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浅谈光纤通信的技术和发展趋势


光纤通信论文

姓名: 姓名:杨乐 班级: 班级:090443 学号: 学号:09044306 院系: 院系:信息工程学院 日期: 日期:2011/12/19

浅谈光纤通信的技术特点和发展趋势 浅谈光纤通信的技术特点和发展趋势 技术特点
摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中, 也可以在电力 摘要 通信控制系统中发挥作用, 进行工业监测、控制,现在在军事上也 被广泛应用,基于各领域对信息量的需求不断增长, 光纤通信技术 的应用发展趋势也备受关注。 一条完整的光纤链路除受光纤本身质量 影响外, 还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。本文探讨了光 纤通信技术的主要特征及发展趋势, 和它以光纤链路为基础的现场测 试。分析光纤通信技术的发展历史与特点,并对光纤通信技术的发展 趋势进行了展望。 Summary:Notonly canbeappliedto opticalfiber.communication backbone communication lines,electric power can also play a role

in communication control system, for industrialmonitoring, control, and now the military has also been widely used. Based on the amount of information in various areas of growing demand for optical fiber communication technology trend complete optical is of concern. In addition to a

link quality impact of the fiber itself,

but also

depends on the fiber link site construction technology and the environment. This paper discusses themain features of optical fiber communication technology and itslink to fiber-based field test. development Analysis trends, and fiber

of optical

communication technology history

and characteristics,

and optical fiber communication technology trends for Prospect。

关键词: 关键词:光纤通信技术 特点 发展趋势 光纤链路现场测试 前景 引言:目前全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的 引言: 发展前景。从发展趋势上看, 形成一个真正的、以 WDM 技术与光 交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消 除电光瓶颈已 成未来光通信发展的必然趋势, 更是未来信息网络的核心, 也是通 信技术发展 的最高级别,更是理想级别。目前, 光纤通信已成为一 种最主要的信息传输技术, 迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。 光纤通信也将成 为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网 络的时代也会在不远的将来如愿到来。一、光纤通信的历史的光纤通 信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。 1966 年,美籍华人高锟 和霍克哈姆发表论文表,预见了低损耗的光纤能够用于通信,敲开了光 纤通信的大门,引起了人们的重视。1970 年,美国康宁公司首次研制 成功损耗为 20dB/km 的光纤,光纤 通信时代由此开始。 1977 年美 国在芝加哥相距 7000 米的两电话局之间,首次用多模光纤成功 地 进行了光纤通信试验。 8.5 微米波段的多模光波为第一代光纤通信系 统。1981 年又实现了 两电话局间使用 1.3 微米多模光纤的通信系 统,为第二代光纤通信系统。1984 年实现了 1.3 微米单模光纤的通 信系统,即第三代光纤通信系统。80 年代中后期又实现 1.55 微米单 模光纤通信系统,即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率,用 光波放大增长传输距离的系 统,为第五代光纤通信系统。新系统中, 相干光纤通信系统,已达现场实验水平,将得到应用。光孤子通信系统 可以获得极高的速率,20 世纪末或 21 世纪初可能达到实用化。

正文: 正文: 1, 光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、 以光纤 作为传输的通信方式。 可以把光纤通信看成是以光 导纤维为传输媒 介的“有线”光通信。 光纤由内芯和包层组成, 内芯一般为几十微米 或几微米, 比一根头发丝还细;外面层称为包层,包层的作用就是 保护光纤。实际上光纤通信系统使用 的不是单根的光纤, 而是许多 光纤聚集在一起的组成的光缆。 由于玻璃材料是制作光纤的主 要材 料, 它是电气绝缘体, 因而不需要担心接地回路; 光波在光纤中传输, 不会发生信息传 播中的信息泄露现象;光纤很细,占用的体积小, 这就解决了实施的空间问题。 2 光纤通信技术的特点: 2.1 频带极宽,通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得 多。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带 宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量,密 集波分复用技术 就能解决这个问题。 2.2 损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤和其它传输介质 相比的损耗是最低的;如果 将来使用非石英极低损耗传输介质, 理 论上传输的损耗还可以降到更低的水平。 这就表明通 过光纤通信系 统可以减少系统的施工成本,带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性,而且绝缘性好。 而且它还有一个重要的特 性就是抗电磁干扰的能力很强,它不受外 部环境的影响,也不受人为架设的电缆等干扰。这 一点对于在强电 领域的通讯应用特别有用,而且在军事上也大有用处。

2.4 无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的传 播容易泄露,保密性差。而 光波在光纤中传播,不会发生串扰的现 象,保密性强。除以上特点之外,还有光纤径细、重 量轻、柔软、 易于铺设; 光纤的原材料资源丰富, 成本低; 温度稳定性好、 寿命长。 正是因 为光纤的这些优点,光纤的应用范围越来越广。 3 不断发展的光纤通信技术 : 3.1 SDH 系统 光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息 的,所以客户信号一般是 TDM 的连续码流,如 PDH、SDH 等。 伴随着科技的进步,特别是计算机网络技术的发展, 传输数据也越 来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同,它具有不确定性,因 此传送这 种信号,是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设 备也是有很大区别的。 3.2 不断增加的信道容量 光通信系统能从 PDH 发展到 SDH, 从 155Mb/s 发展到 lOGb/s, 近来,4OGB/s 已实现商品化。专家 们在研究更大容量的,如 160Gb/s(单波道)系统已经试验 成功,目 前还在为其制定相应的标准。此外,科学家还在研究系统容量更大的 通讯技术。 3.3 光纤传输距离 从宏观上说,光纤的传输距离是越远越好,因 此研究光纤的研究人员们, 一直在这方面努力。在光纤放大器投入 使用后,不断有对光纤传输距离的突破,为增大无再 生中继距离创 造了条件。 3.4 向城域网发展 光传输目前正从骨干网向城域网发展,光传输

逐渐靠近业务节点。而人 们通常认为光传输作为一种传输信息的手 段还不适应城域网。作为业务节点,既接近用户, 又能保证信息的 安全传输,而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 近年来,互联网 业发展迅速,IP 业务也随 之火爆。研究表明,随着 IP 业的迅速发 展,通信业将面临“洗牌”,并孕育着新技术的出现。 现代的光通信 正逐步向智能化发展, 它能灵活的让营运 随着软件控制的进一步开 发和发展, 者自由的管理光传输。 而且还会有更多的相关应用应运 而生, 为人们的使用带来更多的方便。 综上所述, 以高速光传输 技术、 宽带光接入技术、 节点光交换技术、 智能光联网技术为核 心, 并面向 IP 互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点, 而在以后,科学家还会继续 对这一领域的研究和开发。 从未来的应 用来看, 光网络将向着服务多元化和资源配置的方向 发展,为了满 足客户的需求,光纤通信的发展不仅要突破距离的限制,更要向智能 化迈进。 4 光纤链路的现场测试: 4.1 现场测试的目的 对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必 须措施,是保证电缆支持网 络协议的重要方式。它的目的在于检测 光纤连接的质量是否符合标准,并且减少故障因素。 4.2 现场测试标准 目前光纤链路现场测试标准分为两大类: 光 纤系统标准和应用系统标准。 ①光纤系统标准: 光纤系统标准是独 立于应用的光纤链路现场测试标准。 对于不同的光纤系 统,它的标

准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。② 光纤应用系 统标准: 光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用 的光纤链路现场测试标准。 这种测试 的标准是固定的,不会因为光 纤系统的不同而改变。 4.3 光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输,它不会受到磁 场等外界因素的干扰,所 以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的 测试。在光纤的测试中,虽然光纤的种类很多,但 它们的测试参数 都是基本一致的。 在光纤链路现场测试中, 主要是对光纤的光学特 性和传输 特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系 统对光纤的传输质量有重大的影 响。但由于光纤的特性不受安装的 影响,因此在安装时不需测试,而是由生产商在生产时进 行测试。 4.4 现场测试工具①光源: 目前的光源主要有 LED (发光二极管) 光源和激光光源两种。② 光功率计: 光功率计是测量光纤上传送的 信号强度的设备, 用于测量绝对光功率或通过一段 光纤的光功率相 对损耗。在光纤系统中,测量光功率是最基本的。光功率计的原理非 常像电 子学中的万用表,只不过万用表测量的是电子,而光功率计 测量的是光。通过测量发射端机 或光网络的绝对功率, 一台光功率 计就能够评价光端设备的性能。 用光功率计与稳定光源组 合使用, 组成光损失测试器,则能够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估 光纤链路传输 质量。③光时域反射计:OTDR 根据光的后向散射原 理制作,利用光在光纤中传播时产生的 后向散射光来获取衰减的信 息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解 光

纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说,光时域反射计 (OTDR)的作用类似于在 电缆测试中使用的时域反射计(TDR) , 只不过 TDR 测量的是由阻抗引起的信号反射, OTDR 测量的则 而 是由光子的反向散射引起的信号反射。 反向散射是对所有光纤都有 影响的一 种现象,是由于光子在光纤中发生反射所引起的。

由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主 干 线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、 控制,而 且在军事领域的用途也 越来越为广泛。 三、 光纤技术的发展前景 对 光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求 的目标,而全光网 络也是人们不懈追求的梦想。 (1)向超高速系统的发展。 目前 10Gbps 系统已开始大批量装备网 络,主要在北美,在欧洲、 日本和澳大利亚也已开始大量应用。 但 是,10Gbps 系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已经 铺设的光缆 并不一定都能满足开通和使用 10Gbps 系统的要求,需要实际测试, 验证合格后才 能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方 式。 光复用方式有很多种,但目前只有 波分复用(WDM)方式进入了大 规模商用阶段,而其它方式尚处于试验研究阶段。 (2)向超大容量 WDM 系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容 潜 力 已 尽 , 然 而 光 纤 的 200nm 可 用 带 宽 资 源 仅 仅 利 用 了 不 到 1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错 开的光源信 号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是

波分复用 (WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:1.可 以充分利用光纤的巨大带宽资源, 使容量可以迅速扩大几倍至上百 倍;2.在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而 大大降 低了传输成本.3 与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的 方便手段;4.利用 WDM 网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明 的、具有高度生存性的光联网。 (3)开发新代的光纤 传统的 G.652 单模光纤在适应上述超高速长 距离传送网络的发展需要方面已暴露出力 不从心的态势,开发新型 光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适 应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即 非零色散光(G.655 光纤) 和无水吸收峰光纤(全波光纤)。 从长远来 看,BPON 技术无可争议地将是未来宽带接入技术的 发展方向,但从 当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看,它距离实现广泛应用 于电信接 入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。 (4)全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技 术发展的最高阶段, 也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全 光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了 目前通信网干线总容量 的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。 目前, 全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。 从发展趋势上 看,形成一个真正的、以 WDM 技术与光交换技术为 主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消 除电光瓶颈已成为未来光通 信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展 的

最高级别,更是理想级别。 结语: 光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中 结语: 将起到重要作用。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未 来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络 的时代也会在不远 的将来到来。 光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之 一,在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应用,在全球通信 领域及相关行业在全球处于非常低迷的状态时, 光纤通信技术仍得到 了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式,光纤通信技 术的应用必会代替一切其他的信息传送方式, 而成为未来通信领域发 展的主流技术,带领人类进入全光时代!

参考文献: 参考文献: [1]王磊,裴丽.《光纤通信的发展现状和未来》.2006.(4). [2]何淑贞,王晓梅.《光通信技术的新飞跃》2004.(2). [3]辛化梅,李忠《论光纤通信技术的现状及发展》2003.4. [4]李超.《浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势》.2007.7. [5]吴克鹏.《光纤通信发展浅见》.2004.11 [6]李海霞.《Optical fiber communication technology》.2010.11 [7]郭东仁.《Current Status and Development Trends of Optical Fiber Communication Technology》.2004.11 [8]韦乐平.《Optical communication systems development &outlookk》.2001.01



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