光纤通信技术论文Word下载.doc

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从整个电信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网（CPN）两大块，其中CPN属用户所有，因而，通常意义的电信网指公用电信网部分。

公用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网3部分。

长途网和中继网合并称为核心网。

相对于核心网，接入网介于本地交换机和用户之间，主要完成使用户接入到核心网的任务，接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间一系列传送设备组成。

“信息高速公路”的基础是光纤通信，它用光缆把千万家用户单位联结在一起。

以光纤为基础的“信息高速公路”有很宽的频带，可以同时传送500个电视频道。

因此，无论是文字信息、声音信息，还是图像信息或电视，都可以在“信息高速公路”的网络中及时传送。

传送的速率很高，一部《不列颠百科全书》通过“信息高速公路”，不到5秒钟就能传送完毕。

美国光缆总长度已达1280800万千米，然而与“信息高速公路”的要求相比，传输能力还远远不够。

在名副其实的“信息高速公路”出现之前，这些光缆系统必须要增容，而所传输的信息则要数字化和加以标识，这样才能省电，并且精确地传给电话通信系统的用户。

工程师们正就光缆和铜缆哪一个可以为家庭提供实用通信线路的问题展开争论。

问题的关键是带宽，所用的发射频率越高，带宽就越大。

同轴电缆一般能传输75个频道的节目，因此，同轴电缆是将“信息高速公路”延伸进千家万户的导线。

电话系统有一个巨大的优点，即已经同全国电话网相连，而这种网络则是由光缆和最先进的超级计算机交换系统组成的。

因此建设“信息高速公路”可以利用电话网络。

光纤可能最终会取代通向家庭的电话线和有线电视的电缆线，但在相当长一段时期内还不必这样做，因为同轴电缆足以处理家庭所需的信息容量。

“信息高速公路”的骨干将是光缆系统。

光缆是由细长的玻璃束构成的，能以激光脉冲形式传输数字化信息，而同轴电缆中传输的则是无线电波。

激光脉冲比无线电波的波长短，所以光纤线路的信息容量大。

例如，一根光纤能同时传输5000路视频信号，或同时传输50万路电话通话。

光纤抗干扰能力强，信号衰减小，适于远距离传输大量信息。

另一项关键技术是“数字压缩”技术，可降低表达一条信息无论是文件、静止图像、电影或声音所需的数字码（1和0的数字串）的数量。

数字传输对传输视频信息至关重要，因为数字化的视频信息占用大量的空间。

例如，只有4秒钟长的数字化电影会占满100兆字节的硬驱空间。

如果不加以压缩，一部标准长度的故事片会充满350多盘普通光盘。

为了实现压缩，在从一帧至另一帧的画面中，只录下变化的部分，而不变的（如背景）则只录下一次。

目前尚不存在的一项关键技术是所谓的家用信息电器，它可与“信息高速公路”相接，支持所有拟议中的视频和文字应用，并且像电话和电视机一样使用方便。

近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。

在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。

光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。

在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。

光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。

一、光纤通信系统概述

1光纤通信技术定义

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。

在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。

光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

图一为光纤通信系统原理图

（图一）

2光纤通信技术优势

2.1频带极宽，通信容量大光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。

散波长窗口，单模光纤具有几十GHz·

km的宽带。

对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。

通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。

采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。

目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。

巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。

2.2损耗低，中继距离长目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。

如果将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。

这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;

对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

目前，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里，这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。

2.3抗电磁干扰能力强我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。

与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。

它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。

这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。

这一点对于强电领域（如电力传输线路和电气化铁道）的通信系统特别有利。

2.4光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。

这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。

此外，光纤的重量轻，柔韧性好，光缆的重量要比电缆轻得多，在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量，显得更有意义。

还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。

2.5保密性能好对通信系统的重要要求之一是保密性好。

然而，随着科学技术的发展，电通信方式很容易被人窃听，只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置，就可以获取明线或电缆中传送的信息，更不用去说无线通信方式。

光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。

即使在弯曲半径很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。

并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。

更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。

所以光纤的保密性能好。

此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。

3光纤接入技术

随着通信业务量的不断增加，业务种类也更加丰富，人们不仅需要语音业务，高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。

光纤接入网可分为有源光网络A（ON）和无源光网络（（PON。

）采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。

若光配线网（ODN全）部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是无源光网络。

现阶段，无源光网络P（ON）技术是实现FT－Tx的主流技术。

典型的PON系统由局侧OLT光（线路终端）、用户侧ONUO/NT（光网络单元）以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork（光分配网络）组成。

PON技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。

为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，由于光纤到达置的不同，有FTB、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。

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

图二为FTTH光纤接入技术示意图

（图二）

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）实现用户和局端的自接连接，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。

二、光纤通信技术的发展及前景

1光纤通信的历史

　　光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。

1966年,美籍华人高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表论文,预见了低损耗的光纤能够用