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1、摘要光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤通信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，进行工业检测，控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信的主要特征及应用和光纤通信技术的发展历史与发展现状，并对其发展趋势进行了展望。关键字：光纤通信技术，现状，展望，发展，趋势AbstractOptical fiber communication is the use of light waves as a carrier, optical fiber as a transmission medium, the infor
2、mation transmitted from one to another means of communication. Optical fiber communication not only can be applied to the trunk lines of communication may also be applied in power communication control systems, industrial inspection, control, and use in the military field more and more widely. This
3、paper discusses the development of the main features of the optical fiber communication applications and optical fiber communication technology history and development of the status quo and development trend outlook.Key word:Optical fiber communication technology Present Situation ProspectDeveloping
4、 Trend 摘要.1Abstract 2第一章 引言4第二章 光纤通信概述42.1光纤通信的概念42.2 光纤通信的发展历史42.3 光纤的机构组成52.4 光纤通信技术的特点5第三章 光纤通信技术在有线电视网络中的应用6第四章 光纤通信技术的发展及现状64.1光纤的应用从干线网一步步延伸到接入网74.2 光纤通信已从传统的 PDH 系列转为 SDH 系列74.3在光波复用技术方面84.4光纤通信向全光通信方向发展9第五章 光纤通信技术的趋势及展望105.1向超高速系统的发展105.2 向超大容量WDM系统的演进105.3 实现光联网115.4 开发新代的光纤115.5 IPoverSDH与
5、IpoverOptical115.6 解决全网瓶颈的手段一光接入网12第一章 引言光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光通信正以超摩尔定律的速度向前发展，近光纤容量及光电子器件的性能，每9个月就会翻一番。据有关资料报导，国外容量达16Tb/s的光通信系统已经在实验水平上实现。目前世界上80%以上的信息是通过光纤传送的，可见光纤用于未来传送网是不容置疑的。第二章 光纤通信概述2.1光纤通信的概念光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；中间层称为包层，通过纤芯和包层的折射率不同
6、，从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输；涂层的作用就是增加光纤的韧性保护光纤。 光纤通信的原理是：在发送端首先把要传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号把它变成电信号，经解调后恢复原信号。2.2 光纤通信的发展历史1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。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。85微米波段的多模光纤
7、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年代中后期又实现了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。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。2.3 光纤的机构组成 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分：光纤光缆技
8、术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。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。2.4 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，
9、中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于020dB/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
10、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
11、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。第三章 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，
12、通道设置成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 第四章 光纤通信技术的发展及现状光纤通信的诞
13、生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降
14、到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。4.1光纤的应用从干线网一步步延伸到接入网 光纤最早
15、应用于干线网，近几年，干线网核心部分无论是交换还是传输都更新了好几代；不久将成为软件主宰和控制的高度集成和智能化的网络。而另一方 面，现存的接入网 90以上仍是以双绞线铜缆为主的原始落后的模拟系统，干 线网和接入网在技术上的巨大反差，说明接入网确实成为制约全网进一步发展的 瓶颈。尽管目前已出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段，如双绞线的 XDSL 系统、同轴电缆上的 HFC 系统、宽带无线接入系统和以太网接入等，尤其是 xDSL 系统由于能够充分利用现有铜线资源，具有性价比高、可靠性强等优势，近几年 得到了迅速发展。但这些技术都是过渡性的解决方案，惟一能够彻底解决这一瓶 颈问题的长远技术手段是光接入网。所谓 FTTC，FTTB 等，就是根据光纤深入用 户的程度而定义。4.2 光纤通信已从传统的 PDH 系列转
