光传输通信技术论文大全11篇

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0.引言

光纤技术发展到现在，已经十分的成熟，应用也先当广泛，但是还是有很大的发展空间的。本文从它比较有前景的光交换技术以及FTTH两个大的方面来分别论述一下他们的现状已经优缺点，最后再介绍一下光纤的种类和选择光纤的方法。

1.光交换是未来发展的趋势

光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。在现代通信网中，全光网是未来宽带通信网的发展方向。全光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制；可以大量节省建网成本；可以大大提高网络的灵活性和可靠性。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因，目前还主要是开发光路交换，但今后发展方向将是分组光交换。

光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。

目前市场上看到的光交换，多数是基于光电和光机械的。而基于热学、液晶、声学、微光机电技术等光交换机将逐步被研发出来。其中微光机电技术（MEMS）是目前最有前途的一项技术。光交换为IP骨干网的光子化提供了一个非常有竞争力的方案。一方面，通过光交换可以使现有的IP骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用DWDM技术的带宽潜力；另外一方面，由于光交换网对突发包的数据是完全透明的，不经过任何的光电转化，从而使光突发交换机能够真正的实现所谓的T比特级光路由器，彻底消除由于现在的电子瓶颈而导致的带宽扩展困难。此外，光交换的QoS支持特征也符合下一代 Internet的要求。因此，光交换网络很有希望取代当前基于ATM/SDH架构和电子路由器的IP骨干网，成为下一代光子化的Internet骨干网。

2.光纤到家庭(FTTH)的发展

FTTH(Fiber To The Home )，顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体说，FTTH是指将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处，是光接入系列中除FTTD(光纤到桌面)外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。

FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤是现有已敷光纤的2～3倍。论文参考网。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能大力发展,只有少量的试验。近年来,由于光电子元器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;另外宽带内容日趋丰富,都加速了FTTH的实用化进程。

FTTH的优势主要是有5点：第一，它是无源网络，从局端到用户，中间基本上可以做到无源；第二，它的带宽是比较宽的，长距离正好符合运营商的大规模运用方式；第三，因为它是在光纤上承载的业务，所以并没有什么问题；第四，由于它的带宽比较宽，支持的协议比较灵活；第五，随着技术的发展，包括点对点、1.25G和FTTH的方式都制定了比较完善的功能。

发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早, 早在1997 年日本NTT 公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增；美国在2002 年前后的12 月中FTTH的安装数量增加了200%以上。

FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术尚有一定优势。与FTTH相比:①价格低廉②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前影视节目及文件的传输ADSL既可满足需求。这些原因使得FTTH目前大量推广受制约。

设备成本过高造成投资效益低是阻碍FTTH发展关键因素。目前FTTH的设备价格还非常高昂，往往一线售价近1000美元，但在日本和美国等发达国家仍然得到了较好的发展，其原因之一就是其电信运营商可以向用户收取较高的服务费。据了解，在日本电信运营商向FTTH用户每月收取5000—6000日元服务费，折合人民币约400—500元，在美国FTTH用户每户每月服务费也约为80—100美元，电信运营商的FTTH网络一般2—3年可以收回投资，这种投资效益显然是不错的。但在中国情况则完全不同。在国内不少城市，由于激烈的市场竞争，ADSL和基于5类线的LAN宽带接入月使用费已降到50元人民币以下，个别使用费较高的地区，如深圳，月使用费也只有100元人民币。基于这种宽带接入服务的资费水平根本无法支撑FTTH网络建设和运营，投资回收周期长达10年，这样的投资效益显然不可能唤起电信运营商的投资兴趣。可见，宽带接入市场需要的是低成本的FTTH，惟有低成本的FTTH才会有应用和发展的机会，而且也一定会有发展的机会。

光纤本身也有缺点，如质地较脆，机械强度低就是它的致命弱点。稍不注意，就会折断于光缆外皮当中。而且光纤的接续比较困难，施工人员要有比较好的切断、连接、分路和耦合技术。

FTTH的解决方案: 目前，FTTH接入技术主要有两大类：基于无源光网络（Passive Optical Network—PON）接入技术的EPON和GPON，基于小区有源交换接入（Active Optical Network——AON）的Fiber P2P技术。

P2P方案一一优点:各用户独立传输互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点，用以减少用户直接到局的光纤和管道数量。

PON方案——优点:无源网络维护简单，原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用价格昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不仅要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。

PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。

近来,由于无线接入技术的迅速发展，可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。论文参考网。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,对于一般用户其上行数据量不大,IEEES02.11g是可以满足的。而FTTH主要解决HDTV宽带视频的大数据下行传输,在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON方式就特别简单,因为此PON无上行数据,不需要测距的电子模块,使得成本大大降低,维护也十分简单。如果所属PON的用户群体被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖,那么就不需要再建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户附近的光纤网来支撑,与FTTH基本相当。FTTH+无线接入是未来网络的发展趋势。

3.光纤的正确选择和使用

下面谈谈光纤的正确选择和使用方法。光纤大类上可分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。在光纤通信初期，就是使用的就是多模光纤(G.651光纤)，其工作波长在850nm或1300nm，衰减常数分别为<4dB/km和<3dB/km，色散系数分别为<120ps/(nm.km)和<6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距离通信。但它芯径大，对于接头和连接器的要求都不高，使用起来比单模光纤要方便，目前多用于局域网。

单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤。其主要优点是衰减较小，传输距离长，传输容量大，在长途骨干网、城域网、接入网等场合均有广泛应用。单模光纤由于只能传输基模，它不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，单模光纤的带宽可达几十GHz以上。论文参考网。所以单模光纤特别适合用于长距离、大容量的通信系统。随着光纤制造技术和通信技术的不断发展，单模光纤的种类也在发展。常用的单模光纤有以下几种: G.652光纤，G.653光纤，G.655光纤。

选择光纤时应该注意以下三个参数:①最大无中继传输距离 ②波长的最大比特率 ③光纤的波长数。以上参数都必须考虑到光纤布设终期的要求。如果最大无中继传输距离在50～100km，建议选择G.652常规光纤，它价格低廉，适合短距离传输。如果距离更长，但只需要单波长在10Gbit/s 以上，则可选用G.653色散位移光纤。如果不但距离长，而且需要多波长承载10 Gbit/s 或更高速率，那么最佳选择则是G.655光纤。

由此可以总结出以下光纤选择原则:1.距离短应选择G.652常规光纤,采用较多纤芯所增加的投资不大。2.长距离光缆因为传输距离长，必须采用高速率和多波长的波分复用技术，G.655色散位移光纤是最为理想的选择。

4.结束语

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

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近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围

不断扩大。

一、我国光纤光缆发展的现状

（一）普通光纤

普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654 规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653 规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。

（二）核心网光缆

我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。

（三）接入网光缆

接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。

（四）室内光缆

室内光缆往往需要同时用于话音、 数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。

（五）电力线路中的通信光缆

光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。

二、光纤通信技术的发展趋势

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。

（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6 Tbit/的 WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与 WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100 Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能 EDFA 方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

（三）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。

全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

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。

三、结语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。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。

参考文献

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(一)复用技术

光传输系统中，要提高光纤带宽的利用率，必须依靠多信道系统。常用的复用方式有：时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中，WDM技术比较成熟，它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(二)宽带放大器技术

掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键，它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄，约有35nm(1530～1565nm)，这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有：(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA)，它可实现75nm的放大带宽；(2)碲化物光纤放大器，它可实现76nm的放大带宽；(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来，可放大带宽约80nm；(4)拉曼光纤放大器(RFA)，它可在任何波长处提供增益，将拉曼放大器与EDFA结合起来，可放大带宽大于100nm。

(三)色散补偿技术

对高速信道来说，在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码，限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说，色散限制仅仅为50km。因此，长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(四)孤子WDM传输技术

超大容量传输系统中，色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散，因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合，凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势，继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(五)光纤接入技术

随着通信业务量的增加，业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务，而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络，用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求，只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可与多种技术相结合，例如ATM、SDH、以太网等，分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题，APON发展基本上停滞不前，甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用，APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高。EPON继承了以太网的优势，成本相对较低，但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95％的局域网都使用以太网，所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的，并且原有的以太网只限于局域网，而且MAC技术是点对点的连接，在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网，还可扩展到城域网，甚至广域网，EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。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。

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1、光纤通信系统的基本组成

最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波有0.85、1.31和1.55三个低损耗窗口。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。论文格式。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲'0'码和'1'码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。光纤通信系统的基本组成原理图如下图1-1所示：

图1-1光纤通信系统

1.1光发射端机

光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆中传输。电端机就是常规的电子通信设备。光发射机的原理图如下图1-2所示：

图1-2光发射机原理框图

光源是光发射机的核心，其性能好坏将对光纤通信系统产生很大的影响。目前光纤通信系统使用的光源都是由半导体材料制成的，而半导体光源分两种：发光管LED和激光管LD。由于半导体激光器发出的是激光，发光功率大、谱线宽度窄，但电路结构复杂，温度特性差。而半导体发光二极管发出的是荧光，发光功率不大，谱线宽度宽，但电路结构简单、寿命长、价格便宜。在实验室中经常用到。

1.2光纤或光缆

光纤作为传输媒介，作用是将发射端机光源发出的光信号，经远距离传输后耦合到接收端机的检测器，完成信息传输任务。在通信中使用的光纤通常是由石英玻璃制成的，由纤芯和包层组成。目前，塑料光纤应用于低速、短距离的传输中。其构成光纤的纤芯与包层都是塑料材料。与大芯径50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200～1000μm，其接续时可使用不带光纤定位套筒的便直注塑塑料连接器，即便是光纤接续中芯对准产生 ±30μm偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷，接续成本低等优点。另外，芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音。论文格式。

1.3中继器

含有光中继器的光纤传输系统成为光纤中继通信。光信号在光纤中传输一定的距离后，由于受到光纤衰减和色散的影响会产生能量衰减和波形失真，为保证通信质量，必须对衰减和失真达到一定程度的光信号及时进行放大和恢复。中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

1.4光纤连接器、耦合器等无源器件

由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。

1.5光接收端机

光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。光接收机原理图如下图1-3所示：

图1-3光接收机电路原理方框图

2、光纤语音电路设计

光纤语音电路由三部分组成：光发射电路、光纤和光接收电路。论文格式。其工作原理是：音频信号最初是声波，由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号由LM358组成的音频放大器放大，并且借助于一个单独的晶体管控制LED的端电压，将电信号转换为光信号。光信号送入光纤或光缆。在光纤或光缆的另一端，光信号照射到接收器的光电检测器上。光电检测器再将其转换为电信号。此信号被放大并送入扬声器转换为声波恢复为原始信号。

2.1、发射器电路板

此电路主要是把音频信号经麦克风转换为电信号，电信号经滤波器、多级放大器把微弱的电流信号转换为适合半导体二极管发光的电压信号，在晶体管的调制下把电信号转换为光信号送入光纤中进行传输。在发射器电路上有一个话筒和调制LED发光的线路。LED装在塑料壳中以便于连接光纤或光缆进行发送信号。在实验室里设计操作可以使用200m长的塑料光纤传送语音信号，也可以使用玻璃光纤在更远的距离内通信。光纤语音发射器电路如下图1-4所示：

图1-4光纤语音发射电路

2.2、光电接收器电路板:

在接收器电路板上通过光电检测器把光纤传输的微弱的光信号转换为电信号，经电容滤波、运算放大器放大，把电流信号转换为电压信号，放大到适合扬声器输出的电压，恢复原始的语音信号。光纤语音接收电路如下图1-5所示：

图1-5光纤语音接收电路

3、结 语

本文详细的介绍了光纤通信系统的组成，为设计光纤语音传输电路提供理论基础。在该电路系统中语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响。传输距离远，抗干扰能力强。每个电路板需要一个9V电池，元件简单，易于实现，在实验室就能操作完成。

参考文献

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[5] 杨家德.光电技术使用电路精选[J]..四川：成都科技大学出版社，1996.

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光纤通信技术简单来说就是以光波作为信息载体，以光纤作为信息传输媒介的一种通信方式。光纤通讯技术是当今信息技术方面涉及最广泛的技术，在信息通讯的领域上运用非常广泛，同时在其他领域也发挥着其技术的优势，在这个大环境下光纤通信技术有一个光明的发展前景。而要对光纤通信系技术有一个很好地应用首先要对其特点有深刻的了解。

一、光线通信技术的特点

（一）光纤通信技术的含义

光纤通信技术就是利用光作为信息的载体，利用光纤作为通讯的方式渠道。运用光纤通信技术时的光波远远快于电波的频率，大大提升了信息的传递效率，并且光纤要比电缆或导波缆在信息运输过程中损耗要小得多，大大增加了安全措施和减少了维修费用；光纤相对于与其它运输方式的容量也要扩大几倍，因此无论是从速度上还是容量上光纤通信技术都大大提升了信息运输效率；光纤本身也是玻璃材质，是电气绝缘体，不存在接地回路的现象，更加降低了串路的现象；光纤本身体积就很小，也解决了大城市间电路拥挤的问题，因此光纤通信技术十分适用由于信息行业。

（二）耗损特性

利用光纤通信技术来进行信息的传送，在传送过程中由于信号的强弱和传送距离的长短都影响着光纤损耗程度。光纤的损耗主要是两方面的原因，一方面是光纤传输线内部的吸收、瑞利散射和不完全散射都会造成光纤的损耗；另一方面是光纤传输线来自外部的折损造成的损耗等，这些都对光纤的寿命有着影响。

信息传输过程中由于光纤中光波会发热，光纤传输线吸收一部分热量，这种吸收热量的行为会对光纤造成一定的损耗。吸收损耗的主要是因为光纤是玻璃材质和其中的杂质造成对热量的吸收。杂质吸收主要是增大光纤自身附带的水分子中的氢氧成分与金属离子的氧化过程，改变了光纤传输线的成分，从而影响信息传输的过程；瑞利散射的损耗，它指的是光在传输过程中遇到微利不均匀导致光波长变小，那么光波就会向周围折射，发生瑞利散射的现象，从而导致光能量损耗。由于光纤作为光传递的载体，光纤在生产时质地不均匀很容易导致光发生瑞利散射的现象，从而影响信息的传输，这种现象目前的技术并不能避免，制造工厂只能尽可能的减小这种现象的发生；结构不完整的损耗主要指的是在光纤生产过程中的失误和在使用过程中的磨损，导致光纤内部或者外部有一些结构上的缺陷，很有可能造成散射的现象出现，导致信息在传输过程的损耗；弯曲损耗主要指的是在光纤捆绑成缆时，施工过程中都有可能造成光纤的弯曲，光纤的弯曲程度一旦过小，不能使光束完成正常的反射时就会影响信息的传输，因此在使用过程中一定要注意光纤的弯曲程度一定要大于十公分，才能保证光纤正常工作等。

（三）容量大的特性

光纤通讯技术比过去的电缆或铜线技术有大得多的传输宽带，可以传输几十倍的信息，推动了信息传输业的发展，也更加适应这个信息快速发展的社会。单波长光纤通信系统一般都是加注一些复杂的技术，使之扩展信息传递的容量，以适应这个新兴的信息时代，目前我国正在信息容量方面持续研究，以提升信息传递的整体效率。

二、光纤通信技术的运用

我国20世纪末信息技术飞速发展，像广播电视，电力通讯，电信传输等都如雨后春笋般势不可挡。随着这些行业的刺激，信息技术也在不断地发展，光纤通信技术更是作为一种新兴技术飞速发展着，涉入到各个领域当中。

光纤通讯技术逐渐在军事，电力或网络领域等中发挥它的优势，为这些领域带来了新的血液，推动这些领域中信息的发展。光纤技术虽然一些优势性能已经开发出来，但是还有很多优势没有进行很好的扩展，甚至没有开发，我国正在不断的对其进行研究，将其功效发挥到极致的同时也在开发其他新的技术，试图代替光纤通信技术，促进信息技术的发展。

我国的信息网络格局正在不断优化，正在向网状结构发展，形成一个信息网络，真正做到四方八达信息网，促进我国信息事业的发展。并且这些技术不仅仅运用到信息事业当中，还在军事和电力等事业的发展做出了一定的贡献。

三、结束语

总而言之，光纤通信技术目前引领着我国信息事业的发展，针对我国社会不断的发展，对信息的要求也越来越高，随着社会的进步光纤技术也应该不断进步，才能适应这个飞速发展的社会。在经济条件和人民期望的大环境下光纤通讯技术一定会不断研发，并扩展到各个领域当中，推动社会的发展，逐渐缩短与国际领先技术的差距。

参考文献：

[1]李厚伟.浅析光纤通信技术的应用及发展趋势探讨[J].城市建设理论研究.2011（18）

篇（6）

光纤通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。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。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。随着信息科学技术的飞速发展,光纤通信技术越来越受到人们的重视,并逐步地开始普及。究竟什么是光纤通信呢？简单地说,光纤通信就是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。和以往的通信方式不同,光纤的材料是玻璃的,因其是电气绝缘体,不需要担心接地回路,所以光纤之间的串绕非常小;光纤通信系统的通信载体是光波,它的频率要比以往的电波高得多,再加上光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤通信的容量要比微波通信大几十倍,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,因此光纤通信的传输系统所占空间较小,很好地解决了地下管道拥挤的问题;另外,光波在光纤中传输,还不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,可谓好处多多。

1、光纤通信的发展历程

1966年,美籍华人高锟同霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,这篇论文具有划时代的意义,它奠定了利用光纤进行通信的基础,指明了利用光纤进行通信的可能性。1970年,美国康宁公司成功了研制出了损耗20dB/km的石英光纤。促使光纤通信研究的进一步发展。1976年,NTT公司继续将光纤损耗度降低,达到了0.47dB/km。1977年,美国首先推出了用多模光纤进行光纤通信实验。实现了第一代光纤通信系统。1981年,实现了第二代光纤通信系统。1984年,实现了第三代光纤通信系统。80年代后期,实现了第四代光纤通信系统。而后,利用光波分复用提高速率,利用光波来增长传输距离的系统,即第五代光纤通信系统。

2、光纤通信技术的特点

2.1 大容量、高速度

光纤通信的第一特点就是容量大,光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,虽然现在的单波长光纤通信系统由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势,但是经过一系列的技术处理,单波长光纤通信系统的传输容量也在大幅增加,目前,光纤的传输速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,还有很大的扩展空间。

2.2 损耗低

和以往的任何传输方式相比,光纤传输的损耗都是最低的,目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,随着科技的进步,将来采用非石英系统极低损耗光纤,那么,它的损耗可能更低,这就意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,这无疑就减少了中继站数目,成本也就可以大幅降下来。

2.3 保密性好

大家都知道,电波传输时容易出现电磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纤中传输,光信号被完善地限制在光波导结构中,泄漏的射线则被环绕光纤的不透明包皮所吸收,不会出现泄漏,因而光纤通信不会造成串音,也不会被窃听,保密性非常好。

2.4 抗电磁干扰能力强

光纤材料由石英制成的,不仅绝缘性好,抗腐蚀,更重要的是抗电磁干扰能力强,它既不受雷电、电离层和太阳黑子的变化和活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆,也特别适合于军事应用。

另外,光纤还有很多其他的优点,比如光纤径细、轻柔、易于铺设,其原料资源丰富,成本低,其自身温度稳定性好、寿命长等等,这些特点决定了光纤将在各个领域得到广泛应用。

3、光纤通信技术的应用

3.1 光纤通信技术的分类

(1)光纤传感技术。因为光纤传感器具有耐腐蚀、宽频带、防爆性、体积小、耗电少的优点,所以其可分为功能型传感器和非功能型传感器;(2)波分复用技术。根据每一信道光波的频率不同,利用单模光纤低损耗区带来的巨大宽带资源,可以将光纤的低损耗窗口划分成为若干个信道,采用分波器来实现不同光波的耦合与分离;(3)光纤接入技术。光纤接入技术的应用十分广泛,已经应用到千家万户。光纤接入技术不仅仅可以解决窄带的业务,也可以解决多媒体图像等业务。

3.2 光纤通信技术的现实应用

现今,我国的光纤通信产业发展十分迅速,尤其是广播电视网、电信干线传输网、电力通信网等发展极其迅速,使得对于光纤光缆的需求量急剧地增加。因为广电综合信息网规模的扩大和系统的复杂难度的提升,让我们在对于全网的管理和维护以及设备故障的判定等问题上存在着很大的难度。为了解决以上存在的问题,采用了ATM+或者是SDH+光纤组成宽带数字传输系统。对于这个传输网,我们可以采用环网传输系统,也可以采用链路系统或者是用它们组成的各种不同形式满足不同需要的符合网络。我们可以采用宽带传输系统,可以将通道设置为广播的方式,这样的话,可以让人们在任何地方都可以对同样的电视节目进行下载,也可以让工作人员对下载的权限进行统一设置,更有利于管理。在全国各地目前已经具有基本规模的有线电视网络的基础上,宽带多媒体传输网络是比较容易实现的。我们可以通过数据通道或者是电信网中的语音通道来形成上行信号,也可以通过语音接入系统来完成上行信号的传送。

4、光纤通信技术发展趋势

4.1 向超高速、超大容量发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,在理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功也还是个未知因素,可以说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。于是人们将目光转向波分复用,采用波分复用系统可以将光纤容量迅速扩大几倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入宽带新业务,有望实现光联网,基于此,近几年波分复用系统发展十分迅速,预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

4.2 实现光联网的全面发展

尽管波分复用系统技术有诸多好处,但依旧是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想,如果在光路上也能实现类似SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功,并已投入商用。实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。光联网的全面发展将对21世纪的中国产生重要的影响。

4.3 新一代的光纤

近几年来随着IP 业务量的爆炸式增长,传统的单模光纤已暴露出力不从心的态势,目前已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。

4.3.1 新一代的非零色散光纤

非零色散光纤（G.655光纤）的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值（如2ps/（nm.km）以上）,足以压制四波混合和交叉相位调非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。

4.3.2 全波光纤

与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力,显然开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。全波光纤就是在这种形势下诞生的,全波没有了水峰,光纤可以开放第5 个低损窗口,从而使可复用的波长数大大增加,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,从而降低了整个系统的成本;另外上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm 波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。

5、结语

在新世纪的信息技术发展中,光纤通信技术将成为重要的支撑平台,光纤通信也将成为未来通信发展的主流,光纤通信有着巨大的潜力等待人们的开发。

参考文献

[1]苏赐民.从光纤通信技术的发展中看前景[J].工业设计,2011(05).

篇（7）

1 4G的定义与主要技术指标?

第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力｡它包括宽带无线固定接入､宽带无线局域网､移动宽带系统和交互式广播网络｡ ?

第四代移动通信技术的主要指标:1.数据速率从2Mb/s提高到100Mb/s,移动速率从步行到车速以上｡2.支持高速数据和高分辨率多媒体服务的需要｡宽带局域网应能与B-ISDN和ATM兼容,实现宽带多媒体通信,形成综合宽带通信网｡3､对全速移动用户能够提供150Mb/s的高质量影像等多媒体业务｡

2 4G相对于3G的超越之处?

与今年年内即将推出的3G移动通信服务相比,4G技术更为复杂,4G技术在通信特点方面较3G移动通信技术相比,有许多超越之处: ?

(1)4G移动通信技术的信息传输级数要比3G移动通信技术的信息传输级数要高一个等级,其最大的传输速度将是目前“i-mode”服务的10000倍｡ ?

(2)主要发展数字广带(Broad band)为基础的概念｡在“毫米”过程中,传播条件相对困难,蜂窝小区也会相应小很多,这会引起一系列技术上的难题｡ ?

(3)灵活性要比3G强得多｡它能自适应的资源分配,能够处理变化的业务流､信道条件不同的环境,有很强的自组织性和灵活性｡ ?

(4)4G移动通信技术将可让所有移动通信运营商的用户,享受共同的4G服务｡ ?

(5)该技术应该能根据网络的动态和自行变化的信道条件,使低码与高码的用户能够共存｡这些方面都要比2G､3G先进｡ ?

(6)它能综合固定移动广播网络或其他的一些规则,实现对这些功能体积分布的控制｡ ?

(7)该技术将以几项突破性技术为基础,例如一些光纤产品公司用来提高Internet主干带宽的技术,它将对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多｡ ?

我们相信,在不久的将来4G在业务上､功能上､频宽上均有别于3G,应该将会是将所有无线服务联合在一起,能在任何地方接入互联网,包括卫星通讯､定位定时､数据收集､远程控制等综合功能｡移动无线互联网会是无边无际,而预计两年后3G的传输速度上限2Mbps很可能会到达饱和｡所以4G将会是多功能集成的宽带流动通讯系统,是宽带接入IP的系统｡

3 4G系统网络结构及其关键技术?

4G移动系统网络结构可分为3层:物理网络层､中间环境层､应用网络层｡物理网络层提供接入和路由选择功能,它们由无线和核心网的结合格式完成｡中间环境层的功能有QoS映射､地址变换和完全性管理等｡物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的,它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易,提供无缝高数据率的无线服务,并运行于多个频带｡第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输;抗干扰性强的高速接入技术､调制和信息传输技术;高性能､小型化和低成本的自适应阵列智能天线;大容量､低成本的无线接口和光接口;系统管理资源;软件无线电､网络结构协议等｡第四代移动通信系统主要是以正交频分复用(OFDM)为技术核心｡OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展,具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力,可以提供比目前无线数据技术质量更高(速率高､时延小)的服务和更好的性能价格比,能为4G无线网提供更好的方案｡例如无线区域环路(WLL)､数字音讯广播(DAB)等,都将采用OFDM技术｡

篇（8）

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。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。

光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。

2.光纤通信技术的特点

(1)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。

(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。

(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。

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。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。

3.光纤通信技术在有线电视网络中的应用

20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDH+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,链路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。

有线电视网络在全国各地已基本形成,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的Internet网。

现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。

参考文献:

[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)

篇（9）

光纤通信技术的诞生给通信领域带来了一场革命。学者C﹒K﹒Kao和HC﹒A﹒Hock在1966年发表传递新概念的论文，才建立光纤通信的基础，光纤通信学习使用方面的发展是非常快的。技术是不断革新，应用范围不断扩大，现在新技术的光通信仍然是新兴不断，现在光通信追求的目标是超长距离的高速和广阔的能力，主要是利用放大器延长传输距离，它是依靠单波长时分复用（etdm）来提高利率的，利用密集波分复用（DWDM）以改善单一光的纤传输能力，并采取了一些新的技术，如新形式的调节，利用光电技术以改善装备的性能，以促进不同更新的光纤通信系统。

二、光纤通信技术发展的现状

1.波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

2.光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

三、光纤通信技术的发展趋势

1.向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。

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.实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：①实现超大容量光网络；②实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；③实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；④实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；⑤实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。

篇（10）

 

随着通信技术的发展及信息业务量的剧增,社会对通信专业人才的需求不断加大,从近几年的就业情况来看,企业需要的是既有较好的理论基础,又有较强的实践能力,并且了解通信行业技术的综合应用型人才。因此,高校必须不断完善通信实验室建设,改进实验模式,才能适应市场对人才的需求。我院于2009年提出了建设综合通信网络实验平台的计划,并获得了中央地方共建专业特色实验室项目的资助。 

 

1实验室现状及建设综合实验平台的必要性 

 

2000年以来我院先后建设了计算机技术、电子技术、通信原理、高频电子、eda等基础实验室及检测与控制专业实验室。2004年通信专业开始招生,为满足教学要求,筹建了通信专业实验室。由于当时学校经费紧张,制定了通信专业实验室的建设在现有基础上分两步走的计划：第一步,建设以满足教学需求的基本型专业实验室,主要完成光纤、程控、通信网、移动通信等专业课程实验。该实验室建设方案以各种实验箱及相关的仪器设备组成,基本1人1箱,其特点是：技术成熟,投资少,维护方便。第二步,建设综合通信网络实验室。第一步建设方案已于2006年完成。 

2006年以来，通信专业实验室在实验教学工作中发挥了其应有的作用。但这些设备各自独立,没有形成网络,系统性不强,实验内容多以演示、验证为主。随着通信技术的迅猛发展,这类实验室条件局限性较大,没有通信全程全网的系统性,学生对所学的专业课程缺乏系统整体概念,无法满足对通信技术的深入研究及市场对人才的需求。因此建设综合通信网络实验平台是非常必要的。 

 

2综合通信网络实验平台的建设思路与目标 

 

随着通信行业的不断发展,电信领域正在向着移动化、宽带化的方向不断融合。因此,综合通信网络实验平台建设的基本思路是建设一个集传输、交换、宽带接入及有线、无线通信为一体的综合现代通信网络,是一个类似于电信系统的全真式网络。该系统能够实现模拟网络运行,各个网络对接,并能够完成每种设备平台的实训与研究。通过该实验系统,让学生从软件到硬件全方位感受现代通信的真实环境,对所学专业有直观的认识及深入的了解,提高专业素质,锻炼动手能力,把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型通信技术人才。 

3综合通信网络实验平台的建设方案与内容 

 

建设方案既要技术先进,又要经济合理,通过反复多次的论证,提出了适应现有资金条件,适合当代通信技术发展的综合通信实验平台。整个平台由sdh传输网、程控交换网、移动无线接入网、epon光接入网、网规、网优等系统构成。 

3.1 网络拓扑结构网络拓扑结构如图1所示。 

 

图1 综合通信网络实验平台拓扑图 

3.2 光传输系统 

光传输系统是整个实验网络的核心,沟通了各模块之间的通信联络。系统采用sdh技术,由3台stm-1设备构成环形网络。sdh技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足宽带数据及视频图像等多业务的传输需求,自愈功能强。掌握传输技术对通信工程专业的学生来说,是非常重要的。 

传输系统选用华为公司的optix155/622hmetro1000型设备,主要功能及配置如下： 

(1)系统高阶交叉能力为136×136vc4,低阶交叉能力1638×1638vc12。 

(2)单台传输系统配置stm-1光接口2个,e1接口21个,fe接口数量为4个,支持155m至2.5g光速率的在线升级能力。 

(3)具备多业务处理能力,提供多路e1，t1，e3和t3业务及各种音频接口,数据接口功能。 

(4)系统采用mstp第三代技术,支持以太网信号的汇聚、二层交换和vlan。 

(5)传输系统配备了设备级管理软件,在提供完备的网元级管理功能的同时,提供了网络层管理功能,支持传统业务的端到端管理。 

(6)整个传输网络保护机制健全,交叉、时钟、电源均采用1+1保护措施,具备强大的告警分析和故障自动诊断功能,提高了网络系统的安全性和可靠性。 

3.3 程控交换系统 

程控交换系统采用华为公司c&c08程控交换设备,通过传输网络及其他配合设备构建一个完全模拟实际应用的,具有局间交换、远端接入功能的完整交换网络。主要配置为： 

(1)系统交换能力为16k×16k,配置模拟电话用户96路,数字中继120dt(最大可扩充至50000线模拟用户及10000线数字中继)。 

(2)提供中国1号信令、7号信令,满足局间通信的要求；提供语音业务及其他综合接入业务,配置各种接口。 

(3)提供设备级网管软件,可对硬件设备进行设置、配置, 进行信令的观测、跟踪等。 

3.4 td-scdma移动通信无线网络系统 

td-scdma技术是目前广为使用的新技术,大幅提升了数据传输速率,实现了移动宽带,能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式,提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 

系统由td-scdma无线侧基站控制器单元(rnc)、无线侧基带处理及射频单元(node b)及无线网络操作维护中心(omc-r)等主要设备及相关系统软件组成。 

td-scdma无线侧基站控制器单元(rnc)采用华为公司新一代基站控制器drnc820型设备,该设备集成度高、容量大、可靠性好,可以满足未来高速分组业务发展,大大提升td-scdma全系统的带宽和容量。系统采用maio(multiple access to i n one)技术,统一atm，tdm和ip交换体系,既支持对2g传输资源的前向兼容,也支持向全网ip的演进。设备采用模块化设计,支持单框解决方案与平滑升级；采用双平面ge star交换网,可提供最大120gbps的交换容量；接口丰富,可提供多种组网方式。

td-scdma无线侧基带处理及射频单元采用业界技术领先的多形态统一模块设计,具有体积小、容量大、功耗低、安装灵活的特点,最大可支持36载扇的td-scdma基带处理能力。 

操作维护系统主要完成软件管理、故障管理、性能管理、测试管理、传输管理等功能。 

3.5 epon光接入系统 

epon光接入系统采用华为公司ma5680t型设备,具备多种丰富的功能特性,可提供大容量、高速率、高带宽的语音、数据和视频业务接入。设备为gpon/epon一体化设备,满足用户扩容升级需要；系统能力满足背板交换容量为275gbps,业务交换容量双向为68g；单框可支持onu/ont数为7168；支持3层特性,支持ripv1/v2和ospf路由协议；满足多种fttx组网应用,满足基站传输、ip专线互联、批发等业务组网需求。 

3.6 网规网优系统 

无线网络测试系统选用鼎利公司的测试软件,具备完善的gsm/gprs/td-scdma/hsdpa网络测试功能。能够提供多种测试方法。 

3.7 专用e-bridge实验软件 

由于本次实验平台选用的硬件设备均为商用设备,所以要考虑整个网络系统如何适合于学生进行实验,一般来说,实际商用设备的管理终端数只有一个,这样对于有40名学生的班级来说,需要分40组,显然不现实。讯方公司研发的专用e-bridge实验软件,解决了多人操作的问题,满足每个系统平台可以40名学生进行实验操作,把商用设备转化为适合高校教学的实验设备。 

专用e-bridge实验软件具备实验过程控制功能,实验教师可灵活分配实验项目和实验时间,可以调整每组学生的实验时间,软件能同时满足多人多次上机实验的要求。 

综合实验平台系统组成除配置以上设备、软件外,还考虑设置了通信电源设备、光纤配线架、数字配线架、音频配线架等其他配合设备。 

 

4实验项目内容 

 

整个实验系统通过通信网管软件,可满足40个学生终端进行实验操作,可开展的主要实验项目内容如下： 

(1)sdh光传输系统：①传输设备配置实验：通过传输网管软件对设备进行操作加载及维护；硬件数据配置、分配功能模块资源等；②组网实验：可进行sdh链型网、环型网组网配置；③通道保护实验：通过对传输光口、逻辑系统、保护制式的设定,实现通道保护和复用段保护机制的实验；④网管操作实验；⑤开销分析实验：⑥传输复用解复用字节分析实验等。 

(2)程控交换系统：①交换机硬件配置实验：通过交换机网管软件对设备进行操作加载及维护；分配各个功能模块资源；②用户实验：配置、分析用户及号码；本局用户新业务设定及注册等；③电话呼叫处理实验：观察呼叫处理过程、信号流程；④局间中继信令系统实验：包括no1和no7中继调试,局向设置、路由选择,观察计发器信令流程及出局呼叫过程；⑤计费系统实验；⑥全局综合业务实验等。 

(3)rnc系统实验：①数据配置实验：对rnc设备状态、网络结构、后台数据库进行配置；②链路、通道信息配置；③小区参数配置、优化、参数测试实验；④rna网络结构实验；⑤手机注册、呼叫、切换流程分析等实验。 

(4)网优、路测实验内容：①手机终端的测试：包括呼叫、数据业务、手机强制测试等；②室内、楼宇、楼层测试、数据分析；小区覆盖测试分析；③邻区优化测试,2g/3g系统间邻区优化分析；④网优综合测试实验等。 

(5)其他操作实验：线缆布放、光纤接续、光缆终端盒接续等实验。 

 

5综合通信网络实验平台的特色 

 

(1)技术新,功能强,适用面宽。该实验平台模拟现代通信网络系统,集传输、交换、移动通信于一体,可进行通信工程课程实验、毕业设计、专业实习等综合实训内容。 

(2)内容广泛、系统性强。以往的实验内容基本以验证为主,综合通信网络实验平台的建成,提供了丰富、宽泛的实验内容,可开展大量的综合型、设计型、研究型实验,为师生提供了全程全网的实验环境。 

(3)系统配置高、操作性好。整个平台硬件设备技术先进,软件管理功能全面,可为学生提供良好的实验操作条件。 

综合通信网络实验平台的建设,从方案确定到设备选型、系统配置,思路明确、定位准确,建立了完善的实验系统,提升了实验内容的综合程度,促进了理论与实践的结合,必将为提高学生的创新思维、综合能力,提高实践教学质量起到重要的作用。 

 

参考文献 

 

[1] 黄熙岱.高校通信工程专业实践教学体系构建的研究[j].中国现代教育装备,2010,17：140～141 

[2] 丁永红,尤文斌.高校专业实验室建设与实验教学改革探讨[j].中国教育技术装备,2010,30：93～94 

篇（11）

一、前 言

1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，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。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近1万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。

二、光纤通信技术的发展现状

为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究，实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前，以日本为代表的发达国家，在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

(一)复用技术

光传输系统中，要提高光纤带宽的利用率，必须依靠多信道系统。常用的复用方式有：时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中，WDM技术比较成熟，它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(二)宽带放大器技术

掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键，它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄，约有35nm(1530～1565nm)，这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有：(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA)，它可实现75nm的放大带宽；(2)碲化物光纤放大器，它可实现76nm的放大带宽；(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来，可放大带宽约80nm；(4)拉曼光纤放大器(RFA)，它可在任何波长处提供增益，将拉曼放大器与EDFA结合起来，可放大带宽大于100nm。

(三)色散补偿技术

对高速信道来说，在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码，限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说，色散限制仅仅为50km。因此，长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(四)孤子WDM传输技术

超大容量传输系统中，色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散，因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合，凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势，继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(五)光纤接入技术

随着通信业务量的增加，业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务，而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络，用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求，只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可与多种技术相结合，例如ATM、SDH、以太网等，分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题，APON发展基本上停滞不前，甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用，APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高。EPON继承了以太网的优势，成本相对较低，但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95％的局域网都使用以太网，所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的，并且原有的以太网只限于局域网，而且MAC技术是点对点的连接，在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网，还可扩展到城域网，甚至广域网，EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

三、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

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(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络