指導(dǎo)老師 牛磊 姓名 殷麗 麗 專業(yè) 班級(jí) 信工 班 學(xué)號(hào) 200940930146 光纖通信技術(shù)進(jìn)入千家萬(wàn)戶 摘要 隨著時(shí)代的發(fā)展 科技的進(jìn)步 光通信技術(shù)逐漸得到了人們的重視 光纖通信技 術(shù)不僅在波長(zhǎng)比較短而且抗干擾能力強(qiáng) 是電信未來(lái)通信發(fā)展的主要方向 本文簡(jiǎn)要的向 大家介紹了光通信技術(shù)的應(yīng)用和未來(lái)的發(fā)展 關(guān)鍵詞 光通信技術(shù) 應(yīng)用 未來(lái)發(fā)展 由于光通信技術(shù)起步比較晚 以及行業(yè)方面的原因 光通信技術(shù)并沒(méi)有我們想象中發(fā) 展那么快 但也取得了一定的成就 如光器件 光協(xié)議網(wǎng)絡(luò)等方面 光纖通信是以很高頻 率 1014Hz 數(shù)量級(jí) 的光波作為載波 以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信 由于光纖通信具有損耗 低 傳輸頻帶寬 容量大 體積小 重量輕 抗電磁干擾 不易串音等優(yōu)點(diǎn) 備受業(yè)內(nèi)人 士青睞 發(fā)展非常迅速 光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從 1980 年到 2000 年增加了近一萬(wàn)倍 傳輸速度在過(guò)去的 10 年中大約提高了 100 倍 光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步 目前 光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展 新技術(shù)也不斷涌現(xiàn) 進(jìn)而大幅度提高了通信能力 并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍 光通信在最近幾十年的發(fā)展 1 波分復(fù)用技術(shù) 波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資 源 根據(jù)每一信道光波的頻率 或波長(zhǎng) 不同 將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道 把 光波作為信號(hào)的載波 在發(fā)送端采用波分復(fù)用器 合波器 將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波 合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸 在接收端 再由一波分復(fù)用器 分波器 將這些不同波長(zhǎng) 承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi) 由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立 不考慮光纖非 線性時(shí) 從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸 二 光纖接入技術(shù) 光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的 最后一公里 實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)?高速化 滿足大眾的需求 不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò) 用戶接入部分更是關(guān)鍵 光纖 接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵技術(shù) 在光纖寬帶接入中 由于光纖到達(dá)位置的不 同 有 FTTB FTTC FTTCab 和 FTTH 等不同的應(yīng)用 統(tǒng)稱 FTTx FTTH 光纖到戶 是光纖寬 帶接入的最終方式 它提供全光的接入 因此 可以充分利用光纖的寬帶特性 為用戶提 供所需要的不受限制的帶寬 充分滿足寬帶接入的需求 目前 國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提 供 FE 或 GE 的帶寬 對(duì)大中型企業(yè)用戶來(lái)說(shuō) 是比較理想的接入方式 光纖通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三代 從工作波長(zhǎng)為 0 85um 的多模光纖通信逐漸發(fā)展為工 作波長(zhǎng)為 1 3um 的單模光纖通信 并在此基礎(chǔ)上發(fā)展到工作波長(zhǎng)為 1 55um 的光纖通信系統(tǒng) 這些年的進(jìn)步很好的解決了光通信系統(tǒng)的色散問(wèn)題 不僅如此在這些年光源也放上的很大 的變化 發(fā)生了從光二級(jí)管到半導(dǎo)體激光器的變化 半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)大大的提高了傳 輸信息的效率 而且半導(dǎo)體激光器與二級(jí)發(fā)光體比較具有更高的功率和更長(zhǎng)的使用壽命 光纖和光源的發(fā)展大大的緩解了信息衰減和色散的問(wèn)題 加大了光纖的通信容量 提高了 光纖通信的效率 另外在光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面也有了很大的發(fā)展 目前的技術(shù)中為了方便用戶使用圖像 數(shù)據(jù) 語(yǔ)音等業(yè)務(wù) 目前的重點(diǎn)是寬帶接入網(wǎng) 建設(shè) 寬帶接入包括光纖 無(wú)線 同軸電纜和 xDSL 這幾種方式 這些主要是基于分組交換 方式的接入 其中以光纖接入為主 光纖接入分為有源方式接入和無(wú)源方式接入兩種 即 利用 SDH 或 PDH 為傳輸通道和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)方式 光纖的非線性問(wèn)題隨著光纖放大器的廣泛 應(yīng)用而逐漸顯現(xiàn)出來(lái) 光纖的非線性主要指四波混頻效應(yīng) 自相位調(diào)制效應(yīng) 交叉相位調(diào) 制效應(yīng) 受激喇曼效應(yīng) 受激布里淵效應(yīng)等 其中一些效應(yīng)會(huì)使得系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)惡化 使得信號(hào)脈沖展寬 波型畸變 信號(hào)之間串?dāng)_ 通過(guò)合理的使用某些非線性效應(yīng) 我們可 以研制出新型的光器件 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 近幾年來(lái) 隨著技術(shù)的進(jìn)步 電信管理體制的改革以及電信市場(chǎng)的逐步全面開(kāi)放 光 纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面 以下在對(duì)光纖通信領(lǐng)域的主要發(fā)展熱點(diǎn)作 一簡(jiǎn)述與展望 一 向超高速系統(tǒng)的發(fā)展 從過(guò)去 20 多年的電信發(fā)展史看 網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速 率的提高一直是一對(duì)主要矛盾 傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用 TDM 方式進(jìn)行 每當(dāng)傳輸速率提高 4 倍 傳輸每比特的成本大約下降 30 40 因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng) 濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng) 這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去 20 多年來(lái)一直 在持續(xù)增加的根本原因 目前商用系統(tǒng)已從 45Mbps 增加到 10Gbps 其速率在 20 年時(shí)間里 增加了 2000 倍 比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多 高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加 了業(yè)務(wù)傳輸容量 而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù) 特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可 能 二 向超大容量 WDM 系統(tǒng)的演進(jìn) 采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡 然而光纖 的 200nm 可用帶寬資源僅僅利用了不到 1 99 的資源尚待發(fā)掘 如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng) 適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)的光源信號(hào)同時(shí)在一極光纖上傳送 則可大大增加光纖的信息傳輸容量 這就是 波分復(fù)用 WDM 的基本思路 采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處是 1 可以充分利用光纖的巨 大帶寬資源 使容量可以迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍 2 在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光 纖和再生器 從而大大降低了傳輸成本 3 與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān) 是引入寬帶新 業(yè)務(wù)的方便手段 4 利用 WDM 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的 具有高度生 存性的光聯(lián)網(wǎng) 三 實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng) 上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量 但基本上是 以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng) 其靈活性和可靠性還不夠理想 如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似 SDH 在電路上的分插功能和交叉連接功能的話 無(wú)疑將增加新一層的威力 根據(jù)這一基本 思路 光的分插復(fù)用器 OADM 和光的交叉連接設(shè)備 OXC 均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功 前者已投 入商用 實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是 1 實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò) 2 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性 允許 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng) 3 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性 達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的 4 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性 允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào) 5 實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù) 恢 復(fù)時(shí)間可達(dá) 100ms 鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢(shì) 發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力 物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研 光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼 SDH 電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮 四 新一代的光纖 近幾年來(lái)隨著 IP 業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng) 電信網(wǎng)正開(kāi)始向下一代可 持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展 而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ) 傳統(tǒng)的 G 652 單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從 心的態(tài)勢(shì) 開(kāi)發(fā)新型光纖已成為開(kāi)發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分 目前 為了適 應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要 已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖 即非零色散光纖 G 655 光纖 和無(wú)水吸收峰光纖 全波光纖 五 光接入網(wǎng) 過(guò)去幾年間 網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化 無(wú)論是交換 還是傳輸都已更新了好幾代 不久 網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的 軟件主宰和控制 的 高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò) 而另一方面 現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的 90 以上 原始落后的模擬系統(tǒng) 兩者在技術(shù)上的巨大反差說(shuō)明接入網(wǎng)已確實(shí)成為制約 全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸 唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問(wèn)題的長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)手段是光接入 網(wǎng) 接入網(wǎng)中采用光接入網(wǎng)的主要目的是 減少維護(hù)管理費(fèi)用和故障率 開(kāi)發(fā)新設(shè)備 增 加新收入 配合本地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整 減少節(jié)點(diǎn) 擴(kuò)大覆蓋 充分利用光纖化所帶來(lái)的一 系列好處 建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò) 迎接多媒體時(shí)代 對(duì)人們生活的影響 ne 通信專家們發(fā)展光通信技術(shù) 首先就是因?yàn)楣饫w通信具有非常大的帶寬資源 而提高傳 輸速度 在整個(gè)光通信系統(tǒng)中就是提高整個(gè)帶寬 這是光通信的根本優(yōu)勢(shì)和發(fā)展要求 相 信大家都對(duì) GB 這個(gè)單位不陌生 比如一個(gè)硬盤(pán)幾百 GB 容量 這個(gè)大寫(xiě)的 B 是字節(jié) 一 個(gè)字節(jié)包含 8 個(gè)比特 bit 我們現(xiàn)在到家庭的寬帶 ADSL 一般是 2 4Mb s 但如果是 光纖就可以到每秒 Gbit 級(jí) 每秒鐘 26 太比特 Tb 相當(dāng)于每秒 26000Gbit 是非常高的 傳輸速率了 他們?cè)诠庑盘?hào)的處理上特別是在調(diào)制器的工作方式上找到了一種新的好辦法 使得在單位時(shí)間內(nèi)可以加載更多的信息 我們做個(gè)類比 如運(yùn)送的貨物 單束激光相當(dāng)于 單條高速公路的運(yùn)輸 那么在調(diào)制器工作方式得到改善后 信息傳輸速率提高了 相當(dāng)于 把車的發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高了或者說(shuō)換了個(gè)大的車廂 貨裝得多了 而無(wú)論哪種形式 都使 這條運(yùn)輸線運(yùn)載量大大增加 光通信技術(shù)發(fā)展在近十幾年發(fā)展迅猛 與衛(wèi)星通信 移動(dòng)通信一起被看做是三大主要通信 技術(shù) 因?yàn)楣獠ǖ念l率比無(wú)線電波的頻率高 波長(zhǎng)比無(wú)線電波的波長(zhǎng)短 因此光通信具有 傳輸頻帶寬 通信容量大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 互聯(lián)網(wǎng)用戶劇增 信息交流越來(lái)越 頻繁 這給原有的通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了巨大的流量壓力 光通信的這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的電纜通信 無(wú)法比擬的 這也使光纖通信成為解決未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展巨大帶寬需求的最終途徑 光纖通 信的高速是不容置疑的 即使光纖通信形成了多級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò) 但到戶的接入帶寬也可以 實(shí)現(xiàn)每秒百兆比特 100Mbit 甚至千兆比特 Gbit 至于至今未能大范圍應(yīng)用 我想主 要是成本的問(wèn)題 目前光纖通信的各器件的成本偏高 必然導(dǎo)致光纖到戶后 成本合下來(lái) 每戶要付幾百甚至過(guò)千元的費(fèi)用 普通家庭還很難承受得起 比如建設(shè)發(fā)展家庭 單位與醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸 病人可以在家里接受 醫(yī)生的