时间：2023-03-28 14:57:24
导语：在光纤通信论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
论文摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。
1.光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。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,光纤之间的串绕非常小;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。
光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。
2.光纤通信技术的特点
(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。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。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若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。
(3)抗电磁干扰能力强。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。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。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
3.光纤通信技术在有线电视网络中的应用
20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDH+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,链路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。
有线电视网络在全国各地已基本形成,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)
[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信,2004,(2)
1.1光缆质量差
光缆的主要成分为硅单质，硅单质的纯度会影响光缆的质量，所以对硅提纯技术的提高是光缆建设的必要条件。但现阶段的硅提纯技术还有待提高，不能保证硅的纯度，以至所生产的光缆质量较差。在生产光缆的过程中也存在问题，技术手段的滞后会使生产出的电缆存在质量的欠缺。
1.2网络问题突出
光缆的应用主要在信息的传输上，现代化网络的发展就依靠着光缆建设的完善。但现阶段网络的高覆盖化也成为了光缆应用的一大问题，网络的传输需要大量的传播介质的支持，光缆作为最高效的信息传输介质虽然工作效率高，但其成本价格较其他种类的信息传播介质偏高，所以对于一般不要求高网速和高准确度的网络传输都不会采用光缆作为家庭网络传输介质[3]。过高的成本将减少使用光缆的用户，进一步将影响光传输网的发展。
1.3设备配置与规范不相符
电力通信中的光传输网系统中最为重要的部分就是站点网元，它是信息传输的基础，一般为110kV和220kV两种站点。光传输网中有很多的优点，它的维修十分简单，一般定期对光设备进行检查与修护就可以满足时光网传输的条件。但随着经济的不断发展与科技的不断进步使老旧的光设备配置与规范不相符，光端机的各个槽位具有宽度均匀，且可扩充到10G的能力，可因光缆与设备结构比较复杂，对于能正确合适的与卡槽相符的光缆的制作要求很高，所以造成了光传输设备配置与规范不相符的情况。
2光传输网的优化方案、优化原则与应用
2.1光传输网的优化原则
电力通信主要的工作内容就是进行对信息的传输，所以对于电力通信来说，信息的传播速度与准确度至关重要。对于这两点最为符合要求的信息传输网就是光传输网，它主要承担整个网络的信息交流、会接与传输的作用。所以对光传输网的信息灵敏度与信息传输的稳定性与准确度的要求都很高，首要优化的就是光缆的质量问题。利用新型的单晶硅提纯技术，保证光缆的硅纯度达到正常工作的指标，并且在光缆的制造上也要严格要求其精度，进一步保证光缆的质量达到规定要求。对于网络的设计应以网格与环形为主，这两种形状能降低光在传输过程中损耗程度，同时提高了信息的传输效率。在对管传输网的容量选择时，首先考虑的应该是现有业务信息的情况，对日常统计的容量需求数据经行分析，选择对未来市场最有利的传输容量，为未来业务拓展提供优势。
2.2光传输网的优化方案
现阶段的光传输网还在不断的发展与进步，对于早现已投入使用光传输设备已存在很多实际操作性问题。若要使陈旧的设备符合现代需要的工作要求，所能实行的解决措施就是更换新型的光传输设备或对旧的设备进行改造。根据现有的人均经济水平分析，重新更换光设备对与大多数企业来说都是高成本的，同时也是对资源的一种浪费，所以现阶段对于解决光传输网的更新随度快的问题应该利用改进旧设备来解决。在网络结构重新组建的过程中，可以继续使用单向通道的保护环，只需将使STM-4与STM1并网就能做到网络重新构建。光的电路层优化就是对对设备端口的优化，选择最适合光传输的端口，提高光信息的传输效率。
2.3光传输网优化应用
光传输网在优化以后对于网络传输信息的发展起到积极的作用，在现代化企业中对网络的应用十分广泛，对于企业的宣传发展与管理都离不开网络的协助，高效而严谨的工作也离不开网络的应用。光传输网的优化将有效地提升网络运行的速度与安全性，同时也会完善网络的灵活性，从而使企业的技术与工作效率得到全面的提高，并对企业的发展起到推动的作用。
3电力通信光传输网的发展趋势
随着电力通信光传输网的不断优化，其所涉及到的领域也将更为广泛。光传输网有着其他传输技术无法替代的优势，它的高效性稳定性与准确性保证了信息的有效传播。在降低其成本与改善现有的问题后，光传输网将服务于我们日常生活的网络传播，它的传输信息高效性将改善现有网速较慢的普遍性问题，使我们日常用网也达到畅通无阻的目标。电力通信光传输网在今后的发展前景十分可观，对信息的传播发展有积极的作用。
4结语
本课程内容分为：光通信基本理论、光纤通信基本原理、光纤通信新技术特征等三大部分.主要内容为：绪论、光纤发展、光波导理论与光纤特性、光缆及工程应用、光发送与接收、光无源器件、光放大器、光纤通信系统与设计等.采用的教学方法以课堂教学为主，辅以实习实训等.授课对象为我校本科专业自动化、通信工程、电子信息工程等专业，授课理论学时54，实习实训18，各教学环节学时分配从近4年的教学看，大家普遍认为该课程理论较难、实训操作难、而且理论与实训结合较少.导致大学生们对该课程缺乏学习的主动性、积极性，不利于专业技能人才的培养.作者根据近4年的经验和学生获取该课程的知识、技能的效果，从课程的教学内容、教学方法、手段及见习实训等几个方面提出教研教改的意见.
2光纤通信课程理论教学
针对同学们反映本课程中难懂的理论知识、课前我补充了一些基础知识.比如光波导理论、高等数学、光电子技术、电磁学等知识在该课程中要用到的重要理论.列出一些参考书目供学有余力的同学选读，比如杨祥林编著的《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社出版的顾畹仪编著《光纤通信系统》教材.我们采用多种方法分析一些抽象概念，逐步阐述.例如，光纤传输的波动理论是光纤通信理论中的一个重要内容，通常采用的方法就是波动方程和电磁场表达式求解，其过程繁杂，同学们很难将推导出的理论结果和实际上的物理意义对应.因此在该部分的教学中采用先引入并重点讲解波导、导波等概念的方法，然后解释传输模式，不同的模式对应不同的传播角，产生不同的离散模式是由于光波在芯区和包层分界面上发生反射时产生相位移动引起的，在理解概念的基础上，再运用特征方程理论推导出结论.充分利用多媒体的优势，多媒体PPT教学与传统教学模式相结合，以便提高教学质量.结合该学科的实际，作者制作了适合实际情况的PPT课件，课件的教学效果良好，比如在讲解数字光纤通信系统组成的时候，结合PPT课件图，直观、形象生动的看出了系统由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成.此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等.
3光纤通信实训教学环节
本课程的实训环节除了安排常规的8个实验，模拟信号电—光、光—电转换传输实验、数字信号电—光、光—电转换传输实验、光发送、接收模块实验、光纤无源器件特性测试实验、数字光发送接口指标测试实验、光纤传输特性测量实验波分复用（WDM）光纤通信系统实验等.另外，笔者引入了OpticSimu仿真实训软件，该软件恰好可以克服以上硬件实验平台的不足，可以方便地配置各种光纤通信系统和网络，形象地得到仿真实验结果，配置各种光纤通信系统和光网络，仿真其传输性能，方便、形象地获得系统和网络中各点的光谱、波形、眼图、光信噪比和接收灵敏度.软件界面如图2所示.图3是利用原子功能器件搭建的光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）结构.运用OADM和OXC，构建WDM光网络，并对其进行传输性能仿真，为光网络的设计和规划提供参考.
4结束语
笔者认为,光纤通信技术尚有很大的发展空间,今后会有很大的需求和市场。主要是:光纤到家庭FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。
光纤通信的发展趋势
1、光纤到家庭(FTTH)的发展
FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。
发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。
FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5～6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。
FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP比PON经济)。
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
发达国家发展FTTH的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON,因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。
中国ATM使用远比STM的SDH少,一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话,适合SDH网络,与IP结合没有EPON好,但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好,可用户电话,如用电话需要借助lAD技术。目前,中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。
近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“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,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。
2、光交换的发展什么是通信?
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。
通常在光网里传输的信息,一般速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的
大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。目前,少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于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信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
3、集成光电子器件的发展
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。
中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。
光纤通信的市场
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊1200,现在价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
1.1光纤通信光纤通信，是以光纤作为传输介质，以光波为载波来传输信息，实现信号的传递，是一中新型的通信技术。
1.2光纤通信系统光纤通信系统是利用光纤传递信号的系统，由光发送器、通信光纤、光接收器三部分构成的。首先在发送端通过激光调制器把电信号变成光信号，使光的强度随着电信号幅度的变化而变化，然后将调制好的光信号送到光纤上传输，接收端的光检测器将光信号从光纤中检测出来，通过解调器将其还原成电信号，从而得到原始信息。
1.3光纤通信的特点光纤通信是利用光进行信息传递的典型应用，它有着传统通信技术无可比拟的有点。光纤的原材料是石英玻璃，属于绝缘体，不会受到电磁干扰，因此损耗低，适合长途传输；频带宽，通信容量大，传输速率快；不受串音干扰，无法窃听光纤中传递的信息，保密性强。
2光纤通信的现状和主要应用
2.1光纤通信的技术现状光纤通信可以分为双纤双向通信和单纤双向通信，前者是指通信信息可以在两根光线中同时传输，后者则需要信息经过调频后才能在一根光纤内传输，。可见，单纤双向传输比较节省成本，因此在我国得到了广泛应用。
2.2光纤在各领域的应用
2.2.1光纤在传感器方面的应用光纤不仅可以对光信号进行传输，还可以传输图像。因此，光纤可以与其他元器件结合，对流量、温度、湿度、位置、光照等参数进行测量，发挥传感器的作用。
2.2.2光纤在医学中的应用光纤可以对图像进行传输，可以通过光导纤维导入患者的脑部、心脏或者胃部窥视发病区域，从而进行疾病的治疗，也可以进行激光手术等，因此，光纤在医疗行业也得到了广泛应用。
2.2.3光纤在通信技术中的应用利用光纤作为传输介质，用光信号作为载波的通信即为光纤通信。目前，在我国，很多行业都使用光纤作为传输媒介，比如海底通信、国际通信等。光纤通信正在逐步从光纤到路向光纤到楼、光纤到户、光纤到桌面的技术发展。光纤正在逐步地取代铜线、铜缆，成为通信传输的主导，现状已进入“光进铜退”的时代。
2.2.4光纤在网络电视中的应用上世纪90年来至今，光纤通信在电信传输干线、广播电视、网络电视方面得到了广泛应用，大大促进了有线电视网络的快速发展。
3光纤通信的发展趋势与展望
3.1FTTH接入技术随着社会发展，高清数字电视，即HDTV将会是未来电视业务的主流，要实现这种目标，就需要依靠FTTH，也就是光纤到户技术。光纤到户是一种全透明、全光纤接入网络，适用于引进新业务，对带宽大小、传输模式、波长等因素没有什么限制，且安装在用户家中方便，易于及时维护、更新、升级。可以说，高清数字电视是光纤到户技术的主要推动力，要实现高清数字电视的愿景，就必须依靠FTTH技术啊。FTTH建成后，还将进一步促进三网融合技术的发展，即宽带上网接入、有线电视接入和传统固定电话接入。
3.2全光网络传统的光网络在结接点利用的还是电子器件，这在一定程度上影响了通信干线传输量的提高，因此研究如何用光节点替代电节点是提高传输容量的关键。节点之间的全光化，使信息能够始终以光信号进行传输，无需中间的电光和光电转换，也不用再安比特进行处理，直接根据波长来决定路由，大大提高的传输速率。与传统的通信网络相比，全光网络透明、开放、可靠性高、易扩展、带宽大、误码率低、结构简单、组网灵活，在将来的通信中会得到广泛应用。当然，全光网络并不是独立于其他网络的，需要与异步传输网（ATM）、互联网、移动网等相融合使用。虽然全光网目前还处于起步阶段，但它能消除电光瓶颈，这是未来的发展趋势，也是通信技术发展的理想。
4小结
关键词：光纤通信技术发展现状趋势展望
一、光纤通信技术的发展及现状
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。
目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。
二、光纤通信技术的趋势及展望
目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。
（一）向超高速系统的发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
（二）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率低于1％，还有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级光纤上传送，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。基于WDM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。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
（三）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，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。
由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
（四）开发新代的光纤
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(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。
（五）IPoverSDH与IpoverOptical
以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。
1.1数字光纤通信设备的系统数字光纤通信设备的系统主要有光接收机、光学信道、数据源以及光发送端这四种，其中光接收机主要是接收那些来自于外部传入的信号；光学信道则是光学信息需要进行传输的主要通道，通过这条通道来实现其传输的目的；数据源主要作用是将外部一些需要传输的信号进行加工并对其进行数字化的处理的方式。；而光发送端则需要将那些被加工及数字化后的信号转变成真正的光学信号，这样就方便其进行传输。
1.2数字关系通信系统当中所包含的主要设备光纤通信系统所具有的主要设备为：（1）PCM设备，PCM设备主要作用是将一些数字化的信号真实的转变成可在光信道当中进行传送的光脉冲[2]。（2）光发送端则是所具有的光发送机对接收到的信号进行码型方面的转换，通过设备将其成功的转换成适合光路传输的另外一种码型，随后将其送入到光发送的电路当中转变成光信号。（3）光继器的作用是当信号在真正进行传输的过程当中出现衰落情况时，如果不对信号进行整型放大及再定，则信号就很容易因为失真而出现误码的情况，从而严重影响了信号的后续使用。（4）光接收端这些设备的作用和光发送端设备的作用截然相反，主要是将光信号还原成相关的电信号。（5）光纤设备，光纤是在光通信网络当中的基本设备，因此需要根据不同的应用环境来设置光纤设备的各种不同的类型，同时在对光纤进行选取的过程当中也需要根据真实的应用环境来选择和分析。
二、数字光纤通信设备的管理和应用技术要点
数字光纤通信设备是整个光纤通信系统当中的重要组成部分，所以就需要对数字光纤设备进行加工、维护和管理等方面的工作，一次来加强其在技术方面的运用，同时也应当技术的进步对于数字光纤通信设备的重要性。主要目的的想要通过技术方面的手段来确保数字光纤通信设备能够真正稳定和正常的进行工作。所以，针对光纤通信设备的管理和维护工作应当结合光纤通信设备所独有的特点来开展和进行。具体需要做到以下几点（1）数字光纤通信设备在使用的过程中主要贯穿了光纤通信的全过程，所以为了保证整个光网络的正常运行，就必须做好对数字光纤通信设备的维护工作。（2）需要对数字光纤通信设备做好定期的检测工作，以保障其通信系统的的安全和流畅性，及时做好检验及维护工作。通过对相关设备的定期检查来降低设备出现故障的概率。（3）如果数字光纤通信设备出现故障时，则需要针对产生故障的设备进行及时的处理和维修的工作，而数字光纤通信设备也同样的具有一定的使用寿命，如果在使用的过程中超出了使用寿命的范围，则很容易出现故障问题。同时一些正当或者是不规范的操作，所以出现故障时就需要对全网络进行排查，以方便恢复通信。
三、结语
关键词：光波分复用（WDM）；光载波；光纤
一、光波分复用（WDM）技术
光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。
二、WDM系统的基本构成
WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。
三、双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
1.光发射机
光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。
2.光中继放大器
经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3.光接收机
在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。
4.光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为λs（1550nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出λs（1550nm）波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
5.网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分复用器和解复用器
在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为复用器；反之，将同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。从原理上说，该器件是互易（双向可逆）的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器。光波分复用器性能指标主要有接入损耗和串扰，要求损耗及频偏要小，接入损耗要小于1.0~2.5db，信道间的串扰小，隔离度大，不同波长信号间影响小。在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器。
1.光栅型光波分复用器
闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。
2.介质膜滤波器型光波分复用器
目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。其波长与光纤损耗的关系见图4。每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。
五、WDM技术的主要特点
1.充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。
2.由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。
3.由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。
4.根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。
1.1设计原则
巍山变电站是110kV智能变电站，因此在智能变电站的光纤通信系统建立时，需要从总体上考虑光纤系统的可行性和可实现性，在保证传输安全的前提下保证数据传输的效率，即可靠性。智能变电站光缆的选择要符合施工的实际情况，光纤的接口应该尽量统一，在施工中要尽量采用新技术。方案的设计要尽可能节约光缆的使用量，提高光纤的利用率，同时要在设计中明确施工目标，从而保证施工效率。在进行光缆的铺设时要注意光缆的保护等。
1.2光缆的选择
在智能变电站中，光缆产品的性能决定了智能变电站的通信效率，因此光缆的选择是其在设计时需要优先考虑的，在实际的工作中要根据实际情况进行光缆的选择。在智能变电站内数据的传输距离长，通常选用单模光缆，以确保数据的准确传输；站内各LED之间的通信，则要选用渐变性多模光缆。在进行户外配电装置的选用时，对光缆的抗磨损性要求较高，因此大多选用铠装型光缆。在光缆的选择之后，还要进行光缆连接器的选择，即接入光模块的光纤接头。根据使用的光缆块不同，光缆连接器的选择也有不同。该变电站采用光纤代替了二次电缆技术，并且通过智能终端使各项数据可以共享。
2智能光纤通信系统的主要实施手段
2.1光缆线路设计
在进行信息数据传输时，为了保证传输的稳定性和可靠性，使光纤在各种环境下都能够进行长期使用，需要将光纤制作成光缆。在进行光缆设计时要对光缆进行足够的保护，保证光纤不受外界因素的损坏，光缆的材质要选择重量较轻、便于施工和维护的材料。针对不同的传输环境，选择不同结构的光缆，从而将传输的线路进行优化处理。在进行光缆的安装时，要对光缆之间的挤压、磨损、扭转等进行规范操作，清除光缆附近的障碍物，进行电场强度控制，使其感应电场不超过规定值。由于110kV巍山智能变电站光缆的安装是在高电压的环境下进行安装，因此要格外注意人身安全和安装设备安全，在安装时要进行安全措施防护，保持作业的安全。要注意施工的环境，在施工结束后要在附近悬挂警示牌和设立相关的标志，及时进行光缆的维护等。
2.2通信系统设计
110kV巍山智能变电站的通信系统主要由传输设备、接入设备和电源设备组成，SDH传输设备是光纤系统的核心，所有的控制信号都要通过SDH进行转换才能进行数据的传输。PCM接入设备将传输设备中的2M信号转换为可控制传输的64K信号，而电源设备是通信系统正常运行的重要保证，只有电源提供稳定的电源，才能保证数据传输的可实现性和准确性。在进行通信设备施工时，要对施工人员进行大地放电，消除人体静电，以防止通信设备的损坏。通信设备对周围环境的要求很高，要设置专门的通信机房，安装防静电地板，同时要保证机房的温度和湿度恒定，将通信电池和设备相分隔开，以防止火灾的发生。巍山智能变电站的设计中采用了全封闭式的组合电器，具有很强的抗干扰功能，智能化远程遥控可以大大减少人为操纵的风险。
3现阶段变电站中光纤通信系统存在的问题
3.1光缆施工安全隐患
在智能变电站建设中，光纤通信作为其主要通信介质发挥出了极大的作用，但是在施工建设中容易出现一系列问题，导致变电站通信质量受到损坏。在导入光纤时接口密封不严，使保护钢管中容易出现积水，造成冬天积水无法排除结冰膨胀，从而造成光纤被积压，不仅降低了传输效率，同时也影响了光缆的安全性。在进行光缆材料的选用时没有固定的标准，捆绑材料也达不到标准，使光缆在固定时不稳定，余缆容易出现散落的现象，从而造成安全隐患。光缆的材料选用不足，也会造成施工工艺的差异，产品的质量达不到统一的标准，导致同一个智能变电站中出现不同施工工艺的现象。在进行光缆的固定和安装时，其固定架间隔之间缝隙存在着质量问题，部分型号的光缆固定架间隙不足，导致传输的质量和速率下降，固定架和光配机架上下距离不够充足，使光缆在固定保护套管弯曲过大，使馆内光纤造成积压，从而降低传输速率。
3.2材料选择不规范
智能变电站光纤通信系统涉及到多个专业，施工需要采购的设备数量多，型号也分为很多种类，因此在进行设备采购时针对光缆固定架、配线单元、保护套管等材料的配备要符合施工的要求。但是从巍山智能变电站光纤通信系统的材料选购上看，设备进行采购时常常出现遗漏的现象，设备材料的供应商数目众多，其产品型号难以统一，给材料的配置带来了很多的困难。不同型号进行的施工工艺也不相同，造成工程的工艺不规范。
3.3施工人员素质不强
智能变电站光纤通信系统的构建是一个非常复杂的施工工程，施工规模大，项目多，作业环境危险，这就需要施工人员增强安全意识和专业技能，但是现阶段很多施工人员不注重技能的提升，不能够及时掌握新技术，在进行高电压作业时防护措施不到位，高空作业时没有配备相应的安全设施，造成人身安全隐患。在进行通信设备的建设时没有进行大地放电，身上的静电造成通信设备的损坏等。
4加强变电站站内光纤通信的有效措施
4.1进行变电站初期研究
在进行智能变电站光纤通信系统的构建时，要与相关部门进行沟通，确定系统的可实现性，要对光缆通信建设的目标进行明确，同时优化设计方案，将设备材料的选购、光缆设计数量、安装方式和投入使用等各界环节进行预算和估量，在设计时要严格审核期设备的选用，人员的调配和施工技术的应用也要符合相关的规定。要选择专业的设备厂家进行设备材料的选购，保证设备的型号一致，将安全隐患在初期研究阶段降到最低。110kV巍山变电站的顺利实施和政府的支持紧密相连，其各项施工也符合国家的施工要求。
4.2规范施工中的各项操作
在进行光缆的安装和调试运行时，施工人员要严格按照相关的规定进行规范操作，在进行光缆施工时，要以光缆数据传输效率最大化和传输安全为标准进行光缆的安装。结合巍山当地的气候特点，对于施工中出现的客观因素如天气原因等要进行及时的调整工期，保证施工的进度和工期。及时将新技术应用到施工建设中，从而让通信建筑更好地发挥其作用。在建筑中明确责任人和监督人，监督施工按照相关规定操作，保证施工的安全。
4.3加强施工人员的培训
在进行光缆通信建设时，施工人员的操作是保证系统顺利运行的关键。要加强对施工人员的技能培训和综合素质的提高，不断提升员工的专业技能水平，让新技术运用到光纤通信建设中。增强员工的安全意识，在员工进行危险环境作业时，要让员工配备相应的安全工具，如安全帽等，在进行通信设备建设时，要注意对员工进行大地放电，减少通信设备的损害。建筑单位要及时对光缆进行维护，防止光缆的损坏造成极大的损失。
5结语
购物车(0)