首頁 > 優(yōu)秀范文 > 光傳輸通信技術(shù)論文
時(shí)間：2022-04-03 13:09:47
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇光傳輸通信技術(shù)論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識！
0.引言
光纖技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)十分的成熟，應(yīng)用也先當(dāng)廣泛，但是還是有很大的發(fā)展空間的。本文從它比較有前景的光交換技術(shù)以及FTTH兩個(gè)大的方面來分別論述一下他們的現(xiàn)狀已經(jīng)優(yōu)缺點(diǎn)，最后再介紹一下光纖的種類和選擇光纖的方法。
1.光交換是未來發(fā)展的趨勢
光交換是指不經(jīng)過任何光/電轉(zhuǎn)換，將輸入端光信號直接交換到任意的光輸出端。光交換是全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在現(xiàn)代通信網(wǎng)中，全光網(wǎng)是未來寬帶通信網(wǎng)的發(fā)展方向。全光網(wǎng)可以克服電子交換在容量上的瓶頸限制；可以大量節(jié)省建網(wǎng)成本；可以大大提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。光交換技術(shù)也可以分為光路交換和分組交換。由于技術(shù)上的原因，目前還主要是開發(fā)光路交換，但今后發(fā)展方向?qū)⑹欠纸M光交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?交換是采用電子交換機(jī)?，F(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘?。合理的方法?yīng)該采用光交換。但目前,由于目前光開關(guān)器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網(wǎng)的交換,即把光信號變成電信號,用電子交換后,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān),以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò),特別是所謂ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)。
目前市場上看到的光交換，多數(shù)是基于光電和光機(jī)械的。而基于熱學(xué)、液晶、聲學(xué)、微光機(jī)電技術(shù)等光交換機(jī)將逐步被研發(fā)出來。其中微光機(jī)電技術(shù)（MEMS）是目前最有前途的一項(xiàng)技術(shù)。光交換為IP骨干網(wǎng)的光子化提供了一個(gè)非常有競爭力的方案。一方面，通過光交換可以使現(xiàn)有的IP骨干網(wǎng)的協(xié)議層次扁平化，更加充分的利用DWDM技術(shù)的帶寬潛力；另外一方面，由于光交換網(wǎng)對突發(fā)包的數(shù)據(jù)是完全透明的，不經(jīng)過任何的光電轉(zhuǎn)化，從而使光突發(fā)交換機(jī)能夠真正的實(shí)現(xiàn)所謂的T比特級光路由器，徹底消除由于現(xiàn)在的電子瓶頸而導(dǎo)致的帶寬擴(kuò)展困難。此外，光交換的QoS支持特征也符合下一代 Internet的要求。因此，光交換網(wǎng)絡(luò)很有希望取代當(dāng)前基于ATM/SDH架構(gòu)和電子路由器的IP骨干網(wǎng)，成為下一代光子化的Internet骨干網(wǎng)。
2.光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展
FTTH(Fiber To The Home )，顧名思義就是一根光纖直接到家庭。具體說，F(xiàn)TTH是指將光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在住家用戶或企業(yè)用戶處，是光接入系列中除FTTD(光纖到桌面)外最靠近用戶的光接入網(wǎng)應(yīng)用類型。FTTH的顯著技術(shù)特點(diǎn)是不但提供更大的帶寬，而且增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、速率、波長和協(xié)議的透明性，放寬了對環(huán)境條件和供電等要求，簡化了維護(hù)和安裝。
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式,對于實(shí)現(xiàn)信息社會有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。論文參考網(wǎng)。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能大力發(fā)展,只有少量的試驗(yàn)。近年來,由于光電子元器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;另外寬帶內(nèi)容日趨豐富,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。
FTTH的優(yōu)勢主要是有5點(diǎn)：第一，它是無源網(wǎng)絡(luò)，從局端到用戶，中間基本上可以做到無源；第二，它的帶寬是比較寬的，長距離正好符合運(yùn)營商的大規(guī)模運(yùn)用方式；第三，因?yàn)樗窃诠饫w上承載的業(yè)務(wù)，所以并沒有什么問題；第四，由于它的帶寬比較寬，支持的協(xié)議比較靈活；第五，隨著技術(shù)的發(fā)展，包括點(diǎn)對點(diǎn)、1.25G和FTTH的方式都制定了比較完善的功能。
發(fā)達(dá)國家對FTTH的看法不完全相同:美國運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早, 早在1997 年日本NTT 公司就開始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增；美國在2002 年前后的12 月中FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。
FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)尚有一定優(yōu)勢。與FTTH相比:①價(jià)格低廉②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡單③對于目前影視節(jié)目及文件的傳輸ADSL既可滿足需求。這些原因使得FTTH目前大量推廣受制約。
設(shè)備成本過高造成投資效益低是阻礙FTTH發(fā)展關(guān)鍵因素。目前FTTH的設(shè)備價(jià)格還非常高昂，往往一線售價(jià)近1000美元，但在日本和美國等發(fā)達(dá)國家仍然得到了較好的發(fā)展，其原因之一就是其電信運(yùn)營商可以向用戶收取較高的服務(wù)費(fèi)。據(jù)了解，在日本電信運(yùn)營商向FTTH用戶每月收取5000—6000日元服務(wù)費(fèi)，折合人民幣約400—500元，在美國FTTH用戶每戶每月服務(wù)費(fèi)也約為80—100美元，電信運(yùn)營商的FTTH網(wǎng)絡(luò)一般2—3年可以收回投資，這種投資效益顯然是不錯的。但在中國情況則完全不同。在國內(nèi)不少城市，由于激烈的市場競爭，ADSL和基于5類線的LAN寬帶接入月使用費(fèi)已降到50元人民幣以下，個(gè)別使用費(fèi)較高的地區(qū)，如深圳，月使用費(fèi)也只有100元人民幣?；谶@種寬帶接入服務(wù)的資費(fèi)水平根本無法支撐FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營，投資回收周期長達(dá)10年，這樣的投資效益顯然不可能喚起電信運(yùn)營商的投資興趣?？梢?，寬帶接入市場需要的是低成本的FTTH，惟有低成本的FTTH才會有應(yīng)用和發(fā)展的機(jī)會，而且也一定會有發(fā)展的機(jī)會。
光纖本身也有缺點(diǎn)，如質(zhì)地較脆，機(jī)械強(qiáng)度低就是它的致命弱點(diǎn)。稍不注意，就會折斷于光纜外皮當(dāng)中。而且光纖的接續(xù)比較困難，施工人員要有比較好的切斷、連接、分路和耦合技術(shù)。
FTTH的解決方案: 目前，F(xiàn)TTH接入技術(shù)主要有兩大類：基于無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network—PON）接入技術(shù)的EPON和GPON，基于小區(qū)有源交換接入（Active Optical Network——AON）的Fiber P2P技術(shù)。
P2P方案一一優(yōu)點(diǎn):各用戶獨(dú)立傳輸互不影響,體制變動靈活;可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點(diǎn):需要在用戶區(qū)安置1個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)，用以減少用戶直接到局的光纖和管道數(shù)量。
PON方案——優(yōu)點(diǎn):無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡單，原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn):需要采用價(jià)格昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊,避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時(shí),不僅要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長有關(guān),使維護(hù)不便,在FTTH中很少采用。
近來,由于無線接入技術(shù)的迅速發(fā)展，可用作WLAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達(dá)54Mbps,覆蓋范圍達(dá)100米以上,目前已可商用。論文參考網(wǎng)。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸,對于一般用戶其上行數(shù)據(jù)量不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而FTTH主要解決HDTV寬帶視頻的大數(shù)據(jù)下行傳輸,在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò),如果采用PON方式就特別簡單,因?yàn)榇薖ON無上行數(shù)據(jù),不需要測距的電子模塊,使得成本大大降低,維護(hù)也十分簡單。如果所屬PON的用戶群體被無線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋,那么就不需要再建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢,但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶附近的光纖網(wǎng)來支撐,與FTTH基本相當(dāng)。FTTH+無線接入是未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。
3.光纖的正確選擇和使用
下面談?wù)劰饫w的正確選擇和使用方法。光纖大類上可分為多模光纖和單模光纖。
多模光纖是指可以傳輸多個(gè)光傳導(dǎo)模的光纖。在光纖通信初期，就是使用的就是多模光纖(G.651光纖)，其工作波長在850nm或1300nm，衰減常數(shù)分別為<4dB/km和<3dB/km，色散系數(shù)分別為<120ps/(nm.km)和<6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距離通信。但它芯徑大，對于接頭和連接器的要求都不高，使用起來比單模光纖要方便，目前多用于局域網(wǎng)。
單模光纖是指只傳輸一個(gè)光傳導(dǎo)模（基模）的光纖。其主要優(yōu)點(diǎn)是衰減較小，傳輸距離長，傳輸容量大，在長途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場合均有廣泛應(yīng)用。單模光纖由于只能傳輸基模，它不存在模間時(shí)延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，單模光纖的帶寬可達(dá)幾十GHz以上。論文參考網(wǎng)。所以單模光纖特別適合用于長距離、大容量的通信系統(tǒng)。隨著光纖制造技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，單模光纖的種類也在發(fā)展。常用的單模光纖有以下幾種: G.652光纖，G.653光纖，G.655光纖。
選擇光纖時(shí)應(yīng)該注意以下三個(gè)參數(shù):①最大無中繼傳輸距離 ②波長的最大比特率 ③光纖的波長數(shù)。以上參數(shù)都必須考慮到光纖布設(shè)終期的要求。如果最大無中繼傳輸距離在50～100km，建議選擇G.652常規(guī)光纖，它價(jià)格低廉，適合短距離傳輸。如果距離更長，但只需要單波長在10Gbit/s 以上，則可選用G.653色散位移光纖。如果不但距離長，而且需要多波長承載10 Gbit/s 或更高速率，那么最佳選擇則是G.655光纖。
由此可以總結(jié)出以下光纖選擇原則:1.距離短應(yīng)選擇G.652常規(guī)光纖,采用較多纖芯所增加的投資不大。2.長距離光纜因?yàn)閭鬏斁嚯x長，必須采用高速率和多波長的波分復(fù)用技術(shù)，G.655色散位移光纖是最為理想的選擇。
4.結(jié)束語
光纖通信技術(shù)現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)之一，在現(xiàn)在的信息社會背景下得到了普遍意義上的應(yīng)用，在全球通信領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)在全球處于非常低迷的狀態(tài)時(shí)，光纖通信技術(shù)仍得到了一些發(fā)展。依照我國現(xiàn)行的通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展模式，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用必會代替一切其他的信息傳送方式，而成為未來通信領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù)，帶領(lǐng)人類進(jìn)入全光時(shí)代!
參考文獻(xiàn)
[1] 徐公權(quán), 段鯤, 廖光裕等譯. 光纖通信技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.
[2] 楊淑雯. 全光光纖通信網(wǎng)[M]. 科學(xué)出版社, 2004
[3] 孫學(xué)康, 張金菊. 光纖通信技術(shù)[M].北京: 人民郵電出版社, 2004.
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(yù)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(shí)代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)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(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)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(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。
二、光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
(一)波分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)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(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器)，將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)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(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí))，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。
(二)光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)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(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
近幾年來，隨著技術(shù)的進(jìn)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(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面，以下在對光纖通信領(lǐng)域的主要發(fā)展熱點(diǎn)作一簡述與展望。]
(一)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(TDM)方式進(jìn)行，每當(dāng)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(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
(二)向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)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(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯開的光源信號同時(shí)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(fù)用(WDM)的基本思路。采用波分復(fù)用系統(tǒng)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(kuò)大幾倍至上百倍；2．在大容量長途傳輸時(shí)可以節(jié)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(diào)制方式無關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；4．利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。
[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(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速，文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望其發(fā)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(yù)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(shí)代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)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(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)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(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?，?shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯浚瑢?shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達(dá)國家，在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對超長距離的傳輸已達(dá)到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動、實(shí)施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，尤其為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。
(一)復(fù)用技術(shù)
光傳輸系統(tǒng)中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有：時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中，WDM技術(shù)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(shù)
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵，它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。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(shù)。進(jìn)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(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實(shí)現(xiàn)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(jié)合起來，可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補(bǔ)償技術(shù)
對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)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(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)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(bǔ)償技術(shù)。
(四)孤子WDM傳輸技術(shù)
超大容量傳輸系統(tǒng)中，色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中，使用孤子傳輸技術(shù)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(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。
(五)光纖接入技術(shù)
隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù)，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用，APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復(fù)雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對點(diǎn)的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)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(biāo)，光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現(xiàn)在移動通信發(fā)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(yōu)的固定終端，希望實(shí)現(xiàn)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(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道，1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個(gè)月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)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(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展，預(yù)計(jì)2012年前后，我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn)，伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化，成本降低到能承受的水平時(shí)，F(xiàn)TTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網(wǎng)絡(luò)
1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成
最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，先后用過的光波有0.85、1.31和1.55三個(gè)低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：
圖1-1光纖通信系統(tǒng)
1.1光發(fā)射端機(jī)
光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機(jī)的原理圖如下圖1-2所示：
圖1-2光發(fā)射機(jī)原理框圖
光源是光發(fā)射機(jī)的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價(jià)格便宜。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到。
1.2光纖或光纜
光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機(jī)光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后耦合到接收端機(jī)的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá)200～1000μm，其接續(xù)時(shí)可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。
1.3中繼器
含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達(dá)到一定程度的光信號及時(shí)進(jìn)行放大和恢復(fù)。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對波形失真的脈沖進(jìn)行整形。
1.4光纖連接器、耦合器等無源器件
由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端機(jī)
光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機(jī)原理圖如下圖1-3所示：
圖1-3光接收機(jī)電路原理方框圖
2、光纖語音電路設(shè)計(jì)
光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個(gè)單獨(dú)的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號。
2.1、發(fā)射器電路板
此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進(jìn)行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個(gè)話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進(jìn)行發(fā)送信號。在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：
圖1-4光纖語音發(fā)射電路
2.2、光電接收器電路板:
在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運(yùn)算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚(yáng)聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：
圖1-5光纖語音接收電路
3、結(jié) 語
本文詳細(xì)的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計(jì)光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。每個(gè)電路板需要一個(gè)9V電池，元件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室就能操作完成。
參考文獻(xiàn)
[1] 顧畹儀，李國瑞.光纖通信系統(tǒng)[ M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.
[2]周增基，周洋溢，胡遼林，任光亮，周綺麗.光纖通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.12.
[3]田國棟.光纖通信技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.9.
[4]杜慶波，曾慶珠，李潔，王文軒.光纖通信技術(shù)與設(shè)備[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2.
[5] 楊家德.光電技術(shù)使用電路精選[J]..四川：成都科技大學(xué)出版社，1996.
中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）09-0002-02
進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著信息需求的急劇增加，光纖通信技術(shù)憑借其巨大的潛在帶寬容量，成為支撐通信業(yè)務(wù)量增長的最重要的通信技術(shù)之一。目前光纖已成為信息寬帶傳輸?shù)闹饕劫|(zhì)。光纖通信系統(tǒng)也必將成為國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。在我們這樣一所具有通信系統(tǒng)行業(yè)背景的高校，光纖通信類課程無論是對自己在未來工作崗位上的實(shí)踐或是今后的進(jìn)一步深造都具有重要的意義。
一、課程建設(shè)的目的
光傳輸技術(shù)是主要研究以光作為信息載體的信號在光波導(dǎo)（如光纖）中傳輸原理、傳輸特性、光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的工作原理和基本特征及其在局域網(wǎng)中基本應(yīng)用的一門課程。它的許多理論廣泛應(yīng)用于與光通信有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，是光通信技術(shù)的基礎(chǔ)。
《光傳輸技術(shù)》課程是光纖通信類課程群中的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過對《光傳輸技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生對光纖傳輸和光纖通信系統(tǒng)的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。光傳輸技術(shù)是每個(gè)從事光電信息產(chǎn)業(yè)的工程技術(shù)人員的必備知識，對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程起著很重要的鋪墊作用。通過本課程的教學(xué)和實(shí)踐，應(yīng)使學(xué)生分別從了解、理解和掌握三個(gè)層次把握光傳輸技術(shù)中的有關(guān)研究方法、基本理論、概念和應(yīng)用，并能充分運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行一些簡單的光傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
《光傳輸技術(shù)》課程主要介紹以光作為信息載體的信號在光波導(dǎo)（如光纖）中傳輸原理、傳輸特性、光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的工作原理和基本特征及其在局域網(wǎng)中基本應(yīng)用的一門課程。它的許多理論廣泛應(yīng)用于與光通信有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，是光通信技術(shù)的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)校讓學(xué)生了解光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成，掌握光信號發(fā)射、光信號接收、光信號在光纖中傳輸原理與設(shè)計(jì)；掌握時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)；了解光纖局域網(wǎng)、相干光通信系統(tǒng)和全光光纖通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等理論知識，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程和今后從事與信息通信領(lǐng)域的工作和研究奠定良好的理論和思想方法基礎(chǔ)。
在教材方面，我們選擇了袁國良、李元元編寫的《光纖通信簡明教程》（清華大學(xué)出版社）作為教材。這本教材的內(nèi)容章節(jié)安排合理，知識點(diǎn)覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時(shí)這本教材是在大學(xué)的普通物理學(xué)的基礎(chǔ)上編寫的，從光纖通信的物理學(xué)基礎(chǔ)出發(fā)，著重闡明光通信系統(tǒng)的物理概念并對光纖通信系統(tǒng)各部分的基本理論都有較好的介紹，盡量避免過多的理論計(jì)算，以掌握光纖通信系統(tǒng)的基本原理和特點(diǎn)為主要目的。因此這本教材的內(nèi)容對學(xué)生來講不難理解，所講授的內(nèi)容比較容易掌握。
三、教學(xué)手段的改革
為適應(yīng)新時(shí)期“培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”的需求，結(jié)合我校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，以及我院光電信息科學(xué)與工程專業(yè)特點(diǎn)，充分吸收多種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，認(rèn)真探索和實(shí)踐有效的課堂教學(xué)模式。在近幾年的教學(xué)中，圍繞課堂教學(xué)質(zhì)量的提高，也為了改變傳統(tǒng)的“教師一言堂”的死板局面，提出了“教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主式教學(xué)模式”。對于少部分不是非常重要的章節(jié)，先由教師提出一些帶有線索性的思考題，再由學(xué)生帶著問題去自學(xué)，然后主動上講臺就某個(gè)思考題發(fā)表演講，痛快地過把“教師癮”，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉學(xué)生的能力和膽量，培養(yǎng)學(xué)生的上進(jìn)心和自信心。學(xué)生講解不足之處再由教師做糾正和補(bǔ)充。這樣，可以有效地幫助學(xué)生快速地抓著問題的本質(zhì)和核心，理清知識條理和脈絡(luò)，找到自學(xué)的竅門。
教學(xué)過程中引入計(jì)算機(jī)的多媒體功能。比如為了增強(qiáng)光在光纖傳輸過程中教學(xué)中關(guān)于光場模式分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計(jì)算模擬光場模式分布，可以直觀地給出三維穩(wěn)態(tài)分布圖，融合計(jì)算機(jī)的靈活性、新穎性和光學(xué)現(xiàn)象的直觀性及趣味性。通過演示實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們觀察到各種光學(xué)現(xiàn)象，展現(xiàn)了“百聞不如一見”的效果，使學(xué)生進(jìn)一步加深了對課程內(nèi)容的理解，激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，刺激同學(xué)們的思考。
同時(shí)，我們建立了課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，將《光傳輸技術(shù)》課程的教學(xué)大綱、授課教案、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考目錄等內(nèi)容放到課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站上并做到及時(shí)更新，建立完善基于網(wǎng)絡(luò)資源的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)環(huán)境，逐步完善支持服務(wù)規(guī)范，為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)提供高質(zhì)量的支持服務(wù)。學(xué)生可以在任意地點(diǎn)下載教師的教案進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且就學(xué)習(xí)中遇到的問題通過討論版提出，尋求老師或者同學(xué)們的幫助。
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，光纖通信技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用在很大程度上滿足了當(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，受到了很多專業(yè)人士的熱愛，將會得到大力的發(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)，將不同頻段波長信號的光波融入到同一根光纖線路當(dāng)中，進(jìn)而進(jìn)行信號傳輸。在接收末端的位置，再次利用波分復(fù)用技術(shù)將不同波長承載不同信號的光纖進(jìn)行分開。不同波長的光載波信號是獨(dú)立存在的，可以利用一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)線路光纖信號的傳播。
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)國家通信行業(yè)的未來發(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，滿足人們在信息時(shí)代的大力需求。在光纖通信技術(shù)當(dāng)中，寬帶主干線路的傳播非常的重要，用戶在最后進(jìn)行光纖連接的過程更加的重要。光纖通信技術(shù)將走進(jìn)了千家萬戶，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，由于光纖線路的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTH等不同的應(yīng)用。FTTH也可以稱之為光纖用戶，光纖用戶是光纖寬帶連接最后的一個(gè)步驟，將接入到用戶家中。充分的利用光纖寬帶的特點(diǎn)，將在很大程度上為用戶提供寬帶上網(wǎng)不受到限制，充分的滿足寬帶連接技術(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)在的生活水平越來越高，對于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩退俣纫笠苍絹碓礁?，對于鐵路通信技術(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。
3.1 PDH光纖通信階段
在上個(gè)世紀(jì)80年代，我國開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，在我國北京作為試驗(yàn)點(diǎn)，研發(fā)了長達(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)處于開啟的狀態(tài)。在我國首次應(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/s PDH的二芯；鐵路沿線的車站和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)備是PCM，以及配置8Mb/s PDH的二芯，標(biāo)志著我國鐵路通信系統(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發(fā)出新的技術(shù)，彌補(bǔ)漏洞。
3.2 SDH光纖通信系統(tǒng)
SDH光纖通信系統(tǒng)相對于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)信號突然被中斷，在自動恢復(fù)后，其網(wǎng)絡(luò)信號傳輸仍然可以繼續(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。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)備和贛韶鐵路沿線的接收設(shè)備相互連接，使整條贛韶鐵路沿線都實(shí)現(xiàn)SDH光纖鐵路通信，大大推動了我國鐵路通信事業(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，但隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，SDH光纖通信技術(shù)逐漸不能滿足鐵路通信的需求。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。
3.3 DWDM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光信號，通過光波長復(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)過放大后，將多路的光信號輸送到光纖維中傳輸。在到達(dá)接收端后，經(jīng)過光前置放大器放大，然后送到光波長分波器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)光信號的分解。該技術(shù)的主要的優(yōu)勢是DWDM光纖通信可以在同一光纖內(nèi)承載不同波段的波長，這樣就可以提高了傳輸?shù)乃俣群驮龃罅藗鬏數(shù)娜萘?；DWDM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，這樣就會在最大限度內(nèi)滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求和網(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，大力的推動了我國鐵路通信的發(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，滿足市場的需求，使鐵路通信技術(shù)始終處在時(shí)代的前沿。
1 4G的定義與主要技術(shù)指標(biāo)?
第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò),具有非對稱的超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力｡它包括寬帶無線固定接入､寬帶無線局域網(wǎng)､移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)｡ ?
第四代移動通信技術(shù)的主要指標(biāo):1.數(shù)據(jù)速率從2Mb/s提高到100Mb/s,移動速率從步行到車速以上｡2.支持高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要｡寬帶局域網(wǎng)應(yīng)能與B-ISDN和ATM兼容,實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體通信,形成綜合寬帶通信網(wǎng)｡3､對全速移動用戶能夠提供150Mb/s的高質(zhì)量影像等多媒體業(yè)務(wù)｡
2 4G相對于3G的超越之處?
與今年年內(nèi)即將推出的3G移動通信服務(wù)相比,4G技術(shù)更為復(fù)雜,4G技術(shù)在通信特點(diǎn)方面較3G移動通信技術(shù)相比,有許多超越之處: ?
(1)4G移動通信技術(shù)的信息傳輸級數(shù)要比3G移動通信技術(shù)的信息傳輸級數(shù)要高一個(gè)等級,其最大的傳輸速度將是目前“i-mode”服務(wù)的10000倍｡ ?
(2)主要發(fā)展數(shù)字廣帶(Broad band)為基礎(chǔ)的概念｡在“毫米”過程中,傳播條件相對困難,蜂窩小區(qū)也會相應(yīng)小很多,這會引起一系列技術(shù)上的難題｡ ?
(3)靈活性要比3G強(qiáng)得多｡它能自適應(yīng)的資源分配,能夠處理變化的業(yè)務(wù)流､信道條件不同的環(huán)境,有很強(qiáng)的自組織性和靈活性｡ ?
(4)4G移動通信技術(shù)將可讓所有移動通信運(yùn)營商的用戶,享受共同的4G服務(wù)｡ ?
(5)該技術(shù)應(yīng)該能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)和自行變化的信道條件,使低碼與高碼的用戶能夠共存｡這些方面都要比2G､3G先進(jìn)｡ ?
(6)它能綜合固定移動廣播網(wǎng)絡(luò)或其他的一些規(guī)則,實(shí)現(xiàn)對這些功能體積分布的控制｡ ?
(7)該技術(shù)將以幾項(xiàng)突破性技術(shù)為基礎(chǔ),例如一些光纖產(chǎn)品公司用來提高Internet主干帶寬的技術(shù),它將對無線頻率的使用效率比第二代和第三代系統(tǒng)都高得多｡ ?
我們相信,在不久的將來4G在業(yè)務(wù)上､功能上､頻寬上均有別于3G,應(yīng)該將會是將所有無線服務(wù)聯(lián)合在一起,能在任何地方接入互聯(lián)網(wǎng),包括衛(wèi)星通訊､定位定時(shí)､數(shù)據(jù)收集､遠(yuǎn)程控制等綜合功能｡移動無線互聯(lián)網(wǎng)會是無邊無際,而預(yù)計(jì)兩年后3G的傳輸速度上限2Mbps很可能會到達(dá)飽和｡所以4G將會是多功能集成的寬帶流動通訊系統(tǒng),是寬帶接入IP的系統(tǒng)｡
3 4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)?
4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為3層:物理網(wǎng)絡(luò)層､中間環(huán)境層､應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層｡物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能,它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成｡中間環(huán)境層的功能有QoS映射､地址變換和完全性管理等｡物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的,它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易,提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù),并運(yùn)行于多個(gè)頻帶｡第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸;抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)､調(diào)制和信息傳輸技術(shù);高性能､小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線;大容量､低成本的無線接口和光接口;系統(tǒng)管理資源;軟件無線電､網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等｡第四代移動通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用(OFDM)為技術(shù)核心｡OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展,具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力,可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高(速率高､時(shí)延小)的服務(wù)和更好的性能價(jià)格比,能為4G無線網(wǎng)提供更好的方案｡例如無線區(qū)域環(huán)路(WLL)､數(shù)字音訊廣播(DAB)等,都將采用OFDM技術(shù)｡
1.光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。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,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽;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題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為:(1)信號的發(fā)射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
(1) 頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線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。對于單波長光纖通信系統(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。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?特別是現(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。目前,單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于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;若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離;對于一個(gè)長途傳輸線路,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。
(3) 抗電磁干擾能力強(qiáng)。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黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng),光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因?yàn)楣庑盘柋煌晟频叵拗圃诠獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中,而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉(zhuǎn)彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多,相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾,同時(shí)在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
除以上特點(diǎn)之外,還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè);光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),其不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中,還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中,進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制,而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
20世紀(jì)90年代以來,我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其迅速,特別是廣播電視網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)等的急速擴(kuò)展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加,全網(wǎng)的管理和維護(hù),設(shè)備的故障判定和排除就變得越來越困難?？梢圆捎?SDH +光纖或ATM+光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該傳輸網(wǎng)可以采用帶有保護(hù)功能的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng),鏈路傳輸系統(tǒng)或者組成各種形式的復(fù)合網(wǎng)絡(luò),可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節(jié)目的廣播,采用的寬帶傳輸系統(tǒng)可以將主站到地方站的所需數(shù)字,通道設(shè)置成廣播方式,同樣的電視節(jié)目在各地都可以下載,也可以通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺控制不同的站下載不同的電視節(jié)目。
有線電視網(wǎng)絡(luò)在全國各地已基本形成,在有線電視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,比較容易地實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò),因此在目前的情況下,不應(yīng)完全廢除現(xiàn)有的有線電視網(wǎng),而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區(qū)的 CATV已經(jīng)是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進(jìn)入千萬家。但是現(xiàn)在建設(shè)的CATV 大多是單向傳輸,上行信號不能在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)中傳送。可以通過電信網(wǎng) PSTN 中語音通道或數(shù)據(jù)通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網(wǎng)中的寬帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成廣電網(wǎng)中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應(yīng)用的Internet網(wǎng)。
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大, 但還有許多應(yīng)用能力在閑置, 今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力, 推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此, 光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下, 一定不斷會有新的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]王磊,裴麗. 光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
中圖分類號：T7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0224-01
1 該激光大氣通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路：
先從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過調(diào)用攝像頭采集圖像或選中要發(fā)送的文件，然后將采集到的圖像或文字信息或文件進(jìn)行數(shù)字化，發(fā)送端將信號疊加在激光器的輸出載波上，接收端通過光敏三極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，編寫的相應(yīng)的應(yīng)有程序?qū)⒔邮盏降男畔⑦M(jìn)行整合，最后還原出原圖像或文字信息。
采集圖片信息，通過自編的圖片處理程序?qū)⒉杉降男畔⑦M(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和編碼，驅(qū)動激光器發(fā)送數(shù)據(jù)；利用激光接收電路將接收到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，圖片接收程序?qū)ζ溥M(jìn)行相應(yīng)的解碼和解壓，便得到采集到的圖片。
2 該激光大氣通信系統(tǒng)的組成
該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分是利用Qt進(jìn)行圖形用戶界面的編程。Qt是一個(gè)跨平臺的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架。廣泛用于開發(fā)GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開發(fā)非GUI程序，比如控制臺工具和服務(wù)器。
硬件部分由兩臺計(jì)算機(jī)、USB轉(zhuǎn)TTL器件，激光發(fā)射機(jī)、光電三極管組成 。兩臺計(jì)算機(jī)中，一臺用作信源、一臺用作信宿。
如圖所示，圖1、圖2分別為該激光大氣通信系統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)和接受系統(tǒng)的基本框圖。
3 該激光大氣通信系統(tǒng)的各個(gè)部分的功能
軟件部分：
Qt：調(diào)用微軟的庫函數(shù)，如：調(diào)用獲取攝像頭的庫函數(shù)、調(diào)用串口通信的庫函數(shù)等等，對用攝像頭獲取的圖片進(jìn)行壓縮編碼。由于獲取的圖片是彩色圖像，故先將其變?yōu)榛叶葓D像，即圖像數(shù)據(jù)壓縮為原來的三分之一；然后再對灰度圖像進(jìn)行離散余弦變換，進(jìn)一步的壓縮，壓縮為灰度圖像的九分之一，即最后總共壓縮為原來的二十七分之一。然后將數(shù)據(jù)傳到串口中，等待通信。在信宿計(jì)算機(jī)中，Qt主要負(fù)責(zé)將信號解壓，還原。
硬件部分：
信源計(jì)算機(jī)：獲取從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過調(diào)用攝像頭采集的圖像信號。
USB轉(zhuǎn)TTL部件：進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)便于將信號發(fā)射出去。
激光發(fā)射器：有效地將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，?shù)字0使三極管截止，激光器不亮；數(shù)字1使三極管導(dǎo)通，激光器亮；從而“滅”代表信號0，“亮”代表信號1；進(jìn)而有效地將信號發(fā)射出去。
光電三極管：作為接收器，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。
濾波電路：阻低通高，一般為4.7uF的電容。
信宿計(jì)算機(jī)：將接收到的圖片或文字?jǐn)?shù)字信號，進(jìn)行解壓、恢復(fù)、顯示。
4 該激光大氣通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1 創(chuàng)新點(diǎn)
1、不間斷校驗(yàn)通訊
2系統(tǒng)回路簡單，容易實(shí)現(xiàn)
3、圖片采集處理程序
4、激光發(fā)送接收裝置
一般的激光通信系統(tǒng)：發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學(xué)發(fā)射天線。接受部分主要有光學(xué)接受天線、光學(xué)濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過光學(xué)發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學(xué)接受天線將激光信號接受下來，并送至光探測器，光探測器將激光信號變?yōu)殡娦盘?，?jīng)放大、解調(diào)后變?yōu)樵瓉淼男畔ⅰ６撓到y(tǒng)不需要光調(diào)制器、光學(xué)發(fā)射天線、光學(xué)接受天線、光探測器等等，大大節(jié)省了成本；同時(shí)，該系統(tǒng)的圖片采集處理程序設(shè)計(jì)比較巧妙，執(zhí)行效率比較高；該系統(tǒng)還運(yùn)用了CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，可以達(dá)到不間斷校驗(yàn)通訊的目的，更加保證了通訊的安全性。
4.2 技術(shù)關(guān)鍵
1、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)
2、圖片采集及處理的軟件設(shè)計(jì)與編程
3、激光發(fā)射驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
4、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
5、光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
6、信息解碼及圖片恢復(fù)程序設(shè)計(jì)
5 該激光大氣通信系統(tǒng)的科學(xué)性先進(jìn)性
科學(xué)性：
1、循環(huán)冗余檢查（CRC）：一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。這種技術(shù)常在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
2、圖片采集處理：圖片處理程序調(diào)用攝像頭來采集圖片信息，再對圖片信息進(jìn)行壓縮編碼處理，后將信息編碼分段傳送，利用波特率控制傳送的速率，在端口處將其發(fā)送。
3、電平轉(zhuǎn)換電路將不同電氣特性的接口連接起來。
4、激光發(fā)射電路靜態(tài)點(diǎn)在微導(dǎo)通狀態(tài)，以減小因管子導(dǎo)通電壓引起的延時(shí)。
先進(jìn)性：
1、該激光大氣通信系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)輕便，設(shè)備經(jīng)濟(jì)，比一般的激光大氣通信系統(tǒng)更加精簡、方便、實(shí)惠，并且性能更加可靠。
2、該激光大氣通信系統(tǒng)采用CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，不間斷校驗(yàn)通訊，因此，正確率比一般的激光大氣通信系統(tǒng)的正確率更高，保密性更強(qiáng)，可以運(yùn)用在需要嚴(yán)格保密環(huán)境中的信息傳輸。
6 激光大氣通信的發(fā)展前景
1、未來的通信技術(shù)將會越來越多的用到衛(wèi)星技術(shù)，僅僅依靠光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。因此，激光通信技術(shù)將成為通信領(lǐng)域發(fā)展的必要技術(shù)之一。
2、激光大氣通信能跨越障礙，解決跨山溝、海峽、河流、湖泊等復(fù)雜地貌帶來的挖溝布線難題；
3、激光大氣通信將在應(yīng)急或臨時(shí)通信傳輸方面先出巨大優(yōu)勢。如在救災(zāi)、大型集會活動、野外的臨時(shí)工作場所或地震等突發(fā)事件方面，作為一種臨時(shí)的通信連接等等。
4、激光通信技術(shù)在未來的發(fā)展中，將會影響通信領(lǐng)域的發(fā)展，使通信領(lǐng)域誕生出更多的新技術(shù)，提升通信領(lǐng)域發(fā)展實(shí)力的同時(shí)，保證通信領(lǐng)域的發(fā)展擁有技術(shù)保障。所以，激光通信技術(shù)將會帶動通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)革新。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳鈺清.激光原理（第二版）.浙江大學(xué)出版社.2000，09.
[2] 朱振，陳凌，自由空間光通信技術(shù)，無線光通信技術(shù)，2003，1.
[3] 鄒自立，悄然復(fù)興的激光大氣通信技術(shù)，光通信技術(shù)，1997，21.
隨著通信技術(shù)的發(fā)展及信息業(yè)務(wù)量的劇增,社會對通信專業(yè)人才的需求不斷加大,從近幾年的就業(yè)情況來看,企業(yè)需要的是既有較好的理論基礎(chǔ),又有較強(qiáng)的實(shí)踐能力,并且了解通信行業(yè)技術(shù)的綜合應(yīng)用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè),改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?才能適應(yīng)市場對人才的需求。我院于2009年提出了建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的計(jì)劃,并獲得了中央地方共建專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助。
1實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀及建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺的必要性
2000年以來我院先后建設(shè)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信原理、高頻電子、eda等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室及檢測與控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。2004年通信專業(yè)開始招生,為滿足教學(xué)要求,籌建了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。由于當(dāng)時(shí)學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊張,制定了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上分兩步走的計(jì)劃：第一步,建設(shè)以滿足教學(xué)需求的基本型專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,主要完成光纖、程控、通信網(wǎng)、移動通信等專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案以各種實(shí)驗(yàn)箱及相關(guān)的儀器設(shè)備組成,基本1人1箱,其特點(diǎn)是：技術(shù)成熟,投資少,維護(hù)方便。第二步,建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。第一步建設(shè)方案已于2006年完成。
2006年以來，通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中發(fā)揮了其應(yīng)有的作用。但這些設(shè)備各自獨(dú)立,沒有形成網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)性不強(qiáng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以演示、驗(yàn)證為主。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,這類實(shí)驗(yàn)室條件局限性較大,沒有通信全程全網(wǎng)的系統(tǒng)性,學(xué)生對所學(xué)的專業(yè)課程缺乏系統(tǒng)整體概念,無法滿足對通信技術(shù)的深入研究及市場對人才的需求。因此建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺是非常必要的。
2綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)思路與目標(biāo)
隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,電信領(lǐng)域正在向著移動化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)的基本思路是建設(shè)一個(gè)集傳輸、交換、寬帶接入及有線、無線通信為一體的綜合現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)類似于電信系統(tǒng)的全真式網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,各個(gè)網(wǎng)絡(luò)對接,并能夠完成每種設(shè)備平臺的實(shí)訓(xùn)與研究。通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),讓學(xué)生從軟件到硬件全方位感受現(xiàn)代通信的真實(shí)環(huán)境,對所學(xué)專業(yè)有直觀的認(rèn)識及深入的了解,提高專業(yè)素質(zhì),鍛煉動手能力,把學(xué)生培養(yǎng)成符合社會需求的綜合型、應(yīng)用型通信技術(shù)人才。
3綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)方案與內(nèi)容
建設(shè)方案既要技術(shù)先進(jìn),又要經(jīng)濟(jì)合理,通過反復(fù)多次的論證,提出了適應(yīng)現(xiàn)有資金條件,適合當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展的綜合通信實(shí)驗(yàn)平臺。整個(gè)平臺由sdh傳輸網(wǎng)、程控交換網(wǎng)、移動無線接入網(wǎng)、epon光接入網(wǎng)、網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)等系統(tǒng)構(gòu)成。
3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺拓?fù)鋱D
3.2 光傳輸系統(tǒng)
光傳輸系統(tǒng)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的核心,溝通了各模塊之間的通信聯(lián)絡(luò)。系統(tǒng)采用sdh技術(shù),由3臺stm-1設(shè)備構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。sdh技術(shù)是目前通信網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù),它以其突出的技術(shù)優(yōu)勢為網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的通信業(yè)務(wù),能夠滿足寬帶數(shù)據(jù)及視頻圖像等多業(yè)務(wù)的傳輸需求,自愈功能強(qiáng)。掌握傳輸技術(shù)對通信工程專業(yè)的學(xué)生來說,是非常重要的。
傳輸系統(tǒng)選用華為公司的optix155/622hmetro1000型設(shè)備,主要功能及配置如下：
(1)系統(tǒng)高階交叉能力為136×136vc4,低階交叉能力1638×1638vc12。
(2)單臺傳輸系統(tǒng)配置stm-1光接口2個(gè),e1接口21個(gè),fe接口數(shù)量為4個(gè),支持155m至2.5g光速率的在線升級能力。
(3)具備多業(yè)務(wù)處理能力,提供多路e1，t1，e3和t3業(yè)務(wù)及各種音頻接口,數(shù)據(jù)接口功能。
(4)系統(tǒng)采用mstp第三代技術(shù),支持以太網(wǎng)信號的匯聚、二層交換和vlan。
(5)傳輸系統(tǒng)配備了設(shè)備級管理軟件,在提供完備的網(wǎng)元級管理功能的同時(shí),提供了網(wǎng)絡(luò)層管理功能,支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的端到端管理。
(6)整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制健全,交叉、時(shí)鐘、電源均采用1+1保護(hù)措施,具備強(qiáng)大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
3.3 程控交換系統(tǒng)
程控交換系統(tǒng)采用華為公司c&c08程控交換設(shè)備,通過傳輸網(wǎng)絡(luò)及其他配合設(shè)備構(gòu)建一個(gè)完全模擬實(shí)際應(yīng)用的,具有局間交換、遠(yuǎn)端接入功能的完整交換網(wǎng)絡(luò)。主要配置為：
(1)系統(tǒng)交換能力為16k×16k,配置模擬電話用戶96路,數(shù)字中繼120dt(最大可擴(kuò)充至50000線模擬用戶及10000線數(shù)字中繼)。
(2)提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通信的要求；提供語音業(yè)務(wù)及其他綜合接入業(yè)務(wù),配置各種接口。
(3)提供設(shè)備級網(wǎng)管軟件,可對硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)置、配置, 進(jìn)行信令的觀測、跟蹤等。
3.4 td-scdma移動通信無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
td-scdma技術(shù)是目前廣為使用的新技術(shù),大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率,實(shí)現(xiàn)了移動寬帶,能夠處理圖像、音樂、視頻等多種媒體形式,提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。
系統(tǒng)由td-scdma無線側(cè)基站控制器單元(rnc)、無線側(cè)基帶處理及射頻單元(node b)及無線網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心(omc-r)等主要設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)軟件組成。
td-scdma無線側(cè)基站控制器單元(rnc)采用華為公司新一代基站控制器drnc820型設(shè)備,該設(shè)備集成度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業(yè)務(wù)發(fā)展,大大提升td-scdma全系統(tǒng)的帶寬和容量。系統(tǒng)采用maio(multiple access to i n one)技術(shù),統(tǒng)一atm，tdm和ip交換體系,既支持對2g傳輸資源的前向兼容,也支持向全網(wǎng)ip的演進(jìn)。設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì),支持單框解決方案與平滑升級；采用雙平面ge star交換網(wǎng),可提供最大120gbps的交換容量；接口豐富,可提供多種組網(wǎng)方式。
td-scdma無線側(cè)基帶處理及射頻單元采用業(yè)界技術(shù)領(lǐng)先的多形態(tài)統(tǒng)一模塊設(shè)計(jì),具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點(diǎn),最大可支持36載扇的td-scdma基帶處理能力。
操作維護(hù)系統(tǒng)主要完成軟件管理、故障管理、性能管理、測試管理、傳輸管理等功能。
3.5 epon光接入系統(tǒng)
epon光接入系統(tǒng)采用華為公司ma5680t型設(shè)備,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高帶寬的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)接入。設(shè)備為gpon/epon一體化設(shè)備,滿足用戶擴(kuò)容升級需要；系統(tǒng)能力滿足背板交換容量為275gbps,業(yè)務(wù)交換容量雙向?yàn)?8g；單框可支持onu/ont數(shù)為7168；支持3層特性,支持ripv1/v2和ospf路由協(xié)議；滿足多種fttx組網(wǎng)應(yīng)用,滿足基站傳輸、ip專線互聯(lián)、批發(fā)等業(yè)務(wù)組網(wǎng)需求。
3.6 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)系統(tǒng)
無線網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)選用鼎利公司的測試軟件,具備完善的gsm/gprs/td-scdma/hsdpa網(wǎng)絡(luò)測試功能。能夠提供多種測試方法。
3.7 專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件
由于本次實(shí)驗(yàn)平臺選用的硬件設(shè)備均為商用設(shè)備,所以要考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何適合于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一般來說,實(shí)際商用設(shè)備的管理終端數(shù)只有一個(gè),這樣對于有40名學(xué)生的班級來說,需要分40組,顯然不現(xiàn)實(shí)。訊方公司研發(fā)的專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個(gè)系統(tǒng)平臺可以40名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,把商用設(shè)備轉(zhuǎn)化為適合高校教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件具備實(shí)驗(yàn)過程控制功能,實(shí)驗(yàn)教師可靈活分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,可以調(diào)整每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,軟件能同時(shí)滿足多人多次上機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求。
綜合實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)組成除配置以上設(shè)備、軟件外,還考慮設(shè)置了通信電源設(shè)備、光纖配線架、數(shù)字配線架、音頻配線架等其他配合設(shè)備。
4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容
整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過通信網(wǎng)管軟件,可滿足40個(gè)學(xué)生終端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,可開展的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容如下：
(1)sdh光傳輸系統(tǒng)：①傳輸設(shè)備配置實(shí)驗(yàn)：通過傳輸網(wǎng)管軟件對設(shè)備進(jìn)行操作加載及維護(hù)；硬件數(shù)據(jù)配置、分配功能模塊資源等；②組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)：可進(jìn)行sdh鏈型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)組網(wǎng)配置；③通道保護(hù)實(shí)驗(yàn)：通過對傳輸光口、邏輯系統(tǒng)、保護(hù)制式的設(shè)定,實(shí)現(xiàn)通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)；④網(wǎng)管操作實(shí)驗(yàn)；⑤開銷分析實(shí)驗(yàn)：⑥傳輸復(fù)用解復(fù)用字節(jié)分析實(shí)驗(yàn)等。
(2)程控交換系統(tǒng)：①交換機(jī)硬件配置實(shí)驗(yàn)：通過交換機(jī)網(wǎng)管軟件對設(shè)備進(jìn)行操作加載及維護(hù)；分配各個(gè)功能模塊資源；②用戶實(shí)驗(yàn)：配置、分析用戶及號碼；本局用戶新業(yè)務(wù)設(shè)定及注冊等；③電話呼叫處理實(shí)驗(yàn)：觀察呼叫處理過程、信號流程；④局間中繼信令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：包括no1和no7中繼調(diào)試,局向設(shè)置、路由選擇,觀察計(jì)發(fā)器信令流程及出局呼叫過程；⑤計(jì)費(fèi)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；⑥全局綜合業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)等。
(3)rnc系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：①數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn)：對rnc設(shè)備狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行配置；②鏈路、通道信息配置；③小區(qū)參數(shù)配置、優(yōu)化、參數(shù)測試實(shí)驗(yàn)；④rna網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)；⑤手機(jī)注冊、呼叫、切換流程分析等實(shí)驗(yàn)。
(4)網(wǎng)優(yōu)、路測實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①手機(jī)終端的測試：包括呼叫、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、手機(jī)強(qiáng)制測試等；②室內(nèi)、樓宇、樓層測試、數(shù)據(jù)分析；小區(qū)覆蓋測試分析；③鄰區(qū)優(yōu)化測試,2g/3g系統(tǒng)間鄰區(qū)優(yōu)化分析；④網(wǎng)優(yōu)綜合測試實(shí)驗(yàn)等。
(5)其他操作實(shí)驗(yàn)：線纜布放、光纖接續(xù)、光纜終端盒接續(xù)等實(shí)驗(yàn)。
5綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的特色
(1)技術(shù)新,功能強(qiáng),適用面寬。該實(shí)驗(yàn)平臺模擬現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),集傳輸、交換、移動通信于一體,可進(jìn)行通信工程課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)等綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
(2)內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強(qiáng)。以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本以驗(yàn)證為主,綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,可開展大量的綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn),為師生提供了全程全網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
(3)系統(tǒng)配置高、操作性好。整個(gè)平臺硬件設(shè)備技術(shù)先進(jìn),軟件管理功能全面,可為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)操作條件。
綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè),從方案確定到設(shè)備選型、系統(tǒng)配置,思路明確、定位準(zhǔn)確,建立了完善的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),提升了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合程度,促進(jìn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合,必將為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合能力,提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量起到重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃熙岱.高校通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建的研究[j].中國現(xiàn)代教育裝備,2010,17：140～141
[2] 丁永紅,尤文斌.高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[j].中國教育技術(shù)裝備,2010,30：93～94
2光纖通信技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
2.1擴(kuò)大了單一波長傳輸?shù)娜萘?/p>
當(dāng)今社會僅單一波長傳輸?shù)娜萘烤透哌_(dá)40Gbit/s，并且相關(guān)部門在這個(gè)基礎(chǔ)上已經(jīng)開始研究160Gbit/s的傳輸技術(shù)。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術(shù)時(shí)，應(yīng)該對光纖的PMD做出具體的要求。2002年，美國優(yōu)先在LTU-TSG15會議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統(tǒng)的倡議。并且認(rèn)為在PMD傳輸中一些問題有待探討。我們堅(jiān)信在不久的將來，舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會出現(xiàn)。
2.2超長距離的傳輸
在傳輸網(wǎng)絡(luò)的骨干中，理想的傳輸形式莫過于無中繼的傳輸。迄今為止，一部分公司正在采用的技術(shù)是色散齊理，它能夠?qū)崿F(xiàn)：最短2000千米至最長5000千米的無電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進(jìn)，提升完善光纖指標(biāo)，應(yīng)用拉曼光，放大光傳輸距離的延長。
2.3適應(yīng)DWDM運(yùn)用
普遍應(yīng)用的是32×DWDM系統(tǒng)，64×和32×10Gbit/s的系統(tǒng)正在研發(fā)中，已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展。DWDM技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，各研究機(jī)構(gòu)必須加強(qiáng)光纖非線性標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格控制。最新推出的ITU-T技術(shù)很好地針對光纖制定了測試方法標(biāo)準(zhǔn)，完成了非線性屬性的標(biāo)準(zhǔn)。明確非線性的測試指標(biāo)，提出有效面積的相應(yīng)指標(biāo)，尤其要完善光纖的非線性的特性。
3光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀
3.1普通光纖發(fā)展現(xiàn)狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)逐步發(fā)展，單一波長信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產(chǎn)生了進(jìn)一步提升的可能，表現(xiàn)在不同的區(qū)域，一種符合ITUTG654規(guī)定截止波長的單模光纖，還有符合G653規(guī)定的單模光纖，做出了發(fā)展性完善。
3.2核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
我國的幾大干線已經(jīng)全面地采用了光纜，多模的光纖遭到合理淘汰，全面實(shí)施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國初步使用后，今后不會繼續(xù)發(fā)展。G654也因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)該種通信方式系統(tǒng)容量的大幅度增加，因此從來沒有使用到我國陸地光纜中。干線光纜主要在室外，多數(shù)使用分立光纖，這些光纜中的舊式結(jié)構(gòu)已經(jīng)停用。
3.3接入網(wǎng)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
接入網(wǎng)的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點(diǎn)，通常通過增多光纖芯數(shù)的方法來增加網(wǎng)容量。由于市內(nèi)管道的管道內(nèi)徑一定，結(jié)合光纖的芯數(shù)增多和集裝密度的增大減輕光纜重量，縮小光纜直徑十分重要。接入網(wǎng)通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國只有少量投入使用。
3.4室內(nèi)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
室內(nèi)光纜通常需要能夠滿足不同的要求，具備多種功能。比如說數(shù)據(jù)、話音以及視頻信號的傳送，還可能在遙控和傳感器中得到應(yīng)用。IEC的電纜分類中，指出了室內(nèi)光纜。它至少要包括兩大部分，即局內(nèi)光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內(nèi)的用戶端，主要用途就是供用戶使用，因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機(jī)房內(nèi)，布放的位置相對固定。
3.5通信光纜在電力線路內(nèi)
光纖只是一種介電質(zhì)，光纜卻可以是一種全介質(zhì)，而且是完全無金屬的。這種全介質(zhì)的光纜將會成為電力系統(tǒng)中最理想的線路。在電線桿的敷設(shè)中普遍應(yīng)用兩種全介質(zhì)光纜的兩種主要結(jié)構(gòu)：一種是用于架空地線的纏繞式的結(jié)構(gòu)，另一種是全介質(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿橘|(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)地布放，適應(yīng)范圍廣，在我國當(dāng)下的電力系統(tǒng)改造過程中得到了廣泛實(shí)施。國內(nèi)已經(jīng)生成許多種類達(dá)到市場要求的ADSS光纜，但是在其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能等方面還需要更進(jìn)一步的完善。
4光纖通信的主要應(yīng)用形式
在光纖通信的各種應(yīng)用形式中，最普遍最常見的就是電子公文。當(dāng)代社會的信息化逐漸發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)用戶需求不斷上漲，無紙化辦公成為一種時(shí)尚。這就出現(xiàn)了電子公文。
4.1電子公文與紙質(zhì)公文的共性和差別
紙質(zhì)辦公是一種傳統(tǒng)的辦公模式，在歷經(jīng)了多年的傳承之后，在為人們傳遞信息的同時(shí)也暴露出了許多的問題，類似于容易流失，耗費(fèi)資源，流轉(zhuǎn)較慢等。電子公文的產(chǎn)生就有了很大的區(qū)別。雖然兩者都是信息流傳的載體，但是電子公文具有顯而易見的優(yōu)越性?，F(xiàn)代化信息社會必須有無紙化，在此基礎(chǔ)上朝著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化、自動化、智能化的趨勢快速發(fā)展。
4.2電子公文的必要性
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為電子公文要應(yīng)用計(jì)算機(jī)操作，十分不便，更加依賴于直觀的紙質(zhì)公文，但是紙質(zhì)公文存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)、信息遺失和字跡模糊等缺陷，所以，電子公文代替紙質(zhì)公文始終是必然的趨勢。相對于紙質(zhì)公文在日常工作中的收文登記，承辦傳閱過程中對手工以及腿功的依賴，以及在領(lǐng)導(dǎo)外出時(shí)，公文傳遞的不便，電子公文只需要一臺電腦和一根網(wǎng)線就能夠輕松地解決問題，而且保證省時(shí)省力，可復(fù)制，可粘貼，可備份，超值又有效。利用空間小，保存時(shí)間久，受外界因素影響小。
4.3電子公文技術(shù)問題
電子公文要想能夠?qū)崿F(xiàn)無紙化的辦公條件，必須依靠人們的共同努力，制造出一套良好的、完善的、實(shí)用的管理制度，保證電子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體，是傳遞訊息的渠道，隨著現(xiàn)代化辦公水平的提高，電子公文的質(zhì)量也必須精益求精。所以，必須明確電子公文的幾項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，抓住進(jìn)步的空間。電子公文不能滿足于現(xiàn)有的硬件配置。在軟件設(shè)計(jì)方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實(shí)際應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)操作人員的技術(shù)掌握和應(yīng)用能力不到位。軟件的后續(xù)升級不及時(shí)，其他軟件系統(tǒng)的兼容性存在問題。
5光纖通信的發(fā)展與展望
就光纖通信的具體應(yīng)用的詳細(xì)分析，讓我們更好地了解了光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化信息時(shí)代的必要性存在。現(xiàn)在從關(guān)鍵點(diǎn)回復(fù)到光纖通信的全局考慮，光纖通信的未來發(fā)展趨勢十分可觀。可發(fā)展的趨勢涉及很多領(lǐng)域，下面就讓我們進(jìn)入深入詳細(xì)的探討。
5.1光網(wǎng)絡(luò)智能化
光網(wǎng)絡(luò)智能化的實(shí)現(xiàn)是在光纖通信技術(shù)當(dāng)中十分關(guān)鍵的研發(fā)方向，在光纖通信技術(shù)將近40年的發(fā)展歷程中，傳輸一直占據(jù)著主要地位，成為光通信技術(shù)的干線。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的連續(xù)進(jìn)步和發(fā)展，完美地將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)生更高層次的發(fā)展和進(jìn)步。現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，結(jié)合了連續(xù)控制技術(shù)、自動發(fā)現(xiàn)能力和更加完善實(shí)用的保護(hù)和恢復(fù)功能系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)的智能化。
5.2全光網(wǎng)絡(luò)
全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)在發(fā)展過程中的最高層次，是光線技術(shù)發(fā)展到頂端的最理想階段，也是未來通信網(wǎng)絡(luò)將要發(fā)展成為的最終目標(biāo)，也就是說未來的通信網(wǎng)絡(luò)就是屬于全光的時(shí)代。原始的全光網(wǎng)絡(luò)對于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)處的全光化雖然是可操作的，但是在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處采用的仍然是電器件，這就會阻礙光纖通信容量的穩(wěn)步提升，所以，全光網(wǎng)絡(luò)就是光纖通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的終極目標(biāo)。
5.3光器件集成化
在光電子器件發(fā)展的過程中，追求的就是光器件集成化的真正實(shí)現(xiàn)?？紤]到全光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的核心技術(shù)。將檢測器、激光器、調(diào)制器和其他類型的集成芯片集成到一個(gè)芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過往不同材料的各種薄膜介質(zhì)表層上的連續(xù)沉積來實(shí)現(xiàn)的，主要應(yīng)用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復(fù)雜的技術(shù)，但是由于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)有限，接入帶寬不足，以及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)多媒體的發(fā)展需求，單純地通過改良設(shè)備來擴(kuò)大寬帶，提高速度的做法是很不現(xiàn)實(shí)的，我們必須實(shí)現(xiàn)光器件的集成，從而保證光纖通信的發(fā)展核心堅(jiān)固扎實(shí)。
