现代通信技术概论大作业

现代通信技术概论大作业课题名称：对光纤通信的认识学院：信息与机电工程学院专业：电子信息工程姓名：班级：电子1班对光纤通信的认识光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。

目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。

1光纤通信技术历史与发展现状1960年，第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世，世界性的光纤通信研究热潮开始。

而真正为光纤通信奠定基础的是1970年研究出的在室温下连续工作的双异质结半导体激光器。

标志着光纤通信进入商业应用阶段的是1976年在美国亚特兰大进行的世界上第一个实用光纤通信系统的现场实验。

此后，光纤通信技术不断发展：光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85um发展到1.31和1.55um，传输速率从几十发展到几十。

另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大：从初期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户接入网，从数字电话到有线电视（CATV），从单一类型信息的传输到多种业务的传输。

1995年以来,为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题,密集波分复用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技术成为国际上的主要研究对象。

DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量,经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。

据统计,截止到2002年,商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。

以10Gbit/s为基础的DWDM 系统已逐渐成为核心网的主流。

DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。

与此同时,随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生。

CWDM的信道间隔一般为20nm,通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260nm～1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0km～80km内较高的性能价格比,因而受到运营商的欢迎。

目前光纤已成为信息宽带的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家基础设施的支柱。

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。

我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。

迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。

不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制订了相应的优惠政策,这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。

P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的直接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。

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[1]。

3光纤通信的优点和应用光纤通信系统的频带很宽，传输容量很大。

就损耗而言，光纤的损耗也很小，中继距离很长，而且误码率很小。

重量轻，体积小也是光纤相对电缆通信的一大优点。

光纤的抗电磁干扰性能也很好，在抗闪电雷击等干扰有着很好的性能。

光纤还有保密性好，泄露小的优点。

此外，光纤的原材料是石英，在地球的存储量可以说是取之不尽，这可以节约金属材料。

由于有如此多的优点，所以光纤通信目前有着广泛的应用。

主要应用有（1）通信网，包括全球通信网（比如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线），各国的公共电话网，各种专用通信网，特殊通信手段（如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用光缆，以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统）；（2）计算机局域网和广域网；（3）有线电视网的干线和广域网；（4）综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入网，可实现电话、数据、视频及多媒体业务综合接入核心网，从而提供各种各样的社区服务。

4光纤通信的新技术1) 光纤放大器光纤放大器是指在光纤通信系统中，用于放大信号的一种放大器。

半导体光放大器有体积小，容易与其他半导体器件集成的优点，但缺点是性能和光偏振方向有光，器件与光纤耦合损耗较大，而光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损耗很小。

2) 光波分复用技术光波分复用技术是将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经合波器汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。

光波分复用能充分利用光纤的巨大带宽资源，同时传输多种不同类型的信号，节省线路投资，降低器件的超高速要求，有着高度的组网灵活性、经济性和可靠性。

3) 光交换技术所谓光交换技术，是指通信网络中，交换功能采用的是全光交换的技术。

目前大多数通信网络中，交换器件还是电子交换，故而限制了通信网络的最高传输速率的提高。

而光交换技术则是全光通信的关键技术。

4) 光孤子通信光孤子是经光纤长距离传输后，器宽度保持不变的超短光脉冲。

利用光孤子作为传输载体，能够是传输距离达到上万千米，甚至几万千米。

5) 相干光通信技术在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输，在接收端与一本振光信号进行相干耦合。

相干光通信技术可以提高系统信道的选择性和灵敏性。

5光纤通信技术的发展趋势通信网是向着数字化，综合化，宽带化发展的。

未来的光纤通信会向超大容量、超长距离传输技术发展，全光网络是光纤通信所追求的目标。

各种光纤通信的新技术飞速的发展，推进了光纤通信发展的整体进程，光纤通信的飞速发展，必将对整个电信网和信息产业产生巨大而深远的影响。

当今社会对通信的依赖越来越大，通信行业的发展对一个国家的发展有着重大的影响，故而在未来很长一段时间内，光纤通信仍然是国内通信行业的一个重要的投资和发展方向，光纤通信将会出现一个蓬勃向上的发展局面。

1）向超高速系统的发展从过去20多年的电信发展史看,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%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。

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20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。

高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。

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。

如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。

采用波分复用系统的主要好处是:1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。

预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

3）实现光联网上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,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。

如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。

根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用。

实现光联网的基本目的是:1)实现超大容量光网络;2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。

鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。

光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮[2]。

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。

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。

目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

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。

而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上)、原始落后的模拟系统。

两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。

唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。

接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。