人人范文网 范文大全

物联网论文

发布时间:2020-03-02 19:02:19 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

光纤通信技术前景

王瑾

辽宁工程技术大学大学 电子与信息工程学院,辽宁省葫芦岛市 邮编:125000

摘要:作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一,光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介,并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌,以现代信息社会最坚实的通信基础的身份,向世人展现了其无限美好的发展前景。自上世纪光纤通信技术在全球问世以来,整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革,光纤通信技术以光波作为信息传输的载体,以光纤硬件作为信息传输媒介,因为信息传输频带比较宽,所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量,且损耗低、体积小、重量轻,还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点,从而备受通信领域专业人士青睐,发展也异常迅猛。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。本文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;关键技术;应用趋势

The prospect of optical fiber communication technology WANG Jin

(Liaoning Technical University,Huludao 125000,china.E-mail:1360895355@qq.com) Abstract: as an important indicator of a new generation of global information technology revolution, the main transmiion medium optical fiber communication technology has become today\'s information society in a variety of diverse and complex information, and profound, extensive changed the whole world information network architecture, with the modern information society communication most solid foundation status, show the bright development prospect to the world.Since the last century since the advent of optical fiber communication technology in the world, the nature of the whole, a revolutionary change in the field of information and communication, optical fiber communication technology uses light wave as the carrier of information transmiion, the hardware to optical fiber as transmiion media, because the information transmiion bandwidth is wide, so it\'s main features are: communication at high speed and large capacity, low lo, small volume, light weight, and anti electromagnetic interference and is not easy to crotalk and a series of advantages, so much communication profeionals favor, but also extremely rapid development.At this time because the

communication distance influence, falling to the utilization rate of optical fiber communication, so as to achieve further development, we must find a new way, using new technology.In this paper

the principle of optical fiber communication technology, practical application and then clarify the new technology in optical fiber communication, finally discues the trend of research on new technology of optical fiber communication.

Keywords: optical fiber communication principle, key technology, application, trend

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。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。 2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

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。 3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。充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。 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。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试,它实现了普遍意义上的高速化信息传输,满足了广大民众对信息传输速度的要求,主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用,即FTTH(意思是光纤到户),作为光纤宽带接入的最后环节,负责完成全光接入的重要任务,基于光纤宽带的相关特性,为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。在光纤宽带接入中,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。 4光纤通信技术的广泛应用 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。 4.1.2 OPGW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。

4.1.3 ADSS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。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,而且光纤不会自燃也提高了舰船的安全性。

4.3应用于广播电视行业

光纤技术有很多优点,它传输速度快、有较强的抗干扰能力,光纤较细,体积小、占用空间少,频带宽、传输和铺设也非常方便,这些优点使得它对信号的质量不会产生影响,也容易受到干扰,传输速度也非常快,因此可以在广播电视网中发挥作用。光纤已经成为广播电视行业的主要传输信号的介质,广播电视领域已经形成了机遇光纤网络的电视网。光纤可以传导出高质量的音频、视频,非常适合在数字化的节目制作网络中应用,因此现在城市中主要就是应用光纤进行传输。另外,广播电视网络是建立在光网络基础上的,所使用的光缆的传输质量和传输效果都非常好,从而确保信号能够可靠地

进行传输。

5光纤通信技术的发展趋势

5.1光接入网通信技术的更进一步发展。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。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接,仍然是原始的、落后的模拟系统,而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的,且高度集成的智能化网

络。

光接入网通信技术所要达到的主要目标有:最大程度的使维护费用得到降低,故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加;与本地网络相结合,达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立,为多媒体时代的到来做好准备;另外,可以最大化的利用光纤本身的一

些优势特点。

5.2光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展,网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变,并正在日新月异的变化发展着,在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术,前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进,从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展,但此项技术相对来讲仍不成熟。 5.3新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点,新一代光纤的研发己成

为当今务实之需,它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下,基于不同的发展需要,己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。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。

5.4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30%~40%: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。

5.5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。 6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。 光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一,在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应

用,在全球通信领域及相关行业在全球处于非常低迷的状态时,光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式,光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式,而成为未来通信领域发展的主流技术,带领人类进入全光时代! 参考文献:

[1]邓大鹏,光纤通信原理(第二版),人民邮电出版,2009[2]赵梓森,光纤通信的回顾与展望,《光通信研究》,2003[3]袁国良,光纤通信原理,清华大学出版社,2004[4]黎正祥,浅谈光纤通信技术,科技资讯,2008[5]蒋耀明,谈光纤通信在我国的发展现状及前景,2009[6]刘增基,光纤通信,西安电子科技大学出版社[7]中国期刊网,小议我国光纤通信技术的现状与发展[8]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

[9]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

[10]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).

[11]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).

物联网论文

物联网课程设计论文

物联网导论论文

物联网结业论文

物联网

物联网

物联网

物联网

物联网

物联网

物联网论文
《物联网论文.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便编辑。
推荐度:
点击下载文档
相关专题 物联网的论文 论文
点击下载本文文档