光纤网( 二 ) _生活百科

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一个最简单的光纤网也是由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成，下图三所示，实际的光纤通信系统要比这複杂得多。图三：

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将电发射机输出的调製信号送入光发射机，光发射机主要有驱动电路和光源，其作用是把电发射机输入的电信号对光源进行调製，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。由光纤构成的光缆实现光信号的传输。光信号传输结束后，通过光纤到达光接收机，光接收机主要由光电检测器、放大电路等组成。光信号进入光接收机后，光电检测器把光信号转换为相应的电信号，经过放大和信号处理后进入电接收机。即使是最简单的光纤通信系统也包括了发射机和接收机以及光纤。如上所述的光纤通信系统虽然简单，但是在工程上也有广泛的套用。它可以构成广播系统、行动电话系统、区域网路系统等。图四：

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光纤网的发展趋势：1、时分复用(TDM)方式向超高速系统发展：从过去二十多年的电信发展看，网路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。高速光纤通信系统能够提高经济效益，光纤通信系统向着超高速方向发展也就是必然的发展趋势。随着技术的发展，电子瓶颈被一个个攻克，商用光纤通信系统传输码速率最初为44.736Mb/s，经过多年的逐步发展，码速率不断提高，现在码速率为2.5Gb/s的高速系统、码速率为10Gb/s的高速系统已经实验成功，已被大量装备到光纤通信网路。採用外调製技术、色散补偿技术和放大自发辐射(ASE)滤波等技术，码速率可以达到40Gb/s，目前可靠且无误码地传输40Gb/s信号乃至40Gb/s以上的信号的技术已经实验成功，已经成为了商用系统。目前已经实现了在单根光纤上传输80Gb/s光波信号的实验，随着技术的发展，不久的将来该技术就会投入商用。目前100Gb/s以上的超高速系统正在实验过程中，超高速系统发展仍然是行业的未来发展方向。2、波分复用(WDM)方式向密集化方向发展：採用电的时分复用(TDM)方式的扩容潜力已经接近极限，然而光纤的频宽资源仅仅利用了不到1%，还有99%的资源尚待发掘。如果将多个不同波长的光源信号同时在一根光纤上传送，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。採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频宽资源，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，从而大大降低传输成本； ③与信号速率及电调製方式无关，是引入宽频新业务的方便手段； ④利用WDM网路实现交换和恢复，可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。按照ITU-T建议的WDM系统的技术规範，目前广泛从标準中心频率为196.10～192.10THz(波长为1528.77～1560.61nm)，信道间隔25GHz，可配置160个信道。考虑到多通道WDM受EDFA的可用频宽和窄带光滤器成本等各种技术上和经济上的限制，目前的实用水平广泛使用16波、32波、40波、64波、80波的系统，最高可达160波，构成的系统有32×2.5Gb/s、40×10Gb/s、80×10Gb/s，目前160×80Gb/s的实验系统也已经研製成功。在实验室里的研究水平还要高，更高水平光波系统也在不断地投入商用。3、新型光纤不断发展：光纤是构筑新一代网路的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传输网路的发展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路基础设施工作的重要组成部分。为了适应干线网和城域网的不同发展需要，非零色散光纤(G.655光纤)已经广泛地套用于WDM光纤通信网路。非零色散光纤(G.655光纤) 在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值，足以压制四波混合和交叉相位调製等非线性影响，同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。全波光纤(无水吸收峰光纤)也在不断的开发与套用。所谓全波光纤是设法消除1385nm附近的水吸收峰，使光纤的可用频谱大大扩展，用来满足城域网面临複杂多变的业务环境。目前光纤通信提高最大传输量的方法主要有两种: 一种是提高传输码速率，另一种是增加传输的光波的数量。因为有效地使业务量进出光纤是网路设计至关重要的因素，採用具有数百个复用波长的DWDM技术将是一项很有前途的解决方案。因此开发具有儘可能宽的可用波段的光纤已成为关键，全波光纤就是在这种形势下诞生的。使用全波光纤可以把波长扩展到1260～1675nm，共有415nm宽度。当前各国光纤通信大都运用在C(1530～1565nm)与L(1565～1625nm)波段，而且仅使用其中的一小部分，还有大部分频率未被使用。一般把这415nm宽度划分成O、E、S、C、L、U六个波段，如果在波长扩展的单模光纤的工作波长範围1260～1675nm的6个波段上，可以套用的波长範围达到415nm，按照波长间隔为50GHz(0.4nm)开通DWDM系统，允许复用的波长数可高达1000个波道以上，以目前单信道80Gb/s的速率计算，波长扩展的单模光纤的单纤通信的总容量为1000×80Gb/s以上。随着新光纤、新光器件和新调製方式的陆续问世，DWDM的单信道传输速率、复用波长数、传输距离的最高纪录将会被不断地刷新。4、Internet技术：目前，国内各科研单位已纷纷投入IP over WDM的研究和开发，承担中国高速信息示範网(China Information Network, CAINONET)的各单位更把IP over WDM作为CAINONET建成以后的主要服务对象来研究。同时，CAINONET也使WDM向城域网和企业网更走近了一大步，它会向电信运营商展示其无与伦比的魅力，使电信运营商更多地考虑在最短的时间内将WDM技术套用于城域网和企业网中。5、光纤用户接入网技术的发展：接入网是信息高速公路的最后1公里。以铜线组成的接入网成为宽频信号传输的瓶颈。为适应通信发展的需要，我国正在加紧改造和建设接入网，逐渐用光纤取代铜线，将光纤向家庭延伸。实现宽频接入网有各种不同的解决方案，其中光纤接入是最能适应未来发展的解决方案。所谓光纤用户接入网(OFSAN)是以光纤作为传输介质、以光作为信息载体的一类用户接入网路。OFSAN的特点是规模庞大、技术複杂、需要的投资巨大，世界各国光纤用户网的开发相差甚远。OFSAN是当前先进国家开发与建设的热点之一。OFSAN的建设是与干线传输网、交换网一起构成全光网路的必要条件。6、光纤用户接入网的巨大优越性：OFSAN与其他用户接入网相比，有下述优越性。(1) 巨大频宽由于光纤的巨大频宽潜力(通常至少可达Tb/s数量级)，使光纤用户接入网具有惊人的容量，可实现宽频互动式多媒体信息的高质量传输，从而消除了通常用户接入网的瓶颈效应；服务信息种类繁多，OFSAN将会从单一的传统电话服务(POTS)发展到宽频综合服务信息服务，包括各类资料、电话、图像等宽频互动式多媒体信息。(2) 安全保密 OFSAN安全可靠，保密性强，目前还没有适当的手段窃听光缆中传输信息。(3) 具有可扩展性通过波分复用技术，可成倍增加使用的频宽而不必更换光缆线路。(4) 传输距离长网路覆盖的範围比较大，与其他类型接入网相比，网路传输信息的距离比较长。(5) 通信协定相同可採用与干线网路一样的光纤技术和通信协定。因此因地制宜地发展宽频接入网，最终实现光纤到家庭，是接入网的发展方向。7、新一代光网路：传统的光传送网仅提供原始的频宽，缺乏上层业务所要求的智慧型性。频宽的提供大部分採用静态配置的固定光链路连线模式，无法根据业务的波动和网路拓扑的实时变化进行动态的资源分配。并且这种静态配置方式必须通过手工操作完成，不仅速度慢、效率低，还缺乏相应的适应网路拓扑结构变化的可扩展性，也不能适应数据业务的发展及其所固有的随机性和突发性，需要从根本上对网路的整体设计、组网方式、网路控制和管理进行全面彻底的调整和革新。由此推动了一种新型的网路体系，这就是自动交换传送网(ASTN) 。其中以OTN 为基础的ASTN又称自动交换光网路(Automatic Switched Optical Network, ASON)，是近代光传送网技术的重大突破，其核心在于引入了控制技术，实现了自动交换。8、新型器件高新技术的套用和全光通信网路：由于科学技术日新月异、新型器件不断研发成功、各种高新技术不断被研究出来，并且逐步被套用于光纤通信中，必将进一步提高光纤通信的容量。近年来新技术和新型器件的发展使全光通信网路逐步成为现实。这些技术包括光放大技术、色散补偿技术、光交换技术、光互连技术、光处理技术等，以上技术的实现依靠近些年来光电子器件的迅速发展。因此必将带动光纤通信商用系统水平的提高，全光通信网路成为发展的必然趋势。我国的光纤网：光纤通信技术目前已经成为了我国科技领域的重要研发方向，其技术设备水平在不断的进步中。下面从光纤通信技术的全局出发，结合信息科技领域的技术发展方向，对光纤通信的未来发展趋势进行深入分析。1、光网路智慧型化：作为信息技术的两大载体，计算机技术和通信技术对人们生活的影响十分重大，在提倡智慧型化的现代社会，实现光纤通信技术的智慧型化是科技工作者一直致力研发的方向。在通信技术中接入智慧型化载体的计算机技术，促使通信技术向智慧型化的方向进步。现代光网路系统在完成传输功能的同时，光网路智慧型化能够赋予其自动发现功能，连续控制功能和自我保护和恢复功能。未来，实现更高级高效的光网路智慧型化是光纤通信系统的重点研发防线之一。2、全光网路：光纤通信技术的最高发展阶段就是实现全光网路，这是光纤技术的最理想化实现形式。全光网路是光纤通信系统技术进步和革新的终极发展目标，未来的通信网路将会进入全光的阶段。3.3 光器件集成化：光器件集成化是光电子器件发展一直追求和实现的目标，将雷射器、检测器、调製器等分散的晶片集成到一个晶片中，是实现光器件集成化的目标。光器件的集成化对全光网路的实现非常重要，是其核心技术之一。