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1、浅谈光纤的发展与前景论文关键词光纤通信技术趋势光纤到户全光网络 论文摘要由于光纤通信具有损耗低传榆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文章概述光纤通信技术的发展现状并展望其发展趋势 一前 言 1966年美籍华人高锟 CKKao 和霍克哈姆 CAHockham 发表论文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20dBkm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
2、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150km13m零色散光纤上进行了55x20Gbits传输的研究实现了11Tbits的传输NEC公司进行了132x20Gbits120km传输的研究实现了264Thits的传输NTT公司实现了3Thits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1096Thits 274xGbits 的实验系统对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技
3、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
4、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 15301565nm 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
5、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10Gbits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
6、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ATMSDH以太网等分别产生APONGPON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
7、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 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陆能相对占优的固定终端希望实现光纤到户光纤到户的
8、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FTTH2000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高潮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
9、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
10、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 四结 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在国内各研发机构科研院所大学的科研人员的共同努力下我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品取得了一批重要的研究与应用成果这些研究工作和突出成果为O-TIME 光时代 计划的实施奠定了坚实的基础有望在十一五期间取得更多的成果为我国的信息基础设施建设做出贡献浅论光纤通信技术的特点和发展趋势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通信控制系统中发挥作用
11、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 关键词光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试 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
12、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 21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 22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 23抗电磁干扰能力强石英有很强的抗腐
13、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 24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 31SDH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PDHSDH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
14、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 32不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH从155Mbs发展到lOGbs近来4OGBs已实现商品化专家们在研究更大容量的如160Gbs 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 33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 34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
15、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 35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随着软件控制的进一步开发和发展现代的光通信正逐步向智能化发展它能灵活的让营运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 41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 42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
