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光波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)同時(shí)多個(gè)波長(zhǎng)的光載波信號(hào),而每個(gè)光載波可以通過FDM或TDM方式,各自承載多路模擬或多路數(shù)字信號(hào)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(復(fù)用),并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸,在接收端又將這些組合在一起的不同波長(zhǎng)的信號(hào)分開(解復(fù)用),并作進(jìn)一步處理,恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。因此將此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用,簡(jiǎn)稱光波分復(fù)用技術(shù)。
WDM技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級(jí),發(fā)展寬帶業(yè)務(wù),挖掘光纖帶寬能力,實(shí)現(xiàn)超高速通信等均具有十分重要的意義,尤其是加上摻鉺光纖放大器(EDFA)的WDM對(duì)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)更具有強(qiáng)大的吸引力。
二、WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成
WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要分雙纖單向傳輸和單纖雙向傳輸兩種方式。單向WDM是指所有光通路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送,在發(fā)送端將載有各種信息的具有不同波長(zhǎng)的已調(diào)光信號(hào)通過光延長(zhǎng)用器組合在一起,并在一根光纖中單向傳輸,由于各信號(hào)是通過不同波長(zhǎng)的光攜帶的,所以彼此間不會(huì)混淆,在接收端通過光的復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開,完成多路光信號(hào)的傳輸,而反方向則通過另一根光纖傳送。雙向WDM是指光通路在一要光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸,所用的波長(zhǎng)相互分開,以實(shí)現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò)。目前單向的WDM系統(tǒng)在開發(fā)和應(yīng)用方面都比較廣泛,而雙向WDM由于在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)受各通道干擾、光反射影響、雙向通路間的隔離和串話等因素的影響,目前實(shí)際應(yīng)用較少。
三、雙纖單向WDM系統(tǒng)的組成
以雙纖單向WDM系統(tǒng)為例,一般而言,WDM系統(tǒng)主要由以下5部分組成:光發(fā)射機(jī)、光中繼放大器、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
1.光發(fā)射機(jī)
光發(fā)射機(jī)是WDM系統(tǒng)的核心,除了對(duì)WDM系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長(zhǎng)有特殊的要求外,還應(yīng)根據(jù)WDM系統(tǒng)的不同應(yīng)用(主要是傳輸光纖的類型和傳輸距離)來選擇具有一定色度色散容量的發(fā)射機(jī)。在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備輸出的光信號(hào)利用光轉(zhuǎn)發(fā)器把非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的信號(hào),再利用合波器合成多通路光信號(hào),通過光功率放大器(BA)放大輸出。
2.光中繼放大器
經(jīng)過長(zhǎng)距離(80~120km)光纖傳輸后,需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行光中繼放大,目前使用的光放大器多數(shù)為摻鉺光纖光放大器(EDFA)。在WDM系統(tǒng)中必須采用增益平坦技術(shù),使EDFA對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有相同的放大增益,并保證光信道的增益競(jìng)爭(zhēng)不影響傳輸性能。
3.光接收機(jī)
在接收端,光前置放大器(PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道信號(hào),采用分波器從主信道光信號(hào)中分出特定波長(zhǎng)的光信道,接收機(jī)不但要滿足對(duì)光信號(hào)靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求,還要能承受一定光噪聲的信號(hào),要有足夠的電帶寬性能。
4.光監(jiān)控信道
光監(jiān)控信道的主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況。在發(fā)送端插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長(zhǎng)為λs(1550nm)的光監(jiān)控信號(hào),與主信道的光信號(hào)合波輸出。在接收端,將接收到的光信號(hào)分波,分別輸出λs(1550nm)波長(zhǎng)的光監(jiān)控信號(hào)和業(yè)務(wù)信道光信號(hào)。幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管使用的開銷字節(jié)都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。
5.網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或接收來自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理,實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分復(fù)用器和解復(fù)用器
在整個(gè)WDM系統(tǒng)中,光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是WDM技術(shù)中的關(guān)鍵部件,其性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量具有決定性作用。將不同光源波長(zhǎng)的信號(hào)結(jié)合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為復(fù)用器;反之,將同一傳輸光纖送來的多波長(zhǎng)信號(hào)分解為個(gè)別波長(zhǎng)分別輸出的器件稱為解復(fù)用器。從原理上說,該器件是互易(雙向可逆)的,即只要將解復(fù)用器的輸出端和輸入端反過來使用,就是復(fù)用器。光波分復(fù)用器性能指標(biāo)主要有接入損耗和串?dāng)_,要求損耗及頻偏要小,接入損耗要小于1.0~2.5db,信道間的串?dāng)_小,隔離度大,不同波長(zhǎng)信號(hào)間影響小。
在目前實(shí)際應(yīng)用的WDM系統(tǒng)中,主要有光柵型光波分復(fù)用器和介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器。
1.光柵型光波分復(fù)用器
閃耀光柵是在一塊能夠透射或反射的平面上刻劃平等且等距的槽痕,其刻槽具有小階梯似的形狀。當(dāng)含有多波長(zhǎng)的光信號(hào)通過光柵產(chǎn)生衍射時(shí),不同波長(zhǎng)成分的光信號(hào)將以不同的角度射出。當(dāng)光纖中的光信號(hào)經(jīng)透鏡以平行光束射向閃耀光柵時(shí),由于光柵的衍射作用,不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以方向略有差異的各種平行光返回透鏡傳輸,再經(jīng)透鏡聚焦后,以一定規(guī)律分別注入輸出光纖,從而將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分別以不同的光纖傳輸,達(dá)到解復(fù)用的目的。根據(jù)互易原理,將光波分復(fù)用輸入和輸出互換即可達(dá)到復(fù)用的目的。
2.介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器
目前WDM系統(tǒng)工作在1550nm波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi),用8,16或更多個(gè)波長(zhǎng),在一對(duì)光纖上(也可用單光纖)構(gòu)成光通信系統(tǒng)。其波長(zhǎng)與光纖損耗的關(guān)系見圖4。每個(gè)波長(zhǎng)之間為1.6nm、0.8nm或更窄的間隔,對(duì)應(yīng)200GHz、100GHz或更窄的帶寬。
五、WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)
1.充分利用光纖的巨大帶寬資源,使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍到幾十倍,從而增加光纖的傳輸容量,降低成本,具有很大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
2.由于WDM技術(shù)中使用的各波長(zhǎng)相互獨(dú)立,因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào),完成各種信號(hào)的綜合和分離,實(shí)現(xiàn)多媒體信號(hào)混合傳輸。
3.由于許多通信都采用全雙式方式,因此采用WDM技術(shù)可節(jié)省大量線路投資。
4.根據(jù)需要,WDM技術(shù)可以有很多應(yīng)用形式,如長(zhǎng)途干線網(wǎng)、廣播式分配網(wǎng)絡(luò),多路多地局域網(wǎng)等,因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用十分重要。
5.隨著傳輸速率不斷提高,許多光電器件的響應(yīng)速度明顯不足,使用WDM技術(shù)可以降低對(duì)一些器件在性能上的極高要求,同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。
6.利用WDM技術(shù)選路,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)。
1.常規(guī)教學(xué)為基礎(chǔ)
教學(xué)團(tuán)隊(duì)探究講課藝術(shù),改進(jìn)課堂教學(xué)方法,提高授課的互動(dòng)性,啟發(fā)學(xué)生以“科學(xué)研究”的思維思考課本中的知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容上,注重教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性、新穎性與啟發(fā)性,及時(shí)更新充實(shí)教學(xué)內(nèi)容;同時(shí)制作較高質(zhì)量的多媒體課件,通過文字、圖片以及動(dòng)畫等多種形式豐富課堂教學(xué)。
2.實(shí)例研討作穿插
課堂授課適時(shí)引入生活中常見實(shí)例,如光纖入戶、高清視頻點(diǎn)播技術(shù)等,由此展開研討式教學(xué)。通過對(duì)生活中實(shí)例的分析,把抽象的理論變成具體的實(shí)際,以此切入并開展課堂討論,激發(fā)學(xué)生興趣。同時(shí),針對(duì)實(shí)例為學(xué)生提供課后實(shí)踐,使其對(duì)問題的理解更深入。
3.熱點(diǎn)問題當(dāng)點(diǎn)綴
結(jié)合當(dāng)前的光纖通信的熱點(diǎn)問題,如光纖通信網(wǎng)的安全性、全光網(wǎng)等問題,對(duì)熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入剖析,形成與課程相配套的實(shí)例資料集,對(duì)熱點(diǎn)問題開展課堂討論調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,以小組為單位鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行問題分析總結(jié)、講解,并鼓勵(lì)學(xué)生撰寫小論文,以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力。。通過研討式教學(xué),學(xué)生良好的思考習(xí)慣建立起來,學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng),實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的立體化。
二、研討式教學(xué)效果分析
相對(duì)于傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式,研討式教學(xué)建立了融洽的師生關(guān)系,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造欲望。研討式教學(xué)為每一位學(xué)生發(fā)揮個(gè)性提供了良好的平臺(tái),學(xué)生的個(gè)性得到尊重,創(chuàng)新意識(shí)和能力得到解放,學(xué)生更加積極主動(dòng)的觀察思考。在師生關(guān)系上,實(shí)現(xiàn)了從主客關(guān)系到主主關(guān)系的轉(zhuǎn)變;在教學(xué)目標(biāo)上,實(shí)現(xiàn)從“授人以魚”到“授人以漁”的轉(zhuǎn)變;教學(xué)方式上,實(shí)現(xiàn)從“講授式”到“研討式”的轉(zhuǎn)變;在教學(xué)形式上,實(shí)現(xiàn)從“一言堂”到“群言堂”的轉(zhuǎn)變;在教學(xué)評(píng)價(jià)上,實(shí)現(xiàn)從“一張?jiān)嚲矶ǜ呦隆钡桨磳W(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)和能力來綜合評(píng)定成績(jī)的轉(zhuǎn)變。研討式教學(xué)實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生各方面能力的全面培養(yǎng),其中包括學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新能力等等,達(dá)到真正提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
三、結(jié)語
[論文摘要]光纖通信因其具有的損耗低、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。目前,光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個(gè)領(lǐng)域,包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領(lǐng)域。綜述我國(guó)光纖通信研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。
近年來,光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,新技術(shù)不斷涌現(xiàn),這大幅提高了通信能力,并使光纖通信的應(yīng)用范圍
不斷擴(kuò)大。
一、我國(guó)光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀
(一)普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展,光中繼距離和單一波長(zhǎng)信道容量增大,G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化,表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。
(二)核心網(wǎng)光纜
我國(guó)已在干線(包括國(guó)家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜,其中多模光纖已被淘汰,全部采用單模光纖,包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國(guó)曾經(jīng)采用過,但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量,它在我國(guó)的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖,不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外,在這些光纜中,曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu),目前已停止使用。
(三)接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的光纜距離短,分支多,分插頻繁,為了增加網(wǎng)的容量,通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中,由于管道內(nèi)徑有限,在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量,是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用,目前在我國(guó)已有少量的使用。
(四)室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測(cè)與傳感器。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜,筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房?jī)?nèi),布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi),主要由用戶使用,因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。
(五)電力線路中的通信光纜
光纖是介電質(zhì),光纜也可作成全介質(zhì),完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu):即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放,適應(yīng)范圍廣,在當(dāng)前我國(guó)電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國(guó)內(nèi)的近期需求量較大,是目前的一種熱門產(chǎn)品。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo),而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。
(一)超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用,同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù),與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同,OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限,可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用(PDM)技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小,降低了對(duì)色散管理分布的要求,且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應(yīng)能力較強(qiáng),因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。
(二)光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區(qū),群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡,因而經(jīng)過光纖長(zhǎng)距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。
光孤子技術(shù)未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信,時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE,光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題,但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信,光孤子通信在超長(zhǎng)距離、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系統(tǒng)中,有著光明的發(fā)展前景。
(三)全光網(wǎng)絡(luò)。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段,也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高,因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長(zhǎng)來決定路由。
目前,全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看,形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢(shì),更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別,更是理想級(jí)別。
三、結(jié)語
光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái),在未來信息社會(huì)中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場(chǎng)仍然將呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來看,光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來到來。
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網(wǎng)絡(luò)連接的優(yōu)劣直接關(guān)系著傳輸質(zhì)量的好壞,連接指的是使用通信設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu),通過雙絞線、電纜、載波、微波、光纖或是衛(wèi)星來進(jìn)行信號(hào)的傳輸。
2用于協(xié)議的檢測(cè),保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全
通信協(xié)議包括對(duì)各層次不同協(xié)議的具體分析以及對(duì)協(xié)議體系的研究討論。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地球上獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)將它們進(jìn)行相互連接的一個(gè)集合。
3光纖通信技術(shù)的發(fā)展
3.1普通光纖網(wǎng)絡(luò)
普通的光纖是最常用的一種光纖傳輸設(shè)備,具有造價(jià)低,傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn),比較適合于普通家庭用網(wǎng)。隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展,單一波長(zhǎng)信道在容量上增大,光中繼距離也有所增長(zhǎng),光纖的性能進(jìn)一步得到了提升,這種提升主要表現(xiàn)為光纖的最低衰減系數(shù)與零色散點(diǎn)沒有存在于同一區(qū)域,且低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用。
3.2核心網(wǎng)光纜
在我國(guó)的省級(jí)、區(qū)級(jí)的干線鋪設(shè)上,都已經(jīng)全面采取的光纜鋪設(shè),且傳統(tǒng)的多模光纖已經(jīng)被淘汰,取而代之的是單模光纖。像是G.654光纖,傳統(tǒng)在使用中很看重這種光纖的容量,但隨著光纖技術(shù)的發(fā)展,這種光纖已經(jīng)不能夠滿足與如今對(duì)光纖容量的需要,且這種型號(hào)的光纖也不能夠再進(jìn)行大幅度的增容,因此在近幾年,這種光纖已經(jīng)退出了我國(guó)陸地的光纖市場(chǎng)。干線光纜采用的不是光纖帶,而是選用分立的光纖。干線光纜經(jīng)常在室外使用,且在這些干線光纜中,以前使用過骨架式結(jié)構(gòu)或是緊套層絞式的光纜,現(xiàn)在也已經(jīng)停用了。
3.3接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的分插較為頻繁,分支多且距離較短。要想增加這種網(wǎng)的容量,就必須從增加光纖芯數(shù)著手。像是在市內(nèi)的管道,由于其管徑受到城市建筑結(jié)構(gòu)的制約,一般管徑比較小,管道的內(nèi)徑是有限的。因此,在增加光纖網(wǎng)絡(luò)芯數(shù)的同時(shí),要加強(qiáng)集裝的密度,對(duì)光纜的重量與直徑要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,盡量保證最小。
3.4室內(nèi)光纜
室內(nèi)的光纜主要是用于視頻、數(shù)據(jù)以及話音的傳輸,并且還能夠在傳感器跟遙測(cè)方面得以應(yīng)用。這里提到的室內(nèi)光纜,應(yīng)包含用來綜合布線的光纜以及局內(nèi)光纜這兩個(gè)部分。
3.5通信光纜
光纖的鋪設(shè)是屬于介電質(zhì),而光纜可以作為全介質(zhì)來作為通信設(shè)施。光纜是完全不含有金屬的,這種不含金屬的全介質(zhì)是電力系統(tǒng)部門最愿意使用的線路。就目前電力在道路上敷設(shè)的全介質(zhì)光纜來看,主要有兩種結(jié)構(gòu)。一是纏繞式結(jié)構(gòu),用于架空地線上;二是全介質(zhì)的自承結(jié)構(gòu),通常簡(jiǎn)寫為ADSS。
4光纖通信技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展趨勢(shì)
4.1波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展
近年來,波分復(fù)用技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速,光傳輸?shù)木嚯x也有了很大的發(fā)展。在提高光纖傳輸容量方面,除了原有技術(shù)的運(yùn)用,還可以采用OTDM(光時(shí)分復(fù)用)技術(shù),通過傳輸速率的提高來讓傳輸容量也有所提高。兩種技術(shù)的應(yīng)用都能夠有效幫助光纖網(wǎng)絡(luò)通信提高其傳輸?shù)拈L(zhǎng)度與容量。波分復(fù)用技術(shù)由于其特性,能夠很好地運(yùn)用于未來通信中跨海光傳輸領(lǐng)域。目前的1.6Tbit/的WDM體統(tǒng)已經(jīng)大量地應(yīng)用于商業(yè)中,同時(shí)隨著應(yīng)用范圍、行業(yè)的不斷擴(kuò)大,這種技術(shù)的全光傳輸距離也在不斷發(fā)展。相信結(jié)合OTDM技術(shù),單信道的傳輸速率會(huì)有效提高,傳輸容量也會(huì)隨之加大,在現(xiàn)有的單信道最高速率640Gbit/s的基礎(chǔ)上產(chǎn)生突破。
4.2光弧子技術(shù)通信
這是一種特殊數(shù)量級(jí)的脈沖,屬于超短光的脈沖。這種通信存在于光纖網(wǎng)絡(luò)的反常色散區(qū)域,其非線形效應(yīng)與群速度色散之間相互平衡,因此在經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的傳輸之后,信息的速度與波長(zhǎng)都能夠保持不變。這種通信技術(shù)就是以光弧子作為載體,來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的有效通信,實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離信息傳輸?shù)牧阏`碼。光弧子技術(shù)具有強(qiáng)大的發(fā)展前景,在傳輸速度方面,高速通信與超長(zhǎng)距離以及強(qiáng)大的脈沖控制能夠有效讓現(xiàn)行速率從傳統(tǒng)的20Gbit/s迅速提升到100Gbit/s以上。
4.3智能化方向發(fā)展
智能化的光網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期發(fā)展的主要目標(biāo)。隨著通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系得越來越緊密,加上光網(wǎng)絡(luò)的生存性、控制、調(diào)度、組網(wǎng)等方面的需求,光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向著智能化系統(tǒng)發(fā)展了。在光網(wǎng)絡(luò)中,可以加入自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的能力,提高控制連接技術(shù)。完善系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)功能,這也是光網(wǎng)絡(luò)今后發(fā)展的目標(biāo)。
4.4全光網(wǎng)絡(luò)化
1.1損耗低,傳輸距離遠(yuǎn)
與普通的通信相比,光纖的損耗率要低得多。目前,光纖的損耗可以低達(dá)0.2dB/km。中繼光放大器間距可達(dá)100多km,而傳統(tǒng)的銅電纜中繼放大器間距僅為幾百米到幾千米。因此,除了用戶到小站間仍使用銅電纜,其他通信網(wǎng)中包括電視網(wǎng)、跨海洋的網(wǎng)絡(luò)全部使用光纖通信。光纖通信在長(zhǎng)距離傳輸中的優(yōu)勢(shì)非常明顯。目前光纖通信的最長(zhǎng)通信距離達(dá)到10000m以上。
1.2抗干擾能力強(qiáng)
與其他光纜相比,光纖通信具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)———抗電磁干擾能力極強(qiáng)。光纖通信設(shè)備的主要成分是SiO的應(yīng)用給光纖通信技術(shù)帶來無可比擬的優(yōu)勢(shì)。由于石英具有極強(qiáng)的抗腐蝕性和絕緣性,因此,應(yīng)用到光纖通訊設(shè)備上使其同樣具有較強(qiáng)的抗干擾能力。光纖通信不會(huì)受到太陽黑子活動(dòng)、電離層變化、雷電以及人為釋放的電磁等方面的干擾,這一特性使得光纖可以應(yīng)用到軍事領(lǐng)域中。
1.3安全性和保密性高
因?yàn)楣饫w主要依靠光波的全反射原理進(jìn)行傳輸,光信號(hào)完全被限制在包層內(nèi),光波泄露的現(xiàn)象很少發(fā)生。而且一個(gè)光纜內(nèi)的很多光纖線之間也不會(huì)相互干擾,因此,光通信的抗干擾能力很強(qiáng),保密性和安全性非常高。此外,光纖的重量很輕、體積較小,這樣既節(jié)省空間又使得設(shè)備的安裝非常方便。另外,用來制作光纖通信設(shè)備的原材料越來越豐富,而且價(jià)格低廉,穩(wěn)定性好,同時(shí)受環(huán)境溫度影響小,使用壽命很長(zhǎng)。光纖通信技術(shù)這些優(yōu)勢(shì)使其在日常生活中的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域越來越廣。
2光纖通信技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1普通單模光纖的現(xiàn)狀
光纖分為單模光纖和多模光纖兩大類。目前,普通單模光纖是我們生活中最常見的光纖。單模光纖只能傳輸一種模式的光,且對(duì)光源的譜寬及穩(wěn)定性都有較高的要求。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展,單模光纖的傳輸距離和信息容量也在不斷增加,G652.A光纖的性能還能進(jìn)一步優(yōu)化和提高。符合ITUTG654規(guī)定的截止波長(zhǎng)的單模光纖和符合G653規(guī)定的單模光纖是對(duì)G652.A光纖進(jìn)行了改進(jìn)。
2.2接入網(wǎng)光纜的發(fā)展現(xiàn)狀
光纖接入網(wǎng)指的是以光纖為主要媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的信息傳送。光纖接入逐漸替代原有電纜,成為通信接入網(wǎng)未來重點(diǎn)的發(fā)展方向。接入網(wǎng)光纜的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在接入網(wǎng)的光纜距離不斷縮短、分支越來越多、分插頻繁等。通常情況下,接入網(wǎng)的光纜會(huì)采用增加光纖芯數(shù)的方式來增加網(wǎng)絡(luò)容量。尤其是城市的光纖管道,由于管道內(nèi)徑有限制,只能通過增加管內(nèi)光纖芯數(shù)和光纖的集裝密度來增加網(wǎng)絡(luò)容量,同時(shí)需要減輕光纜的重量,縮小光纜的直徑。通常,接入網(wǎng)光纖使用G652普通單模光纖或G652C低水峰的單模光纖,而前者在我國(guó)使用較多。
2.3室內(nèi)光纜的發(fā)展現(xiàn)狀
室內(nèi)光纜指的是光傳輸載體(光纖)經(jīng)過一定技術(shù)手段處理而形成的線纜,通常需要同時(shí)支持語音、數(shù)據(jù)以及視頻等信號(hào)傳輸。室內(nèi)光纜主要包括綜合布線與局內(nèi)光纜兩大部分。其中綜合布線的光纜一般供用戶使用,放置在室內(nèi)用戶端,而局內(nèi)光纜放在中心局或其他各類電信機(jī)房?jī)?nèi)。室內(nèi)光纜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用容易受到建筑物本身的限制及光纜材料多樣化的影響,因此室內(nèi)光纜相對(duì)復(fù)雜。雖然其抗拉度較小,保護(hù)層也較差,但是室內(nèi)光纜仍然有經(jīng)濟(jì)、便捷、便于信息傳遞等自身優(yōu)勢(shì)。室內(nèi)光纜傳輸信息速度很快,而且具有信號(hào)穩(wěn)定、清晰、強(qiáng)烈,抗干擾性好,信息流量大等優(yōu)點(diǎn)。
2.4通信光纜的發(fā)展現(xiàn)狀
通信光纜主要包括多根光纖芯和包層組成的纜芯、外保護(hù)層,屬于全介質(zhì)光纜,是電力系統(tǒng)中最為理想的通信線路。通信光纜主要依靠電流傳輸信號(hào),在數(shù)據(jù)信息傳輸方面具有一定優(yōu)勢(shì),但是其傳輸信息量較小。ADSS光纜則因?yàn)槠淇梢詥为?dú)布放,比較適用于電力通信領(lǐng)域。目前我國(guó)電力系統(tǒng)改造過程中廣泛應(yīng)用ADSS光纜,但是我國(guó)通信光纜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能仍然需要進(jìn)一步完善。
2.5塑料光纖的發(fā)展
塑料光纖在我國(guó)也得到了廣泛應(yīng)用,其成本低廉、傳輸速度較快,是優(yōu)質(zhì)的短距離信息傳輸介質(zhì)。它主要利用光的全反射或者光在塑料纖維內(nèi)的跳躍來進(jìn)行傳輸,因此在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域有巨大的潛在市場(chǎng)。塑料光纖可以應(yīng)用于海底。在海底進(jìn)行鋪設(shè)時(shí),海底光纖使用絕緣材料包裹導(dǎo)線,同時(shí)其兩端采用激光器,大大節(jié)約成本,相應(yīng)的通話費(fèi)用也有一定的減少。
3我國(guó)光纖通信技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)
3.1超大的容量,超長(zhǎng)的距離
超大容量、超長(zhǎng)距離的傳輸技術(shù)在我國(guó)通信技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用前景。波分復(fù)用技術(shù)(WDM)通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù),大大提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量。目前1.6Tbit/s的光波分復(fù)用系統(tǒng)已經(jīng)大量商用,同時(shí)全光傳輸?shù)木嚯x也在逐漸增加。而光時(shí)分復(fù)用技術(shù)(OTDM)通過提高單信道速率來提高傳輸容量,使目前單信道最高速率達(dá)到640Gbit/s。要想進(jìn)一步提高光纖通信的傳輸速度和傳輸容量,僅僅依靠光波分復(fù)用技術(shù)或光時(shí)分復(fù)用技術(shù)是很難實(shí)現(xiàn)的,必須同時(shí)結(jié)合光時(shí)分復(fù)用和光波分復(fù)用技術(shù),只有這樣才能進(jìn)一步提高光纖的傳輸速度和容量。
3.2光網(wǎng)絡(luò)智能化
智能化的光網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)光纖通信技術(shù)未來非常重要的發(fā)展方向。近50年的發(fā)展歷程中,信息傳輸一直占據(jù)著光纖通信技術(shù)的主導(dǎo)地位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合,進(jìn)一步促進(jìn)光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)朝著更高更好的方向發(fā)展。現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)不僅能實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳輸,同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能及更加完善的自我保護(hù)修復(fù)能力,真正形成智能化的光網(wǎng)絡(luò)。
3.3擺脫電處理過程,實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)