光纤通信与IP传送技术

光纤通信与IP传送技术

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西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）

摘要

本文对光纤通信的发展现状作一简要总结与分析，并对未来的可能发展趋势作了展望；结合ATM，SDH，WDM等技术特点讨论了几种IP传送新技术。

关键词：光纤通信；IP传送

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光纤通信与IP传送技术

目录

摘要 ........................................................... - 1 - 引言 (1)

1.绪论 (2)

1.1光纤通信 (2)

1.2光纤通信系统的组成 (2)

1.2.1光纤光缆技术 (3)

1.2.2光有源器件 (5)

1.2.3光无源器件 (6)

1.2.4光复用技术 (6)

1.2.5光放大技术 (7)

2.光纤通信 (8)

2.1光纤通信的现状 (8)

2.2光纤通信的展望 (9)

3.光纤通信技术的发展历史与未来展望 (11)

3.1光纤通信技术的发展及现状 (11)

3.2光纤通信技术的趋势及展望 (11)

3.2.1向超高速系统的发展 (11)

3.2.2向超大容量WDM系统的演进 (12)

3.2.3实现光联网 (12)

3.2.4开发新代的光纤 (12)

3.2.5解决全网瓶颈的手段一光接入网 (13)

4.1IP over ATM (14)

4.1.1 ATM面向连接与IP非连接的统一 (15)

4.1.2 OSI第3层与第2层的捆绑 (16)

4.1.3 路由与交换的优化结合 (18)

4.2 IP over SDH (18)

4.2.1 IP over SDH概述 (18)

4.2.2 问题的提出 (18)

4.2.3 关于SDH帧结构中的信号标签 (19)

4.2.4 IPoverSDH与IpoverOptical (19)

结束语 (20)

致谢 (21)

参考文献 (22)

I

光纤通信与IP传送技术

引言

在当今世界向知识经济时代迈进过程中，计算机互联网技术的应用成为重要的促进因素，它的不断发展形成推动世界经济高速发展新的源动力。随着国民经济信息化进程的深入发展，整个社会对现代化通信需求进一步增加，新一代宽带通信网络将成为新一代电信的明显特征，宽带IP网络技术应运而生。随着技术条件的成熟，网络的融合正成为电信发展的大趋势。首先是数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一编码进行传输和交换。其次是光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输质量，是三网业务的理想平台。再就是软件技术的发展，使得三大网及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。最后，也是最重要的是统一的TCP/IP协议的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。

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西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）

1.绪论

1.1光纤通信

各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信。光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤传输光波。虽然光和电都是电磁波，但频率范围相差很大。一般通信电缆最高使用频率约9-24兆赫(10(6)Hz)，光纤工作频率在10(14)-10(15))Hz之间。

光纤通信最主要的优点是：(1) 容量大。光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级，故所开发的容量很大。(2) 衰减小。光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。(3) 体积小，重量轻。同时有利于施工和运输。(4) 防干扰性能好。光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。(5) 节约有色金属。一般通信电缆要耗用大量的铜、铝或铅等有色金属。光纤本身是非金属，光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。(6) 成本低。目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格却有所下降。这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。

光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路，继而广泛地用于长途干线网上，成为宽带通信的基础。光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。目前，各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。

随着光纤放大器、光波分复用技术、光弧子通信技术、光电集成和光集成等许多新技术不断取得进展，光纤通信将会得到更快的发展。

1.2光纤通信系统的组成

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。

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用103微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通

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信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。

1.2.1光纤光缆技术

光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。

特种光纤具体有以下几种:

1.2.1.1. 有源光纤

这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA)应用于1550nm附近(C、L波段);掺镨光纤放大器(PDFA)主要应用于1310nm波段;掺铥光纤放大器(TDFA)主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼(Raman)光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显著作用是:直接放大光信号，延长传输距离;在光纤通信网和有线电视网(CATV网)中作分配损耗补偿;此外，在波分复用(WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。

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