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浅谈光纤通信技术
[ 通信界 / 张晶 / www.cntxj.net / 2019/11/18 11:11:37 ]
 

  摘要:光纤通信是以光波为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统。从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网,基本上都是采用光纤通信的方式实现的。

  关键词:光纤网络,传输容量,超高速,超长距离,DWDM,自动交换光网络

  中图分类号:TN929.11文献标识码:A文章编号:1007-9416(2013)02-0044-01

  近些年来,随着技术的发展,核心网已经实现了光纤化、数字化。这就要求我们对光纤通信技术有比较深刻的认识。光纤通信技术是实现网络信息化的核心技术,它负责把网络中的信号安全、高速的进行传送。目前,我国累计铺设光缆近400万公里,累计光纤用量近8000万公里。随着对传输速度和质量的要求不断提高,未来建立一个速度更快、容量更大的光纤通信网络已经是刻不容缓。

  1光纤通信技术优势

  光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输介质,由于光波频率远高于电波的频率,同时作为传输介质的光纤的损耗又远低于其它传输介质,所以光纤通信技术拥有频带宽,通信容量大、损耗低,中继距离长、抗电磁干扰能力强、保密性能好等特点。

  1.1频带宽、损耗低

  以目前的技术而言,我们发现传输的最好载体依然是光,所以我们只有充分利用光谱才能带给我们充裕的带宽,只有利用光作为传输介质才能给我们带来更低的损耗更远的中继距离。以单模光纤为例,当它位于1550nm窗口时,衰减仅为0.19~0.25dB/km,色散系数为15~20ps/(nm.km)。由于光纤传输损耗低,所以其中继距离达到几十公里至上百公里。近些年来,人们为了获得更大的带宽,一般常用以下几种方式来增加光纤传输容量,空分复用(SDM)、电的时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、光的频分复用(OFDM)、光的时分复用(OTDM)和光孤子技术(Soliton)。基于实用性,只对TDM和WDM两种扩容方式作简要介绍。时分复用技术(TDM)TDM技术是一种对信号进行时分复用的技术,是一种传统的扩容方式。随着复用速率的提高,例如达到10Gbit/s时已接近硅和砷化技术的极限,TDM技术已经没有太多的潜力可挖。波分复用技术(WDM)采用波分复用器(合波器)在发送端将不同规定波长的信号光载波合并起来并送入一根光纤进行传输。在接收端再由一个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开来。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。

  1.2抗干扰强、便于铺设

  制作光纤的主要原材料是由石英,石英光纤的主要成分是二氧化硅(SiO2),所以制成的光纤不易被腐蚀,绝缘性好而且对电磁干扰有很高的抵抗力。同时,由于二氧化硅是地球最丰富的资源之一,所以制作出的光线与传统通信介质比较还具有价格上的优势。光纤直径纤细,加上保护套后的直径仅为0.1mm左右,所以光纤对比其它介质来说,重量仅为其它介质的几十分之一,甚至为几百分之一。所以铺设光纤,能有效的节约成本,同时能充分利用有限的管道空间。

  2光纤网络的接入技术

  光接入技术可分为两大类:有源光网络(AON)和无源光网络(PON)。AON又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON。PON又可分为基于ATM的PON以及基于以太网的PON。

  2.1有源光网络(AON)

  典型的有源光网络一般由光发射机、中继机和光接收机组成,如图1所示。

  电信号首先进入光发射机,由光发射机将电信号转换为光信号再发射出去。中继机的作用是补偿光的衰减以及对波形失真的脉冲进行整形,从而保证整个光网络的光信号进行高质量和远距离的传输。光接收机的作用是将接收到的光信号进行转换,转变成电信号后再将此电信号发送出去。

  有源光网络的优点十分突出,首先它传输的容量大,一般能达到155mb/s、622mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s的接入速率。其次传输的距离远,不加中继器,传输距离达到70多公里。同时有源光网络的应用十分的广泛,技术已经十分成熟。在有源光网络中,SDH技术使用最为广泛。在SDH网中,网元与连接网元的光纤组成了网络的拓扑结构。网络的拓扑结构在很大程度上决定了网络的安全性、可靠性和经济性。常用的网络拓扑结构有链形、星形、树形、环形和网孔形。链形网是将网中的所有节点一一串联,而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济,在早期的铁路网中被广泛的应用。近些年随着铁路的大发展,铁路网的传输系统也得到了很大的提升,一般讲链形网替换成了更安全的其它网络拓扑。

  2.2无源光网络(PON)

  无源光网络(PON)顾名思义,是在网络中去掉了有源设备,这样就减少了设备之间的干扰,同时由于减少了设备,这样使得网络中设备的故障率也呈下降趋势,降低建设和运维的成本。典型的PON网络由局端侧的光线路终端OLT和用户侧的光网络单元ONU组成,二者通过ODN网络(光纤和无源分光器组成)相连。

  3结语

  光纤通信技术在信息时代的背景下,已经成为了最重要的传输手段,过去的十年它的传输速度增长了不止100倍,在未来光纤通信技术仍然会保持高速的发展,在不久的将来光纤通信很有可能全面替代其他信息传送方式,成为通信领域传输技术的主流,带领人类走向全光时代。

 

作者:张晶 合作媒体:通信界 编辑:顾北

 

 

 
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