光纤通信论文范文10篇

光纤通信论文范文篇1

论文摘要:阐述了光纤通信发展历程,并分析了其优势所在,为我国光纤通信发展提出了相应对策。

1光纤通信发展历程

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。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微米波段的多模光波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光纤通信与卫星通信、无线电通信优势比较

现代通信网的3大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信,而其中光纤通信是主体,这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点:

(1)频带宽,通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz,1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统,一对光纤能同时传输24192路电话,2.4Gb/s系统,能同时传输30000多路电话。频带宽,对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义,否则,无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

(2)损耗低,中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km,比其它任何传输介质的损耗都低,若将来采用非石英系极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低,所以能实现中继距离长,由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统,其最大中继距离则可达数千甚至数万千米,这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

(3)抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料,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,也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰,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。

(4)无串音干扰,保密性好。光波在光缆中传输,很难从光纤中泄漏出来,即使在转弯处,弯曲半径很小时,漏出的光波也十分微弱,若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好,这样,即使光缆内光纤总数很多,也可实现无串音干扰,在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。

(5)光纤线径细、重量轻、柔软,使传输系统所占空间小,解决地下管道拥挤的问题,节约地下管道建设投资。此外,光纤的重量轻,光缆的重要比电缆轻得多。

(6)光纤的原材料资源丰富,用光纤可节约金属材料。

321世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统,把从前的电路交换,换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体,把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题,宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器;第二是波分复用/解复用器/滤波器;第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器;第四是RAMAN放大器;第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地,我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21世纪,要发展光网络与移动通信式的结合,这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合,如果成功的话,也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统,导弹系统要用它,国外的汽车里面也有陀螺。此外,新型实用化电流传感器、电压传感器,光纤光栅应力传感器,光纤光栅温度传感器。

4我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来,我国光缆电缆技术有很大发展,有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用,但是应该看到这种比例仍是很小的,国内有近200家光纤光缆厂,但大多产品单一,没有自主的知识产权,技术含量较低,竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大,因此我们作为世界第二的光缆大国,应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重,争取创造更多的光纤光缆专利。

光纤通信论文范文篇2

（一）光通信史的第一步

1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。

（二）激光器的出现

激光器出现之前，光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源，这种光源谱线很宽，无法进行通信。1960年，美国科学家梅曼(Meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比，激光谱线很窄，方向性及相干性极好，是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性，通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展，光纤系统也渐渐发展起来。1976年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。

近几年，随着网络中数据业务分量的持续加重，SDH多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术，简单灵活，开销低，效率高，有利于多厂家设备互联互通，能够对用户数据实施统计复用。LCAS则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法，以自动适应有效业务带宽，信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。ASON可以动态地实施连接建立和管理，使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力，迫使MSTP在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向网络边缘扩展，从而可以充分利用MPLS灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网，它是一类光纤上运行的新型以太网技术，源于局域网。从结构上看，以太网是一种端到端的解决方案，在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置，省去了网络边界处的格式变换。其次，以太网的扩展性很好，在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，从10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络各个层面上，因此网络管理可以大大简化，新业务可以拓展得更快。

总的来看，光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟，其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s，典型倒换时间远小于50ms，在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例，但是尚缺乏大规模网络的应用经验，特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看，目前的ASON系统还可以支持多种业务，可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力，使其传输容量大大提高，可适应网络的长期发展需求。其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

（一）光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展历史，主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密，以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要，在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能，即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中，ASON就是典型的例子。

（二）电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变，是电信网的发展方向。因此，作为电信网主要传输方式的光传输网，其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号，自1973年以太网发明以来的30多年里，以太网本身也经历了一次次改进和变异，有了很大的发展。随着以太网被广泛使用，特别在电信网中使用，它必须适应电信网的要求而发生变化，于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织，都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面，原来为传送电路型信号而建设的光传输网络，也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说，之所以以太网发展为电信级，主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性，提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的，主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考文献：

[1]吴重庆，光通信导论.清华大学出版社.2008.

[2]杨恩泽，于晋龙，光通信前瞻与回顾，物理通报.2006.

[3]吴翼平，现代光纤通信技术，国防工业出版社.2004.

光纤通信论文范文篇3

论文摘要: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,进行工业监测、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技术的主要特征及应用。

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。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。

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.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,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/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。

3.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,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。

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号的传送,组成了双向应用的Internet网。

现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。

参考文献:

[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)

[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信,2004,(2)

光纤通信论文范文篇4

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。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

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.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，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/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。

3.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，通道设置成广播方式，同样的电视节目在各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。

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号的传送，组成了双向应用的Internet网。

现在光通信网络的容量虽然已经很大，但还有许多应用能力在闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。

参考文献：

[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，(4)

[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信，2004，(2)

[3]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，2003，4

[4]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，2007，7

光纤通信论文范文篇5

关键词：光纤；通信；发展；趋势；对策

1光纤通信发展历程

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。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微米波段的多模光波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光纤通信与卫星通信、无线电通信优势比较

现代通信网的3大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：

（1）频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

（2）损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

（3）抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料，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，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，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。

（4）无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

（5）光纤线径细、重量轻、柔软，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多。

（6）光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。

321世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21世纪，要发展光网络与移动通信式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

4我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

光纤通信论文范文篇6

论文摘要:城域网光纤通信自动保护系统采用光纤的备份使用机制，用一条主路光纤、一条备路光纤来保证传输系统的稳定性、可靠性。是一种在主线路出现故障或阻断时，用备用线路代替主线路继续工作、从而保障整个通信正常进行的实时监测系统。因而，该系统所要达到的目的就是运用光纤保护系统的这种机制，来保证通信系统稳定、可靠地运行，从而将由于线路故障所引起的不便和损失减小到最低程度。

一、光纤通信网保护系统概述

实现网络生存性一般有两种方法：保护和恢复。

保护是指利用节点间预先分配的容量实施网络保护，即当一个工作通路失效时，利用备用设备的倒换，使工作信号通过保护通路维持正常传输。保护往往处于本地网元或远端网元的控制下，无需外部网管系统的介入，保护倒换时间很短，但备用资源无法在网络范围内共享，资源利用率低。

恢复则通常利用节点间可用的任何容量，包括预留的专用空闲备用容量、网络专用的容量乃至低优先级业务可释放的容量，还需要准确地知道故障点的位置，其实质是在网络中寻找失效路由的替代路由，因而恢复算法与网络选用算法相同。使用网络恢复可大大节省网络资源，但恢复倒换由外部网络操作系统控制，具有相对较长的计算时间。

通常认为保护是一种能够提供快速恢复、适用特定拓扑的技术（例如线形和环形）；而恢复通常主要适用网状拓扑，能最佳的利用网络资源。

二、光纤通信网自动保护系统方案选择

随着WDM系统的广泛使用，在光层上实现对点到点系统的保护倒换就成为一个非常重要的课题。许多光网络的保护结构与SDH是极其相似的。对于点对点的线路系统，经常考虑1+1和1:1的线路（光复用段OMS）保护倒换方案。

线路保护倒换的工作原理是当工作链路传输中断或性能劣化到一定程度后，系统倒换设备将主信号自动转至备用光纤系统来传输，从而使接收端仍能接收到正常的信号而感觉不到网络已出现故障。该保护方法只能保护传输链路，无法提供网络节点的失效保护，因此主要适用于点到点应用的保护。

（一）1+1光保护层

对于1+1光链路保护，只能对链路故障中的业务进行保护。这种方法是利用光滤波器来桥接光信号，并把同样的两路信号分别送入工作光纤和保护光纤的通道中。保护倒换完全是在广域网内实现。当遇到单一的链路故障时，在接收端的光开关便把线路切换到保护光纤。由于在这里电层的复制和操作，所以除了当发射机和接收机发生故障时会丢失业务外，一切故障都可以恢复。

（二）1:1光保护层

（1:1）的光层保护方案与（1+1）的光层保护方案很类似，都是利用备用的路由链路来避免链路故障对业务的影响。业务流量并不是被永久地桥接到工作和保护光纤上，相反，只有出现故障时，才在工作光纤和保护光纤之间进行一次切换。

在双向通道中，当有故障事件出现时，使用APS信令信道来协调交换机的保护倒换动作。在（1+1）的SONET网络中的保护恢复结构中，在头和尾之间有一个APS信道，保护倒换的实现既使用了保护光纤又使用了一条APS信令信道。而在（1:1）的光层保护结构中，在保护光纤中不必存在相互通信的通道，因为这种结构没有在电层上被复制信号。只有当发射端和接收端都切换到保护光纤中，这个通信通道才建立起来。当出现故障时，如果接收端不知道发射端是否切换到保护光纤上时，接收机端就经由保护光纤给发射端发出一个消息。因此，当接收机最初倒换到保护光纤上时它并不能接收到任何信号。而如果发射端已切换到保护光纤上了，那么利用上述过程就可完成对业务的保护和恢复。否则，业务流量就会丢失。如果再由一个独立的“带外”光业务通道来支持保护倒换的信令，那么这种发射机与接收机在协调工作方面的困难就可以避免掉。

（三）1:N光保护层

（1:N）的光层保护结构与（1:1）的保护结构类似。然而在这里，N个工作实体共享同一个保护光纤。如果有多条工作光纤出现故障，那么只有其中的一条所承载的流量可以恢复。最先恢复的使具有最高优先级的故障。

通过以上几种点到点的光层保护倒换方案的比较可以看出：1:1光层保护技术有更高的恢复率和可靠性。

三、城域网光纤通信自动保护系统的组成结构

城域网光纤通信自动保护系统采用三级分层控制结构，第一级为远层监控中心，负责各监控站的监测、通信和控制的授权，通常由网络通信设备和计算机组成；第二级为监测站，向上一级的远程监控中心反映系统工作状态，往下一级实现对各条线路进行整体地集中监测和管理，通常由主控盘和显示器组成；第三级为多个光保护盘，实现对各条通信线路的监控和管理，并和上一级进行通信，反映系统工作状态。

光保护盘是线路监测和切换的直接执行者，同时又完成向监测站的数据传输和状态显示，它主要由光信号发送部分和接收两部分组成。Sin为发送端光端机发出信号的输入端，光端机输入的信号从该接口进入光保护盘，当系统工作在主路时，通过光开关从Sout1主发端送到主路通信光纤中；在系统工作在备路时，则从Sout2备发端送入通信线路的备路光纤中。Rin1为主路光信号的输入端，系统工作在主路状态时光纤线路输入的信号从该接口进入光保护盘，经过分光器分出3%的光信号用于检测，另外的97%的光信号从Rout发端送到接收光端机中；在系统工作于备路时，光纤线路输入的信号则从Rin2备送入光保护盘，从Rout发送到接收光端机。另外光保护盘还备有主/备线路工作状态指示灯、本盘复位按钮、RS－485计算机接口和电源接口。

在本系统的结构设计中，采取模块化的方式进行设计，容易的实现功能扩展。系统设计时充分体现构件化的思想，小到功能点，大到子系统，甚至整个系统贯穿“构件”的概念。

四、城域网光纤通信自动保护系统的工作原理

城域网光纤通信自动保护系统采用光纤的备份使用机制，用一条主路光纤，一条备路光纤来保证传输系统的稳定性、可靠性。在主线路出现故障或阻断时，用备用线路代替主线路继续工作、从而保障整个通信正常进行的实时监测系统。它对通信线路的监控功能主要体现在如下三个方面：

（一）主路在用光纤正常运行时

自动保护系统的各光保护盘对主路在用光纤实时地进行收光功率监测，自动建立参考，自动分析，时刻与监测站和远程监测中心保持通信，响应各种指令。

（二）主路光纤发生故障时

当系统收到的光功率值小于绝对告警门限（认为系统无光时的光功率值），或者收到的光功率值与系统参考光功率值（正常通信时的光功率值）之差大于相对告警门限（和正常通信时的收光功率相比较，光功率衰减到致使通信不稳定或不能正常进行的光功率变化值）时，系统控制模块就判定通信光纤处于阻断状态，自动将通信从主路光纤切换到备路光纤。

（三）主路光纤修复后

对主路光缆进行测试，确认线路没有问题后，在远程控制中心受权下，通过对光纤自动保护系统的复位操作使通信系统从备路光纤切换到主路光纤。

参考文献：

光纤通信论文范文篇7

（一）光通信史的第一步

1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。

（二）激光器的出现

激光器出现之前，光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源，这种光源谱线很宽，无法进行通信。1960年，美国科学家梅曼(Meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比，激光谱线很窄，方向性及相干性极好，是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性，通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展，光纤系统也渐渐发展起来。1976年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。

近几年，随着网络中数据业务分量的持续加重，SDH多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术，简单灵活，开销低，效率高，有利于多厂家设备互联互通，能够对用户数据实施统计复用。LCAS则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法，以自动适应有效业务带宽，信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。ASON可以动态地实施连接建立和管理，使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力，迫使MSTP在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向网络边缘扩展，从而可以充分利用MPLS灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网，它是一类光纤上运行的新型以太网技术，源于局域网。从结构上看，以太网是一种端到端的解决方案，在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置，省去了网络边界处的格式变换。其次，以太网的扩展性很好，在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，从10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络各个层面上，因此网络管理可以大大简化，新业务可以拓展得更快。

总的来看，光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟，其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s，典型倒换时间远小于50ms，在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例，但是尚缺乏大规模网络的应用经验，特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看，目前的ASON系统还可以支持多种业务，可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力，使其传输容量大大提高，可适应网络的长期发展需求。其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

（一）光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展历史，主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密，以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要，在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能，即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中，ASON就是典型的例子。

（二）电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变，是电信网的发展方向。因此，作为电信网主要传输方式的光传输网，其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号，自1973年以太网发明以来的30多年里，以太网本身也经历了一次次改进和变异，有了很大的发展。随着以太网被广泛使用，特别在电信网中使用，它必须适应电信网的要求而发生变化，于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织，都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面，原来为传送电路型信号而建设的光传输网络，也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说，之所以以太网发展为电信级，主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性，提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的，主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考文献：

[1]吴重庆，光通信导论.清华大学出版社.2008.

[2]杨恩泽，于晋龙，光通信前瞻与回顾，物理通报.2006.

[3]吴翼平，现代光纤通信技术，国防工业出版社.2004.

光纤通信论文范文篇8

关键词：光纤；通信；发展；趋势；对策

1光纤通信发展历程

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。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微米波段的多模光波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光纤通信与卫星通信、无线电通信优势比较

现代通信网的3大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：

（1）频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

（2）损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

（3）抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料，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，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，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。

（4）无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

（5）光纤线径细、重量轻、柔软，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多。

（6）光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。

321世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21世纪，要发展光网络与移动通信式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

4我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

光纤通信论文范文篇9

关键词：光纤；通信；发展；趋势；对策

1光纤通信发展历程

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。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微米波段的多模光波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光纤通信与卫星通信、无线电通信优势比较

现代通信网的3大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：

（1）频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

（2）损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

（3）抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料，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，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，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。

（4）无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

（5）光纤线径细、重量轻、柔软，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多。

（6）光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。转321世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21世纪，要发展光网络与移动通信式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

4我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

光纤通信论文范文篇10

[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(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),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20dB/km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150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究,实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究,实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s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10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统,对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。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(1530~1565nm),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10Gbit/s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,因而可以显着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ATM、SDH、以太网等,分别产生APON、GPON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FTTH,2000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。