光纤通讯简介
光纤通讯技术(optical fiber communications)从光通讯中锋芒毕露,已成为现代通讯的关键支柱之一,在现代电信网中起着无足轻重的作用。光纤通讯作为一门新兴技术,其近年来开展速度之快、运行面之广是通讯史上稀有的,也是环球新技术反派的关键标记和未来信息社会中各种信息的关键传送工具。
光纤通讯百科
光纤通讯技术(optical fiber communications)从光通讯中锋芒毕露,已成为现代通讯的关键支柱之一,在现代电信网中起着无足轻重的作用。光纤通讯作为一门新兴技术,其近年来开展速度之快、运行面之广是通讯史上稀有的,也是环球新技术反派的关键标记和未来信息社会中各种信息的关键传送工具。
专业概述
光纤即为光导纤维的简称。光纤通讯是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通讯方式。从原理上看,构成光纤通讯的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、资料组成以及光学特性启动分类外,在运行中,光纤常按用途启动分类,可分为通讯誉光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与公用两种,而性能器件光纤则指用于成功光波的加大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等性能的光纤,并常以某种性能器件的方式出现。光纤通讯是应用光波作载波,以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通讯方式,被称之为“有线”光通讯。当今,光纤以其传输频带宽、抗搅扰性高和信号衰减小,而远优于电缆、微波通讯的传输,已成为环球通讯中关键传输方式。1966年英籍华人高锟(Charles Kao)宣布论文提出用石英制造玻璃丝(光纤),其损耗可达20dB/km,可成功大容量的光纤通讯。过后,环球上只要少数人置信,如英国的规范电信实验室(STL)、美国的Corning玻璃公司,Bell实验室等指导。2009年高锟因发明光纤取得诺贝尔奖。1970年,Corning公司研制出损失低达20dB/km,长约30 m的石英光纤,听说破费了3000千万美元。1976年Bell实验室在华盛顿亚特兰大树立了一条实验线路,传输速率仅45Mb/s,只能传输数百路电话,而用中同轴电缆可传输1800路电话。由于过后兴无通讯誉的激光器,而是用发光二极管(LED)做光纤通讯的光源,所以速率很低。1984年左右,通讯誉的半导体激光器研制成功,光纤通讯的速率到达144Mb/s,可传输1920路电话。1992年一根光纤传输速率到达2.5Gb/s,相当3万余路电话。1996年,各种波长的激光器研制成功,可成功多波长多通道的光纤通讯,即所谓“波分复用”(WDM)技术,也就是在1根光纤内,传输多个不同波长的光信号。于是光纤通讯的传输容量倍增。在2000年,应用WDM技术,一根光纤光纤传输速率到达640Gb/s。有人对高锟1976年发明了光纤,而2010年才取得诺贝尔奖有很大的不懂。理想上,从以上光纤开展史可以看出,虽然光纤的容量很大,没有高速度的激光器和微电子仍不能施展光纤超大容量的作用。电子器件的速率才到达吉比特/秒量级,各种波长的高速激光器的出现使光纤传输到达太比特/秒量级(1Tb/s=1000 Gb/s),人们才意识到“光纤的发明引发了通讯技术的一场反派!”
好处和无余(1)通讯容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。驳回这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外所有文字资料传送终了。Gbit/s系统曾经投入商业经常使用。光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm左近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比任何传输媒质的损耗都低。因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。(2)信号搅扰小、隐秘性能好;(3)抗电磁搅扰、传输质量佳,电通讯不能处置各种电磁搅扰疑问,唯有光纤通讯不受各种电磁搅扰。(4)光纤尺寸小、重量轻,便于铺设和运输;(5)资料起源丰盛,环境包全好,无利于浪费有色金属铜。(6)无辐射,难于窃听,由于光纤传输的光波不能跑出光纤以外。[1] (7)光缆顺应性强,寿命长。(8)质地脆,机械强度差。(9)光纤的切断和接续须要肯定的工具、设备和技术。(10)分路、耦合不灵敏。(11)光纤光缆的笔挺半径不能过小(》20cm)(12)有供电艰巨疑问。应用光波在光导纤维中传输信息的通讯方式.由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等清楚好处,光纤通讯中的光波关键是激光,所以又叫做激光-光纤通讯.
原理与运行光纤通讯的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,而后调制到激光器收回的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并经过光纤发送进来;在接纳端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢恢复信息.随着信息技术传输速度日益降级,光纤技术已失掉宽泛的注重和运行。在多微机电梯系统中,光纤的运行充沛满足了少量的数据通讯正确、牢靠、高速传输和处置的要求。光纤技术在电梯上的运行,大大提高了整个控制系统的反响速度,使电梯系统的并联群控性能有了清楚提高。电梯上所经常使用的光纤通讯装置关键由光源、光电接纳器和光纤组成。
光源微机控制系统输入的信号为电信号,而光纤系统传输的是光信号,因此,为了把微机系统发生的电信号在光纤中传输,首先要把电信号转换为光信号。光源就是这样一种电光转换器件。光源首先将电信号转换成光信号,再向光纤发送光信号。在光纤系统中,光源具有十分关键的位置。可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。半导体光源是应用半导体的 PN结将电能转换成光能的,罕用的半导体光源有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD) 。
半导体光源因其体积小、重量轻、结构繁难、经常使用繁难、与光纤易于相容等好处,在光纤传输系统中失掉了宽泛的运行。
光电接纳器在光纤中传输的光信号在被微机系统所接纳前,首先要恢复成相应的电信号。这种转换是经过光接纳器来成功的。光接纳器的作用就是将由光纤传送过去的光信号转换成电信号,再把该电信号交由控制系统启动处置。 光接纳器是依据光电效应的原理,用光照耀半导体的 PN结,半导体的 PN结排汇光能后将发生载流子,因此发生 PN结的光电效应,从而将光信号转换成电信号。运行于光纤系统中的半导体接纳器关键有半导体光电二极管,光电三极管、光电倍增管和光电池等。光电三极管不只能把入射光信号变成电信号,而且能把电信号加大,从而能够与控制系统接口电路很好地婚配,所以光电三极管的运行最为宽泛。
光纤光纤是光信号的传输通道,是光纤通讯的关键资料。光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成,是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅,外面掺有微量的其它资料,用以提高资料的光折射率。纤芯外面有包层,包层与纤芯有不同的光折射率, 纤芯的光折射率较高, 用以保障光信号关键在纤芯里启动传输。 包层外面是一层涂料,关键用来参与光纤的机械强度,以使光纤不受外来侵害。光纤的最外层是外套,也是起包全作用的。光纤的两个关键特征是损耗和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或损耗,用db/km示意,该参数相关到光信号的传输距离,损耗越大,传输距离越短。多微机电梯控制系统普通传输距离较短,因此为降低老本,大多选择塑料光纤。光纤的色散关键相关到脉冲展宽。 在三菱电梯控制系统中, 光纤通讯关键用于群控与单梯间的数据传送及两台并联的单梯之间的数据传送。三菱电梯所用的光纤装置关键由光源、光接纳器和光纤组成,其中光源和光接纳器被封装在光纤接插件的定插头内,光纤与动插头相连。
光波分复用技术[2] WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术是支经常使用多束激光在同一条光纤上同时传输多个不同波长的光波技术。它能够极大地提高光纤传输系统的传输容量。目前,1.6 Tbit/s的WDM系统曾经大规模商用化。为了进一步提高光纤传输的容量,1995年后DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)基础成为了国际上关键的钻研对象,朗讯贝尔实验室以为商用的DWDM系统容量最高能够到达100 Tbit/s。目前,以10 Gbit/s为基础的DWDM已在我国多个经营商中逐渐成为中心网干流。DWDM系统除了波长数和传输容量不时参与外,光传输距离也从600 km参与到了2000 km以上。除此之外,粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)也在城域光传送网扩展中应运而生,具有超大容量、短距离传输和低老本等好处。钻研人员还发现,将多个光时分复用OTDM信号启动波分复用能够大大提高传输容量。只需适当联合就能够成功Tbit/s以上的传输,因此,它也成为未来光纤通讯的开展方向。实验室中大少数超越3 Tbit/s的传输实验都是采取这种方式成功的。
光孤子通讯技术[3] 光是一种不凡的ps数量级上的超短光脉冲,它经过光纤长距离传输后,波形和速度都坚持不变。光孤子通讯就是应用光孤子作为载体成功长距离无畸变的通讯的,在零误码的状况下信息传递可到达万里。泛滥实验标明,它可以用于海底光缆通讯等,而且适宜与WDM系统联合构成超高速大容量的光通讯,当单信道速率到达40 Gbit/s以上时,光孤子通讯的好处得以充沛表现。
光纤接入技术光纤接入运用PON技术可以与多种技术相联合,比如ATM\SDH和以太网等,区分发生APON、GPON、EPON。相比之下,EPON承袭了以太网的好处而且老本相对较低,在和光纤技术相联合后,EPON不在只局限于局域网,还扩展到城域网,甚至广域网。如今光纤到户也驳回EPON 技术;GPON对电路替换业务支持最有好处,又能充沛应用现有的SDH技术,但是技术较复杂,老本偏高;APON将用于成功FTTH方案。
上班环节发送:CPU 经过公用 IC芯片将并行数据串行化,并依据通讯格局拔出相应位码(起始、中止、校验位等) ,由输入端 TXD将信号送入光纤接插件(即定插头) ,再由光纤接插件中的光源启动电—光转换,转换后的光信号经过光纤动插头向光纤发送光信号,光信号在光纤中向前流传。接纳:来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头,向定插头的接纳器发送,接纳器将接遭到的光信号启动光—电恢复,从而失掉相应的电信号,该电 信号送入到公用的 IC 芯片的RXD输入端,经公用 IC芯片将串行数据改为并行数据后,再向 CPU传送。
运行畛域光纤通讯的运行畛域是很宽泛的,关键用于市话中继线,光纤通讯的好处在这里可以充散施展,逐渐取代电缆,失掉宽泛运行。还用于短途支线通讯过去关键靠电缆、微波、卫星通讯,现以逐渐经常使用光纤通讯并构成了占环球好处的比特传输方法;用于环球通讯网、各国的公共电信网(如中国的国度一级支线、各省二级支线和县以下的支线);它还用于高质量黑白的电视传输、工业消费现场监督和调度、交通监督控制指挥、城镇有线电视网、共用天线(CATV)系统,用于光纤局域网和其余如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有侵蚀和有辐射等中经常使用。光纤传输系统关键由:光发送机、光接纳机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成。要成功通讯,基带信号还肯定经过电端机对信号启动处置后送到光纤传输系统成功通讯环节。它适宜于光纤模拟通讯系统中,而且也适用于光纤数字通讯系统和数据通讯系统。在光纤模拟通讯系统中,电信号处置是指对基带信号启动加大、预调制等处置,而电信号反处置则是发端处置的逆环节,即解调、加大等处置。在光纤数字通讯系统中,电信号处置是指对基带信号启动加大、取样、量化,即脉冲编码调制(PCM )和线路码型编码处置等,而电信号反处置也是发端的逆环节。对数据光纤通讯,电信号处置关键包括对信号启动加大,和数字通讯系统不同的是它不须要码型变换。
专业设置
基本信息专业称号:光纤通讯专业代码:590309
造就指标本专业造就能从事光纤网络工程的规划树立、SDH系统的调测保养、电信中心网络和接入网络的工程保养等上班的运行型人才。具有较强的电缆、光缆设计与施工、线路规划概估算的才干以及在光纤通讯设备装置、调试与保养及其相关畛域从业的综合职业才干。
关键课程工程制图、电路与信号、电子技术、单片机与嵌入系统、光纤通讯原理、光纤通讯设备、综合业务接入网、线路工程与概估算、CATV系统、通讯光缆线路、接入网技术、通讯电源、计算机运行基础、计算机网络基础、数字通讯原理、通讯终端设备等。
务工方向从事光纤通讯线路工程和接入网的设计、施工、概估算编制和工程监理;光纤通讯设备的装置、调试和操作保养;通讯网络规划设计、施工、监理等上班。
开展
光纤通讯是现代通讯网的关键传输手腕,它的开展历史只要一二十年,曾阅历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤.驳回光纤通讯是通讯史上的严重改革,美、日、英、法等20多个国度已宣布不再树立电缆通讯线路,而努力于开展光纤通讯.中国光纤通讯已进入适用阶段.光纤通讯的降生和开展是电信史上的一次性关键反派与卫星通讯、移动通讯并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后,由于因特网业务的迅速开展和音频、视频、数据、多媒体运行的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通讯就是应用光波作为载波来传送信息,而以光纤作为传输介质成功信息传输,到达通讯目的的一种最新通讯技术。通讯的开展环节是以不时提高载波频率来扩展通讯容量的环节,光频作为载频已达通讯载波的下限,由于光是一种频率极高的电磁波 ,因此用光作为载波启动通讯容量极大,是过去通讯方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通讯是人们早就谋求的指标,也是通讯开展的肯定方向。光纤通讯与以往的电气通讯相比,关键区别在于有很多好处:它传输频带宽、通讯容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节俭金属资料,无利于资源正当经常使用;绝缘、抗电磁搅扰性能强;还具有抗侵蚀才干强、抗辐射才干强、可绕性好、无电火花、暴露小、隐秘性强等好处,可在不凡环境或军事上经常使用。
趋向FTTH可向用户提供极丰盛的带宽,所以不时被以为是理想的接入方式,关于成功信息社会有关键作用,还须要大规模推行和树立。FTTH所须要的光纤或者是现有已敷光纤的2~3倍。过去由于FTTH老本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等要素,使FTTH还未能提到日程过去,只要大批的实验。由于光电子器件的提高,光收发模块和光纤的多少钱大大降低;加上宽带内容有所缓解,都减速了FTTH的适用化进程。兴旺国度对FTTH的看法不齐全相反:美国AT&T以为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运转商Verizon和Sprint比拟踊跃,要在10—12年内驳回FTTH革新网络。日本NTT开展FTTH最早,曾经有近200万用户。中国FTTH处于试点阶段。
FTTH遇到的应战现宽泛驳回的ADSL技术提供宽带业务尚有肯定好处与FTTH相比:①多少钱廉价②应用原有铜线网使工程树立繁难③关于1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH少量推行受制约。关于不久的未来要开展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网抢先戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,高低行传输不对称的业务,ADSL就难以满足。尤其是HDTV,经过紧缩,其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可紧缩到5~6Mbps。理论以为对QOS有所保障的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以以为HDTV是FTTH的关键推进力。即HDTV业务来到时,非FTTH无法。
FTTH的处置方案理论有P2P点对点和PON无源光网络两大类。F2P方案逐一好处:各用户独立传输,互不影响,体制变化灵敏;可以驳回廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺陷:为了缩小用户间接到局的光纤和管道,须要在用户区安排1个汇总用户的有源节点。PON方案——好处:无源网络保养繁难;准则上可以节俭光电子器件和光纤。缺陷:须要驳回昂贵的高速光电子模块;须要驳回区分用户距离不同的电子模块,以防止各用户上传信号相互抵触;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽相互占用,假设用户带宽得不到保障时,不单是要网络扩容,还须要改换PON和改换用户模块来处置。(依照市场多少钱,PEP比PON经济)PON有多种,普通有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适宜ATM替换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:驳回通用帧处置的OFP-PON。(4)EPON:驳回以太网技术的PON,GPON是千兆以太网的PON。(5)WDM-PON:驳回波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长无关,使保养不便,在FTTH中很少驳回。无线接入技术开展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协定,传输带宽可达54Mbps,笼罩范围达100米以上,已可商用。假设驳回无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:高低行数据和点播电视VOD的上传数据,关于普通用户其上传不大,IEEE802.11g是可以满足的。而驳回光纤的FTTH关键是处置HDTV宽带视频的下行传输,当然在须要时也可蕴含一些下行数据。这就构成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,假设驳回PON,就特意繁难,由于此PON无上传信号,就不须要测距的电子模块,老本大大降低,保养繁难。假设,所属PON的用户个体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)笼罩而可应用,那么可不用树立公用的WLAN。接入网驳回无线是趋向,但无线接入网仍须要密布于用户邻近的光纤网来撑持,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的开展趋向。光替换的开展实践上可示意为:通讯输+替换。光纤只是处置传输疑问,还须要处置光的替换疑问。过去,通讯网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,替换是驳回电子替换机。通讯网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。正当的方法应该驳回光替换。但由于光开关器件不成熟,只能驳回的是“光-电-光”方式来处置光网的替换,即把光信号变成电信号,用电子替换后,再变还光信号。显然是不正当的方法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以成功光替换网络,特意是所谓ASON-智能替换光网络。理论在光网里传输的信息,普通速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。普通要在低次群中成功电子替换。而光替换可成功高速XGbDs的替换。当然,也不是说,一切都要用光替换,特意是低速,颗粒小的信号的替换,应驳回成熟的电子替换,没有必要驳回不成熟的大容量的光替换。以后,在数据网中,信号以“包”的方式出现,驳回所谓“包替换”。包的颗粒比拟小,可驳回电子替换。但是,在少量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该驳回容量大的光替换。少通道大容量的光替换已有适用。如用于包全、下路和小量通路调度等。普通驳回机械光开关、热光开关来成功。由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限度,通路数普通在8—16个。电子替换普通有“空分”和“时分”方式。在光替换中有“空分”、“时分”和“波长替换”。光纤通讯很少驳回光时分替换。光空分替换:普通驳回光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关无机械的、半导体的和热光开关等。驳回集成技术,开收回MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开收回1296x1296MEM光替换机(Lucent),属于实验性质的。光波长替换:是对各替换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通讯。成功光波长替换的关键是须要开发适用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的牢靠的光开关阵列等。已开收回640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相联合的交叉衔接实验系统(corning)。驳回光空分和光波分可构成十分灵敏的光替换网。日本NTT在Chitose市启动了驳回波长路由替换的现场实验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。智能替换的光网,称为ASON,是进一步开展的方向。集成光电子器件的开展似乎电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是一切的光电子器件都要集成,但会有相当的一局部是须要而且是可以集成的。目前正在开展的PLC-平面光波导线路,似乎一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以间接集成为一个光电子器件。要成功FTTH也好,ASON也好,都须要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。光纤通讯的市场妇孺皆知,2000年IT行业泡沫,使光纤通讯产业消费规模爆炸性地开展,产品消费过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的多少钱都狂跌。特意是光纤,每公里泡沫期间多少钱为¥1200,多少钱Y100左右1公里,比铜线还廉价。光纤通讯的市场何时能恢复?依据RHK的对北美通讯产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于发展4年。有所上升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才干复元。光纤通讯的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的水平是由FTTH和宽带数字电视所带动的。FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通讯的市场肯定有美妙的情形。兴旺国度的FTTH曾经开局树立,曾经有相当的市场。大体上看,器件和设备随市场的须要,其利润会逐渐上升,2007-2008年或者良好。但光纤产业,虽然反倾销成功,多少钱也仍低迷不起,利润甚微。实践上,谢环球范围内,光纤的消费规模过大,而FTTH的开展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的开展的影响,上升缓慢。据了解,有大公司封存几个光纤厂,依据市场状况,可随时启动消费,其结果是一直供大于求。供不应求才干涨价,是理论的市场法令,所以光纤产业要想厚利,或者是2009年后的事件。中国经济不兴旺地域和小城镇,还须要树立光纤线路,但光纤用量依然处于供大于求的范围内。对中国市场,FTTH受ADSL的应战和数字电视HDTV开展的制约,会有所延后。中国少量树立FTTH的社会环境和条件尚未具有,或者须要期待一段期间。不过,北京奥运会须要HDTV的推进和设备多少钱的降低,会促成FTTH的开展。估量在2007-2008年在中国FTTH可开局推行。不过也有些大市区的所谓中心商业区CBD,有比拟强的经济力气,曾经驳回光纤到住地PTTP来树立。总的来说,中国的FTTH处于试点阶段。试点的作用,一方面是探索技术和树立的阅历,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,电信运转商,中央业主都踊跃对FTTH试点,以便开展宽带业务。因此,广播运转商遭到渺小的应战,广播商应放慢开展数字电视的进程,并且要空虚节目内容和采取有竞争力的商业形式。假设广播商要开展VOD点播电视,还须要对电缆电视网双向革新,假设驳回光纤网,可更充沛地顺应未来的技术开展和市场需求。宽带中国策略工业和信息化部在2012年5月颁布的《宽带网络基础设备“十二五”规划》中提出,到2015年,全国基本成功“市区光纤到楼入户,乡村宽带进乡入村”。市区家庭接入带宽到达20兆比特/秒,乡村家庭接入带宽到达4兆比特/秒;成功光纤到户笼罩两亿户,用户超越0万,市区新建住宅光纤到户率到达60%以上。“我国宽带市场的接入方式与技术以ADSL为主,而其余宽带速率高的国度基本上是以光纤接入为主。”中国工程院院士赵梓森说,成功光纤入户是宽带策略最关键的一环。中国迷信院院士干福熹示意,光纤通讯具有信息容量大、传输距离远、信号搅扰小等好处。全环球通讯系统中,90%以上的信息量都是经过光纤传输的。未来5~10年,我国规模实施光纤到户每年所需的光纤估量在一亿公里以上,从而为国际光纤通讯业开展带来很好的机会。据国际电信联盟最新统计,环球已推出宽带策略的国度和经济体达112个。宽带策略的实施,必将带来光纤接入大开展,并使光纤宽带产业成为整个信息通讯产业中生长最快、开展空间最大的产业之一。
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光纤通讯原理
光纤通讯原理—组成局部
最基本的光纤通讯系统由光发信机、光收信机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。其中光发信机担任将信号转变成适宜于在光纤上传输的光信号,光纤线路担任传输信号,而光收信机担任接纳光信号,并从中提取信息,而后转变成电信号,最后失掉对应的话音、图象、数据等信息。
(1)光发信机----由光源、驱动器和调制器组成,成功电/光转换的光端机。其性能是未来自于电端机的电信号对光源收回的光波启动调制,成为已调光波,而后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
(2)光收信机----由光检测器和光加大器组成,成功光/电转换的光端机。其性能是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,而后,再将这强劲的电信号经加大电路加大到足够的电平,送到接纳端的电端汲去。
(3)光纤线路----其性能是将发信端收回的已调光信号,经过光纤或光缆的远距离传输后,耦合到收信端的光检测器下来,成功传送信息义务。
(4)中继器----由光检测器、光源和裁决再生电路组成。它的作用有两个:一个是补救光信号在光纤中传输时遭到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
(5)无源器件----包括光纤衔接器、耦合器等,成功光纤间的衔接、光纤与光端机的衔接及耦合。
3.光纤通讯原理
光纤通讯的原理就是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,而后调制到激光器收回的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并经过光纤经过光的全反射原理传送;在接纳端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢恢复信息。
光通讯正是应用了全反射原理,当光的注入角满足肯定的条件时,光便能在光纤内构成全反射,从而到达长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射,使光线限度在纤芯中传输。光纤中有两种光线,即子午光线和斜射光线,子午光线是位于子午面上的光光线,而斜射光线是不经过光纤轴线传输的光线。
上方以光线在阶跃光纤中传输为例解释光通讯的原理。
如图所示为阶跃型光纤,纤芯折射率为n1,包层的折射率为n2,且n1》n2,空气折射率为n0。在光纤内传输的子午光线,简称内光线,遇到纤芯与包层的分界面的入射角大于θc时,才干保障光线在纤芯内发生屡次反射,使光线沿光纤传输。但是,内光线的入射角大小又取决于从空气中入射的光线进入纤芯中所发生折射角θ2,因此,空气和纤芯界面上入射光的入射角θi就限定了光能否在光纤中以全反射方式传输,与内光线入射角的临界角θc相对应,光纤入射光的入射角θi 有一个最大值θmax。
当光线以θi》θmax入射到纤芯端面上时,内光线将以小于θc 的入射角投射到纤芯和包层界面上。这样的光线在包层中折射角小于90度,该光线将射入包层,很快就会显露光纤。
当光线以 θi《θmax入射到纤芯端面上时,入射光线在光纤内将以大于 的θc入射角投射到纤芯和包层界面上。这样的光线在包层中折射角大于90度,该光线将在纤芯和包层界面发生屡次反射,使光线沿光纤传输。
光纤通讯的优缺陷是什么
光纤通讯是有线(固网)通讯技术,而是卫星通讯是无线(移动)通讯技术。而有线和无线,繁难从名字上看,差异就清楚的很。上方繁难讲一下这两类技术的优缺陷:
无线通讯的好处:
无线通讯网络灵敏,可扩展性强;而有线通讯网络反之。家里装修过的都知道,家里某个房间假设要想布网线,肯定在装修时做好。假设装修完了,想在某个房间参与网线就十分艰巨了,这时就只能经过无线路由器+无线网卡的方式来成功相似性能。同理,简直一切正轨的有线网络,都须要提早设计,规划和施工,灵敏性和可扩展性都较无线网络弱得多。
无线通讯网络树立老本昂贵,而有线通讯网络反之。就以大家天天都经常使用的3G/4G通讯举例,经营商树立一个基站,能很容易的同时为几百甚至上千个终端提供通信服务。
无线通讯可以提供很强的移动性,而有线通讯的移动性很弱。这一条是比拟容易了解的吧,不太多开展了。
说了半天无线通讯的好处,那是不是有线通讯就可以被代替了呢?答案当然能否认的:
有线通讯带严惩,而无线通讯网络反之。经过电缆,可以做到10Gb/S速率;而经过光纤,可以提供Gb/S速率。这关于无线通讯来说,还是无法企及的。
有线通讯提供的通信服务质量理论更稳固一些。无线通讯受限于通讯介质,服务质量较弱。
以上特点选择了,有线通讯技术多用于中心网,成功通讯业务的传输和会聚;而无线通讯技术多用于接近客户端,成功业务的接入。
说回光纤通讯,目前有线网络全体都在向光纤方向开展(光进铜退),相关于其余有线通讯技术,光纤通讯的好处大抵有:
带宽超大,如上文所提,目前Gb/S的光纤网络曾经开局商用了。
对信号的损耗极低,传输距离远。无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。
抗搅扰性强、传输质量佳。
传输隐秘性好,难于窃听。据我所知,目前还没有比拟繁难的方法将一根光纤旁路进去窃听。
而卫星通讯,则是无线通讯开展的一个极其。基站(卫星)笼罩最广,灵敏性和可移动性最佳,信号质量最弱,带宽最低。
卫星通讯关键处置的是通讯的齐全笼罩率的疑问。地球太大了,大洋荒漠高峰。。.。总有很多人迹罕至的中央。在这些中央设置通讯设备,是很不合算的,经常使用率低,保养也很艰巨。相对而言,卫星通讯的老本虽然很高,在这些中央反而是最廉价的处置方案。