光纤通信技术分析

光纤通信技术分析（精选十篇）

光纤通信技术分析 篇1

1 光纤通信技术的发展历史

随着我国经济的快速发展, 人民物质文化生活水平的不断提高, 所以, 广大人民对信息的需求质量也在不断提高, Internet迅速发展, 信息进行生产、传输和交换, 信息高速公路建设已成为世界性热潮。而在近几年发展起来的光纤通信受到广大人民群众的好评, 其具有传输速度快、兼容量大、误差小、传输安全等优良特点, 因此, 在当今社会信息通信潮流中, 光纤通信已经成为未来通信发展的主流。虽然光纤通信在我国发展的速度非常快, 但是在细节上还存在许多问题, 所以, 我们作为与光纤通信技术相关的工作人员要想彻底解决这些细节问题, 就要求我们首先要了解光纤通信技术的发展历史。

光纤通信技术起源于上个世纪五六十年代的人类第三次工业革命, 刚开始研制出的光纤损耗为358分贝/千米, 之后再经过几年的研究, 最终由英国通信研究所提出, 可以将光纤通信的光纤损耗最低降到19分贝/千米, 但是这只是英国科学家在理论上的推测, 之后日本成功的研制出了较最初光纤损耗降低一半的光纤, 即损耗为100分贝/千米的光纤, 紧接着就是英国通信研究所研制出了损耗在20分贝/千米以下的石英光纤, 到最近的掺锗石英光纤的损耗降低至0.2分贝/千米, 已经接近了石英光纤理论上提出的损耗极限。从上面的光纤发展的详细资料中我们可以看出, 在近几十年来, 光纤技术从研发到推广使用都得到了十足快速的发展, 而这项新技术的发明与使用, 在很大程度上提高了传统信息通信能力与速度。可以这么说光纤通信技术的发明与使用, 是我们人类信息通信历史上一次重要的变革, 从此我们人类进入到了高度信息化交流时代。

2 现代光纤通信技术的现状

在进入新世纪以来, 光纤通信技术如雨后春笋般快速成长起来, 尤其是光纤接入网技术及波分复用技术的突破, 大大提高了我们人类信息通信交流的质量。首先, 我们来谈一下光纤通信技术中的光纤接入网技术的现状。光纤接入网技术是人类进入21世纪以来对信息传输技术的一个全新尝试, 并对其进行成功突破, 从而实现了我们人类信息的高速度化传输, 满足了我们人类日益提高的文化生活。光纤接入网技术主要由两个部分组成, 即宽带的主干传输网络和用户接入两本主要部门组成, 其中用户接入技术最为关键, 它是光纤接入的最后一个环节, 主要负责完成全光接入的重要任务, 基于光纤宽带的相关特性, 为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

第二, 就是光纤通信技术中的波分复用相关的技术, 在现代技术领域中, 科技人员已经对其取得了相当大的突破, 并取得了一些令人满意的效果。利用波分复用器, 就可以降低光纤损耗, 获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发, 把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道, 并在发送端设置了波分复用器, 不同的信号集合到一起送入单根光纤中, 再进行信息的传输, 而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行

第三, 就是在当今光纤通信技术中的光放大技术已经获得重大突破, 光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果, 它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义, 光放大器就是放大光信号。在此之前, 传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换, 即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。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, 与其他行业相比, 光纤通信更具有特殊意义, 在未来信息社会中将起到重要作用。光纤通信技术的发展目标是超大容量、超长距离的传输与交换技术和全光网络技术。

摘要：随着我国改革开放的不断深入, 国民经济的不断快速发展, 带动了我国科学技术的不断进步。所以, 在近些年来, 随着我国科学技术的不断进步, 通信管理体制的改革以及国家对通信市场的逐步全面开放, 使我国的通信技术的发展又一次的迎来了蓬勃快速发展的良好局势, 这其中就包括通信技术中的光纤通信, 光纤通信作为一种现代化的信息传输工具, 具有极其广泛的使用性和高速度的信息传输速度。所有, 光纤通信在未来发展过程中, 可以作为宽带综合业务数字网的传输基础。正因为其有这么多的优点, 所以, 现在很多国家都投入大量的人力与无力进行对光纤通信技术的研发。

关键词：现代,经济发展,通信技术,光纤通信,技术优势,技术创新

参考文献

[1]李海, 袁琳.浅析现代光纤通信技术的现状[J].中国新技术新产品.2010.03.[1]李海, 袁琳.浅析现代光纤通信技术的现状[J].中国新技术新产品.2010.03.

矿山供电中光纤通信技术分析论文 篇2

1矿山通信的现状

矿山项目一般都地处偏远的地理环境，在通信过程中信号容易受到传统通信技术上的限制，存在通信中断或者不良的现象，对整个矿山的作业参数和电力系统运行中出现的情况不能做到很好的监控和反馈，矿山的作业在地下空间中进行，空间狭小、结构复杂，噪音大、信息传输过程中受到的电磁干扰非常严重，总体的作业环境很恶劣。目前矿山中传统的通信线缆以铜芯为主，这种通信技术存在数据传输慢、信号不稳定、体积大诸多问题，不利于矿山监控和管理，所以构建一套高效的通信传输系统是矿山通信工作的迫切需要。

2光纤通信技术的概述

光纤通信技术是一种全新的信息传输方式，它的传输载体是光导纤维，在和传统的铜芯传输方式相比较上具有重量轻、抗干扰能力强、构建价格低、体积小等优势特点。矿山基础设备正常运转需要有完善的电力系统作为支持，所以电力系统的稳定性和持续性供电是一切的基础保障，因此采用一套监控系统对矿山的电力系统运转中出现的问题进行报警以便及时进行处理确保作业安全，是矿山电力系统建设中必须要完善的一项内容。在现阶段的引入光纤作为通信手段替代传统的通信方式的矿山项目中，已经很好的形成一套电力实时的监控系统并且已经呈现出一定的优势。

3光纤通信技术的优势

3.1传输容量大

在光纤通信系统中，电波和光波作为两种载体在频率的比较上电波要稍微低很多，而光纤做为新的传输介质在损耗上又比传统的同轴电缆和导波管要低很多，在经济性上面要具有比较明显的优势。并且光纤的传输容量对比传统的通信传输方式和微波传输方式要大很的多，因此从性价比和技术性上面光纤都具有显著的优势。光纤传输方式又分为单波长传输和密集波传输，单波长传输往往会因为传输设备的限制而影响到带宽大发挥不出原有的性能，需要借助辅助手段来增加传输容量，而密集波在技术上能够很好地避免这个问题。所以光纤通信的技术优势就是容量大和距离远，这些都是传统传输方式所不能相比的。矿山作业需要强大的电力作为支持，在电力系统的监控过程中会产生大量的过程信息，在技术上来讲就需要强大的.传输系统作为这方面数量传输的支持，传统传输方式在容量上达不到要求，不能够满足现下矿山作业的技术支持。而光纤通信技术的种种技术优点能够完全取代传统传输方式，满足矿山作业和电力系统监控要求。

3.2抗干扰性强

光纤是采用绝缘材料石英做成的，具有很好的抗干扰性能。（1）具有很好的抗电磁波干扰能力，电波在传输过程中会出现电磁波溢出的现象，会对周围的电路造成电磁干扰影响到电路的独立性，而采用绝缘性能很好的石英材料制作而成的光纤则能够的回避这一点，不受电磁波的干扰；（2）具有强大的抗雷电干扰，雷击会造成电路或者传输设备的烧坏，所以雷电对传输过程中影响是很关键的，有可能会因为雷击而造成线路中断信号中断等情况，而光纤的高抗雷击性能则能够应对矿山的自然天气条件，发挥出良好的信号传输功能。

3.3损耗低

石英是很好的绝缘材料，在传输过程中具有很小的损耗率，并且具有超远距离传输功能，可以免去传统传输方式需要建立中间站的问题，在传输系统的构建上简易化很多，而且也节省了很多开支。矿山一般都是处于偏僻的山区里面，恶劣的自然环境形成艰苦的作业环境，低损耗高性能的传输系统建设才是最适合矿山这种自然环境的传输方式，所以光纤技术在矿山整个作业项目中具有的重要性就不言而喻了。

3.4稳定性强

在光纤通信具有很高的稳定性，在线路不受破坏的情况下是不会造成通信中断，并且光纤技术结构负责具有好的保密性，在与传统传输方式的比较上具有明显的技术优势和强大的稳定性。所以在目前的矿山电力系统中光纤技术可以保证系统检测稳定运行，对系统运行的各种能够及时地传输和反馈。

4光纤通信技术在矿山供电中的应用

4.1对特种光线通信技术的分析

传统的传输方式单模而光纤的传输方式则是多模，并且传输速度则是以Gb/s取代了传统的Mb/s，而且由于矿山特殊的地理自然环境条件，使用的光纤也是需要特殊定制的。在矿山的光纤线路铺设中都是以稳定性为主要考虑，所以都是选用稳定性较强的复合电线，通过架空电线与光缆相结合的方式，能够和其他电路设备和通信设备更好地进行连接，并且安装过程不复杂，不用借助其他辅助设备进行安装，具有很高的稳定性和安全性，是矿山电力通信系统的第一选择。

4.2特种光纤通信技术在矿山供电中的应用

目前国内的矿山通信系统建设还不够完善，技术也不够发达，在一些小型的矿产企业中对这方面的建设更疏忽不重视，造成矿山电力系统监测能力低下容易出现事故。在目前矿山企业中传统的供电监控系统只是由简单的设备所组成，譬如：配电柜、漏电器、继电器、防雷器和防爆开关等组成，而且也没有和互联网进行连接，没有形成完整的通信系统网络。矿山的地理环境复杂天气多变对电力供应造成的影响也比较大，因此对电力系统形成实时的监控则是保障电力供应的前提。光纤采用复合电线加上具有优势的传输技术条件能够很好地解决矿山电力系统监控问题，为系统提供自动化管理合理的调度保障稳定的供电。建设完善的矿山电力系统监控网络需要在以下几个基础上实现。（1）采用以太网的网络技术来提升监控数据的传输速度，由于以太网能够实现智能化控制，能够对系统数据进行及时的反馈和处理，在安装上也很简单并且具有强大的兼容性，是系统构建的主要技术核心；（2）将光纤通信和多媒体技术进行结合，光信号和电视信号交替对矿山整个作业和电力进行全面监控，对矿井下的情况第一时间进行了解，就算出现故障问题，联合系统也能够自动切断电源并且对故障地点进行定位，减少矿井下不必要的事故发生概率；（3）利用特殊定制的光纤来提高系统对电路故障的敏感度进行纵联保护，防止矿井作业时因为越级跳闸而发生的安全事故。

5结束语

光纤通信技术分析 篇3

关键词:光波;分复用;技术

中图分类号:TN711.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2010) 03-0006-01

Optical Fiber Communication Technology Analysis

Qiu Gang

(Harbin Weike Technology Co., Ltd, Harbin 150000,China)

Abstract:This paper describes an overview of dense optical wavelength division multiplexing system , the system's testing requirements, the structure of tunable optical filters, and portable spectrum analyzer measuring instruments and related prospects.

Keywords:Optical Wavelengthl;Division Multiplexing;Technology

一、密集光波分复用系统

DWDM系统主要由光合波器、光分波器和掺铒光纤放大器(EDFA)组成。其中EDFA的作用是由比信号波长低的高能量光泵源将能量辐射进一段掺铒光纤中,当载有净负荷的光波通过此段光纤一起传播时,完成光能量的转移,使在1530-1565m波长范围内各个光波承载的净负荷信号全都得到放大,弥补了光纤线路的能量损失。

EDFA在DWDM系统中实际应用时又分为功放或后置放大器(BA),预放或前置放大器(PA)和线路放大器(LA)3种,但有的公司为了简化,尽量减少设备品种,统一为OA,以便于维护。

目前商用的DWDM系统的每个波长的数据速率是2.5Gbps,或10Gbps,波长数为4、8、16、32等;40、80甚至132个波长的DWDM系统也已有产品。常用的有两类配置。一类是在光合波器前与在光分波器后设置波长转换器OTU。这一类配置是开放式的,采用这种可以使用现有的1310nm和1550nm波长区的任一厂家的光发送与光接收机模块;波长转换器将这些非标准的光波长信号变换到1550nm窗口中规定的标准光波长信号,以便在DWDM系统中传输。

二、DWDM系统的测试要求

以SDH终端设备为基础的多波长密集光波分复用系统和单波长SDH系统的测试要求差别很大。首先,单波长光通信系统的精确波长测试是不重要的,只需用普通的光功率计测量了光功率值就可判断光系统是否正常了。设置光功率计到一个特定的波长值,例如是1310nm还是1550nm,仅用作不同波长区光系统光源发光功率测试的较准与修正,因为对宽光谱的功率计而言,光源波长差几十nm时测出的光功率值的差别也不大。可是,对DWDM系统就完全不同了,系统有很多波长,很多光路,要分别测出系统中每个光路的波长值与光功率大小,才能共发判断出是哪个波长,哪个光路系统出了问题。由于各个光路的波长间隔通常是1.6nm、0.8nm,甚至0.4nm,故必须有波长选择性的光功率计,即波长计或光谱分析仪才能测出系统的各个光路的波长值和光功率的大小,因此,用一般的光功率计测出系统的总光功率值是不解决问题。其次,为了平滑地增加波长、扩大DWDM系统容量,或为了灵活地调度、调整电路和网络的容量,需要减少某个DWDM系统的波长数,即要求DWDM系统在增加或减少波长数时,总的输出光功率基本稳定。

由于DWDM系统有n个波长,n个光路,等效于n个虚SDH光通信系统,故在系统的重要测量点必须有光分路器,以避免在做波长和功率测量时中断系统,造成大量业务丢失。

为便于比较对照,将OSP-102/OMS-100组合测试仪和一个典型的实验室用光谱分析仪OSA的技术规范列在一起。

三、可调谐光滤波器

为使具有光谱分析仪功能的仪表适合现场测试,需要有轻便灵巧的可调谐光滤波器选择光波长。它是一个可调法布里-泊罗滤波腔体,它的基本结构是由两块部分镀银的板构成反射平面,两块板相对分开的距离是可普的。其滤波原理是:对某个波长的光,当调节两块板之间的距离,使在两块板之间反射引起的部分射线在相位上完全重叠时,滤波器对该波长的光是直通的,而对其他波长的光会引入很大的衰减。

四、便携式光谱分析仪

适用于DWSM系统现场安装调测与日常维护的便携式光谱分析仪,除去前已介绍的HP 70952B,Agilent 86121A外,现举OSP-102插件和OMS-100主机配合专用于DWDM系统测试的便携式光谱分析仪为例,说明采用可调谐光滤波器一方面使成本显著降低,一方面使重量减轻。体积缩小,有利于便携。为便于使用,还增加了下述分立的应用方式。

(一)光谱分析仪方式

用可调谐光滤波器沿着要选测的波长范围调整移动,将以图形方式显示测量结果,可用游标定位估计波长、功率数值,以及各波长和功率差值的测试数据。还可用存储器存储两个光谱的测试数据进行比较。

(二)光纤系统方式

用表列出直到16个光路或波信道的被测试的波长、功率和S/N。这种应用方式对光纤通信系统的日常维护测试特别有用。因为在DWDM系统的运行过程中,通常不希望光载频信号的功率超过规定的容限。

(三)光功率计方式

可调谐光滤波器固定调整到所选的波长,以数字显示该波长的光功率,就可以用来检测该光路或信道光载频功率随时间的变化,即稳定程度。这一方式在检测中断故障时尤其有用。

(四)监视器输出方式

将被滤出的光信号的一部分送到监视器输出,就能在不影响其他光路或波信道业务的条件下对DWDM系统的某指定波信道进行比特误码率测试,也可具体检测出哪一个波信道传输有问题。

(五)展望

光纤通信与光纤传输的分析与探讨 篇4

1 光纤通信

1.1 光纤通信概述

科学技术的不断进步发展,使通信技术也在不断的进步中,从有线通信到无线通信,从明线、电缆到短波、微波,通信的容量在不断的扩大[1]。现阶段所使用的通信技术主要为光纤通信,而光纤通信技术不同于传统的通信技术,它是利用光波,以光纤为载体进行信息数据的传递。实际上,光波也是电磁波的一种,但是比微波的频率要高很多,所以通信容量也要比微波大很多,超大的通信容量使其符合现代社会对信息传输技术的要求,成为现代社会必不可少的一种通信技术手段。

1.2 光纤通信系统结构

光纤通信系统的构成如图一所示,在光纤通信系统中配有光发射机、光接收机以及中继器[2]。而且该系统是由正反两个方向构成的,因此数据信息可以从两个方向进行交替传输。其中光发射机的主要功能是把电信号形式的数据信息转化为光信号形式,并且将其放进光纤中实现传输功能。而光接收机的主要功能是将一些在光纤传输过程中出现衰弱、变形的光信号数据再次转变为电信号数据,之后对转变后的电信号数据进行放大、整形以及再生处理,将其变为与原来相同的电信号后再传输给光接收机进行二次传输。中继器的主要作用是对变形、衰弱的光信号进行处理,使其成为正常的光信号,然后进入光纤进行传输,中继器的使用是为了使光纤通信系统的通信质量得到保障。

光纤通信系统因其具有超大的通信容量、较强的抗电磁干扰能力、保密性能以及较高的安全性深受人们的喜爱,成为现代通信中必不可少的一种通信技术,为推进我国通信技术的进一步发展做出了巨大的贡献。

2 光纤传输

2.1 光纤传输的结构

现阶段我国光纤传输中所使用的光纤结构如图二所示,光纤中包含涂敷层、包层和纤芯。其中涂敷层的主要功能是对光纤进行保护,避免其受到水汽以及机械摩擦所造成的损坏,而且又可以使光纤的柔韧性在一定程度上得到提高。一般来说,我们通常会将塑料外套套在涂敷层的外部,加强对光纤的保护[3]。而包层的主要作用是对在纤芯中传递的电磁场进行约束,保证信息的传递速度与质量。纤芯是整个光纤线中最主要的一部分,它的制作材料是高度透明的,用于信息数据的传递。根据光纤中纤芯和包层的不同,我们可以将其分为阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤也被叫做突变型光纤,在阶跃型光纤中的包层和纤芯的折射率是平均的,呈阶跃形状分布。而渐变型光纤中的纤芯折射率随着半径的变化而变化的,而且大部分是呈抛物线形状分布的。

2.2 光纤传输的类型

目前我国在光纤通信中使用的光纤传输类型主要分为以下几类第一,单模光纤。单模光纤,顾名思义它只能进行一种光波模式的传输,因此没有模间时延差,带宽更大,而且直径较小,适用于容量大、距离长的通信中。第二,多模光纤。多模光纤是上世纪八十年代普遍使用的一种光纤类型,它是有多个模式的光波构成的,而且根据光纤截面折射率的不同可以将其分为阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤。但是我们所指的多模光纤一般是渐变型多模光纤。因为渐变型多模光纤的带宽较大而且容量也比较大,因此被广泛使用。第三,石英系光纤。石英系光纤的材料主要是在SiO2中加入P2O3、B2O3等元素,使其的损耗程度有所下降。因此石英系光纤已经成为现阶段我国所使用的通信光纤中最主要的一种类型的光纤。第四,全塑光纤。这种类型的光纤是由塑料制作而成的,但是由于全塑光纤的纤芯直径过大,造成较大的损耗,因此全塑光纤适用于室内计算机联网等一些短距离的光纤通信中。第五,多组分玻璃光纤。这种光纤是将钠玻璃中掺入适当的杂质制作而成的,因此它的损耗程度较低,但是可靠性却较差,并不适合大规模的使用。

3 光纤通信与光纤传输的创新发展

3.1 光纤通信的创新与发展

科技的不断进步,必将带动现代光纤通信技术的发展。从现阶段我国光纤通信的发展情况看,在未来光纤通信将更趋近于全光网络的发展[4]。全光网络指的是只在进出网络之间进行电信号与光信号之间的转换,而且在整个系统的运行中是以光信号为主的。另外使用全光网络传输将会减少传播过程中问题的出现,提高传输效率与质量,从而满足为了社会对光纤通信技术的要求。

另外,在未来光弧子通信技术将得到进一步的发展。光弧子通信技术也属于全光通信技术的一种,它可以制衡群速度色散以及非线性效应,保证光纤的传播速度在经过很长距离的传输后依然保持不变,为光纤传播的速度与质量提供了强有力的保障。而且现阶段我国已经将光弧子通信技术应用于高速通信系统中,同时也对超短脉冲控制技术的研究取得了一定的进展,所以在不远的将来光弧子通信技术将成为现代通信技术的关键技术之一。

3.2 光纤传输的创新与发展

在实际的光纤传输过程中经常会出现误码的现象,影响信息数据的传输质量,因此在未来解决误码现象是光纤传输工作的主要任务之一。而且我们要充分利用光波分复用技术使其可以在同一时间传输不同种类的信息,满足不同人对信息传递的不同需求,为人类提供更好的通信服务。

4 结论

综上分析可知,随着科技的发展,社会的进步,光纤通信和光纤传输将被更加广泛的应用于社会的生产生活中,为人类提供更好的通信服务,促进社会的进一步发展[5]。

参考文献

[1]Demissie Jobir Gelmecha.高速光纤通信在非线性色散影响下的传输特性[D].华中师范大学,2011.

[2]王豆豆.新型微结构聚合物光纤的设计及传输特性分析[D].中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所),2012.

[3]李兆玺,胡贵军,孔令杰.自适应调制的正交频分复用多模光纤通信系统性能分析[J].中国激光,2008(04):582-586.

[4]徐晓庚,张新亮,刘德明,等.40Gb/s光纤通信系统中不同码型传输特性的实验研究[J].中国激光,2005(10):69-74.

光纤通信期末考试题及答案分析 篇5

2、光纤传输是以 作为信号载体，以 作为传输媒质的传输方式。

3、光纤通常由、和 三部分组成的。

4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为 和。

5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。

6、光纤通信的最低损耗波长是，零色散波长是。

7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。

8、阶跃光纤的相对折射率差公式为

9、光纤通信中常用的低损耗窗口为、1310nm、。

10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。

11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。

12、阶跃折射率光纤单模传输条件为：。

13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为、和受激吸收。

14、光纤通信中最常用的光源为 和。

15、光调制可分为 和 两大类。

16、光纤通信中最常用的光电检测器是 和。

17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。

18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：。

19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法和。

20、光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式。

21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于。22．数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：。

23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种 分布形式。

24、传统的O/E/O式再生器具有3R功能，即在、和再生功能。

25、按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和 两类。

26、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和 的影响，使得信号的幅度受到衰减；波形出现失真。

27、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为。

28、半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与 方向一致，这有利于耗尽层的加宽。

29、采用渐变型光纤可以减小光纤中的 色散。

30、SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了。

31、SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，列。

32、处于粒子数反转分布状态的工作物质称为。

33、EDFA的泵浦结构方式有：a、结构；b、结构；c、双向泵浦结构。

34、和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。

5、随着激光器温度的上升，其输出光功率会。

36、目前，通信用光纤的纤芯和包层绝大多数是由 材料构成的。

37、在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为。

38、根据光纤中的传输模式数量分类，光纤可分为 和。

39、LD是一种阈值器件，它通过 发射发光，而LED通过 发射发光。40、光纤色散主要包括、、材料色散和偏振模色散

41．常见的光线路码型大体可以归纳为3类：扰码二进制、和插入型码。

42、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为。

43、允许单模传输的最小波长称为。

44、在1.3μm波段进行光放大通常用掺 光纤放大器，1.55μm波段通常用掺 光纤放大器。

45、导模的传输常数的取值范围为：。

46、量子效率是用来衡量激光器的转换效率的高低，其主要分为内量子效率、和。

47、典型的光电瞬态响应有：光电延迟、和。

48、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。

49、自愈环结构可以分为两大类： 和。

50、一般来说，无电中继传输距离超过1000km的系统被称为长距离传输系统，超过 2000 km的被称为很长距离，超过 3000 km被称为超长距离传输系统。

51、系统容量和传输距离（无电中继）是衡量长距离WDM光传输系统性能的两个基本指标。

1、高锟

2、激光光波 光纤

3、纤芯 包层 涂覆层

4、阶跃折射率型 渐变折射率型

5、模式色散 波导色散 6、1.55μm 1.31μm

7、NA22n1n28、n1n2 n19、850nm 1550nm

10、V2a022

11、HE11

12、V2.405 n1n213、自发发射 受激辐射

14、半导体激光器 发光二极管

15、直接调制 间接调制

16、光电二极管 雪崩光电二极管 17、980nm 18、155.520Mbit/s

19、最坏值设计法 20、光波 光纤 21、2.405 22．NA22n1n2

23、电磁场

24、再整形 再定时

25、斜射线

26、色散

27、能带

28、内电场

29、模式 30、开销比特（或管理比特）31、270×N

32、激活物质（或增益物质）

33、同向泵浦 反向泵浦

34、灵敏度

35、减少

36、石英

37、LP01

38、多模光纤 单模光纤

39、受激 自发 40、模式色散 波导色散 41．字变换码

42、光波分复用

43、截止波长

44、镨 铒

45、k0n2k0n1

46、外量子效率 外微分量子效率

47、张弛振荡 自脉动 48、980nm

49、通道倒换环 复用段倒换环 50、2000 3000

51、系统容量

二、名词解释：

1、瑞利散射

2、色散位移光纤

3、受激辐射

4、直接调制和间接调制

5、子午光线

6、弱导波光纤

7、阈值电流

8、最坏值设计法 参考答案

1、瑞利散射是光纤材料的本征散射，它是由于光纤中折射率在微观上的随机起伏所引起。石英光纤在加热拉制过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩不均匀，这使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀性在冷却的过程中被固定下来。这种不均匀度与波长相比是小尺寸的，因此产生的散射称为瑞利散射。

2、一种将零色散移到波长1.55μm而该处损耗又最小的光纤。

3、处于高能级的电子，在受到外来能量为hf=（E2－E1）的光子激发的情况下，跃迁到低能级，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。

4、将激光器LD或发光二极管LED的驱动电流用叠加在偏置电流上的电信号进行调制，由此实现对LD或LED输出的光强度进行调制的方式称为直接调制。使LD或LED在一定的驱动电流下输出固定强度的光，再通过光调制器使输出光的信息随电信号而变化，将这种调制方式成为间接调制。

5、处在一个子午面（包含光纤轴线的平面）内，经过光纤的轴线在周围边界面间作内部全反射的光纤。

6、纤芯折射率与包层折射率差极小的光纤。

7、当LD注入电流达到将产生激光时的电流值。

8、最坏值设计法是系统设计中最常用的方法，这种方法在设计再生段距离时，将所有参考值都按最坏值选取，而不管其统计分布如何。

三、简答题：

1、光纤通信发展至今经历了哪些里程碑？

2、应用于光纤通信系统的光源应该具备什么要求？

3、由P-I曲线知，半导体激光器是阈值型器件，简述激光器随着注入电流的不同而经历的几个典型阶段。

4、光纤中产生损耗的主要因素是什么？光纤中有哪些损耗？

5、简述雪崩光电二极管的工作原理。参考答案

1、（1）20世纪60年代初期，光纤通信发展史上迎来了第一个里程碑，世界上第一台相干振荡光源红白事激光器问世，给光通信带来了新的希望；（2）1966年华裔科学家C.K.Kao博士和G.A.Hockham，对光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，1970年，美国康宁玻璃公司的Kapron博士等人研制出传输损耗仅为20dB/km的光纤，这是光纤通信发展历史上的一个里程碑。（3）1985年，南安普顿大学的Mears等人制成了掺铒光纤放大器（EDFA）（4）1993年K.Hill等人提出了使用相位掩膜法制造光纤光栅，使得全光器件的研制和集成成为可能，光纤光栅、全光纤光子器件、平面波导器件及其集成的出现是光纤通信史上的又一个里程碑。

2、光纤通信系统均采用半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）作为光源。这类光源具有尺寸小、耦合效率高、发射波长在光纤中低损耗传输，响应速度快、波长和尺寸与光纤适配，并且可在高速条件下直接调制等优点

3、半导体激光器是一个阈值器件，它的工作状态随注入电流的不同而不同。当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转，自发发射占主导地位，激光器发射普通的荧光，其工作状态类似于一般的发光二极管。随着注入电流的加大，有源区里实现了粒子数反转，受激辐射占主导地位，但当注入电流小于阈值电流时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建立起一定模式的振荡，激光器发射的仅仅是较强的荧光，这种状态称之为“超辐射”状态。只有注入电流达到阈值以后，才能发射谱线尖锐。模式明确的激光。

4、由于吸收和散射的原因使光纤发生损耗。光纤中发生损耗的原因，有来自光纤本身的损耗，也有光纤与光源的耦合损耗以及光纤之间的连接损耗，如熔接损耗，弯曲损耗，端面损耗，光学损耗等。光纤本身的损耗有吸收损耗（本征吸收、杂质吸收）和散射损耗（瑞利散射、结构缺陷散射）。本征损耗是光纤基础材料固有的吸收，并不是杂质或者缺陷所引起的。本征损耗特点是确定了某一种材料吸收损耗的下限，与波长有关。

5、当在光电二极管上加反向电压，使其耗尽区内的电场强度大于105V/cm时，光生载流子在强电场作用下高速通过耗尽区向两级移动。在移动过程中，由于碰撞游离而产生更多的新载流子，形成雪崩现象，从而使流过二极管的光电流成百倍地增加。利用光生载流子雪崩效应工作的PN结光电二极管就是APD。

6、光纤通信技术的特点

7、单模光纤中有那几种色散？色散对光纤通信系统有什么影响？

8、半导体激光器产生激光需要那些条件？光纤通信对半导体发光器件有哪些基本要求？

9、简述掺铒光纤放大器的工作原理？ 参考答案：

6、传输容量大；传输损耗小，中继距离长；抗干扰性好，保密性强，使用安全；材料资源丰富，可节约金属材料；重量纤，可绕性好，敷设方便；缺点是组件昂贵，光纤质地脆，机械强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小

7、单模光纤中有材料色散、波导色散和偏振色散。色散使得输出光信号脉冲被展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量和传输距离。

8、条件：1）．粒子反转分布条件（粒子能从“价带”泵浦到“导带”上）。2）．阈值条件（要有足够的能量使粒子泵浦到一定程度）。3）．选频机制（筛成单色光）。基本要求：1）．光源的发光波长应符合目前光纤的三个低损耗窗口：即短波长波段的0.85μm和长波长波段的1.31μm和1.55μm。2）．能长时间连续工作，并能提供足够的光输出功率。3）．与光纤耦合效率高。4）．光源的谱线宽度窄。5）．寿命长，工作稳定。

9、掺铒光纤放大器的工作原理：在掺铒光纤中，低能级的电子吸收泵浦光的能量，由基态跃迁至处于高能级的泵浦态。由于泵浦态上载流子的寿命时间只有1us，电子迅速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长 的寿命，在源源不断的泵浦下, 亚稳态上的粒子数积累, 从而实现了粒子数反转分布。信号光使得亚稳态上的电子以受激辐射的方式跃迁到基带上，对应于每一次跃迁，都将产生一个与信号光子一样的光子，此信号光子与电子（受激辐射）一起发射出去，实现了光放大。

10.请写出激光产生的必要充分条件，并加以简单论述。10.答：激光产生的必要条件： 1）粒子数反转分布（1分）当光束通过原子或分子系统时，一般情况下绝大部分粒子数处于基态；而如果激发态的电子数远远多于基态电子数，就会使激光工作物质中受激发射占支配地位，这就是工作物质“粒子反转分布”状态。（2分）2）减少振荡模式数（1分）

想要得到方向性很好、单色性很好的激光，仅有激活介质是不够的，这是因为：第一，在反转分布能级间的受激发射可以沿各个方向产生，第二,激发出的光可以有很多频率，对应很多模式，难以形成单色亮度很强的激光。欲使光束进一步加强，就必须使光束来回往复地通过激活介质，使之不断地沿某一方向得到放大，并减少振荡模式数目。（2分）激光产生的充分条件：

1）起振条件——阈值条件（1分）光在谐振腔内传播时，光在镜面上总有一部分透射损失，且镜面和腔内激活介质总还存在着吸收、散射等损失，因而只有光的增益能超过这些损失时，光波才能被放大，从而在腔内振荡起来，称这个条件为振荡阈值条件。（2分）2）稳定振荡条件——增益饱和效应（1分）

当入射光强增加到一定程度时，增益系数将随光强的增大而减小并最终达到稳定，这种现象称为增益饱和效应。（2分）

11、请写出Maxwell方程组的微分形式，解释各个物理量的含义，并说明每个方程描述的物理现象。

BD.答：E 1）HJ 2）

ttD 3）B0 4)其中：E(r,t)为电场强度矢量、B(r,t)为磁感应强度矢量、D(r,t)为电位移矢量、H(r,t)为磁场强度矢量、=(r,t)为封闭曲面内的自由电荷密度标量、J=J(r,t)为电流密度矢量。

(1)式来源于法拉第电磁感应定律，指出变化的磁场会产生感应的电场，这是一个涡旋场，其电力线是闭合的，不同于闭合面内有电荷时的情况，且只要所限定的面积中磁通量发生变化，不管导体存在与否，必定伴随电场的变化。

(2)来源于安培环路定律，但麦克斯韦将其加上了由电场变化感生的位移电D流项（其中JD为位移电流密度），说明在交变电磁场作用下，磁场既包括t传导电流与空间自由电荷产生的部分，也包括位移电流产生的部分，变化的电场

产生的位移电流与传导电流以及空间自由电荷电流在产生磁效应方面是等效的。

(3)来源于电场的高斯定律，表示电场可以是有源场(4)来源于磁通量连续定律，即通过一个闭合面的磁通量等于零，磁场是一个无源场，磁力线永远是闭合的。

四、计算题：

1、阶跃光纤纤芯和包层的折射指数分别为n1=1.46，n2=1.45，试计算： 1）纤芯子和包层的相对折射指数差Δ；

2）光纤数值孔径NA；

3）在1km光纤上,由于子午线的光程差所引起最大时延差Δτmax； 4）若将Δτmax减小为10ns/km, n2应选什么值；

2、阶跃光纤，n1=1.465, λ=1.31μm, 1）Δ=0.25,保证单模传输时，芯子半径a应取多大； 2）若取芯径a=5μm,保证单模传输时，Δ应怎样选择？

3、半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的Eg=1.43eV，某一InGaAsP材料的Eg=0.96eV，求它们的发射波长。参考答案： 1解：1）n1n222 2）NAn1n2 n1Ln1n1n2Ln1n1n2 4）max Cn2Cn23）max（带入数值计算）2、1）解： 单模传输条件为：0V2.40483

即0

3、解： Eg(eV)hhc qq2n1a22.40483

hc1.24m

qEg(eV)Eg(eV)1.24m0.867m 1.431.24m1.292m 0.96GaAs:InGaAsP: 

4、一段40km长的光纤线路，其损耗为0.5dB／km。

（1）如果在接收端保持0.3μW的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？

（2）如果光纤的损耗变为0.25dB／km，则所需的输入光功率又为多少？

5、一个光电二极管，当λ＝1.3μm时，响应度为0.6A/W，计算它的量子效率。（8分）

6、已知；（1）Si PIN 光电二极管，量子效率0.7，波长0.85m，（2）Ge光电二极管，0.4，1.6m，计算它们的响应度。参考答案(1)(2)

10P10P|dBlgout|dBlgoutLPinLPin0.5100.3W100.3W 0.25lg lg40Pin40PinPin3W Pin30W5、Reo(m) h1.241.24R(A/W)1.240.60.57

(m)1.36.响应度RIPeoeo(m)Pohhc1.240.70.850.48A/W

FTTH无源光纤接入技术分析 篇6

摘要：光纤到户随着其成本的逐渐下降已成为接入技术中的重点发展技术。本文主要针对目前提出的实现光纤到户两种最具潜力的EPON和GPON技术的特征进行分析说明。

关键词：FTTH GEPON GPON APON

0 引言

随着用户对宽带接入提出越来越高的要求，现有的宽带接入方式，如ADSL和LAN接入，由于存在传输距离短、接入带宽有限、安全性不高、QoS没有很好的保证等问题，已越来越不能满足用户的需求。光接入技术快速发展，从有源光接入技术(PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统)到PON无源光接入技术(APON、BPON、GPON、EPON、GEPON)。最后，由于光纤本身的成本，光收发模块、OLT和ONU的设备成本，以及现有光纤到户的配套成本不断下降，使得目前实现光纤到户的设备成本和线路成本比以前有了大幅度的下降。

1 光接入网

根据ITU-T建议G..982，光接入网OAN可以定义为共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路，由一个光线路终端OLT，至少需要一个光配线网ODN、一个光网络单元ONU及适配设施AF组成，可能包括若干与同一OL1相连的ODN。并根据接入网室外传输设施是否含有有源设备，OAN可以划分为有源光网络AON和无源光网络PON。前者采用有源的电复用器分路，可延长传输距离，扩大ONU数并可能重新利用部分现有铜缆设施，种类有SDH环、ATMVP环等；后者则采用无源光功率分配器(耦合器)将信息送至各用户，易于扩容和展开业务，维护费用较低，但对光器件要求较高，需要较为复杂的多址接入协议。无源光网络PON是光纤接入的发展方向。PON作为一个共享系统其发展方向是覆盖更多的用户且使每一用户有足够的业务带宽，也就是说要求PON上下行比特率更高，分支比更多，传输距离更长。以下将对无源光接入网作进一步分析。

2 无源光纤接入技术

无源光网络(PON)是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂性，降低了运营维护成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽宽，可适用于任何制式和速率的信号。并且局端设备和光纤(从馈线段一直到引入线)由用户共享，因而光纤线路长度和收发设备数量较少，相应成本较其它点到点通信方式要低。随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的每个用户的成本随着分享OLT的用户数量的增加而迅速下降，因而非常适合于分散的小企业和居民用户，尤其是新建区域。具体的说无源光网络(PON)，是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备。其典型的拓扑结构为点对多点的星型结构(如图1所示)。在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的无源光分路器，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、安全性高、综合建网成本低、维护成本低、可靠性高等优点。

2.1 APON和BPON 早期的窄带无源光网络是基于TDM的，性能价格比不好，已经自然消亡。ATM化的无源光网络(APON/BPON)可以利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比大大改进。然而，APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，从业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。

2.2 EPON 随着IP的崛起和发展，基于以太网的PON的概念，即在与APON类似的结构和G.983的基础上，设法保留其精华部分——物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体——EPON。

EPON主要基于IEEE802.3ah标准，与传统点到点以太网主要不同之处在于采用点到多点通信方式。其下行方向工作于TDM方式，数据流以变长以太帧方式广播到ONU，每个ONU根据以太帧的MAC地址，决定取舍。上行方向工作于TDMA方式，来自不同时隙的ONU数据流汇聚到公共光纤设施和OLT。此外，传统以太网工作于连续光传输模式，在收发两个方向都是连续的比特流，因此收端的定时和判决容易实现。而EPON的上行比特流是轮流发送的突发数据包，OLT的接收定时恢复、判决门限设置、测距和延时补偿比较复杂。从EPON的结构上看，其关键优点是极大地简化了传统的多层重叠网结构。

IEEE802.3ah规范的EPON技术的上下行波长是1310nm和1490nm，上下行速率均为1.25Gbit/s，传输距离是10/20km，分路比是32/16，主要业务是数据和语音，增加一个1550nm电视广播波长后，成为语音、数据和电视三合一的所谓三重业务捆绑服务。对于传送单一以太网业务而言，EPON是一种很好的解决方案。（系统参考配置如图2所示）。

2.3 GPON 2001年，在IEEE积极制定EPON标准的同时，FSAN组织开始发起制定速率超过1Gbit/s的PON网络标准——吉比特以太网无源光网络(GPON)，随后，ITU-T也介入了这一新标准的制定工作并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准——G.984.1和G.984.2。按照这一最新标准的规定，GPON可以提供1.244Gbit/s和2.488Gbit/s的下行速率和ITU规定的多种标准上行速率，即可以灵活地提供对称和非对称速率。传输距离至少达20km，系统分路比可以为1:16、1:32、1:64乃至1:128，而EPON只提供1.25Gbit/s对称速率，分路比最多为1:32。即GPON在速率、速率灵活性、传输距离和分路比方面有优势。其次，GPON采用了两种适配方式，除了传统的ATM外，还在传输汇聚层采用了一个全新的基于SDH的标准通用组帧程序(GFP)，这是一种可以透明、高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络的通用标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，无需附加ATM或IP封装层，封装效率高、提供业务灵活，而APON/BPON和EPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。第三，由于GPON采用GFP映射，其传输汇聚层本质上是同步的，还使用标准SDH的125μs帧，使GPON可以支持端到端的定时和其它准同步业务，特别是可以直接高质量、灵活地支持实时的TDM语音业务，延时和抖动性能很好。而EPON在承载TDM业务方面没有具体规定，导致厂家可以采用不同方法来承载，包括一层、二层和三层均可以，互操作性较差，性能难以确保。第四，GPON在网管方面具有丰富的功能，包括带宽授权分配、动态带宽分配、链路监测、保护倒换、密钥交换和各种告警功能等，比EPON考虑周到。不过，EPON在网管功能上比普通以太网有了明显改进，可以提供远端故障指示、远端环回控制和链路监视等基本管理功能，也能满足基本管理功能。第五，在QoS方面，GPON可以通过使用指针调整ONU的授权带宽和授权周期来保证业务的带宽和延时要求。而EPON主要采用优先级队列结合DBA算法来保证带宽和延时，也能基本满足不同业务的QoS要求。从技术角度，GPON是BPON的继承和发展。GPON继承了BPON的很多基本特点，例如两者都使用同样的OLT核心技术，包括ONU的激活和测距等，使用同样的物理光纤设施和光功率预算值，同样的管理软件栈等。另一方面，GPON采用了一些最新的技术成果，除了最重要的GFP封装技术外，还包括前向纠错等新技术。（如图3所示）

3 结束语

目前EPON技术已基本成熟，且系统运行相对稳定，能够满足IPTV、宽带上网、VoIP等宽带业务的发展需求。虽然GPON技术在传输能力、速率灵活性和分路比等方面有优势，OAM功能和保护机制也相对完善，支持TDM业务承载，但其技术实现复杂。国外有较多运营商选择GPON技术作为未来实现FTTH的主要方式；而我国国内对未来FTTH大规模的应用，是选择EPON技术还是GPON技术目前还没有定论，不过，可以肯定地讲，EPON和GPON技术的最终抉择，将取决于设备成本、业务支持能力和互通性等多方面因素。

参考文献：

[1]韦乐平.FTTH宽带光纤接入的技术特征与方案选择[J].电信科学.

[2]网通紧随电信10月进行EPON设备集采[J].电信情报.2007(16):10-11.

[3]张校逸，毛涵月.现代通信宽带无源接入网技术GPON.2004(6):12-13.

[4]徐伟亮，李俊.GPON最新一代无源光网络[J].黑龙江通信技术.2003.(3):21～23.

[5]全弘林．新一代无源光网络技术-GPON[J].通信世界(100期特刊).

[6]唐宝艮，王文鼐，李标庆.电信网技术基础.北京：人民邮电出版社．2007.

光纤通信技术的研究与分析 篇7

光纤通信技术的本质是利用光作为信息传输的主要载体, 通过光在线缆中传输, 实现数据信息的快速传输。从目前光纤通信技术的应用来看, 利用光纤传输, 有效解决了数据传输速度和传输质量问题, 保证了数据能够以最快的速度进行传输, 并保证数据传输的安全性和准确性。光纤通信技术的主要载体是光导纤维, 光导纤维具有光敏感性, 可以最大程度的保证光传输的有效性。正是基于这些特点, 光纤通信技术在目前通信领域和国防等多个领域有着广泛的应用。

二、光纤通信技术的主要优点

从目前光纤通信技术的应用来看, 光纤通信技术的优点主要表现在以下几个方面:1、光纤通信的频带宽度大, 通信容量较大。2、光纤通信的信号衰减较小, 中继距离得到了延长。3、光纤通信具有较强的抗干扰能力。4、光纤通信在信息传输安全性上比其他传输方式要高。

三、光纤的结构与传输原理

光纤是光导纤维的简称, 主要分为三层结构, 内部为光导纤维的核心—纤芯, 由内向外分成包层和涂覆层。在数据传输过程中, 数据信号主要是在纤芯和包层这两个层面间流动, 涂覆层的具体作用是保护包层和纤芯能够进行正常的信号传输。在光纤中, 纤芯主要为透明的软线, 包层与纤芯类似只是在传输效率上比纤芯略低, 涂覆层的作用是保护包层与纤芯不受外界侵蚀和机械损伤。

光纤的传输原理主要可以用菲涅耳定律来表示:

在n1>n2时, 逐渐增大θ1, 进入介质2的折射光线进一步趋向界面, 直到θ1趋于90°。此时, 进入介质2的光强显著减小并趋于零, 而反射光强接近于入射光强。当θ2=90°极限值时, 相应的θ1角定义为临界角θc, 由于sin90°=1, 所以临界角当θ1>θc时, 入射光线将产生全反射。应当注意, 只有当光线从折射率大的介质进入折射率小的介质, 即n1>n2时, 在界面上才能产生全反射。

上图为光纤信号传输的过程分析:

四、光纤通信技术的主要发展和应用分析

由于光线通信技术具有突出的优点, 光纤通信技术已经逐步取代传统的电缆传输, 成为了新的数据通信技术这一, 并取得了积极的发展成就, 促进了数据通信技术的全面发展。此外, 从应用领域来看, 目前光纤通信已经广泛的应用于数据通信领域, 其中包括网络信息传输、电话信息传输、军事信息传输等, 具体应用情况如下:1、光纤通信技术在网络信息传输中的应用。由于网络信息传输对数据传输的质量和准确性要求较高, 光纤通信技术的优点正好符合网络信息传输的实际需要, 因此光纤通信技术成为了网络信息传输中的重要方式。2、光纤通信技术在电话信息传输中的应用。目前电话信息传输系统已经从模拟信号向数字信号转变, 在这一过程中, 需要一种可靠的方式能够实现电话数据信号的可靠传输, 而光纤通信技术正好能够满足电话信息传输的这一现实需要。3、光纤通信技术在军事信息传输中的应用。军事信息传输的要点在于信息的保密性和准确性, 鉴于光纤通信在数据传输过程中能够有效保证信息的准确, 并不受外界干扰, 所以光纤通信技术在军事信息传输中得到了重要应用。

五、结论

通过本文的分析可知, 光纤通信技术目前已经成为数据通信中的主要手段之一, 由于其具有突出的优点, 因此光纤通信技术在通信领域得到了广泛的应用, 逐渐取代传统的通信手段, 为数据通信技术的发展提供了有力支持。

参考文献

[1]辛化梅, 李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报 (自然科学版) ;2003年04期

[2]刘望军, 熊卓列.数字化社区通信系统的接入网技术.有线电视技术;2006年01期

[3]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技, 2007年07期

光纤通信技术的现状及发展分析 篇8

自20世纪光纤通信技术问世以来, 整个信息通信领域发生了本质的、革命性的变革, 光纤通信技术以光波作为信息传输的载体, 以光纤硬件作为信息传输媒介, 因为信息传输频带比较宽, 所以它备受通信领域专业人士青睐, 发展也异常迅猛。

《2010年中国国防白皮书》中提到, 中国的信息设施建设取得了阶段性的发展, 解放军的国防光纤通信网光缆长度快速增加。这表明, 解放军已形成以光纤通信为主、卫星和短波通信为辅的新一代信息传输网络。

不仅如此, 光纤通信还在我国的通信行业、电力行业等更大的范围内得到了广泛的应用。

2 原理及特点

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体, 以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看, 构成光纤通信的基本要素是光纤、光源和光检测器等三类。

光纤通信的原理可以简要的表述为, 在发送端首先要把传送的信息 (如话音等) 变成电信号, 然后调制到激光器发出的激光束上, 使光的强度随电信号的幅度 (或者是频率) 变化而变化, 并通过光纤发送出去;在接收端, 检测器收到光信号后把它变换成电信号, 经解调后恢复原信息, 这样就得到了初始信号的特征。

光纤通信的特点是:首先, 通信容量大、传输距离远, 一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽, 只需一秒钟左右, 即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。第二, 光纤的损耗极低, 在光波长为1.55μm附近, 石英光纤损耗可低于0.2d B/km, 这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此, 无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。第三, 信号受到干扰小、保密性能好, 这对于一些特殊用途的传输场合非常有利, 此外, 光纤抗电磁干扰、传输质量佳, 电通信不能解决各种电磁干扰问题, 唯有光纤通信不受各种电磁干扰。另外, 光纤尺寸小、重量轻, 便于铺设和运输, 光缆的适应性强, 使用寿命长。

3 新技术及发展

3.1 大容量、高速率光纤通信

国家“十五”科技攻关计划项目“40Gb/s SDH光纤通信设备与系统”, 日前通过信息产业部验收专家委员会的验收, 全部测试项目均达到或优于课题计划任务书指标要求, 在国内外无同类产品, 具有新颖性。

40Gb/s SDH光纤通信可以将单通道通信容量提高到目前最高商用系统10Gb/s SDH系统的4倍, 大大提高了单根光纤的传输能力, 是光通信向大容量、高速率、宽带化发展的必然趋势。由烽火科技、信息产业部电信传输研究所、中国电子科技集团第55所、西安邮电学院共同承担的“40Gb/s SDH光纤通信设备与系统”科研项目, 围绕总体方案设计、40G设备与系统、超高速信号处理、调制解调、超高速光电子器件、网络管理等八个方面的内容进行研究, 首次成功开发出具有标准STM-256帧结构的40Gb/s光传输设备和系统, 由于40Gb/s SDH光纤通信系统速率高, 易受光纤非线性、色度色散、偏振模色散和光信噪比等因素的影响, 长距离传输十分困难。因此该项目通过采用精确色散补偿、拉曼化掺饵光纤放大器等技术, 成功地实现了40Gb/s光传输系统在G.652和G.655光纤上560km无电再生无误码传输, 并解决了该系统在色散、非线性等方面的关键难题。

该项目还首次成功研制出40Gb/s SDH设备中的大容量、大尺寸2.5Gb/s高速背板, 保证了40Gb/s SDH设备正常稳定工作;研究和开发了大容量交叉连接技术, 推出了具有自主知识产权的40Gb/s网络管理系统, 可以实现端到端的业务管理;成功开发出具有自主知识产权的40G误码测试装置, 提高了系统的可靠性。

3.2 新一代光纤的研制

开发新型光纤一直是光纤通信技术发展的一大热点。据国外媒体报道, 美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤, 即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲, 这种光纤没有纤芯, 减小了衰耗, 增长了通信距离, 防止了色散导致的干扰现象, 可以支持更多的波段, 并且它允许较强的光功率注入, 估计其通信能力可达到目前光纤的100倍。

为了适应市场的需要, 光纤的技能指标在不断改良, 各种新型光纤在不断涌现, 同时各大公司正加紧开发新品种。目前, 已在投入使用的有三种光纤类型:用于长途通信的新型大容量长距离光纤、用于城域网通信的新型低水峰光纤和用于局域网的新型多模光纤。

长距离传输光纤的性能主要向三个方向发展:降低光纤损耗, 提高传输速率、扩大带宽, 减少光纤的非线性。从光纤角度来讲, 高速传输对色散、偏振模有很高的要求, 现在国际上的光纤传输速率发展很快, 100G、400G, 甚至1T, 要求配套光纤具有更高性能。中国电信北京研究院副总工张成良表示, 下一代光纤要扩展传输距离, 100km的光纤损耗要降低3~4d B。

3.3 三网融合加速光纤通信的发展

2010年开年伊始, 国务院《推进三网融合的总体方案》随即发布, 标志着三网融合元年的开始。而国家相关部门加快推进三网融合, 这为加速光纤到户提供了条件。

三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造, 能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。

实施三网融合可为通信业的细分领域奠定发展基础, 推动业务形态创新和消费升级。各电信运营商的信息服务也由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务, 衍生出了更加丰富的增值业务类型, 如IPTV业务、宽带业务、视频业务、手机电视业务等, 极大地拓展了业务范围。

借此东风, 光纤产业链的各个环节能够加快光纤通信产品的研发和网络建设;运营商还会研发适合光纤通信的特色宽带业务, 以向综合信息服务商转型。在三网融合的背景下面, 光纤通信领域必会产生新的需求。

4 总结和展望

光纤接入技术具有带宽高、传输距离长、成本低等优势。随着网络视频等业务对宽带需求越来越高, 光纤通信已经成为未来宽带业务的一个发展方向。

目前国家相关部门在加快推进三网融合, 这为加速光纤通信的发展, 确保光纤到户提供了条件。此外, 在用户层面, 三网融合将释放更多的带宽需求, 促进光纤接入用户的增长。

现代光纤光缆技术分析 篇9

一、我国光纤光缆发展的现状

1、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1550nm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ITU-T G.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。G.653光纤虽然可以使光纤容量有所增加, 但是, 原本期望得到的零色散因为不能抑制四波混频, 反而变成了采用波分复用技术的障碍。

2、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。

当前我国广泛使用的干线光缆有松套层绞式和中心管式两种结构, 并且优先采用前者。松套层绞式光缆采用SZ绞合结构时的生产效率高, 便于中间分线, 同时也能使光缆取得良好的拉伸性能和衰减温度特性, 目前它已获得广泛应用。

3、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。

4、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。并且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, 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。

5、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。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面, 例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面, 还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大, 是目前的一种热门产品。

6、汽车用光缆

由于汽车对发动机的综合监视、汽车诊断、智能信息系统、光电显示和可靠性、安全性的需要, 光纤的应用已开始进入汽车之中。据国外报道, 在汽车总线中加入了一种带微型扎纹管的POF (聚合物光纤) 光缆, 能用于智能车的导航、无线电收音机、光盘唱机、高保真度系统和无线电话。

二、光纤技术发展的特点

1、网络的发展对光纤提出新的要求

1) 扩大单一波长的传输容量

目前, 单一波长的传输容量已达到40Gbit/s, 并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求, 2002年的ITU-T SG15会议上, 美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别 (G.655.C) 的提议, 并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨, 也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

2) 实现超长距离传输无中继传输是骨干传输网的理想, 目前有的公司已能够采用色散齐理技术, 实现2000～5000km的无电中继传输。

3) 适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/s DWDM系统已经运用, 64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得了很好的进展。

2、光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

G.655.A和G.655.B光纤标准的细分促进了光纤的准确使用, 细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求, 明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求, 并提出了一些新的指标概念, 对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草, 都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进, 或有重要的提升, 都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整, 是值得注意的光纤技术新动向。

3、新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要, 光纤的技术指标在不断改进, 各种新型光纤在不断涌现, 同时各大公司正加紧开发新品种。

1) 用于长途通信的新型大容量长距离光纤。2) 用于城域网通信的新型低水峰光纤。3) 用于局域网的新型多模光纤。4) 前途未卜的空芯光纤。

目前, 我国的干线光缆结构已较成熟。接入网光缆、室内光缆和电力线路光缆等都还处于发展中。为了适应光通信的发展需要, 我国在光缆结构改进、新材料应用和性能提高等方面都还有待进步。

参考文献

[1]刘相扬、管雪梅:《浅析我国光纤光缆技术发展的新特点》, 《黑龙江科技信息》, 2008 (21) 。

光纤入户网络技术分析 篇10

下面就针对目前FTTH的网络部署等进行详细的分析及论述。

1 FTTH结构和模式

1.1 FTTH的网络结构

PON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型，由网络侧的OLT、光分配网(ODN)和用户侧的ONU组成，如图1所示：

1.2 FTTH建设中O DN网络组网模式

根据光分路器(OBD)的分光级数和设置位置不同，FTTH建设中ODN网络组网模式主要有以下两种。

1)模式一：一级分光集中设置方式，是指光分路器集中设置在小区的一个光分配箱(小区光交)内，此种模式目前主要用于小高层、高层住宅、别墅区、多层住宅小区和商务楼。如图2所示

采用此种模式的优点是前期建设中PON端口和光分路器的利用率比较高，后期维护成本低，安装、开通、维护较为方便。

2)模式二：二级分光相对集中设置方式，是指在小区内设置一

个一级分光点，在其他楼宇内集中设置二级分光点，这种模式能满足不同多层住宅楼的需求，主要应用于多层住宅小区、公寓、别墅。此模式严格禁止在一级分光器下挂用户ONU。如图3所示

采用此种模式的优点是更加节省入户光缆，在实装率不高的情况下PON设备端口和光分路器的利用率比较低，后期的维护点较多，增加了维护强度。

以上两种组网模式为现阶段FTTH建设中主要的ODN组网模式，其中模式一主要用于新建楼宇。同时考虑楼宇分布、用户的密度则选用模式二。

2 FTTH网络的优势

FTTH网络是一个全光纤无源网络的接入网络，可以提供很高的网网络带宽，降低了FTTB工程中对机房环境条件和设备供电等要求，实现了维护和安装的简便化，同时大大降低了后期的运营成本。相比FTTB网络FTTH网络有如下优势：

2.1 FTTH的技术优势

带宽更高，是接入网发展的终极目标;工程实施快，无需协调接电;网络维护简单，有源节点大幅减少,维护界面清晰，便于管理;耗电少，有利于节能减排。

2.2 竞争优势

提升了网络的宽带品质;打造楼宇光纤网络化、给楼宇附加上的光纤入户的亮点，有利于市场部门在驻地网项目中谈判。

3 OLT设置原则

OLT局点设置应遵循按区域特性，结合光缆路由情况，利用现有机房集中设置的总原则;由于FTTH相对于FTTB的组网模式的差异，OLT局点将适度下移以减小对接入主干光缆的压力，具体规划和建设细则如下：

1)OLT局点应按照集中设置原则:设置端局或端局以上，使用自有局房，充分利用现有机房设施，不宜因OLT设置而新建机房。

2)FTTH建设模式下OLT局点覆盖半径控制在5公里左右。

3)对于FTTH用户密集区域(宽带用户数超过10000用户)，OLT可考虑放在接入主干光缆大的模块局机房但不宜再向下设置。

4)对于FTTH用户较少的局点，应优先考虑通过扩容接入主干光缆来满足FTTH建设模式占用光纤相对较多的问题，以尽可能避免由于FTTH建设而使得OLT位置大面积下移。

5)在FTTH建设模式中，OLT设备单PON端口下只能下挂FTTH的ONU，不能与其他接入方式的ONU混接。

6)OLT设备宜安装在机房条件、电源情况及光缆进出局等方面的条件都比较好的现有机房内。

7)ODN光缆网的规划建设必须以OLT中心的规划原则。

4 光纤物理网络的规划建设

光纤物理网络作为光纤接入网的核心，使用寿命一般在15年以上，一旦建成就难以灵活调配或挪作它用。只有建设一张合理的物理光纤网，才能实现整体架构的相对稳定，以及主干、配线、引入光缆的协调发展。光纤物理网的建设要满足全业务经营形势下，个人、家庭、政企客户等各类客户多种业务综合承载的中长期需求。一方面要为上层接入设备提供灵活可靠的物理连接，另一方面满足接入层面用户不仅丰富多样、而且变化快、不确定性大的业务需求。

OLT节点上联光缆应围绕中心局(SR、BRAS的节点)组成环形结构，采用环形无递减方式配纤直连，与现有城域网光缆网分层建设，避免利用现有城域网光缆跳接形成环网。光缆应选择带状光缆以满足长期的业务需求;规划和建设应超前于业务需求提前布局，同时保持光节点和主干光缆路由的长期稳定。

城市接入光缆网建议以端局覆盖的范围为单位，组成多个相对独立的接入光缆网络。在网络结构上以主干光缆—配线光缆—引入光缆三层结构为主，在光节点设置上分为主干光节点、配线光节点和用户光节点。

用户光节点是指需要有光缆接入的用户建筑内的光缆末梢节点，形态可以是交接箱、ODF、接头盒、分纤盒、分光器等;配线光节点是指用于汇聚多条引入光缆的光交接设施，主干光节点是指用于汇聚多条配线光缆的光交接设施。

引入光缆是指从用户光节点到配线光节点之间的小芯数光缆;配线光缆是指从配线光节点到主干光节点的光缆;端局与主干光节点、主干光节点之间的光缆定义为主干光缆。

规划区内有光缆接入需求的每栋建筑都应规划为一个用户光节点。用户光节点的形态和引入光缆的纤芯选择应在设计阶段根据客户需求、组网方式确定;在接入光缆规划中只需确定用户光节点的数量和分阶段建设的用户光节点。

用户光节点到配线光节点之间的引入光缆应以星树形结构为主，引入光缆的芯数可根据客户的类型和需求特点选取。对于普通住宅的引入光缆，应按照FTTH模式的纤芯需求选取，建议每180户以下的住宅楼配置6～12芯光缆，180户以上的住宅楼配置12芯以上光缆。配线光节点是引入光缆的物理汇聚节点，其作用是将多条引入光缆收敛为一条较大芯数的配线光缆。

配线光节点的设置可节省光缆投资，避免大量小芯数光缆上联至主干光节点;同时提高客户响应速度。配线光节点的规划应根据用户节点的分布，选择配线光节点的位置和覆盖范围。

建议每6～16个用户光节点即可设置一个配线光节点，城市每个配线光节点的覆盖范围在200～500米之间。配线光缆结构以星树形为主，配线光缆与引入光缆的纤芯配比应根据分光方式和分光比选择，一般选择24～48芯光缆;配线光节点的形态可选择为光交接箱或光交接间，光交接箱内应适当考虑预留安装分光器的空间。

主干光节点用于汇聚多条配线光缆，建议每6～10个配线光节点设置一个主干光节点。主干光节点应设置在管道路由丰富、易于扩容的位置，主要采用光交接间或大容量光交接箱的形式。无源主干光节点配置的主干纤芯数与配纤光缆纤芯数配比建议在1∶1.2左右;

5 入户光缆的敷设原则

1)住宅用户和一般企业用户一户配一芯光纤。对于通信重点保护客户或者有特殊要求的用户，应考虑一户配两根单芯皮线光缆。

2)皮线光缆汇聚数量超过32芯以上，不宜直接汇聚到光分配箱(光分路器)处，应该从光分配箱(分光器)处利用竖井垂直光缆或者束装光缆(或分歧型光缆)连接楼层光分纤箱，再从分纤箱出皮线光缆入户。

3)光分纤箱中的垂直光缆和皮线光缆采用热熔方式成端。可以采用两种方式实现连接：a.垂直光缆与皮线光缆直接热熔接死。b.垂直光缆与分纤箱内的融纤盘热熔，皮线光缆同时与分纤箱内的另外的一个融纤盘热熔，在光分纤箱中形成可自由跳接两组活动连接端子。

6 光网络单元（ONU)

6.1 光网络单元（O NU）类型

目前使用的光网络单元类型有：

下行接口：4*FE-2*POTS,2*FE-1*POTS,1*FE-1*POTS,4*FE-1*WiFib/g-2*POTS-1*USB等。

6.2 光网络单元（O NU）安装位置

ONU安装在用户家中，安装方式有三种：安装在综合信息箱中、挂墙明装方式、安装在桌面或用户指定的位置，应避免安装在潮湿、高温、强磁场干扰源的地方。ONU采用本地供电方式，安装位置附近应能提供220V/30W交流电源，并带接地保护的插座。

FTTH建设中光纤室内布线是应当注意的问题。家庭布线需考虑美观、易实施及家庭互联三方面因素。室内布线拐角多，传统光纤弯曲半径30mm以上，且光损耗较大，容易造成开通困难。建议采用超柔光纤(弯曲半径最小可达5mm)满足布线需求。

7 EPON和GPON前景比较及融合趋势

EPON和GPON具有各自的技术定位，不存在严格的优劣之分;两者有相同的网络拓扑结构及相似的网络管理结构，均面向相同的光接入网应用，并非不可融合。下一代PON网络系统x PON应该可以同时支持这两种标准，提供统一的网络管理平台，可以管理各种业务需求，实现具有严格QoS保障的全业务支持能力，同时可以自动识别EPON、GPON接入，真正实现两种不同的PON技术在网络管理层面上的融合统一。

参考文献

[1]中国联通.中国联通光纤到户(FTTH)建设规范.2011.

[2]中国电信.中国电信光纤到户(FTTH)工程设计规范.2007.