1、1探讨通信技术原理及应用趋势研究摘要：通信网和市话通信网中光纤通信网代替电缆通信网已成为被世界所公认的事实。此时因为通信距离影响,导致利用率的不断下降,所以为光纤通信取得进一步发展,必须寻找新的途径,采用新的技术。概述光纤通信技术原理,然后阐明光纤通信新技术的实践应用,最后进行对光纤通信新技术的趋势研究探讨。 关键词：光纤通信 原理 应用 趋势 Abstract: Communication network and telephone communication network in optical fiber communications network to replace the cab
2、le communication network has become the world recognized the fact. At this time because the communication distance influence, falling to the utilization rate of optical fiber communication, so as to achieve further development, must find a new way, using new technology. This paper analyzes the princ
3、iple of optical fiber communication technology, practical application and to explain the new technology in optical fiber communication, the trend of research on new technology of optical fiber communication. Key words: optical fiber communication; principle; application; trend 2中图分类号：TN913.7 文献标识码：A
4、 文章编号： 一、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。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。二、光纤通信技术的原理 2.1 光纤通信是利用半导体激光器或半导体发光二极管作为光源器件，把电
5、信号转换为光信号并将其耦合进石英光纤中进行传输，在接收端使用半导体检测器件，如雪崩光电二极管或光电二极管等，将光信号再还原为电信号的一种通信方式。光纤的结构是由：纤芯、包层、涂敷层和护套组成。 2.2 纤芯的作用是传到光波，包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。为了达到传到光波的目的，需要使纤芯材料的折射率大于包层的折射率。为了实现纤芯和包层材料的折射率差，必须使纤芯和包层的材料有所不3同。目前实用的光纤主要是石英系光纤，其主要材料是石英。如果在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂，则就可以作为纤芯材料。同样，如果在石英中掺入折射率比石英低的掺杂剂，则就可以作为包层材料，经这样掺杂后，上述的目的就可
6、以达到了。 2.3 目前广泛应用的掺杂剂主要是：二氧化锗、五氧化二磷、三氧化二硼、氟。前两种用于提高适应材料的折射率，后两种用于降低石英材料的折射率。实际应用中的光纤，外面加几层塑料涂层，以保护光纤，增加光线的强度。经过涂料以后的光纤成为光纤心线。根据光纤心线的涂料结构的不同，可以分为紧套光纤和松套光纤。 三、光纤通信技术发展的现状 3.1 波分复用技术 波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传
7、输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 3.2 光纤接入技术 光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里” 。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带4接入中，由于光纤到达位置的不同，有 FTTB、FTTC、FTTCab 和 FTTH 等不同的应用，统称 FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤
8、的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供 FE 或 GE 的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。 四、光纤通信技术的广泛应用 光纤通信技术在电力系统和舰艇及水下系统中的应用。 4.1 在电力系统中的应用 电力系统通信与邮电公用网相比，有着自身的特点，比如要求高可靠性、业务多、大部分业务容量小、具有丰富的杆路资源。因此，在电力通信光纤网络建设的过程中，通常会针对电力通信的特点并充分利用电力部门的特征进行光纤通信的建设。 4.1.1 通过电力系统所独有的线路杆塔资源架设的电力特种通信光缆称为电力特种光缆。电力特种光缆分为以下
9、几类：OPGW、ADSS、OPAC、OPPC、MASS、GWWOP、ADL ，电力特种光缆由于其自身结构以及安装形式比较特殊，所以遭到外力破坏的可能性相对来说比较小。目前，应用最为广泛的是 OPGW 和 ADSS 这两种光缆。 4.1.2OPGW 有以下几个方面的优点：光缆同时与地线相复合，从而节省了重复建设的巨大费用；传输信号损耗小，且有着较高的通信质量；具有较好的安全性，不容易被偷盗。其缺点是在应用中有雷击损伤的问题。另一种较常应用于电力通信中的光缆 ADSS 光缆由于其材料采用绝缘5介质，具有重量轻、不会对铁塔照成较大影响等优点，可应用于强电场和长跨距。同时由于其杆塔添加型的安装形式，光
10、缆的架设对输电线的运作影响较小，所以在其安装、维护的过程中可以不用停电。 4.1.3ADSS 光缆在实际使用中最大的问题是电腐蚀 根据其各自的特点，通常在新建线路时，会采用 OPGW 光缆；在老线路加挂光缆时，会使用 ADSS 光缆。而新型特种光缆光纤复合相线(OPPC) 同时具备电能传输功能，国外已应用多年，国内应用处于起步阶段。与ADSS 和 OPGW 等常用光缆比较，OPPC 具有一系列优点，包括与相导线复合，基本不存在 OPGW 雷击断缆问题；不存在 ADSS 电腐蚀断缆问题；处于高电压状态，具有防盗功能。当无法找到合适的 ADSS 和 OPGW 的敷设空间时，OPPC 是适当的选择。
11、目前，在波长 1260 1680nm 范围内，光纤可以传输的波段有 6 个。利用波分复用 (WDM) 技术，每个波段可同时传输多个信道。不同类型的光纤所能传播的光波波长范围也不同。 4.2 光纤在舰艇及水下系统中的应用 光纤通信在舰艇上的应用主要基于光纤优良的传输性能, 同时也由于光纤对电磁现象的不敏感性, 而且能减少重量和尺寸等, 舰用光纤通信就是在这一背景下产生的。当前舰船电子技术深入到各种电器设备和控制系统, 舰用雷达、导航、传感器和指挥系统的信号电缆, 加上其它电器设备和电力电缆, 带来了严重的电磁干扰、射频干扰和电磁泄漏等问题, 使得电磁兼容性的矛盾日益加剧。虽然各种设备的电磁信号在
12、严格的控制之下, 但干扰依然存在,只能在某种程度上减少干扰, 而无法从根本上消除。光纤是一种无源、不导电的介电波导材料, 对电磁现象不6敏感, 其自身也不产生辐射, 以光纤作为信息传输材料, 可以免除各种信号之间的干扰, 传输数据的准确率、灵敏度将大大提高, 保密性也大大增强。特别对于通信监视设备尤为适宜, 可使舰船电磁兼容性矛盾大大缓解。舰艇采用光纤通信技术可使传输的频带增宽、信息容量增大、传输速率提高, 同时还可以极大地节约空间和重量, 而且可以简化安装。4.2.1 光纤的固有化学稳定性和物理特性, 使得它作为传输材料绝缘性能好, 能承受舰艇及水下的恶劣环境耐高湿、抗潮湿和盐份的腐蚀, 而
13、且光纤不会自燃也提高了舰船的安全性。 五、光纤通信技术的发展趋势 5.1 向超高速系统的发展 网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高 4倍，传输每比特的成本大约下降 3040：目前商用系统已从 45Mbps增加到 10Gbps，其速率在 20 年时间里增加了 2000 倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。 5.2 向超大容量 WDM 系统的演进 采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的 200nm 可用带宽资源仅仅利用了不到 1，99的资源尚待发掘。 5.3 实现光联网 波分复用系统技术尽管具
14、有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。 75.4 新一代的光纤 近几年来随着 IP 业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。 5.5 光接入网 过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。 六、结语 光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，是现代通信网的主要传输手段，技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。 参考文献： 1阙大顺. 光纤在舰艇及水下系统中的应用J.舰舶电子工程 1999 年第 2 期 2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.
