時(shí)間：2023-01-26 02:38:28
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇光纖通信，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
近年來(lái)，隨著我國(guó)交換技術(shù)和傳輸技術(shù)不斷進(jìn)步，核心網(wǎng)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了寬帶化、數(shù)字化和光纖化。與此同時(shí)，隨著媒體業(yè)務(wù)的日益豐富和多媒體業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)，用戶(hù)住宅網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求已經(jīng)面向多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)需求，而不只局限于原來(lái)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，電信光纖通信技術(shù)的需求已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)，本文就此進(jìn)行探討。
1 電信光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成
光纖通信領(lǐng)域所涉及的光纖、光放大器、波分復(fù)用和光分/插復(fù)用等關(guān)鍵技術(shù)的相繼問(wèn)世，使光纖通信領(lǐng)域中發(fā)生了一場(chǎng)又一場(chǎng)技術(shù)革命。光纖具有巨大的帶寬資源，成為通信系統(tǒng)首選的傳輸媒質(zhì)；光放大器代替了光-電-光中繼器，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)到點(diǎn)的全光通信：波分復(fù)用不僅使單根光纖的傳輸容量增加了幾倍、幾十倍乃至幾百倍，而且實(shí)現(xiàn)了多種不同類(lèi)型的通信業(yè)務(wù)同時(shí)在一根光纖上傳輸；光分/插復(fù)用實(shí)現(xiàn)了信息在光域上的傳送、路由的選擇與交換，從而避免出現(xiàn)電子瓶頸的影響，完全滿(mǎn)足了未來(lái)通信的高速率、大容量、遠(yuǎn)距離的全光通信要求。今天，業(yè)內(nèi)人士深信，現(xiàn)在的通信網(wǎng)會(huì)逐漸升級(jí)到全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是一個(gè)真正對(duì)所傳輸?shù)腟DH、IP、ATM等業(yè)務(wù)透明的網(wǎng)絡(luò)。特別是波分復(fù)用全光網(wǎng)絡(luò)采用靈活的波長(zhǎng)選路由，具有動(dòng)態(tài)資源配置能力，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，所以全光網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的最佳方案，而光纖到戶(hù)這個(gè)愿望也會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。
如圖1所示，光纖通信系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成。
1）光發(fā)信機(jī)：光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備；
2） 光收信機(jī)：光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測(cè)器和光放大器組成；
3） 光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測(cè)器上去，完成傳送信息任務(wù)；
4）中繼器：中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成；
5）光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件，對(duì)光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件的使用是必不可少的。
2 光纖接入技術(shù)
隨著人民群眾對(duì)于精神文化的需求日益增多和通信業(yè)務(wù)量的不斷增加，人們不僅需要傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，另外，多媒體業(yè)務(wù)諸如互動(dòng)視頻、高保真音樂(lè)、高速數(shù)據(jù)等也得到了很多用戶(hù)的青睞。光纖接入網(wǎng)可分為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)和有源光網(wǎng)絡(luò)。若光配線(xiàn)網(wǎng)不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，全部由無(wú)源器件組成，那么我們可以認(rèn)為這種光接入網(wǎng)是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)。而如果在光接入網(wǎng)系統(tǒng)中采用以太網(wǎng)技術(shù)、ATM技術(shù)、SDH技術(shù)，那么我們就將其稱(chēng)為有源光網(wǎng)絡(luò)。
目前，在業(yè)務(wù)融合、網(wǎng)絡(luò)融合的大趨勢(shì)下，為了適應(yīng)自動(dòng)化的、面向未來(lái)的、統(tǒng)一的綠色接入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)建設(shè)，光纖接入技術(shù)從運(yùn)維、業(yè)務(wù)承載、性能、架構(gòu)等方面出現(xiàn)了革命性的技術(shù)創(chuàng)新。
2.1 多業(yè)務(wù)承載能力
隨著我國(guó)電信市場(chǎng)的不斷改革，中國(guó)四大運(yùn)營(yíng)商――電信、網(wǎng)通、移動(dòng)、聯(lián)通陸續(xù)重組改制，基本已經(jīng)做到了全業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)實(shí)施，而光纖接入網(wǎng)是一種基礎(chǔ)性的承載網(wǎng)絡(luò)，需要承載多種業(yè)務(wù)，諸如移動(dòng)基站回傳、視頻、數(shù)據(jù)、話(huà)音等。傳統(tǒng)接入網(wǎng)的那種“一種接入網(wǎng)對(duì)應(yīng)一種業(yè)務(wù)”的“煙囪式”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這極大地增加了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本和建設(shè)成本，而具有多業(yè)務(wù)QOS等級(jí)、高接入帶寬、大容量的光接入網(wǎng)在引入之后，使得接入網(wǎng)向高效、融合、統(tǒng)一、承載平臺(tái)的方向不斷演進(jìn)。光纖接入技術(shù)既能夠?yàn)槠髽I(yè)用戶(hù)提供高安全性要求、高可靠性、高業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的專(zhuān)線(xiàn)承載業(yè)務(wù)，又能夠針對(duì)個(gè)人接入用戶(hù)提供超高帶寬的高清視頻體驗(yàn)，除此之外，還能夠提供高可靠性接入、高精度時(shí)鐘傳送、有效滿(mǎn)足針對(duì)移動(dòng)基站的回傳業(yè)務(wù)。
2.2 大容量、廣覆蓋
節(jié)點(diǎn)數(shù)最多的接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)，有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次是十分重要的。目前接入網(wǎng)的主流方式已經(jīng)是“小局所、大容量”。 “小局所、大容量”意味著OLT覆蓋的用戶(hù)數(shù)量增加，相應(yīng)的對(duì)一些OLT系統(tǒng)的特性提出了新的要求，例如OLT系統(tǒng)覆蓋距離、端口密度、背板帶寬、容量大小等，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多種大容量OLT設(shè)備，例如960G交換容量、40G總線(xiàn)。
2.3 多場(chǎng)景接入
接入網(wǎng)絡(luò)的主流建設(shè)模式已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)光進(jìn)銅退的FTTx建設(shè)模式，這樣能夠適應(yīng)全業(yè)務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及未來(lái)寬帶市場(chǎng)的需要，為用戶(hù)提高更高速率的接入服務(wù)。因此，運(yùn)營(yíng)商需要一種完善的FTTx解決方案，滿(mǎn)足全場(chǎng)景、一體化接入，可以提供P2MP、P2P、銅線(xiàn)接入，也可以滿(mǎn)足FTTM、FTTO、FTTH 、CO、FTTB、FTTC的需求。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：光纖；光纖通信
1 光纖通信的原理、分類(lèi)和優(yōu)勢(shì)
1.1 光纖通信
光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱(chēng)光纖通信。可以把光纖通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的有線(xiàn)光通信。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。它包括以下幾個(gè)主要部分：光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸技術(shù)、光有源器件、光無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高的多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多，所以說(shuō)光纖通信的容量要比微波通信大幾十億倍。
1.2 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)
⑴光纜線(xiàn)路的中繼距離長(zhǎng)，所需中繼器數(shù)量比電纜線(xiàn)路少的多，在本地網(wǎng)布線(xiàn)及綜合布線(xiàn)中一般不需設(shè)中繼器。
⑵光纜線(xiàn)路一般無(wú)需進(jìn)行充氣維護(hù)。
⑶光纜接頭裝置及剩余光纜的放置必須按規(guī)定方法進(jìn)行，以保證光纖應(yīng)有的曲率半徑，盡可能減少信號(hào)衰減。
⑷在水泥管控中布防多條光纜是均需加塑料子管保護(hù)，減少摩擦力對(duì)光纜護(hù)層的損傷，同時(shí)能防止光纜被扭曲而使光纖收到損傷。
⑸光纖的接續(xù)方法與設(shè)備均比電纜線(xiàn)路復(fù)雜，技術(shù)含量高。
⑹光纜線(xiàn)路架空鋪設(shè)時(shí)要采取比電纜線(xiàn)路更為嚴(yán)格的保護(hù)措施。
1.3 光纜的分類(lèi)
常用光纜的分類(lèi)：
⑴ 按纜芯結(jié)構(gòu)分層絞式光纜、中心管式和骨架式光纜
⑵ 按線(xiàn)路敷設(shè)方式分架空式、管道式、直埋式、隧道光纜和水底光纜
⑶按使用環(huán)境與場(chǎng)合分室外光纜、室內(nèi)光纜和特種光纜
⑷按網(wǎng)絡(luò)層次分長(zhǎng)途光纜、市內(nèi)光纜、接入網(wǎng)光纜。
2 光纖通信的發(fā)展歷史
光纖從提出理論到技術(shù)實(shí)現(xiàn)和今天的高速光纖通信也不過(guò)幾十年的時(shí)間。隨著不斷的實(shí)踐和技術(shù)的提高，1974年貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell）采用改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法制出性能非常好的的光纖產(chǎn)品。到1979年，摻鍺石英光纖在1.5千米處的損耗已經(jīng)降到0.2分貝/千米，這一數(shù)值已經(jīng)十分接近石英光纖理論損耗極限。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，光技術(shù)的兩個(gè)主要方向WDM和PON已經(jīng)相對(duì)比較成熟。多業(yè)務(wù)傳輸發(fā)展平臺(tái)兩個(gè)方面也有了很大的發(fā)展，一方面是更有效承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另一方面是向業(yè)務(wù)方面發(fā)展。在我們國(guó)內(nèi)，光纖光纜的生產(chǎn)能力過(guò)剩，供大于求但是特種光纖如FTTH光纖仍需進(jìn)口，但總量不大，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖光纜價(jià)格與國(guó)際市場(chǎng)沒(méi)有差別。
3 光纖通信技術(shù)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)
3.1 向超大容量WDM系統(tǒng)的發(fā)展
將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)的光源信號(hào)同時(shí)在一級(jí)光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用（WDM）的基本思路。基于WDM應(yīng)用的巨大好處及近幾年來(lái)技術(shù)上的重大突破和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。目前全球?qū)嶋H鋪設(shè)的WDM系統(tǒng)已超過(guò)3000個(gè)，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)320Gbps。
3.2 向超高速系統(tǒng)的發(fā)展
10Gbps系統(tǒng)已開(kāi)始大批量裝備網(wǎng)絡(luò)，但是，10Gbps系統(tǒng)對(duì)于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜并不一定都能滿(mǎn)足開(kāi)通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求，需要實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證合格后才能安裝開(kāi)通，光復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用（WDM）方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段。
3.3 實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)
波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類(lèi)似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話(huà)，無(wú)疑將增加新一層的威力。光聯(lián)網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、重構(gòu)性、透明性，又允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)、互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào)，光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展。
關(guān)鍵詞：光纖通信 核心網(wǎng) 接入網(wǎng) 光孤子通 信全光網(wǎng)絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00
光纖通信的發(fā)展依賴(lài)于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。近年來(lái)，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。
1 我國(guó)光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀
1.1 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(méi)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)。
1.2 核心網(wǎng)光纜
我國(guó)已在干線(xiàn)（包括國(guó)家干線(xiàn)、省內(nèi)干線(xiàn)和區(qū)內(nèi)干線(xiàn)）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(guò)，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(méi)有使用過(guò)。干線(xiàn)光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線(xiàn)光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過(guò)的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。
1.3 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。
1.4 室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話(huà)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)（IE C）在光纜分類(lèi)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(xiàn)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(xiàn)光纜布放在用戶(hù)端的室內(nèi)，主要由用戶(hù)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。
2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）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(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前 1.6 Tbit/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(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá) 640 Gbit/s。
僅靠 OTDM和 WDM來(lái)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(xiàn)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。
（2）光孤子通信（圖1）。光孤子技術(shù)未來(lái)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10～20 Gbit/s 提高到 100 Gbit/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 100 000 km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。
（3）全光網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)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(xiàn)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)具有良好的透明性、開(kāi)放性、兼容性、可靠性和可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度和較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)之中，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。
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(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)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。
3 結(jié)語(yǔ)
光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)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(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)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(lái)如愿到來(lái)。
參考文獻(xiàn)
[1] 辛化梅，李忠.論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，（04）.
關(guān)鍵詞：光纖通信；土壤振動(dòng)；安全預(yù)警
隨著光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，通信光纜面臨被外界破壞的威脅越來(lái)越多。通信光纜被破壞所造成的損失不可估量，目前只能是在光纜被破壞后進(jìn)行檢測(cè)及采取補(bǔ)救措施。而光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)是利用獨(dú)有的破壞事件專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，對(duì)可能危害通信光纜安全的動(dòng)土事件進(jìn)行預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信光纜進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)逢實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
一、分布式光纖傳感器工作原理
分布式光纖傳感器是利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)功能的光纖作為傳感元件，將“傳”和“感”合為一體的傳感器。在這類(lèi)傳感器中，光纖不僅起傳光的作用，而且還利用光纖在外界因素作用下，其光學(xué)特性（如光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等）的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)傳和感的功能。
1.1光纖傳感原理
光纖傳感器具有靈敏度高、抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此在傳感領(lǐng)域中引起人們的廣泛關(guān)注。
光是一種電磁波，沿某一方向（如x方向）傳播的光波，可以用平面波的波動(dòng)方程表示：
（1）
式中：空間頻率 k=2π/λ，λ為光波在真空中的波長(zhǎng)；
A——電場(chǎng)E的振幅矢量；
ω——光波的振動(dòng)頻率；
φ——光相位；
t——光的傳播時(shí)間。
可見(jiàn)，只要使光的強(qiáng)度、偏振態(tài)（矢量A的方向）、頻率和相位等參量之一隨被測(cè)量狀態(tài)的變化而變化，或受被測(cè)量調(diào)制，那么，通過(guò)對(duì)光的強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制等進(jìn)行解調(diào)，即可獲得所需要的被測(cè)量的信息。
1.2分布式光纖傳感器調(diào)制原理
光纖中光波的相位由光纖波導(dǎo)的物理長(zhǎng)度、折射率及其分布和波導(dǎo)的橫向幾何尺寸所決定，當(dāng)光纖受到縱向（軸向）的振動(dòng)作用時(shí)，光纖的長(zhǎng)度（應(yīng)變效應(yīng)）、纖芯的直徑（泊松效應(yīng)）、纖芯折射率（光彈效應(yīng)）都將變化，這些變化將導(dǎo)致光纖中光波相位的變化。光波通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光纖后，出射光波的相位延遲為：
（2）
式中，β為光波在光纖中的傳播系數(shù)。
當(dāng)光纖長(zhǎng)度或傳播速度變化時(shí)，引起光波相位變化為：
（3）
其中n為纖芯的折射率，r為纖芯的半徑。
Δφ1為光纖長(zhǎng)度變化引起的相位延遲（應(yīng)變效應(yīng)）；Δφ2為折射率變化（光彈效應(yīng)）引起的相位延遲，與光纖的橫向應(yīng)變?chǔ)?、ε2（對(duì)于各向同性材料，ε1=ε2）以及光纖的縱向應(yīng)變?chǔ)?有關(guān)；ε3為纖芯的直徑變化（泊松效應(yīng)）引起的相位延遲。一般來(lái)說(shuō)，Δφ3相對(duì)于前兩項(xiàng)要小得多，可以忽略不計(jì)。
1.3分布式光纖傳感器解調(diào)原理
在分布式光纖傳感器檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，外界因數(shù)如：振動(dòng)、位移、壓力等的作用，使其光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)光纖送入光檢測(cè)器LA、RA，并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而獲得被測(cè)參數(shù)。
當(dāng)光纖受到振動(dòng)信號(hào)發(fā)生作用時(shí)，由于兩條測(cè)試光纖在光纜中排列位置不同，會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)變，故兩束相干光波會(huì)分別產(chǎn)生不同的相位變化。兩束相干光波干涉后的光強(qiáng)為：
（4）
式中Δs（t）為兩束干涉光波相位調(diào)制量之差；Δφ為二者初始相位之差；I1、I2為二者光場(chǎng)振幅的平方。
設(shè)I0為輸入到兩條測(cè)試光纖中的總光強(qiáng)，α為兩相干光波的混合效率，則有：
（5）
如果僅考慮交流光強(qiáng)，式（5）可簡(jiǎn)化為：
（6）
通過(guò)光電檢測(cè)器將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，光電流的交流量為：
（7）
式中K為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)。當(dāng) Δφ=π/2時(shí)，光電流和檢測(cè)相位變化斜率最大，因而檢測(cè)靈敏度最高。其檢測(cè)響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖：
檢測(cè)響應(yīng)曲線(xiàn)圖
Δs（t）是一個(gè)變量，檢測(cè)信號(hào)是兩束相干光波相位調(diào)制差Δs（t）的函數(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)干涉光信號(hào)的變化，可以檢測(cè)出分布式光纖傳感器沿線(xiàn)的振動(dòng)信號(hào)。
二、光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)由預(yù)警單元FU、預(yù)警管理中端FST和區(qū)域監(jiān)控中心DMC和光纖傳感系統(tǒng)組成，其FU、FST、DMC的邏輯等級(jí)關(guān)系如圖所示。
光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
2.1預(yù)警單元FU
預(yù)警單元FU：是通信管道安全預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備單元，由光源模塊、光電模塊、處理模塊、監(jiān)控模塊、管理模塊、數(shù)傳模塊、通信模塊、電源模塊等主要模塊組成，安裝在通信管道場(chǎng)站、閥室等設(shè)施的控制室內(nèi)，完成傳感信號(hào)的分析、事件的識(shí)別以及將處理數(shù)據(jù)上傳到FST等工作。
2.2預(yù)警管理終端FST
預(yù)警管理終端FST：是FU的上級(jí)管理終端，由FST服務(wù)器、操作維護(hù)終端、監(jiān)聽(tīng)終端等主要部分組成，同時(shí)可配備短信模塊、車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、監(jiān)控大屏幕等輔助管理設(shè)備。FST安裝在場(chǎng)站內(nèi)，需要工作人員值守。FST可分析處理FU上傳的信號(hào)及數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類(lèi)、存儲(chǔ)、上傳到DMC等工作。當(dāng)警情發(fā)生時(shí)，F(xiàn)ST會(huì)產(chǎn)生聲、光現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，提醒工作人員采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。
2.3區(qū)域監(jiān)控中心
區(qū)域監(jiān)控中心DMC：是預(yù)警系統(tǒng)的管理中心，由DMC服務(wù)器、操作維護(hù)終端及相關(guān)的軟件組成，DMC安裝在場(chǎng)站或者運(yùn)行維護(hù)中心內(nèi)，需要工作人員值守。DMC可以同步顯示FST的報(bào)警信息，也可以實(shí)時(shí)查詢(xún)、監(jiān)聽(tīng)各個(gè)FST及FU的工作情況。
2.4光纖傳感系統(tǒng)
光纖傳感系統(tǒng)：即分布式傳感器，實(shí)時(shí)感應(yīng)土壤的震動(dòng)信號(hào)并傳輸至FU，每個(gè)FU對(duì)應(yīng)一個(gè)光纖傳感系統(tǒng)。通信管道安全預(yù)警系統(tǒng)的光纖傳感系統(tǒng)由近端適配器LA、遠(yuǎn)端適配器RA與其間的三根光纖共同組成，三根光纖中有兩根是傳感光纖，一根是回傳光纖，當(dāng)光纖產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，振動(dòng)信號(hào)會(huì)通過(guò)正反兩個(gè)方面?zhèn)飨蝾A(yù)警單元，根據(jù)信號(hào)的時(shí)延差可以計(jì)算出定位信息，感應(yīng)光纜周?chē)耐寥腊l(fā)生震動(dòng)情況。
分布式光纖傳感器工作原理圖
三、光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用功能
通信安全預(yù)警系統(tǒng)可以在外界破壞事件發(fā)生之前正確的識(shí)別出事件的性質(zhì)，準(zhǔn)確地定位出事件件發(fā)生的地點(diǎn)，并產(chǎn)生多種形式的告警信息，從而幫助運(yùn)行維護(hù)人員更有效的阻止破壞通信光纜事件的發(fā)生。具體功能如下：
1）告警：系統(tǒng)可根據(jù)破壞事件的嚴(yán)重程度分為多個(gè)級(jí)別告警；
2）聲、光報(bào)警：當(dāng)警情發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備可產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)聲、光報(bào)警以提示工作人員注意；
3）事件識(shí)別：系統(tǒng)可根據(jù)采集信號(hào)的頻率特點(diǎn)，識(shí)別出破壞事件的性質(zhì)，如人為光纜挖掘、機(jī)械破壞等；
4）短信告警：警情發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)送短信息給相關(guān)負(fù)責(zé)人；
5）人工輔助監(jiān)聽(tīng)：系統(tǒng)自帶人工輔助監(jiān)聽(tīng)功能，可利用人耳進(jìn)一步監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)路周邊的震動(dòng)情況；
6）聯(lián)網(wǎng)管理：系統(tǒng)有兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理終端，便于統(tǒng)一管理，可是現(xiàn)超長(zhǎng)距離監(jiān)控；
7）多種組網(wǎng)：系統(tǒng)可以利用自身光通信模塊單獨(dú)組網(wǎng)運(yùn)行，也可以利用已有通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)運(yùn)行。
四、結(jié)束語(yǔ)
光纖通信安全預(yù)警系統(tǒng)是利用同溝敷設(shè)的通信光纜中的光纖作為分布式傳感器，長(zhǎng)距離連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沿線(xiàn)的土壤振動(dòng)情況，包括在通信光纜管道附近挖掘、施工、人為破壞油氣管道、打孔盜油等，來(lái)分析判斷可能威脅通信管道光纜安全的破壞事件，并能及時(shí)報(bào)警，起到安全預(yù)警的作用。同時(shí)，還可以對(duì)這些事件進(jìn)行精確的分析和定位，確定事件的性質(zhì)，通過(guò)GIS顯示事件發(fā)生地的具置和性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警、監(jiān)控、防止和減少破壞沿線(xiàn)設(shè)施事故發(fā)生的功能。
參考文獻(xiàn)：
1光纖竊聽(tīng)方法
通過(guò)改變光纖的某些物理特性可以獲得在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)，但是大部分竊聽(tīng)手段都將對(duì)光纖信號(hào)產(chǎn)生一定的可以被檢測(cè)出來(lái)的破壞性影響。根據(jù)是否對(duì)光纖或光纖信號(hào)產(chǎn)生破壞性影響來(lái)區(qū)分，光纖竊聽(tīng)可以分為隱蔽竊聽(tīng)和非隱蔽竊聽(tīng)兩類(lèi)。目前，光纖竊聽(tīng)的方法主要包括光纖彎曲法、V型槽切口法、散射法、光束分離法、漸近耦合法等[1-2]。(1)光纖彎曲法(FiberBending)將裸纖適當(dāng)?shù)貜澢仁乖谄渲幸酝耆瓷浞绞角斑M(jìn)的光信號(hào)的傳輸路徑發(fā)生改變，并泄露部分信號(hào)到光纖外面，如圖1所示，泄露的光信號(hào)能量取決于彎曲半徑和夾角，通過(guò)檢測(cè)在彎曲處泄露的光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖信號(hào)的竊聽(tīng)。光纖彎曲法是最容易實(shí)現(xiàn)的隱蔽竊聽(tīng)方式，利用光纖彎曲損耗輻射出的約1%光功率就可以將源信號(hào)恢復(fù)出來(lái)[3]。這種方法對(duì)源信號(hào)沒(méi)有影響，也不需要破壞光纖，因此隱蔽性強(qiáng)。對(duì)于具有較高分辨率的光纖彎曲法竊聽(tīng)器，由于引入的信號(hào)衰減十分微小，利用實(shí)時(shí)的全在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器和測(cè)試儀器也很難識(shí)別出來(lái)。
(2)V型槽切口法(V-grooves)
V型槽切口法是通過(guò)一個(gè)接近纖心的V型槽導(dǎo)出光纖信號(hào)進(jìn)行竊聽(tīng)的方法。它要求V型槽的切面與光纖信號(hào)傳輸方向之間的夾角大于完全反射的臨界角。當(dāng)達(dá)到這個(gè)條件后，在保護(hù)層中傳輸?shù)牟糠中盘?hào)和在V型槽切面發(fā)生迭加效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生完全反射，導(dǎo)致信號(hào)通過(guò)光纖邊界泄露。由于這種竊聽(tīng)方法導(dǎo)致的信號(hào)衰減很小，因此很難被發(fā)現(xiàn)。V型槽切口法需要精確的切割和切面拋光設(shè)備，竊聽(tīng)部署需要持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，因此，光纖保護(hù)層的切割和拋光過(guò)程將面臨被發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)。
(3)散射法(Scattering)
散射法是采用光纖Bragg光柵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種隱蔽竊聽(tīng)方法，它采用一個(gè)紫外光激態(tài)激光器產(chǎn)生紫外光的迭加并影響目標(biāo)光纖信號(hào)，通過(guò)在目標(biāo)光纖纖心形成的Bragg光柵反射出的一部分光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)光纖的隱蔽竊聽(tīng)，如圖2所示。散射法是目前最先進(jìn)的光纖竊聽(tīng)技術(shù)，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)和監(jiān)控手段都很難識(shí)別這種竊聽(tīng)行為。散射法不需要對(duì)光纖進(jìn)行彎曲、切割或拋光，但是它需要更精密的竊聽(tīng)設(shè)備并且部署非常困難，比如產(chǎn)生有效的外部干擾干涉光束，并在目標(biāo)光纖纖心產(chǎn)生光柵耀斑都需要精密的控制技術(shù)，而對(duì)于光柵耀斑反射出的光信號(hào)的檢測(cè)也需要精密的檢測(cè)技術(shù)。
(4)光束分離法(Splitting)
光束分離法是一種需要切斷光纖的竊聽(tīng)方法，即切斷光纖并接入光分束器，如圖3所示。使目標(biāo)信號(hào)分為兩個(gè)完全相同的信號(hào)，其中一個(gè)信號(hào)仍然在原來(lái)的光纖中傳輸，另一個(gè)信號(hào)被竊聽(tīng)。這種方法通常都將造成幾分鐘的光纖通信中斷。因此，光束分離法是一種非隱蔽竊聽(tīng)方法，很容易被發(fā)現(xiàn)。
(5)漸近耦合法(EvanescentCoupling)
漸近耦合法首先拋光光纖的保護(hù)層，使竊聽(tīng)光纖纖心盡可能貼近目標(biāo)光纖纖心，通過(guò)減少保護(hù)層的反射引出部分信號(hào)到竊聽(tīng)光纖里面，如圖4所示。由于光纖纖心非常細(xì)，實(shí)施這種方法非常困難，又由于光纖的保護(hù)層被拋光將產(chǎn)生1~2dB的光纖損耗，因此很難實(shí)現(xiàn)隱蔽的竊聽(tīng)。以上幾種竊聽(tīng)光纖信號(hào)的方法都可以通過(guò)一些技術(shù)手段得到光纖信號(hào)，特別是光纖彎曲法、V型槽切口法，能夠?qū)崿F(xiàn)隱蔽竊聽(tīng)，又由于實(shí)施相關(guān)竊聽(tīng)相對(duì)容易一些，因此具有較高的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用價(jià)值。但是，如何隱蔽地精確部署竊聽(tīng)裝置，如何探測(cè)和分析導(dǎo)出的部分微弱光信號(hào)并獲得有用的信息，是各種竊聽(tīng)方法必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。相應(yīng)地，如何快速精確地檢測(cè)一些精確部署的竊聽(tīng)(比如光纖彎曲法只需要光束的1%左右，甚至更少的信號(hào)能量)是光纖通信安全必須解決的實(shí)際問(wèn)題。
2光纖檢測(cè)技術(shù)
由于信道故障和嚴(yán)重的信號(hào)損耗都將引起網(wǎng)絡(luò)擁塞或大量業(yè)務(wù)流量的丟失。因此，建立快速檢測(cè)和恢復(fù)策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)惡意入侵和光學(xué)參數(shù)的內(nèi)在衰減事件進(jìn)行快速響應(yīng)，對(duì)未來(lái)光纖網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和安全保障將起十分重要的作用。各種人為和自然因素(包括信道衰減、故障或被攻擊等)對(duì)光纖信號(hào)的影響，包括衰減、串?dāng)_、色散和損耗、相位漂移、抖動(dòng)等，這些影響的直接結(jié)果是導(dǎo)致BER、SNR、噪聲因子、信號(hào)能量水平、帶寬擴(kuò)展等性能變化，并且表現(xiàn)出一定的可以分辨的特點(diǎn)。一般情況下，由信道衰減引起的信號(hào)功率波動(dòng)和BER變化等是一個(gè)漸變的溫和的過(guò)程；故障將突然導(dǎo)致通信中斷等突況；安裝竊聽(tīng)裝置的過(guò)程中將引入突發(fā)誤碼和突發(fā)功率波動(dòng)，當(dāng)竊聽(tīng)裝置部署完畢后誤碼和功率波動(dòng)將在一個(gè)新的水平上溫和變化。這些特性是光纖竊聽(tīng)檢測(cè)的基礎(chǔ)，下面對(duì)目前常用的檢測(cè)儀器和檢測(cè)方法進(jìn)行介紹。
(1)光測(cè)試儀
光測(cè)試儀是一種應(yīng)用廣泛的測(cè)量光信號(hào)衰減或損耗的儀器。它包含一個(gè)可以產(chǎn)生各種波長(zhǎng)的高精度光信號(hào)的光源、一個(gè)可控的高分辨率的光功率計(jì)，通過(guò)比較發(fā)出和接收到的光信號(hào)功率值可以得到特定光纖信道的光損耗。光測(cè)試儀記錄特定光纖的歷史損耗數(shù)據(jù)，通過(guò)比較當(dāng)前信號(hào)的損耗情況與相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)一些可能與主動(dòng)入侵相關(guān)的行為。光測(cè)試儀比較適宜于檢測(cè)一些簡(jiǎn)單的并且會(huì)導(dǎo)致較大信號(hào)損耗的竊聽(tīng)行為。
(2)光時(shí)域反射儀(OTDR)
OTDR的原理是通過(guò)精確地發(fā)射各種波長(zhǎng)的有規(guī)律的光脈沖并測(cè)量反射光信號(hào)返回的時(shí)間和反射光信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)分析光纖信道情況。通過(guò)跟蹤反射光信號(hào)的時(shí)間和強(qiáng)度，OTDR能夠確定光環(huán)路的完整路徑。另外，OTDR還可以識(shí)別光纖斷路的距離。通過(guò)測(cè)試和保存OTDR的參數(shù)，終端用戶(hù)可以監(jiān)控光路的變化并識(shí)別任何可能的光路入侵。由于OTDR(包括偏振OTDR)能夠識(shí)別不連續(xù)的損耗，可以檢測(cè)雙折射、壓力和其他由竊聽(tīng)引起的光信號(hào)變形等，因此，具有檢測(cè)光纖斷裂、彎曲、異常損耗和各種竊聽(tīng)等異常情況的能力。通常情況下，對(duì)光纜保護(hù)層進(jìn)行切割必然會(huì)使光纖應(yīng)力發(fā)生改變或產(chǎn)生微彎等效應(yīng)，因此，通過(guò)對(duì)光纖受到的微擾進(jìn)行監(jiān)測(cè)或?qū)饫w傳輸鏈路的損耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以檢測(cè)一些竊聽(tīng)行為。OTDR測(cè)試反射事件，反射事件表現(xiàn)為在OTDR探測(cè)曲線(xiàn)上存在反射的非連續(xù)的突然增強(qiáng)，它對(duì)應(yīng)于光纖發(fā)生變化的地點(diǎn)。但是，任何OTDR探測(cè)曲線(xiàn)都存在事件盲區(qū)，在事件盲區(qū)內(nèi)不能確定事件的確切位置。對(duì)于光信號(hào)泄漏這樣的非反射事件，OTDR探測(cè)到的只是連續(xù)的損耗，沒(méi)有明顯的不連續(xù)探測(cè)信號(hào)的突變，事件的盲區(qū)比較大。因此，OTDR檢測(cè)也存在一定的局限性。目前廣泛采用的方法是通過(guò)分析信道BER和功率波動(dòng)特點(diǎn)識(shí)別信道是否被攻擊，這種方法需要對(duì)BER和功率波動(dòng)進(jìn)行持續(xù)的跟蹤和統(tǒng)計(jì)，因此實(shí)時(shí)性不太高。為了提高檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和有效性，通常需要綜合部署多種檢測(cè)和應(yīng)對(duì)策略，比如綜合利用分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖保護(hù)層的壓力、溫度、完好性等指標(biāo)的變化達(dá)到實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)的目的。
3能夠防御光纖竊聽(tīng)的新技術(shù)
光纖可以被竊聽(tīng)，針對(duì)光纖通信的竊聽(tīng)事件也時(shí)有發(fā)生，一個(gè)實(shí)際問(wèn)題就是如何從技術(shù)上防止光纖被竊聽(tīng)而造成的敏感信息泄露。目前，比較實(shí)用的光纖信號(hào)保護(hù)手段主要有無(wú)規(guī)律載波光纖通信技術(shù)、基于混沌保密的光纖通信方式和光纖信道加密技術(shù)等。使用這些技術(shù)，可以在一定程度上增強(qiáng)光纖信號(hào)的保密性，這種信息保護(hù)方式對(duì)于業(yè)余竊聽(tīng)愛(ài)好者來(lái)說(shuō)可能是一籌莫展，但是它對(duì)具有超強(qiáng)計(jì)算和分析能力的專(zhuān)業(yè)竊聽(tīng)機(jī)構(gòu)并不能提供完全的保密性。根據(jù)量子力學(xué)基本原理，未知量子態(tài)測(cè)不準(zhǔn)并且不能精確克隆，竊聽(tīng)將不能得到確定的有效信息，并且任何針對(duì)量子信號(hào)的竊聽(tīng)都將不可避免地留下可檢測(cè)的痕跡。基于量子信號(hào)的這種特性，人們已成功發(fā)展了一個(gè)新型的保密通信技術(shù)，即量子密鑰協(xié)商(QKD)[4]。QKD的基本思想是：首先進(jìn)行量子數(shù)據(jù)傳輸；然后檢測(cè)量子傳輸過(guò)程是否被竊聽(tīng)，如果被竊聽(tīng)就放棄已傳輸?shù)牧孔訑?shù)據(jù)，否則根據(jù)量子編碼特點(diǎn)從該量子數(shù)據(jù)中提取少量的安全的共享數(shù)據(jù)作為密鑰。但是在目前的技術(shù)水平下，QKD的通信速率、距離以及與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性等還存在一定的局限性[5]，因此還很難廣泛投入使用。實(shí)際上，由于竊聽(tīng)量子信號(hào)將不可避免地引入一定的不可消除的突發(fā)量子誤碼和量子數(shù)據(jù)丟失，這為設(shè)計(jì)基于量子特性的量子竊聽(tīng)檢測(cè)系統(tǒng)提供了良好的條件。又由于竊聽(tīng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)通信速率和組網(wǎng)無(wú)特殊的依賴(lài)性，因此，量子竊聽(tīng)檢測(cè)技術(shù)將為光纖竊聽(tīng)檢測(cè)提供新型的解決方案。
論文關(guān)鍵詞:光纖通信；城域傳送網(wǎng)；光網(wǎng)絡(luò)
論文摘要:當(dāng)前信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信被廣泛的應(yīng)用于信息化的發(fā)展。城域傳送網(wǎng)傳作為承載城域范圍內(nèi)的固定、移動(dòng)和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò),在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中占有不可替代的地位。本文介紹了城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)，對(duì)主要技術(shù)進(jìn)行了分析，最后探討了其發(fā)展趨勢(shì)。
1引言
城域傳送網(wǎng)是覆蓋城區(qū)、郊區(qū)或者部分規(guī)模較小的市縣，為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)，是承載城域范圍內(nèi)的固定、移動(dòng)和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)，它一般以多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以多種接入技術(shù)為輔，為多種業(yè)務(wù)和通信協(xié)議提供綜合傳送承載平臺(tái)。城域傳送網(wǎng)向上與省際和省內(nèi)干線(xiàn)相連，向下負(fù)責(zé)綜合業(yè)務(wù)引入，完成集團(tuán)用戶(hù)、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務(wù)接入和電路出租的任務(wù)。
2城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)
城域傳送網(wǎng)是非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)城市和每個(gè)城市都因現(xiàn)狀不同而有所不同，從網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，城域傳送網(wǎng)一般分為核心傳送層、匯聚層和接入層。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的城市，可根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次。下面從通用角度分析城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)。
多業(yè)務(wù)。城域傳送網(wǎng)需要同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)，單一平臺(tái)支持多種協(xié)議和處理混合業(yè)務(wù)的特征是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)獲得足夠競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素，也是最重要的特點(diǎn)。多業(yè)務(wù)支持是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)的基石，可為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)許多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本顯著降低(減少了網(wǎng)絡(luò)分層和設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)化和配置工作量減少等。
安全可命性和可增位性。城域傳送網(wǎng)涉及到大量的客戶(hù)和服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性直接影響到客戶(hù)，傳送網(wǎng)應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的備份和線(xiàn)路保護(hù)，提供網(wǎng)絡(luò)安全措施，同時(shí)多種生存性有利于運(yùn)營(yíng)商向用戶(hù)提供更好的業(yè)務(wù)定義。同時(shí)城域傳送網(wǎng)應(yīng)當(dāng)要充分考慮業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力，能針對(duì)不同的用戶(hù)需求提供豐富的寬帶增值業(yè)務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)贏利。
動(dòng)態(tài)性。與骨干傳送網(wǎng)相比，城域傳送網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)，多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和不可預(yù)見(jiàn)性使得城域傳送網(wǎng)的相關(guān)需求加強(qiáng)，目前的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越多的客戶(hù)需要帶寬更靈活的業(yè)務(wù)。他們需要快速的業(yè)務(wù)配置、更短期的、可靈活增加的服務(wù)合同和基于QoS的價(jià)格，將來(lái)還可能出現(xiàn)對(duì)帶寬按需分配等新業(yè)務(wù)的需求。
網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。由于受用戶(hù)需求和地理分布動(dòng)態(tài)變化的影響，城域的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有多變性，城域傳送網(wǎng)要建設(shè)成完整統(tǒng)
一、組網(wǎng)靈活、易擴(kuò)充的彈性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，留有充分的擴(kuò)充余地，能夠隨著需求變化，可允許運(yùn)營(yíng)商不斷地按照業(yè)務(wù)需求增加帶寬，而不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整體升級(jí)。
3城域網(wǎng)中的相關(guān)技術(shù)分析
SDH多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)。SDH多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)是目前廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。為了適應(yīng)城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)的需求，SDH從單純支持2Mb/s,155Mb/s等話(huà)音業(yè)務(wù)接口向支持以太網(wǎng)和ATM等多業(yè)務(wù)接口演進(jìn)，將多種不同業(yè)務(wù)通過(guò)YC或VC級(jí)聯(lián)方式映射入SDH時(shí)隙進(jìn)行處理。SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)將傳送節(jié)點(diǎn)與各種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)融合在一起，各廠商只是融合程度不同。
MSTP的出發(fā)點(diǎn)是將2層或3層的功能作為SDH附加功能來(lái)完成的，其對(duì)2層或ATM層的處理都是與SDH處理相分離的，但都可以映射到SDH的VC時(shí)隙進(jìn)行重組。從功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，還具有2層、MAC層和ATM功能。
MSTP比較適合于已經(jīng)敷設(shè)大量SDH網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)公司，它可以方便有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)從電路交換網(wǎng)到分組網(wǎng)的過(guò)渡，適合支持混合型業(yè)務(wù)特別是以TDM業(yè)務(wù)為主的混合型業(yè)務(wù)，同時(shí)可以保證網(wǎng)絡(luò)管理的統(tǒng)一性。
彈性分組環(huán)技術(shù)。正在由IEEE802.17工作組制定的彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)，吸收了吉比特以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、SDH系統(tǒng)50ms環(huán)保護(hù)特性。RPR采用類(lèi)似以太網(wǎng)的幀格式，結(jié)合絲絲標(biāo)記，基于MAC高速交換，簡(jiǎn)化IP前傳。RPR技術(shù)可以支持更細(xì)的帶寬粒度，網(wǎng)絡(luò)成本較低，可以承載具有突發(fā)性的IP業(yè)務(wù)，同時(shí)支持傳統(tǒng)語(yǔ)音傳送，有比較好的帶寬公平機(jī)制和擁塞控制機(jī)制。RPR環(huán)是在整個(gè)環(huán)上實(shí)現(xiàn)公平機(jī)制而不是在單獨(dú)鏈路上，容易實(shí)行全局的公平機(jī)制。服務(wù)供應(yīng)商可以利用源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率來(lái)控制上游節(jié)點(diǎn)和下游節(jié)點(diǎn)的速率。帶寬策略允許在無(wú)擁塞的情況下，把環(huán)上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所有的帶寬分配給這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有SDH那種固定電路系統(tǒng)的不靈活性，同時(shí)又比點(diǎn)到點(diǎn)的以太網(wǎng)更加有效。
目前RPR標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，其中的一個(gè)重要問(wèn)題是對(duì)時(shí)鐘的透明傳輸，RPR同步機(jī)制與SDH不同，必須確保TDM時(shí)鐘可以透明傳輸?shù)綄?duì)端。第二個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自RPR定義的是一個(gè)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的技術(shù)，無(wú)法工作在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下(甚至是環(huán)間互聯(lián))，而實(shí)際的城域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境則是十分復(fù)雜的。
RPR技術(shù)適合于以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主、TDM業(yè)務(wù)為輔的網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用范圍將逐漸擴(kuò)大，適合于新建網(wǎng)絡(luò)。
城域WDM光網(wǎng)絡(luò)。WDM技術(shù)不僅提高了光纖利用率，而且在業(yè)務(wù)信號(hào)復(fù)雜多變的城域網(wǎng)中對(duì)信號(hào)具有透明性，它可以對(duì)從不同設(shè)備出來(lái)的信號(hào)不進(jìn)行速率和幀結(jié)構(gòu)調(diào)整，直接進(jìn)行透明傳輸。這可給用戶(hù)、特別是租用波長(zhǎng)的用戶(hù)以最大的靈活性。同時(shí)，不同波長(zhǎng)間的信號(hào)互不干涉，每個(gè)波長(zhǎng)都可以自己靈活上下。WDM技術(shù)主要應(yīng)用于城域骨干網(wǎng)。城域OADM環(huán)網(wǎng)可以承載大量客戶(hù)的多種協(xié)議和多種速率的業(yè)務(wù)，每個(gè)波長(zhǎng)承載一種業(yè)務(wù)的方式將很快耗盡波長(zhǎng)，為提高每個(gè)波長(zhǎng)的帶寬利用率，應(yīng)盡量避免低速率業(yè)務(wù)單獨(dú)占用一個(gè)光波長(zhǎng)通道。一種新興的經(jīng)濟(jì)有效的方法是將多個(gè)低速率客戶(hù)信號(hào)復(fù)用到一個(gè)波長(zhǎng)信道中，該技術(shù)被稱(chēng)為子波長(zhǎng)復(fù)用，從而實(shí)現(xiàn)了每個(gè)波長(zhǎng)攜帶多種業(yè)務(wù)。這種子波長(zhǎng)復(fù)用器降低了城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)的應(yīng)用門(mén)檻，可以直接容納低速率信號(hào)，給組網(wǎng)帶來(lái)了靈活性。WDM環(huán)網(wǎng)解決了兩個(gè)重要問(wèn)題:光纖短缺和多業(yè)務(wù)的透明傳輸。成本是限制其應(yīng)用的重要因素，目前它主要用來(lái)保護(hù)那些SDH還無(wú)法保護(hù)的業(yè)務(wù)，如ESCON,FiberChannel等。
在目前的光網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的提供需要經(jīng)過(guò)4層處理:首先將業(yè)務(wù)映射進(jìn)IP包，并以ATM信元封裝，然后將ATM信元映射進(jìn)SDH幀，最后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光網(wǎng)絡(luò)上傳送(采用WDM/DWDM方式)。隨著IP業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)日益暴露.人們開(kāi)始研究將ATM層和SDH層從4層結(jié)構(gòu)中剝離出去，將其功能融合到IP/MPLS層和WDM/OTN(光傳送網(wǎng))層中，將IP業(yè)務(wù)直接在WDM光路上傳送(即IPoverOptical，目前主要為IPoverWDM/DWDM)。在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中引入信令控制和動(dòng)態(tài)交換功能，將IP層和光網(wǎng)絡(luò)層置于同一控制平面下，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)實(shí)施配置連接管理，在此思想下，一種能夠自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)連接的新型網(wǎng)絡(luò)ASON(自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò))應(yīng)運(yùn)而生。
自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。ASON是在IPoverDWDM基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，底層仍為OTN，主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通過(guò)信令交換完成對(duì)傳送平面的動(dòng)態(tài)控制。控制平面的引入帶來(lái)了以下好處:迅速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供，允許網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)分配路由和帶寬；容易管理，業(yè)務(wù)提供者無(wú)需為新的傳輸技術(shù)系統(tǒng)的配置管理而開(kāi)發(fā)維護(hù)操作支持系統(tǒng)軟件;具有擴(kuò)展的信令能力，增加了補(bǔ)充業(yè)務(wù);在出現(xiàn)故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速的保護(hù)與恢復(fù)，比通常的傳送網(wǎng)節(jié)省了冗余容量和資源;控制平面的協(xié)議比管理平面的協(xié)議有更豐富的原語(yǔ)組，可用于各種傳輸技術(shù)。
4通用標(biāo)簽交換（GMPLS）技術(shù)
為了使MPLS適應(yīng)時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用等不同的應(yīng)用環(huán)境，以支持在電路交換網(wǎng)中建立連接，IETF對(duì)MPLS中標(biāo)簽的概念和形式進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展，將時(shí)分系統(tǒng)和空間交換系統(tǒng)涵蓋了進(jìn)來(lái)，推出了通用標(biāo)簽交換--GMPLS。其具有許多新功能：
時(shí)隙、虛通道和波長(zhǎng)等均可作為標(biāo)簽。GMPLS所管理的對(duì)象不僅是分組，還可以是FR.ATM,SDH和WDM等，且這些設(shè)備上的接口還可以細(xì)分為PSC(分組交換功能)、TSC(TDM交換功能)、LSC(波長(zhǎng)交換功能)和FSC(光纖交換功能)等多種類(lèi)型。
可以為離散單位分配帶寬，因?yàn)闀r(shí)隙、波長(zhǎng)和光纖等都是離散單位。
具有下行按需標(biāo)簽分配和使用上行標(biāo)簽的雙向LSP建立能力，并且可以通過(guò)從上游節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)傳送建議標(biāo)簽來(lái)簡(jiǎn)化倒換過(guò)程、減少雙向LSP的建立時(shí)延。
可以設(shè)置標(biāo)簽組，以縮小下游標(biāo)簽的選擇范圍。當(dāng)然，在引入GMPLS控制平面后，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(DCN)也提出了新的要求，特別是電路交換網(wǎng)絡(luò)。首先，DCN必須保證能為控制器之間提供控制信息的傳送，能夠直接或間接地為兩個(gè)LSR提供交換控制信息的信道:其次，所提供的信道必須是可靠的、安全的:最后，DCN必須支持IP，且必須具有較高的可靠性和QoS，以避免用戶(hù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)出錯(cuò)而影響控制數(shù)據(jù)，確保控制信息的順利發(fā)送。
參考文獻(xiàn)
[1]韋樂(lè)平《光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)》人民郵電出版社2002
【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù)；鐵路通信；應(yīng)用
光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代通信中脫穎而出，在很大程度上加快了傳播的速度，使其通信技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。光纖技術(shù)在技術(shù)方面得到了提高，使其應(yīng)用的范圍更加廣泛，應(yīng)用到了很多的領(lǐng)域方面，其中鐵路通信方面就是一個(gè)很重要的應(yīng)用。鐵路通信逐漸走向了通信智能化的防線(xiàn)，光纖通信技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用在很大程度上滿(mǎn)足了當(dāng)展的需求。光纖通信技術(shù)廣泛地應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中，將提升鐵路通信的能力，使鐵路通信系統(tǒng)更加的完善，為人們的生活提供更加便利的條件。
一、光纖通信技術(shù)的概述
光纖通信技術(shù)是以高頻光波為載波，光纖是以傳輸介質(zhì)為通信媒介。在19世界60年代，曾有人提出了關(guān)于光纖傳播技術(shù)，闡述了光纖將為信息傳播的一種重要方式，將有可能大大降低光纖的損耗，光纖通信技術(shù)將加快通信技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)康寧公司根據(jù)當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)論文研發(fā)出了世界上第一根超低損耗光纖，整個(gè)通信行業(yè)將走進(jìn)光纖通信時(shí)代。光纖通信技術(shù)最主要的特點(diǎn)是低損耗、傳導(dǎo)速度快、容量大、使用的體積小、有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，受到了很多專(zhuān)業(yè)人士的熱愛(ài)，將會(huì)得到大力的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從19世紀(jì)60年代到21世紀(jì)，短短的二十年，光纖通信發(fā)生了巨大的改變，其容量整整提升了一萬(wàn)倍，傳播速度也提升了幾百倍，大大發(fā)展了光纖通信行業(yè)。光纖技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，推動(dòng)了很多新技術(shù)的發(fā)展，使各行業(yè)的通信能力發(fā)生了翻天覆地的改變。
二、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀
2.1波分復(fù)用技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)是根據(jù)不同光波的頻率不同，充分利用單模光纖低損耗區(qū)的寬帶資源，將光纖的低損耗劃分為不同的通道，把光波作為光纖信號(hào)的載體，在發(fā)送初始的位置應(yīng)用波分復(fù)用技術(shù)，將不同頻段波長(zhǎng)信號(hào)的光波融入到同一根光纖線(xiàn)路當(dāng)中，進(jìn)而進(jìn)行信號(hào)傳輸。在接收末端的位置，再次利用波分復(fù)用技術(shù)將不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光纖進(jìn)行分開(kāi)。不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)是獨(dú)立存在的，可以利用一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)線(xiàn)路光纖信號(hào)的傳播。
2.2光纖連接
光纖通信技術(shù)的大力發(fā)展，將能夠引領(lǐng)國(guó)家通信行業(yè)的未來(lái)發(fā)展，光纖連接將成為信息高速中非常重要的一個(gè)標(biāo)志。光纖連接技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中，能夠很大程度上提高信息的傳播速度和傳播方式，滿(mǎn)足人們?cè)谛畔r(shí)代的大力需求。在光纖通信技術(shù)當(dāng)中，寬帶主干線(xiàn)路的傳播非常的重要，用戶(hù)在最后進(jìn)行光纖連接的過(guò)程更加的重要。光纖通信技術(shù)將走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，有效的提高人們上網(wǎng)的速度，使人們走進(jìn)高速信息時(shí)代，使寬帶進(jìn)入到飛快發(fā)展的年代。在光纖寬帶連接入口處，由于光纖線(xiàn)路的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTH等不同的應(yīng)用。FTTH也可以稱(chēng)之為光纖用戶(hù)，光纖用戶(hù)是光纖寬帶連接最后的一個(gè)步驟，將接入到用戶(hù)家中。充分的利用光纖寬帶的特點(diǎn)，將在很大程度上為用戶(hù)提供寬帶上網(wǎng)不受到限制，充分的滿(mǎn)足寬帶連接技術(shù)的需求。
三、光纖通信技術(shù)在鐵路運(yùn)輸通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
人們現(xiàn)在的生活水平越來(lái)越高，對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩退俣纫笠苍絹?lái)越高，對(duì)于鐵路通信技術(shù)的傳輸速度和傳播質(zhì)量要求也在明顯提升，光纖通信技術(shù)在鐵路通信方面的應(yīng)用有著非常巨大的意義。鐵路通信中應(yīng)用光纖通信技術(shù)歷經(jīng)了3個(gè)階段，才逐漸走向成熟。這3個(gè)階段分別是PDH光纖通信階段、SDH光纖通信階段和DWDM光纖通信階段。
3.1PDH光纖通信階段
在上個(gè)世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始逐漸研究鐵路光纖通信技術(shù)，PDH光纖技術(shù)被應(yīng)用到光纖通信當(dāng)中，首次，在我國(guó)北京作為試驗(yàn)點(diǎn)，研發(fā)了長(zhǎng)達(dá)15Km的光纖。這次光纖實(shí)驗(yàn)所鋪設(shè)的是短波光纖，使二次群系統(tǒng)處于開(kāi)啟的狀態(tài)。在我國(guó)首次應(yīng)用PDH光纖通信技術(shù)的鐵路是大秦鐵路，大秦鐵路的重載雙線(xiàn)電氣化中應(yīng)用的是八芯單模短波光纖，在這個(gè)當(dāng)中局部網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)使用的設(shè)備是36Mb/sPDH的二芯；鐵路沿線(xiàn)的車(chē)站和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)備是PCM，以及配置8Mb/sPDH的二芯，標(biāo)志著我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)從傳統(tǒng)的通信模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w通信技術(shù)。大秦鐵路通信系統(tǒng)的成功轉(zhuǎn)型，將預(yù)示著鐵路通信系統(tǒng)光纖通信技術(shù)走向了一個(gè)新的領(lǐng)域。PDH光纖通信系統(tǒng)有一個(gè)重要的功能是能在最短的時(shí)間檢測(cè)鐵路通信系統(tǒng)的安全漏洞和隱患，并且能夠及時(shí)的清除，很大程度上保障了鐵路通信系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)作。PDH光纖通信系統(tǒng)的功能雖然很強(qiáng)大，推動(dòng)了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展，但是這種光纖通信系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，PDH光纖通信系統(tǒng)具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，每個(gè)區(qū)域有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)管理的能力比較弱，這些都嚴(yán)重的制約了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展。這就要求科研人員要不斷的開(kāi)發(fā)出新的技術(shù)，彌補(bǔ)漏洞。
3.2SDH光纖通信系統(tǒng)
SDH光纖通信系統(tǒng)相對(duì)于PDH光纖通信系統(tǒng)更加的完善，能夠有效的彌補(bǔ)PDH光纖通信的不足，SDH光纖通信技術(shù)促進(jìn)了鐵路通信技術(shù)的發(fā)展。SDH光纖光纖通信技術(shù)是一種高速發(fā)展的數(shù)字化通信技術(shù)，它將實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化的同步轉(zhuǎn)播，將信號(hào)固定在特定的結(jié)構(gòu)中。SDH光纖通信技術(shù)有幾方面的優(yōu)點(diǎn)：第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)支路的字節(jié)復(fù)接應(yīng)用；第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)造了不同廠家設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)之間的連接，使光纖通信采用的標(biāo)準(zhǔn)和比特率采用相同的標(biāo)準(zhǔn)；第三方面是SDH光纖通信具有很強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和自我完善功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)突然被中斷，在自動(dòng)恢復(fù)后，其網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸仍然可以繼續(xù)使用；第四方面是SDH光纖通信系統(tǒng)有著很強(qiáng)大的自我管理功能，能夠?yàn)殍F路通信的傳輸和通信的安全提供可靠的保障。SDH光纖通信技術(shù)比PDH光纖通信技術(shù)有著很強(qiáng)大的通信功能，在鐵路通信系統(tǒng)中嶄新出獨(dú)具特色的優(yōu)勢(shì)。先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù)將能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PDH光纖通信技術(shù)，其中SDH光纖通信技術(shù)最早應(yīng)用在贛韶鐵路當(dāng)中，在修建這條鐵路過(guò)程中，為了使用到先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù)，搭建一條新的光同步傳輸系統(tǒng)，采用了二十芯光纜。為了接入光纖通過(guò)接入層傳輸設(shè)備和622Mb/s光纖口，這些設(shè)備和贛韶鐵路沿線(xiàn)的接收設(shè)備相互連接，使整條贛韶鐵路沿線(xiàn)都實(shí)現(xiàn)SDH光纖鐵路通信，大大推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信事業(yè)的發(fā)展。SDH光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中起著重要的作用，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，SDH光纖通信技術(shù)逐漸不能滿(mǎn)足鐵路通信的需求。鐵路通信的需求在數(shù)據(jù)傳輸方面提出了更高的需求，要想實(shí)現(xiàn)這一需求，需要將其速度提升百倍以上。
3.3DWDM光纖通信系統(tǒng)
根據(jù)鐵路通信技術(shù)的需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們研發(fā)了DWDN光纖通信，這種先進(jìn)的光纖通信技術(shù)，明顯的超過(guò)了PDH光纖通信和SDH光纖通信。DWDM技術(shù)是根據(jù)單模光纖帶寬和其損耗低的特點(diǎn)，允許多個(gè)波長(zhǎng)載波信道同時(shí)在光纖內(nèi)傳輸，形成一種新型的通信技術(shù)。DWDM通信系統(tǒng)中，發(fā)送端光發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射不同穩(wěn)定度和精度的不同波長(zhǎng)光信號(hào)，通過(guò)光波長(zhǎng)復(fù)用器將其復(fù)用送入摻鉺光纖的功率放大器當(dāng)中。在經(jīng)過(guò)放大后，將多路的光信號(hào)輸送到光纖維中傳輸。在到達(dá)接收端后，經(jīng)過(guò)光前置放大器放大，然后送到光波長(zhǎng)分波器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分解。該技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)是DWDM光纖通信可以在同一光纖內(nèi)承載不同波段的波長(zhǎng)，這樣就可以提高了傳輸?shù)乃俣群驮龃罅藗鬏數(shù)娜萘浚籇WDM光纖通信技術(shù)可以容納不同的協(xié)議要求，將不同的傳輸速度中數(shù)據(jù)在一個(gè)激光軌道中完成，這樣就會(huì)在最大限度內(nèi)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的需求和網(wǎng)絡(luò)的安全。DWDM光纖通信技術(shù)已經(jīng)被用到了鐵路開(kāi)發(fā)當(dāng)中，因該通信技術(shù)能夠增大傳輸速度，同時(shí)增加傳輸容量，在鐵路信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)當(dāng)中，被采納應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用是鐵路信息系統(tǒng)的信息傳遞更穩(wěn)定、迅速，保證了鐵路信息及時(shí)傳遞，為鐵路信息服務(wù)提供便利。總結(jié)：綜上所述，光纖通信技術(shù)廣泛的應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中，大力的推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信的發(fā)展。尤其是光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展，克服了在鐵路通信應(yīng)用方面的很多難題，一步一步追趕通信時(shí)代的發(fā)展，滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，使鐵路通信技術(shù)始終處在時(shí)代的前沿。
參考文獻(xiàn)
[1]倪鹿明.淺談光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息通信，2015（3）
1電信光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)電信光纖技術(shù)發(fā)展進(jìn)程也在不斷的加快,在不同的領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。電信光纖通信技術(shù)在我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮著十分重要的作用,該技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸成熟。電信光纖通信技術(shù)通過(guò)光纖接入網(wǎng)技術(shù)和光纖波分復(fù)用技術(shù)2大技術(shù)突破了關(guān)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,起到了滿(mǎn)足人們對(duì)多媒體業(yè)務(wù)要求的作用。(1)光纖接入網(wǎng)技術(shù)。光纖接入網(wǎng)技術(shù)的工作原理是通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)接入光纖中,進(jìn)而有效提升光纖接入網(wǎng)下信息傳輸效果,完成傳統(tǒng)信息傳輸?shù)募夹g(shù)突破。FFTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展中的一種最終形式,以光網(wǎng)絡(luò)單位的位置所在將光纖接入網(wǎng)分為幾種情況,分別為光纖到大樓光纖到駐地光纖到路邊等。目前我國(guó)以“千兆到小區(qū)、百兆到大樓、十兆到用戶(hù)”為基礎(chǔ)的光纖+五類(lèi)纜接入方式作為我國(guó)網(wǎng)絡(luò)接入的主要方式,符合我國(guó)國(guó)情。該種方式能夠在相對(duì)集中的小區(qū)、大專(zhuān)院校、企事業(yè)單位等地方使用,它能夠提高上網(wǎng)速率,實(shí)現(xiàn)企業(yè)局域網(wǎng)之間的高速互聯(lián)。(2)光纖波分復(fù)用技術(shù)。光纖波分復(fù)用技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展中最關(guān)鍵的組成部分,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代光強(qiáng)通信技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)。在-標(biāo)準(zhǔn)中,通過(guò)引入控制層面,一方面能夠讓網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)連接建立與修改的功能,另一方面還能夠有效的提高網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)的能力。在光纖網(wǎng)絡(luò)控制層面中,其本身除了具有能夠支撐不同技術(shù)和不同業(yè)務(wù)需求的功能外,還能支撐不同的功能組合。通過(guò)利用波分復(fù)用器控制廣信信息傳輸?shù)膿p耗從而更好的獲取寬帶資源,這就是光纖波分復(fù)用技術(shù)的主要用途。此外在波長(zhǎng)不同的情況下,光波頻率會(huì)針對(duì)光纖的損耗情況進(jìn)行獨(dú)立性信息的發(fā)射,進(jìn)而將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合。波分復(fù)用器具有將不同信號(hào)波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸?shù)墓δ?此外其還具備有承載電信光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。(3)光聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。目前,我國(guó)光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)在擴(kuò)充骨干網(wǎng)、普及應(yīng)用系統(tǒng)的作用下產(chǎn)生了巨大的變化,目前光傳送往的角色已由端到端服務(wù)鏈接替代了傳統(tǒng)的大容量帶寬。在電路交換轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M交換過(guò)程中,電信運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)⒔粨Q和傳輸兩大功能在光層網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。透明性高、波長(zhǎng)路由特性、兼容性以及可擴(kuò)展性較高等作為全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì),毅然成為我國(guó)下一代高速(超高速)寬帶網(wǎng)絡(luò)的研究的重點(diǎn)。在不斷推廣創(chuàng)新光纖接入網(wǎng)技術(shù)和光纖波分復(fù)用技術(shù)的過(guò)程中,電信運(yùn)營(yíng)商成功研制除了光分插復(fù)用器和光交叉連接設(shè)備使得光纖接入網(wǎng)技術(shù)和光纖波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光路交叉,奠定了關(guān)聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的透明性更高,為建設(shè)一個(gè)超大容量、透明性、靈活性高的國(guó)家骨干網(wǎng)絡(luò)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這種情況,一方面為國(guó)家未來(lái)信息的基礎(chǔ)設(shè)施提供了堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到一個(gè)推動(dòng)性的作用。(4)全新一代光纖。新時(shí)期電信光纖通信技術(shù)應(yīng)用的核心關(guān)鍵指的是全新一代光纖,新的光傳輸網(wǎng)可以分為三層:第一層為光通路層能夠支持將客戶(hù)信息利用終端到終端的方式進(jìn)行傳送。光復(fù)用層把許多光波復(fù)用到一起后傳動(dòng)到光纖中。光傳送層把客戶(hù)信號(hào)映射到單一的光道,再將許多單一的光道復(fù)用在一起后送上光纖。頻帶寬通信容量大、損耗小、中繼距離長(zhǎng)、抗電磁干擾、無(wú)串音保密性好等都是全新一代光纖具有的優(yōu)勢(shì)。此外,根據(jù)電信網(wǎng)絡(luò)服內(nèi)容的不同,從而將傳統(tǒng)光纖的發(fā)展模式進(jìn)行更新,呈現(xiàn)出大容量、長(zhǎng)距離傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì)。
2光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
20世紀(jì)70年代,我國(guó)就電信光纖通信技術(shù)進(jìn)行了研究,同時(shí)取得了顯著的成績(jī)。目前我國(guó)電信光纖通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光同步數(shù)字傳輸,同時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大,而本文主要針對(duì)電信光纖通信技術(shù)在幾個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)的介紹和深入的解析。主要有廣播電視、電力通信、智能交通等方面。(1)光纖通信技術(shù)在廣播領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)其發(fā)展的規(guī)模越來(lái)越大。目前,我國(guó)以光纜為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在不斷的發(fā)展,因此光纜網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)傳輸數(shù)據(jù)以及數(shù)字電視最主要的鏈接方式,其可靠性較高。現(xiàn)在光纜不僅僅能夠傳輸電視臺(tái)、發(fā)射臺(tái)、衛(wèi)星站、有限電視網(wǎng)等信號(hào),同時(shí)其傳輸信號(hào)的質(zhì)量較好,因此電信光纖通信技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用范圍在不斷的擴(kuò)大,也得到了民眾的認(rèn)可。此外電信光纖通信技術(shù)還是廣播電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、通信網(wǎng)等傳輸系統(tǒng)首先的傳輸數(shù)字自豪的最佳介質(zhì),同時(shí)也是高性能通信網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的組成部分,因此目前我國(guó)當(dāng)前光纖通信技術(shù)的主要目標(biāo)是光纖寬帶干線(xiàn)的傳輸以及接入。(2)電信光纖通信技術(shù)在電力通信領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程也在不斷的加快。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制是電網(wǎng)的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ),電力通信的主要功能是為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在電力通信領(lǐng)域中,早已經(jīng)建立了光纖通信系統(tǒng),開(kāi)始建立時(shí),主要通過(guò)沿用傳統(tǒng)管道、架空等方式進(jìn)行光纜的鋪設(shè),同時(shí)最為目前我國(guó)輸配率是覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,光纖同喜系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離、跨區(qū)域輸送電能,從而滿(mǎn)足人們對(duì)電能的需求。此外電信光纖通信技術(shù)能夠有效的提高電力通信的可靠性,其中在改領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始采用了專(zhuān)用的特種光纖,比如復(fù)合地線(xiàn)、復(fù)合相線(xiàn)、全介質(zhì)自承光纜等。(3)智能交通領(lǐng)域中也應(yīng)用了光纖通信技術(shù)。目前我國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)管理逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。與此同時(shí),為了在輸出話(huà)音、圖像、數(shù)據(jù)等信息時(shí)都需要一條專(zhuān)用通道,因此建立與完善光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)成為提高高速公路運(yùn)營(yíng)效率以及智能管理的重要方式之一。目前高速公路管理系統(tǒng)與智能交通建設(shè)的發(fā)展也離不開(kāi)光纖通信技術(shù),該技術(shù)為聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)以及管理提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。在信息化時(shí)代中,智能交通建設(shè)就是以光纖通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的,而智能交通系統(tǒng)本質(zhì)上看實(shí)際就是交通領(lǐng)域的信息化。在智能交通領(lǐng)域應(yīng)用光強(qiáng)通信技術(shù),能夠有效構(gòu)建實(shí)時(shí)高效、安全的綜合交通管理系統(tǒng)。
3電信光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的優(yōu)勢(shì)分析
光寬網(wǎng)在建設(shè)過(guò)程中,我國(guó)為其發(fā)展提供良好的外在條件。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)宏觀政策跳著我國(guó)城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì),我國(guó)每年的舊城改造與新屋建設(shè)分別已經(jīng)高達(dá)20多億平方米,能夠?qū)?000萬(wàn)戶(hù)新居或數(shù)百萬(wàn)個(gè)企業(yè)包含在內(nèi),從而為電信業(yè)務(wù)提供更多的機(jī)會(huì)。隨著我國(guó)科技水平的穩(wěn)步提升,我國(guó)電信光纖通信技術(shù)提供的服務(wù)質(zhì)量也在一定程度上得到了提高,從而滿(mǎn)足人們不同的需求。電信光纖通信技術(shù)不僅傳輸?shù)乃俣瓤?傳輸容量大,并在長(zhǎng)距離的基礎(chǔ)上還能過(guò)實(shí)現(xiàn)信息容量的提升,還能過(guò)完善全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。電信光纖技術(shù)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著十分重要的意義。(1)全光網(wǎng)絡(luò)。電信光纖通信技術(shù)中最為關(guān)鍵的組成部分指的就是全光網(wǎng)絡(luò),這是電信光纖通信技術(shù)發(fā)展的核心在路由以及信令的控制全光網(wǎng)絡(luò)能夠完成自動(dòng)交換連接的功能。它在傳送網(wǎng)中引入信令與選路,并利用智能的控制層面從而建立呼叫和鏈接,并完成實(shí)現(xiàn)路由設(shè)置、端到端業(yè)務(wù)調(diào)度以及網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)恢復(fù)功能的工作。為了加強(qiáng)電信光纖通信技術(shù)全面發(fā)展,可以從全光網(wǎng)路特點(diǎn)角度入手,對(duì)電信光纖通信技術(shù)進(jìn)行深入的研究,并對(duì)技術(shù)發(fā)展模式不斷的創(chuàng)新。伴隨國(guó)務(wù)院《“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略及實(shí)施方案》的推進(jìn),聯(lián)通等通信運(yùn)行商為了更好的完成寬帶中國(guó)的目標(biāo),加大了“城鄉(xiāng)一體化”光網(wǎng)改造工程的推行力度,從根本上滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)光纖通信技術(shù)的需求。(2)多業(yè)務(wù)承載能力。改革創(chuàng)新電信市場(chǎng)的發(fā)展模式,有利于促進(jìn)我國(guó)電信市場(chǎng)的發(fā)展,同時(shí)對(duì)運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行重組改制,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電信業(yè)務(wù)的多元化發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)光纖接入技術(shù)的應(yīng)用一方面能夠承載更多的業(yè)務(wù)項(xiàng)目,另一方面可以強(qiáng)化基礎(chǔ)性承載業(yè)務(wù)水平,而多業(yè)務(wù)承載能力提供的重點(diǎn)有移動(dòng)基站回傳、語(yǔ)音等服務(wù)。電信用提高光業(yè)務(wù)的解決方案代替原來(lái)的提高傳輸通道的解決方案,起到了提高多種高質(zhì)量的帶寬應(yīng)用與服務(wù)的作用。其中主要包括了:;業(yè)務(wù);帶寬出租、帶寬批發(fā)、帶寬貿(mào)易、實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi);流量工程;分布式恢復(fù);(軟永久連接)/(交換連接)/(永久連接)。對(duì)接式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)接入網(wǎng)系統(tǒng)常用的模式之一,這種模式會(huì)從根本上提高運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)管理的成本,從而影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。而在使用了高接入帶寬接入網(wǎng)后,可以講系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的融合,提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,并建立統(tǒng)一系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)。電信光纖接入技術(shù)除了加強(qiáng)了多業(yè)務(wù)承載能力之外,還提高了系統(tǒng)客戶(hù)應(yīng)用的安全性,在業(yè)務(wù)發(fā)展得到保障的基礎(chǔ)上,也保證服務(wù)質(zhì)量的水準(zhǔn)。此外,在承載更多系統(tǒng)業(yè)務(wù)的同時(shí),電信光纖通信技術(shù)針對(duì)個(gè)人系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了一定的強(qiáng)化。與此同時(shí)電信光纖通信技術(shù)能夠提供高精度時(shí)鐘、有效滿(mǎn)足針對(duì)移動(dòng)基站的回傳業(yè)務(wù)。
4結(jié)語(yǔ)
目前我國(guó)電信光纖通信技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的研究創(chuàng)新,已經(jīng)完成了光傳輸效率效果的提升工作,基本上能夠滿(mǎn)足人們對(duì)通信技術(shù)的要求。21世紀(jì)是“光子世紀(jì)”,光纖通信技術(shù)的發(fā)展以及其存在的綜合優(yōu)勢(shì)能夠?yàn)槲覈?guó)帶來(lái)一個(gè)更加光明的發(fā)展趨向。此外,隨著光纖通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)程不斷加快,對(duì)我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)起到促進(jìn)的作用,因此我們應(yīng)加大對(duì)光纖通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)注度,對(duì)于我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。
作者：林水清 單位：廣東聯(lián)通通信建設(shè)有限公司
關(guān)鍵詞:光纖通信技術(shù) 優(yōu)勢(shì) 接入技術(shù)
0 引言
近年來(lái)隨著傳輸技術(shù)和交換技術(shù)的不斷進(jìn)步，核心網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了光纖化、數(shù)字化和寬帶化。同時(shí)，隨著業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)和多媒體業(yè)務(wù)的日益豐富，使得用戶(hù)住宅網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求也不只局限于原來(lái)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)，現(xiàn)有的語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入網(wǎng)越來(lái)越成為制約信息高速公路建設(shè)的瓶頸，成為發(fā)展寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的障礙。
1 光纖通信技術(shù)定義
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ帕κ健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說(shuō)光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會(huì)因?yàn)楣庑盘?hào)泄漏而擔(dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽(tīng)，光纖的芯很細(xì)，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問(wèn)題。
2 光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)
2.1 頻帶極寬，通信容量大
光纖比銅線(xiàn)或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。散波長(zhǎng)窗口，單模光纖具有幾十GHz·km的寬帶。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢(shì)。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復(fù)術(shù)可以擴(kuò)大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前，單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復(fù)術(shù)實(shí)現(xiàn)的多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到單波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。
2.2 損耗低，中繼距離長(zhǎng) 目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類(lèi)光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多。
如果將來(lái)采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無(wú)中繼距離;對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)途傳輸線(xiàn)路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數(shù)公里，這對(duì)于降低通信系統(tǒng)的成本、提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別重要的意義。
2.3 抗電磁干擾能力強(qiáng) 我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線(xiàn)平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，即不會(huì)產(chǎn)生與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線(xiàn)和電氣鐵路附近，也不會(huì)受到電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線(xiàn)路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。
2.4 光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè) 光纖的芯徑很細(xì)，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問(wèn)題，節(jié)約了地下管道建設(shè)投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，光纜的重量要比電纜輕得多，在飛機(jī)、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信可以減輕飛機(jī)、輪船、飛船的重量，顯得更有意義。還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。
2.5 保密性能好 對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電通信方式很容易被人竊聽(tīng)，只要在明線(xiàn)或電纜附近設(shè)置一個(gè)特別的接收裝置，就可以獲取明線(xiàn)或電纜中傳送的信息，更不用去說(shuō)無(wú)線(xiàn)通信方式。
光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設(shè)計(jì)，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會(huì)跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護(hù)套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒(méi)有。更何況長(zhǎng)途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號(hào)一般不會(huì)泄漏，因此電通信中常見(jiàn)的線(xiàn)路之間的串話(huà)現(xiàn)象也可忽略。
3 光纖接入技術(shù)
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(guò)雙絞線(xiàn)、電纜、載波、微波、光纖或是衛(wèi)星來(lái)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(guò)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(méi)有存在于同一區(qū)域，且低衰減系數(shù)沒(méi)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(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)光纜采用的不是光纖帶，而是選用分立的光纖。干線(xiàn)光纜經(jīng)常在室外使用，且在這些干線(xiàn)光纜中，以前使用過(guò)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(huà)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(lái)綜合布線(xiàn)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(lái)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(mén)最愿意使用的線(xiàn)路。就目前電力在道路上敷設(shè)的全介質(zhì)光纜來(lái)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(xiàn)上；二是全介質(zhì)的自承結(jié)構(gòu)，通常簡(jiǎn)寫(xiě)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(lái)，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(guò)傳輸速率的提高來(lái)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(lái)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(xiàn)形效應(yīng)與群速度色散之間相互平衡，因此在經(jīng)過(guò)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(lái)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(lái)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
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)；電力；通信
1光纖通信技術(shù)分析
電力通信中的光纖通信技術(shù)，光波效率高，傳輸?shù)娜萘糠浅４螅谕ㄐ艂鬏數(shù)倪^(guò)程中，提升了運(yùn)行效率。光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用，解決了接地回路、雷擊干擾的問(wèn)題[1]。光纖通信中的光纜，直徑較小，不會(huì)占有很大的傳輸空間。光纖通信技術(shù)承擔(dān)著電力通信中的多類(lèi)窄帶業(yè)務(wù)。光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，其資源損耗小，信號(hào)傳輸?shù)木嚯x很長(zhǎng)，為電力通信提供較大的寬帶，最主要的是抗干擾能力，抵抗電力通信系統(tǒng)中的電磁波，維護(hù)電力通信的運(yùn)行過(guò)程。
2光纖通信技術(shù)在電力通信中的必然性
光纖通信技術(shù)，在電力通信發(fā)展中，具有一定的必然性。首先電力通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，非常復(fù)雜，在系統(tǒng)內(nèi)，接入了多種通信設(shè)備，設(shè)備之間連接異同，促使電力通信的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，過(guò)度復(fù)雜，電力通信內(nèi)的系統(tǒng)技術(shù)很多，負(fù)責(zé)著信息轉(zhuǎn)換，隨著電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，電力通信面臨著很大的壓力，采用光纖通信技術(shù)，降低電力通信結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，防止系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冗余。光纖通信技術(shù)為電力通信設(shè)備，提供了基礎(chǔ)化的系統(tǒng)支持，解決了設(shè)備、線(xiàn)路的復(fù)雜問(wèn)題，是電力通信發(fā)展中，不可缺少的技術(shù)。然后是電力通信內(nèi)，信息傳輸量雖然不多，但是時(shí)效性高，傳輸中，包括話(huà)音信號(hào)、繼電保護(hù)、電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)信號(hào)等，每個(gè)階段的信息量有限，必須要提高通信信息傳輸?shù)臅r(shí)效性，此時(shí)就要采用光纖通信技術(shù)，致力于縮短信息傳輸?shù)木嚯x，及時(shí)傳送可用的通信信息。第三電力通信的可靠性、靈活性要求，促使光纖通信技術(shù)具有必然性。電力通信系統(tǒng)，在傳輸時(shí)，不能有突變、間斷的情況，保障電力通信的可靠與靈活。光纖通信技術(shù)本身具備靈活、可靠的特征，優(yōu)化了電力通信的運(yùn)行環(huán)境。第四光纖通信技術(shù)確保電力通信具有抗干擾性，體現(xiàn)光纖通信在電力通信內(nèi)的必然性。電力通信應(yīng)該在長(zhǎng)期的環(huán)境中，保持著穩(wěn)定度，禁止有沖擊干擾的情況，如果電力通信有突發(fā)故障，就會(huì)在較大的范圍內(nèi)，引起干擾問(wèn)題，由此光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，改善電力通信的運(yùn)行狀態(tài)，促使電力通信在光纖通信技術(shù)的作用下，具備抗沖擊性，維護(hù)電力通信的安全、穩(wěn)定，加強(qiáng)抗干擾的力度。
3光纖通信技術(shù)在電力通信中的運(yùn)用
3.1光纖通信線(xiàn)路
電力通信中，光纖通信線(xiàn)路主要有3類(lèi)，分析如：（1）OPGW，該線(xiàn)路方式在電力通信中的服務(wù)范圍廣，主要用于地線(xiàn)的光纖單元中，或者使用到新建、改造的通信線(xiàn)路內(nèi)，OPGW在線(xiàn)路中，具有防雷的作用，保護(hù)電力通信中的輸電導(dǎo)線(xiàn)，降低了外界因素的沖擊干擾；（2）OPPC，電力通信系統(tǒng)具有一定的特殊性，此類(lèi)光纖通信線(xiàn)路，接入到相線(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)，構(gòu)成復(fù)合光纖，合理運(yùn)用線(xiàn)路資源，協(xié)調(diào)好通信中的頻率、電磁兼容的特征，實(shí)現(xiàn)新型的電力通信；（3）ADDS，其在不同的電力環(huán)境中，采用復(fù)合架空的方式，光纖通信路線(xiàn)外側(cè)，使用外護(hù)套保護(hù)，保障電力通信運(yùn)行的可靠性。
3.2組網(wǎng)技術(shù)
光纖通信組網(wǎng)技術(shù)，按照電力通信的實(shí)際情況，可以分為SDH、OTN技術(shù)兩種。SDH技術(shù)是一類(lèi)傳輸?shù)捏w系，能夠自主選擇通信路由，優(yōu)化了電力通信的運(yùn)行環(huán)境。SDH在電力通信中，接入層在寬帶方面的要求很小，采用時(shí)分復(fù)用模式，就可以綜合傳輸通信業(yè)務(wù)，降低了電力通信的成本投入量。SDH具備自我保護(hù)的特征，注重電力通信的安全度，維護(hù)電力通信的穩(wěn)定性。
3.3光纖傳送網(wǎng)
電力通信在光纖傳送網(wǎng)中的運(yùn)用，提高了通信傳輸?shù)乃俾剩捎镁幋a調(diào)制、非線(xiàn)性抑制、色散補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，確保電力通信網(wǎng)，具有中長(zhǎng)距離傳輸?shù)奶卣鳌９饫w傳送網(wǎng)拓寬了電力通信光纖通信的容量，配合好時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用的技術(shù)，完善電力通信網(wǎng)的運(yùn)行，表明光纖傳送網(wǎng)的高效性。
3.4光纖通信接入網(wǎng)
光纖通信接入網(wǎng)在電力通信中，構(gòu)成結(jié)構(gòu)比較多，如：以太網(wǎng)接入、GPON技術(shù)等，積極提高電力通信的傳輸速率，支持通信網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的業(yè)務(wù)，全面維護(hù)電力通信的穩(wěn)定性和高效性。電力通信在電網(wǎng)系統(tǒng)中，運(yùn)行業(yè)務(wù)量大，采用光纖通信接入網(wǎng)，有利于提升通信的運(yùn)行水平。
3.5光交換技術(shù)
光交換技術(shù)是光纖通信的關(guān)鍵，具備優(yōu)質(zhì)的發(fā)展能力。光纖通信技術(shù)，在電力通信中，引入光交換技術(shù)，方便實(shí)現(xiàn)各類(lèi)通信網(wǎng)之間的交換，而且光交換技術(shù)，有著統(tǒng)計(jì)復(fù)用的特征，簡(jiǎn)化了電力通信的實(shí)現(xiàn)，拓寬電力通信對(duì)寬帶的利用范圍。
4結(jié)束語(yǔ)
光纖通信技術(shù)，促進(jìn)了電力通信的發(fā)展，根據(jù)光纖通信技術(shù)的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，合理分配好光纖通信技術(shù)的運(yùn)用，改善電力通信的狀態(tài)和運(yùn)行。光纖通信技術(shù)具有很大的潛力，根據(jù)電力通信的具體需求，落實(shí)光纖通信技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，保障電力通信的穩(wěn)定性和有效性，全面支持電力通信的構(gòu)建。
參考文獻(xiàn)
光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、光纖傳輸線(xiàn)路和光接收機(jī)三個(gè)部分組成。光發(fā)射機(jī)用于電信號(hào)的發(fā)射、光纖傳輸線(xiàn)路用于光信號(hào)傳輸、光接收機(jī)用于光信號(hào)接收。本文主要討論光源、光纖、光探測(cè)器對(duì)光纖通信性能的影響。
【關(guān)鍵詞】
光源；光纖；光探測(cè)器
光纖通信技術(shù)(opticalfibercommunications)作為一門(mén)通信技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展日新月異，已成為未來(lái)信息社會(huì)中各種數(shù)據(jù)承載的主要工具。光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)送機(jī)、光纖線(xiàn)路、光中繼器、光接收機(jī)和各種無(wú)源光器件等組成。本文主要探討光源、光纖、光探測(cè)器對(duì)光纖通信系統(tǒng)性能的影響。
1光源對(duì)光纖通信性能的影響
1．1合適的發(fā)光波長(zhǎng)光源的發(fā)光波長(zhǎng)必須在通信光纖的低損耗區(qū)，即0．85μm、1．31μm和1．55μm三個(gè)石英光纖的“低損耗窗口”。光通信系統(tǒng)中作為第一窗口的0．85μm“低損耗窗口”使用非常少了，1．31μm的“低損耗窗口”在實(shí)際應(yīng)用中非常廣泛，1．55μm的“低損耗窗口”也越來(lái)越多的被使用。
1．2足夠的輸出功率光源輸出功率的大小對(duì)于光纖通信系統(tǒng)的中繼傳輸距離有著直接的影響作用。在光纖通信系統(tǒng)工作在線(xiàn)性狀態(tài)下光源的輸出功率越大，系統(tǒng)的中繼傳輸距離就會(huì)越遠(yuǎn)。常用的光纖通信系統(tǒng)的光源輸出功率為100uw－2mW。
1．3可靠性高，壽命長(zhǎng)光源的可靠性和使用壽命對(duì)光纖通信的可靠性影響非常大，通信工程要求通信光源的平均工作壽命在106小時(shí)內(nèi)(約工作使用100年)不允許因光源自然損壞而發(fā)生中斷通信。
1．4輸出效率高光源的輸出效率對(duì)光纖通信也有很大的影響，一般要求在低電壓工作狀態(tài)下光源器件有盡量高的輸出效率。這樣做的目的是有利于無(wú)人中繼站的供電。目前輸出效率的標(biāo)準(zhǔn)是大于10%，將來(lái)希望能夠達(dá)到50%。
1．5光譜寬度窄光源器件的光譜寬度影響統(tǒng)的傳輸帶寬，不同頻帶的光與光纖的色散效應(yīng)相結(jié)合，能夠產(chǎn)生噪聲，對(duì)光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和傳輸距離有影響。理想的光源器件產(chǎn)生的光源只在一個(gè)頻點(diǎn)上，實(shí)際中這樣的光源器件還沒(méi)有辦法做出來(lái)，這樣就只能要求通信中使用光源的光譜寬度窄。
1．6聚光性好光纖通信中，光源器件所發(fā)的光要能夠更多地耦合進(jìn)光纖才能保證中繼距離遠(yuǎn)，這就是常說(shuō)的耦合效率要高。耦合效率高，實(shí)際能夠進(jìn)入光纖的光功率就大，這就要求光源有較好的聚光性。
1．7調(diào)制方便光纖通信就是把各種數(shù)據(jù)信息加載到光波上傳輸。能夠高效和高頻率地用電信號(hào)來(lái)調(diào)制光波對(duì)光纖通信系統(tǒng)有很大的影響。除了以上對(duì)光源特性要求，在實(shí)際的光纖通信系統(tǒng)中還要考慮其他的因素。工程設(shè)計(jì)中通常選用半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管，這些光源器件的性能能夠滿(mǎn)足上述的各項(xiàng)要求。
2光纖對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響
光纖是光信號(hào)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，其特性直接決定光纖傳輸系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離。按理論計(jì)算，光纖通信常用波長(zhǎng)1．3微米及1．55微米波長(zhǎng)窗口的容量可達(dá)25000GHz。光纖通信的速率已從單波長(zhǎng)的2．5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發(fā)展到多波長(zhǎng)的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸，實(shí)驗(yàn)室光系統(tǒng)速率甚至達(dá)到10Tb/s。
2．1損耗對(duì)通信系統(tǒng)的影響由于光纖損耗的存在，光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)不管是模擬信號(hào)或者是數(shù)字脈沖信號(hào)幅度都要減小，其功率隨著傳輸距離的增加以指數(shù)形式衰減。這樣就導(dǎo)致光纖的損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。在最一般的條件下，在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓夤β蔖隨距離z的變化，可以用下式表示，式中，α是損耗系數(shù)。
2．2色散對(duì)通信系統(tǒng)的影響光纖的色散是由于速度的不同而使得傳播時(shí)間不同，因此造成光信號(hào)中的不同頻率成分到達(dá)光纖終端有先有后，從而產(chǎn)生波形畸變的一種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象表現(xiàn)在傳一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，光脈沖將隨著傳輸距離的延長(zhǎng)，脈沖的寬度越來(lái)越被展寬。色散一般包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散。常用光纖的種類(lèi)有G．652單模光纖、G．653色散位移光纖和G．655零色散位移光纖等。
3光探測(cè)器對(duì)光纖通信性能的影響
3．1響應(yīng)度(R)對(duì)光纖通信性能的影響響應(yīng)度(R)是指在一定波長(zhǎng)的光照射下，光電檢測(cè)器的平均輸出電流與入射的平均光功率之比稱(chēng)為響應(yīng)度(或響應(yīng)率)。
3．2量子效率(η)對(duì)光纖通信性能的影響量子效率定義為通過(guò)結(jié)區(qū)的載流子數(shù)與入射的光子數(shù)之比。
3．3波長(zhǎng)響應(yīng)對(duì)光纖通信性能的影響各種材料有著不同的禁帶寬度，這樣導(dǎo)致不同的材料制作的光電檢測(cè)器，有著各自的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍。Si材料制作的光電二極管，波長(zhǎng)響應(yīng)范圍是0．5～1．06μm，Ge材料制作的光電二極管，波長(zhǎng)響應(yīng)范圍是1．1～1．6μm。不同的光電接收器工作于不同的光纖系統(tǒng)。
3．4響應(yīng)速度對(duì)光纖通信性能的影響光接收器(光電二級(jí)管)的響應(yīng)速度是指它的光電轉(zhuǎn)換速率。響應(yīng)速率常用響應(yīng)時(shí)間來(lái)表示。響應(yīng)時(shí)間直接影響光電二極管所能接收的最高傳輸速率，因此越短越好。光電檢測(cè)器的性能直接影響光接收機(jī)的靈敏度。在實(shí)際應(yīng)用中光纖通信系統(tǒng)中常用的有PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)兩種類(lèi)型。
4結(jié)語(yǔ)
光源、光纖、光探測(cè)器構(gòu)成了光纖通信系統(tǒng)的主體，各組成部分的性能好壞對(duì)光纖通信系統(tǒng)性能都起著非常重要的作用。是實(shí)際光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要求熟知光源、光纖、光檢測(cè)器的相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用有一定了解，重點(diǎn)在于掌握光纖通信系統(tǒng)的基本方法———功率預(yù)算和帶寬預(yù)算以及高速系統(tǒng)的色散受限和損耗受限對(duì)中繼距離的影響等。
參考文獻(xiàn):
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