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光纖通信技術論文精品(七篇)

時間:2023-03-13 11:15:51

序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇光纖通信技術論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。

光纖通信技術論文

篇(1)

為了適應網絡發展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統供應商都在技術開發上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸的研究,實現了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸的研究,實現了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發達國家,在光纖傳輸方面實現了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統,對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術水平。在光網絡方面,光網技術合作計劃(ONTC)、多波長光網絡(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(PHOTON)、泛歐光網絡(OPEN)、光通信網管理(MOON)、光城域通信網(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網絡,尤其為承載未來IP業務的下一代光通信網絡奠定了良好的基礎。

(一)復用技術

光傳輸系統中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統。常用的復用方式有:時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中,WDM技術比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵,它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結合起來,可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補償技術

對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術。

(四)孤子WDM傳輸技術

超大容量傳輸系統中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中,使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。

(五)光纖接入技術

隨著通信業務量的增加,業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務,而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了,它可與多種技術相結合,例如ATM、SDH、以太網等,分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題,APON發展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用,APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢,又可充分利用現有的SDH,但是技術比較復雜,成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢,成本相對較低,但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95%的局域網都使用以太網,所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的,并且原有的以太網只限于局域網,而且MAC技術是點對點的連接,在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網,還可擴展到城域網,甚至廣域網,EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。

二、光纖通信技術的發展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現在移動通信發展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優的固定終端,希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網相當,這使FITH的實用化成為可能。據報道,1997年日本NTT公司就開始發展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展,預計2012年前后,我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應技術的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網絡

傳統的光網絡實現了節點間的全光化,但在網絡結點處仍用電器件,限制了目前通信網干線總容量的提高,因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點,節點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網絡結構簡單,組網非常靈活,可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術,它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層,建立純粹的全光網絡,消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢,更是未來信息網絡的核心,也是通信技術發展的最高級別,更是理想級別。

三、結語

篇(2)

摘要:本文針對光纖通信技術的發展及趨勢展開研究,分別介紹了光纖通信技術的發展歷史和現狀,以及光纖通信技術的發展趨勢,對一些先進的光纖通信技術進行了介紹。

關鍵詞:光纖通信技術發展歷史現狀發展趨勢

1、導言

目前,在實際運用中相當有前途的一種通信技術之一,即光纖通信技術已成為現代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一,光纖通信技術已經變為當今信息社會中各種多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介,并深刻的、廣泛的改變了信息網架構的整體面貌,以現代信息社會最堅實的通信基礎的身份,向世人展現了其無限美好的發展前景。

自上世紀光纖通信技術在全球問世以來,整個的信息通訊領域發生了本質的、革命性的變革,光纖通信技術以光波作為信息傳輸的載體,以光纖硬件作為信息傳輸媒介,因為信息傳輸頻帶比較寬,所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量,且損耗低、體積小、重量輕,還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優點,從而備受通信領域專業人士青睞,發展也異常迅猛。

2、光纖通信技術的發展歷史總結

近十幾年來,光纖通信技術有了長足的進展,其中的新技術也不斷被發掘,大大提高了傳統意義上的通信能力,這使得光纖通信技術在更大的范圍內得到了應用。

光纖通信技術是指把光波作為信息傳輸的載波,以光纖作為信息傳輸的媒介,將信息進行點對點發送的現代通信方式。光纖通信技術的誕生及深入發展是信息通信史上一次重要的改革。光纖通信技術從理論提出到工程領域的技術實現,再到今天高速光纖通信的實現,前后經歷了幾十年的時間。

上世紀六十年代開始的光纖通信技術最開始起源于國外,當時研制的光纖損耗高達400分貝/千米,后來,英國標準電信研究所提出,在理論上光纖損耗能夠降低到20分貝/千米,然后,日本緊接著研制出通信光纖的損耗是100分貝/千米,康寧公司基于粉末法研制出了損耗在20分貝/千米以下的石英光纖,到最近的摻鍺石英光纖的損耗降低至0.2分貝/千米,已經接近了石英光纖理論上提出的損耗極限。

由以上光纖通信技術的發展歷程,可以把光纖通信技術分為大致五個階段,即850納米波段的多模光波,到1310納米多模光纖,到1310納米單模光纖,再到1550納米單模光纖,最后是長距離進行傳輸的光纖通信技術。

3、光纖通信技術的現狀研究

(1)光纖通信技術中的波分復用技術。即WDM,充分利用了單模光纖低損耗區的優勢,獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發,把光纖的低損耗窗口規劃為許多個單獨的通信管道,并在發送端設置了波分復用器,將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中,再進行信息的傳輸,而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

(2)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試,它實現了普遍意義上的高速化信息傳輸,滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求,主要由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用,即FTTH(意思是光纖到戶),作為光纖寬帶接入的最后環節,負責完成全光接入的重要任務,基于光纖寬帶的相關特性,為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

4、光纖通信技術的發展趨勢

下面介紹在未來將會大有發展的幾種光纖通信技術,如下圖1所示。

(1)光接入網通信技術的更進一步發展。現存技術上的接入網依舊是雙絞線銅線的連接,仍然是原始的、落后的模擬系統,而網絡中的光接入技術的應用使其成為了全數字化的,且高度集成的智能化網絡。

光接入網通信技術所要達到的主要目標有:最大程度的使維護費用得到降低,故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發和新收入的不斷增加;與本地網絡相結合,達到減少節點數目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網絡的建立,為多媒體時代的到來做好準備;另外,可以最大化的利用光纖本身的一些優勢特點。

(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網通信技術的后延。基于上述光接入網通訊技術的成熟發展,網絡的核心架構己經得到了翻天覆地的改變,并正在日新月異的變化發展著,在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網技術和光輸與交換技術的融合技術,前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進,從而也就提高了全網的往前的進一步有效發展,但此項技術相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統意義上的G.652單模光纖已經在長距離且超高速的傳送網絡發展中表現出了力不從心的缺點,新一代光纖的研發己成為當今務實之需,它也構成了新一代網絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網和城域網的背景下,基于不同的發展需要,己經發展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

篇(3)

關鍵詞:光纖通信技術特點發展趨勢光纖鏈路現場測試

一、光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。可以把光纖通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內芯和包層組成,內芯一般為幾十微米或幾微米,比一根頭發絲還細;外面層稱為包層,包層的作用就是保護光纖。實際上光纖通信系統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。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路;光波在光纖中傳輸,不會發生信息傳播中的信息泄露現象;光纖很細,占用的體積小,這就解決了實施的空間問題。

二、光纖通信技術的特點

2.1頻帶極寬,通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的限制往往發揮不出帶寬大的優勢。因此需要技術來增加傳輸的容量,密集波分復用技術就能解決這個問題。

2.2損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖和其它傳輸介質相比的損耗是最低的;如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質,理論上傳輸的損耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統可以減少系統的施工成本,帶來更好的經濟效益。

2.3抗電磁干擾能力強。石英有很強的抗腐蝕性,而且絕緣性好。而且它還有一個重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強,它不受外部環境的影響,也不受人為架設的電纜等干擾。這一點對于在強電領域的通訊應用特別有用,而且在軍事上也大有用處。

2.4無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的傳播容易泄露,保密性差。而光波在光纖中傳播,不會發生串擾的現象,保密性強。除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。正是因為光纖的這些優點,光纖的應用范圍越來越廣。

三、不斷發展的光纖通信技術

3.1SDH系統光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的,所以客戶信號一般是TDM的連續碼流,如PDH、SDH等。伴隨著科技的進步,特別是計算機網絡技術的發展,傳輸數據也越來越大。分組信號與連續碼流的特點完全不同,它具有不確定性,因此傳送這種信號,是光通信技術需要解決的難題。而且兩種傳送設備也是有很大區別的。

3.2不斷增加的信道容量光通信系統能從PDH發展到SDH,從155Mb/s發展到lOGb/s,近來,4OGB/s已實現商品化。專家們在研究更大容量的,如160Gb/s(單波道)系統已經試驗成功,目前還在為其制定相應的標準。此外,科學家還在研究系統容量更大的通訊技術。

3.3光纖傳輸距離從宏觀上說,光纖的傳輸距離是越遠越好,因此研究光纖的研究人員們,一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后,不斷有對光纖傳輸距離的突破,為增大無再生中繼距離創造了條件。

3.4向城域網發展光傳輸目前正從骨干網向城域網發展,光傳輸逐漸靠近業務節點。而人們通常認為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應城域網。作為業務節點,既接近用戶,又能保證信息的安全傳輸,而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務。

3.5互聯網發展需求與下一代全光網絡發展趨勢近年來,互聯網業發展迅速,IP業務也隨之火爆。研究表明,隨著IP業的迅速發展,通信業將面臨“洗牌”,并孕育著新技術的出現。隨著軟件控制的進一步開發和發展,現代的光通信正逐步向智能化發展,它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關應用應運而生,為人們的使用帶來更多的方便。

綜上所述,以高速光傳輸技術、寬帶光接入技術、節點光交換技術、智能光聯網技術為核心,并面向IP互聯網應用的光波技術是目前光纖傳輸的研究熱點,而在以后,科學家還會繼續對這一領域的研究和開發。從未來的應用來看,光網絡將向著服務多元化和資源配置的方向發展,為了滿足客戶的需求,光纖通信的發展不僅要突破距離的限制,更要向智能化邁進。

四、光纖鏈路的現場測試

4.1現場測試的目的對光纖安裝現場測試是光纖鏈路安裝的必須措施,是保證電纜支持網絡協議的重要方式。它的目的在于檢測光纖連接的質量是否符合標準,并且減少故障因素。

4.2現場測試標準目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類:光纖系統標準和應用系統標準。①光纖系統標準:光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同的光纖系統,它的標準也不同。目前大多數的光纖鏈路現場檢測應用的就是這個標準。②光纖應用系統標準:光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。這種測試的標準是固定的,不會因為光纖系統的不同而改變。

4.3光纖鏈路現場測試光纖通信應用的是光傳輸,它不會受到磁場等外界因素的干擾,所以對它的測試不同于對普通的銅線電纜的測試。在光纖的測試中,雖然光纖的種類很多,但它們的測試參數都是基本一致的。在光纖鏈路現場測試中,主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統對光纖的傳輸質量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響,因此在安裝時不需測試,而是由生產商在生產時進行測試。

4.4現場測試工具①光源:目前的光源主要有LED(發光二極管)光源和激光光源兩種。②光功率計:光功率計是測量光纖上傳送的信號強度的設備,用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中,測量光功率是最基本的。光功率計的原理非常像電子學中的萬用表,只不過萬用表測量的是電子,而光功率計測量的是光。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率,一臺光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用,組成光損失測試器,則能夠測量連接損耗、檢驗連續性,并幫助評估光纖鏈路傳輸質量。③光時域反射計:OTDR根據光的后向散射原理制作,利用光在光纖中傳播時產生的后向散射光來獲取衰減的信息,可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。從某種意義上來說,光時域反射計(OTDR)的作用類似于在電纜測試中使用的時域反射計(TDR),只不過TDR測量的是由阻抗引起的信號反射,而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號反射。反向散射是對所有光纖都有影響的一種現象,是由于光子在光纖中發生反射所引起的。

雖然目前光通信的容量已經非常大,但仍有大量應用能力閑置,伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發展,對信息的需求也會隨之增加,并會超過現在的網絡承載能力,因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此,在經濟社會發展的推動下,光通信一定會有更加長久的發展。

參考文獻:

[1]王磊,裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息.2006.(4).

[2]何淑貞,王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信.2004.(2).

篇(4)

[論文摘要]光纖是通信網絡的優良傳輸介質,光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信,光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能,目前它已成為最主要的信息傳輸技術。介紹我國光纖通信技術的現狀,總結光纖通信技術的幾種關鍵技術,并對光纖通信技術的發展趨勢進行論述。

一、光纖通信的概況

1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),預見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前,光纖通信技術已有了長足的發展,新技術也不斷涌現,進而大幅度提高了通信能力,并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

二、光纖通信技術發展的現狀

(一)波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。

(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。目前,國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。

三、光纖通信技術的發展趨勢

近幾年來,隨著技術的進步,電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放,光纖通信的發展又一次呈現了蓬勃發展的新局面,以下在對光纖通信領域的主要發展熱點作一簡述與展望。]

(一)向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間里增加了2000倍,比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量,而且也為各種各樣的新業務,特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。

(二)向超大容量WDM系統的演進。采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:3.與信號速率及電調制方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;4.利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。

(三)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點到點通信為基礎的系統,其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功,前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是:1.實現超大容量光網絡;2.實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;3.實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;4.實現網絡的透明性,允許互連任何系統和不同制式的信號;5.實現快速網絡恢復,恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。

篇(5)

【關鍵詞】光纖通信技術 鐵路通信 應用技術

從光纖通信問世到現在,光傳輸的速率以指數增長,光纖通信技術得到了長足的進步, 應用范圍也不斷擴大。隨著鐵路通信朝著數字化、綜合化、寬帶化、智能化方向發展,光纖通信技術已經大量應用于鐵路通信系統中,顯著地提高了鐵路通信能力,極大地促進了鐵路通信系統的完善和發展。

一、光纖通信概述

光纖通信是以很高頻率(大約1014Hz)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。1966年7月,美籍華人高錕博士《用于光頻的光纖表面波導》,分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性,預見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門。1970年,美國康寧公司根據高錕論文的設想首次研制成功當時世界上第一根超低損耗光纖(衰減系數約為20dB/km),光纖通信時代由此開始。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前,光纖通信技術已有了長足的發展,新技術也不斷涌現,進而大幅度提高了通信能力,并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

二、光纖通信技術現狀

(一)波分復用技術

波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源,根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。

(二)光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。

三、光纖通信技術發展趨勢

(一)超高速、超大容量和超長距離傳輸

超大容量、超長距離傳輸的波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛,目前1.6Tbit/的 WDM 系統已經大量商用,同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術,與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同,OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM 來提高光通信系統的容量畢竟有限,可以把多個OTDM信號進行波分復用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空較小,降低了對色散管理分布的要求,且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強,因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和 WDM通信系統的關鍵技術中。

(二)光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區,群速度色散和非線性效應相互平衡,因而經過光纖長距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。光孤子技術未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信,時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE,光學濾波使傳輸距離提高到100000km 以上;在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

(三)全光網絡

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論文關鍵詞:光纖通信,電力調度,自動化,應用

1 光纖通信的應用優勢

1.1 通信容量大

光纖比銅線或者普通的電纜線的傳輸頻帶要寬的多。在光纖中,通常存在粗波和密波這兩種波長,用粗波能夠實現16個波長在一個光纖中的反復傳輸,也就是說,一根光纖能夠傳輸16路的業務;而當用密集波分作為傳輸的波長信道時,雖然波長的數量較多,但是單個波長的傳輸速度也能夠達到粗波的幾十倍。

1.2 抗電磁干擾能力強

光纖的原材料是石英,本身就具備絕緣性,不僅不會受到自然界的雷電、電離層、太陽黑子活動的干擾,也不會因為電氣化鐵路饋電線和高壓設備等工業電器的影響而出現較大的異常波動,而影響正常的信號傳輸。同時,光纖還可以和高壓輸電線平行假設或與電力導體構成復合光纜,提高其抗干擾能力[1]。

1.3 損耗低

常用的石英光纖的損耗率一般低于20 dB/km,比去其它傳輸介質的損耗率都要低,可以跨越更大的無中繼距離傳輸,這樣一來,當傳輸距離較長時,就能夠大大的減少中繼站的建設數量,從而降低電力調度的成本和復雜性,并提高其穩定性。

1.4 保密性好

電磁波泄露是利用傳統電纜線進行傳輸是最大的問題之一,容易導致重要的保密信息被竊取,大大的降低了傳輸過程中的安全性。而利用光纖傳輸,光波很難從光纖中泄露出來,即使在轉彎處的彎曲半徑較小的情況下,也只會漏出極其微弱的光波,可以通過在光纖表面涂刷消光劑來解決這個問題[2]。

1.5 光纖的原材料資源豐富

我國對金屬資源的需求量較高,以往的電纜線一般都要耗費大量的金屬資源,而光纖的原材料主要是石英,也就是常說的二氣化硅,其資源儲存量非常豐富。因此,用光纖通信取代傳統的銅線方式能夠大大的節省金屬材料。

2 光纖通信在電力調度自動化中的應用

隨著光線通信技術的不斷發展,已經成為現代電力系統通信網的主要手段,下文對某個供電單位利用光纖傳輸技術在電力調度自動化系統中的實際運用進行分析。

2.1 供電單位整體調度通信網絡概況

該供電單位一共有8個變電站,其中35 kV的有兩個,剩下的6個全是110 kV。該供電單位采用的是樹形光纖通信系統與環形光纖通信系統相結合的通信網絡連接方式,將調度中心和其中心變電站連接, 而中線變電站又和其它七個變電站組成了一個環狀網絡結構。各站均使用光纜以及光端機進行通信[3]。

2.2 光纖通道的配置

部分環路上的節點較多,為了防止出現故障,導致通信中端或者光波泄露,該供電單位采用了雙光纖環路自愈網,其中環網上的每個站都配置了具有自動切換和自愈功能的光纖收發器。使用有12芯的光纜組成了兩個獨立的通信環網a和b,每個分站都能夠同時接收到來自這兩個環網的信息。主站由一個串行口發送信息,并同時在兩個環網之間進行傳送,但是設置了兩個串行口分別接受來自a和b的信息。當光纜出現故障時,兩側的光端設備只能夠接收到一個環路信息,初中數學經過一段延時,雙環路切換控制器自動把接收到的信號切換到另一個環路發送端,從而生成了新的環路。

2.3 電力調度自動化中對光纖通信傳輸性能的要求

電力調度自動化過程中人工參與的環節較少,主要是依靠信息網絡技術的自動反饋,這樣一來,對調度信息的準確性和可靠性要求就比較高,同時還要保證信息傳輸和接收的及時性,并避免傳輸過程中出現的偏差問題。尤其是在多環節的信息傳輸方式下,要保證各個環節中信息的可靠性和真實性,避免發生信號泄露問題,保證調度自動化在各個環節都得到有效且可靠的實施。而光纖通信的基本要求是能夠保證遠距離的傳輸和準確及時的接收,并且要有專項管理員對傳輸的信息內容實時的進行監控,從而保證質量和效率,確保沒有數據異常情況出現。

2.4 在輸電線路保護方面

隨著社會生產生活對電力調度要求的不斷提高,輸電線路的保護要求也隨著提升。當電力系統發生故障時,自動化裝置要快速及時的將故障切除,從而將故障控制在一定范圍之內,降低其影響率,同時還要保證繼電保護裝置的靈敏性與可靠性,不能出現拒動或者誤動現象。光纖通信在輸電線路的保護方面也能夠發揮重要作用,對于出現的故障問題能夠進行及時的反饋,提高線路運行的穩定性。

3 光纖通信在電力調度自動化中的發展趨勢

隨著社會發展要求的不斷提高,智能電網已經成為未來的發展趨勢,它是對變電站自動化技術的深入,這就要求電力調度自動化水平得不斷提高。智能變電站是信息采集、傳輸、處理以及輸出等全程實現數字化技術的變電站,在這個過程中,人工參與的環節比較少,雖然在一定程度上節約了人力資源,但同時對于自動化技術有著更高的要求,必須確保其運行的穩定性和可靠性。同時,隨著光纖通訊技術、網絡技術的飛速發展及其在變電站自動化系統中的不斷深入應用,用數字通訊手段傳遞電量信號,用光纖作為傳輸介質取代傳統的金屬電纜,構成網絡通信的二次系統已經成為智能變電站的必然選擇[4]。

4 結語

通過以上分析可以發現,光纖通信技術自身具備很多應用優勢。在電力調度過程中大力推廣光纖通信技術,代替傳統的金屬電纜,可以有效提高信息的傳輸速度,防止出現信息泄露、傳輸中斷等不良現象。并且由于光纖原材料的資源豐富,能夠大大節省后期電網建設中對金屬材料的使用,從而降低投入成本。利用光纖通信還可以優化配電網的結構,簡化保護和運行的管理程序,從而有效提高電力調度的自動化水平,并促進智能化電網的建設進程,推動社會發展和人民日常生活用電的穩定性和可靠性。

參考文獻

[1] 施俊國.淺談光纖通信技術在電力系統調度自動化中的應用[J].數字技術與應用,2010(7):45.

[2] 杜鵑.光纖通信在電力調度自動化中的運用探討[J].科技創新與應用,2014(23):74.

[3] 楊春華,武學君.淺談電力系統光纖通信[J].數字技術與應用,2012(12):28.

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    [論文摘要]由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速,文章概述光纖通信技術的發展現狀,并展望其發展趨勢。

    一、前 言

    1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),預見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。

    二、光纖通信技術的發展現狀

    為了適應網絡發展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統供應商都在技術開發上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸的研究,實現了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸的研究,實現了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發達國家,在光纖傳輸方面實現了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統,對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術水平。在光網絡方面,光網技術合作計劃(ONTC)、多波長光網絡(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(PHOTON)、泛歐光網絡(OPEN)、光通信網管理(MOON)、光城域通信網(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網絡,尤其為承載未來IP業務的下一代光通信網絡奠定了良好的基礎。

    (一)復用技術

    光傳輸系統中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統。常用的復用方式有:時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中,WDM技術比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

    (二)寬帶放大器技術

    摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵,它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結合起來,可放大帶寬大于100nm。

    (三)色散補償技術

    對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術。

    (四)孤子WDM傳輸技術

    超大容量傳輸系統中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中,使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。

    (五)光纖接入技術

    隨著通信業務量的增加,業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務,而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了,它可與多種技術相結合,例如ATM、SDH、以太網等,分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題,APON發展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用,APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢,又可充分利用現有的SDH,但是技術比較復雜,成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢,成本相對較低,但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95%的局域網都使用以太網,所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的,并且原有的以太網只限于局域網,而且MAC技術是點對點的連接,在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網,還可擴展到城域網,甚至廣域網,EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。

    三、光纖通信技術的發展趨勢

    對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。

    (一)光纖到戶

    現在移動通信發展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優的固定終端,希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網相當,這使FITH的實用化成為可能。據報道,1997年日本NTT公司就開始發展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展,預計2012年前后,我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應技術的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

    (二)全光網絡

    傳統的光網絡實現了節點間的全光化,但在網絡結點處仍用電器件,限制了目前通信網干線總容量的提高,因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點,節點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網絡結構簡單,組網非常靈活,可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術,它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層,建立純粹的全光網絡,消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢,更是未來信息網絡的核心,也是通信技術發展的最高級別,更是理想級別。

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