時間：2023-03-22 17:32:52
導(dǎo)語：在光通信技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.1分組交換技術(shù)
1.1.1虛電路方式
網(wǎng)絡(luò)傳輸采用虛電路方式，源節(jié)點(diǎn)在與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信之前，首先必須建立一條虛電路（邏輯連接），路徑就是從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)，然后通過這條虛電路才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，這條虛電路上的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束以后，就釋放這條虛電路路徑。
1.1.2數(shù)據(jù)報文方式
我們在使用數(shù)據(jù)報方式時，交換機(jī)在傳輸報文數(shù)據(jù)的過程中，不必記錄每條打開的虛電路，可以建立一張路由表來指明交換機(jī)的輸出線路。而且在數(shù)據(jù)報傳輸方式中，每一個進(jìn)入的報文進(jìn)行一次路由選擇，這個選擇就由每一個交換節(jié)點(diǎn)決定，并且每個報文的路由選擇都是獨(dú)立于其他報文。
1.2電路交換技術(shù)
電路上的交換是在源地址和目的之間建立一條實(shí)在的物理專用鏈路，可以通過多路復(fù)用技術(shù)產(chǎn)生，也可以由一條實(shí)在的物理鏈路構(gòu)成。電路交換技術(shù)支持則要按需連接，在通信結(jié)束時該條鏈路就會被切斷。
2廣域網(wǎng)連接技術(shù)
我們除了使用傳統(tǒng)的公共電話交換網(wǎng)PSTN之外，還有以下種類廣域網(wǎng)連接技術(shù)。
（1）ATM：全稱：AsynchronousTransferMode（異步傳輸模式），使用的連接方式是基于信源交換。ATM歸類于高速傳輸介質(zhì)，例如E3、T、SONET。ATM網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬峰值可以達(dá)到10Gbps。
（2）X.25：X.25協(xié)議主要支持計(jì)算機(jī)（不相同的公共網(wǎng)絡(luò)上）在網(wǎng)絡(luò)層上，使用第三者中間計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。
（3）幀中繼（FR）：一種類似于X.25的高速分組的交換報文數(shù)據(jù)的通信服務(wù)。幀中繼主要用于本局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)之間的連接通信服務(wù)。
（4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）：一種數(shù)據(jù)通信通過數(shù)字信道實(shí)現(xiàn)的傳輸網(wǎng)，一般是使用單點(diǎn)對單點(diǎn)或者單點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)字專線或?qū)＞W(wǎng)。（DDN）提供的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率最低為2Mbit/s，峰值可達(dá)到45Mbit/s甚至更高。
（5）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）：數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)的一種國際標(biāo)準(zhǔn)，是一種非常典型的電路的交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它主要是傳輸語音和數(shù)據(jù)，通過普通的銅纜以獲得更高的速率和質(zhì)量。ISDN是完全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)電路，連接速度和數(shù)據(jù)服務(wù)上它能夠提供穩(wěn)定的環(huán)境。
（6）同步光學(xué)網(wǎng)絡(luò)（SONET）/數(shù)字分級網(wǎng)絡(luò)（SDH）：同步光學(xué)網(wǎng)絡(luò)（SONET）是光纖高速網(wǎng)絡(luò)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)。SONET則是以建立起光學(xué)媒體等級的網(wǎng)絡(luò)通信為目的，網(wǎng)絡(luò)帶寬介于51.8Mbit/s和10Gbit/s之間或更高。在歐洲與SONET相對等的產(chǎn)物則是SDH。
（7）交換式多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)（SMDS）：這個是眾多寬帶技術(shù)的一種，通過IEEE802.6中的，分布排列雙總線（DQDB）方式為基礎(chǔ)。SMDS服務(wù)也可以使用銅質(zhì)的介質(zhì)或者光纖。它所支持的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬包括DS-1的1.545Mbit/s或DS-3的44.735Mbit/s。
3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議
在每條廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接上，數(shù)據(jù)報文必須先被封裝成幀，才能通過廣域網(wǎng)鏈路傳輸，這需要采用網(wǎng)絡(luò)層中鏈路層的協(xié)議。廣域網(wǎng)所使用的鏈路層協(xié)議例舉如下。
（1）HDLC：面向比特的，控制數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議之一就有HDLC，同步PPP的基礎(chǔ)也是HDLC協(xié)議。
（2）PPP：為了讓路由器到路由器和主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的連接暢通，通過同步電路和異步電路提供可靠協(xié)議。包括IP在內(nèi)的多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議能與PPP協(xié)同工作，PPP還內(nèi)置安全機(jī)制，如PAP和CHAP的認(rèn)證。
（3）SLIP：Internet協(xié)議中使用的串行線路，主要是TCP/IP的單點(diǎn)對單點(diǎn)進(jìn)行串行連接的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不過目前已被PPP取代。
（4）LAPB：全稱LinkAccessProcedureBalancedforX.25，在X.25和DTE設(shè)備之間通信連接，或者DCE與DCE設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)幀的組織，都是由該協(xié)議負(fù)責(zé)管理的
（5）幀中繼（FR）：一種類似于X.25的高速分組的交換報文數(shù)據(jù)的通信服務(wù)。幀中繼主要用于本局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)之間的連接通信服務(wù)。
1.1激光通信技術(shù)的基本原理分析
新技術(shù)的發(fā)展推動了社會文明的進(jìn)步，當(dāng)前的激光通信技術(shù)已在諸多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，激光通信技術(shù)主要就是以大氣或者是自由空間作為媒介，然后通過載波激光在大氣中傳輸有效的信息。也就是先將聲音信號調(diào)制到激光束上，再將信號的激光發(fā)送出去。根據(jù)不同的應(yīng)用范圍能夠?qū)⒓す馔ㄐ欧譃闊o線和光纖兩種類型的激光通信[1]。
1.2激光通信技術(shù)的主要特征分析
激光通信技術(shù)自身有限鮮明的特點(diǎn)，激光通信技術(shù)在安裝方面較為簡單，在地形地貌等應(yīng)用上的適應(yīng)性比較強(qiáng)。能夠?qū)Ω鞣N臨時性的通信以及迅速搶險通信等條件得到滿足。和微波通信相比較而言激光通信在空間上的占有資源也相對比較小。并且在抗電磁干擾以及保密性方面都比較強(qiáng)，這些優(yōu)點(diǎn)使其在實(shí)際的應(yīng)用上比較廣泛，在未來的發(fā)展過程中這也是一個必然的趨勢。
2激光通信技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用及前景展望
2.1激光通信技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用分析
在激光通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用是多方面的，無線激光通信主要是綜合了光纖通信以及微波通信的優(yōu)點(diǎn)，所以在城域網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用就比較適合。在企事業(yè)當(dāng)中的內(nèi)部網(wǎng)的連接當(dāng)中能夠得到有效應(yīng)用，校園網(wǎng)以及大型的企業(yè)等內(nèi)部網(wǎng)的建設(shè)過程中，有時會存在著急需連接使用通信的情況，在一定的程度上激光通信技術(shù)是光纖技術(shù)的一種補(bǔ)充，在城市化的發(fā)展速度不斷加快過程中，樓寓間的通信和移動間的通信倘若是利用光纖就比較的麻煩，并且還會影響城市外觀環(huán)境，在通信盲區(qū)情況下通常是采用光纖直放站加以應(yīng)對，這樣就能夠?qū)⒐饫w和激光通信技術(shù)兩者得到補(bǔ)充應(yīng)用，從而形成兩個基站間的鏈路。另外，將激光通信技術(shù)在移動通信當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用也能夠起到很好的效果。在現(xiàn)階段我國的通信領(lǐng)域當(dāng)中，最為活躍以及發(fā)展最為快速的就是移動通信。在移動電話使用量不斷上升的情況下，這給無線網(wǎng)絡(luò)的容量和帶寬提出了更高的要求，怎樣能夠?qū)⒂邢薜馁Y源得到充分利用，這也是當(dāng)前的移動運(yùn)營商所面臨的重大課題。
激光通信技術(shù)作為一種新型的接入技術(shù)，其自身有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，這也為移動通信領(lǐng)域?qū)ζ涞膽?yīng)用提供了良好的條件。在具體的應(yīng)用過程中，主要就是將主干網(wǎng)在最近距離的天線間采取光纖進(jìn)行對其連接，然后通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過相應(yīng)的設(shè)備和天線得到有效連接，這樣在一定距離內(nèi)就能夠形成一個有效的基站，進(jìn)而就能夠在這一技術(shù)的作用下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。再者就是在高壓電工作過區(qū)當(dāng)中的應(yīng)用，在這一應(yīng)用當(dāng)中的作用主要就是采集以及傳輸信息，在實(shí)際工程應(yīng)用過程中將供電站的變壓器工作數(shù)據(jù)傳輸?shù)降蛪簠^(qū)加以檢測，倘若是通過光纖進(jìn)行實(shí)施就會造成環(huán)境的污染以及表面聚集塵土而發(fā)生導(dǎo)電情況發(fā)生。所以在這一情況下，通過激光通信技術(shù)就比較優(yōu)越，能夠通過空氣隔離的方法絕緣，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸[3]。在具體的應(yīng)用步驟上主要就是把光發(fā)射天線安裝在高壓區(qū)，接收天線安裝在低壓區(qū)，這樣就可以通過高壓發(fā)射天線在空氣的媒介下傳遞給低壓的接收天線，這樣就實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的傳輸。
2.2激光通信技術(shù)的發(fā)展前景展望
隨著我國的科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，激光通信技術(shù)在應(yīng)用的空間上也會逐漸的擴(kuò)大，不管是在應(yīng)用的領(lǐng)域還是研究的領(lǐng)域都將會取得更加優(yōu)異的成果。在將來的激光通信技術(shù)的發(fā)展前景方面，激光通信技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛，這也是通過這一技術(shù)自身的優(yōu)勢決定的。其中對遠(yuǎn)距離的無線傳輸問題得到了解決，并實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星技術(shù)和激光通信技術(shù)的共相發(fā)展，這些對位激光通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在激光通信技術(shù)的不斷完善過程中，這一技術(shù)將會成為城市網(wǎng)絡(luò)通信的一個重要手段。以往的光纖技術(shù)的應(yīng)用過程中，為人們的生活提供了很大的方便，但社會的進(jìn)步不能停留于這一層面，尤其是當(dāng)前的城鎮(zhèn)化建設(shè)的速率加快，光纖技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用上已經(jīng)顯得愈來愈存在著不足。而激光通信技術(shù)避免了影響交通、建筑等弊端，并對環(huán)境沒有危害，在安全性能上相對較高，所以在將來的技術(shù)不斷完善下，激光通信技術(shù)將會取代光纖技術(shù)，為城市的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)提供技術(shù)上的重要支持。與此同時，激光通信技術(shù)的不斷發(fā)展完善，將會在通信的領(lǐng)域范圍內(nèi)帶來一場技術(shù)上的變革。在通信的領(lǐng)域當(dāng)中，一些新技術(shù)的涌現(xiàn)，將會對通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生很大的影響，從而推動其變革，使得技術(shù)上的革新成為是通信領(lǐng)域發(fā)展的一個主流。最終，愈來愈多的通信技術(shù)的涌現(xiàn)，將會對通信領(lǐng)域的發(fā)展在技術(shù)上得到強(qiáng)有力的保障。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)； 趨勢； 光纖到戶； 全光網(wǎng)絡(luò)
Abstract: Due to the optical fiber communication with low loss, wide bandwidth, large capacity, small volume, light weight, resistance to electromagnetic interference, is not easy to crosstalk and other advantages, has been the industry favor, very rapid development. This paper describes the characteristics, optical fiber communication technology, and analyzes its advantages, and puts forward some corresponding countermeasures for the development of optical fiber communication in our country, to promote its development trend.
Key words: optical fiber communication technology; trend; FTTH; all-optical network
中圖分類號:TN91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1 光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路，光纖之間的串繞非常小；光波在光纖中傳輸，不會因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽；光纖的芯很細(xì)，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為：(1)信號的發(fā)射；(2)信號的合波；(3)信號的傳輸和放大； (4)信號的分離；(5)信號的接收。
2 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
頻帶極寬，通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
損耗低 ，中繼距離長。目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低；若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。
抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng)，光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
無串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_，而容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸，因?yàn)楣庑盘柋煌晟频叵拗圃诠獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中，而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾，同時在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
3 光纖通信技術(shù)應(yīng)用的主要對策
波長就是一個信號系統(tǒng)，把從前的電路交換，換成當(dāng)前的光路交換。這種交換系統(tǒng)就是把光的傳輸和交換融為一體，把交換給取消了。希望今年能作出一個演示系統(tǒng)。這個問題是最簡單最有效的解決如此困惑傳輸高速路的問題，寬帶推廣應(yīng)用就有很好的基礎(chǔ)。
第一個是可變波長激光器、高頻調(diào)制器；第二是波分復(fù)用/解復(fù)用器/濾波器；第三是增益平坦和鎖定的SCL 波段放大器；第四是RAMAN 放大器；第五是高頻光探測器、MEMS光開關(guān)。我國建立環(huán)保型的微電子和光電子的生產(chǎn)基地，我國的硅石材料是非常豐富的。多晶硅是未來最清潔的能源。
21 世紀(jì)，要發(fā)展光網(wǎng)絡(luò)與移動通信式的結(jié)合，這是一個很大的商機(jī)。光網(wǎng)絡(luò)與毫米波的結(jié)合，如果成功的話，也是很大的具有革命性的進(jìn)步。再一個是制造高精度的光纖陀螺。這不僅僅是未來航空系統(tǒng)，導(dǎo)彈系統(tǒng)要用它，國外的汽車?yán)锩嬉灿型勇?。此外，新型?shí)用化電流傳感器、電壓傳感器，光纖光柵應(yīng)力傳感器，光纖光柵溫度傳感器。
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國內(nèi)有近200 家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
西部大開發(fā)是國家的重大策略，國家制定了有利的政策，政府對發(fā)展通信等行業(yè)也給予了大力的支持。西部是一個地域復(fù)雜、分布較寬、通信相對落后的地區(qū)。經(jīng)濟(jì)大發(fā)展中，通信要先行，需要一些與之相適應(yīng)的光纖光纜及通信電纜的先進(jìn)產(chǎn)品來配合發(fā)展的需求。因此，符合條件的產(chǎn)品將會在這里找到很好的市場，光纖光纜和通信電纜的各種技術(shù)、產(chǎn)品及成果都會在西部開發(fā)中得到發(fā)揮。
4 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言, 超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo), 光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。
(1) 光纖到戶
現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人, 因其帶寬有限,終端體積不可能太大, 顯示屏幕受限等因素, 人們依然追求性能相對占優(yōu)的固定終端, 希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬, 它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低, 不久可降到與DSL 和HFC 網(wǎng)相當(dāng), 這使FTTH 的實(shí)用化成為可能。據(jù)報道, 1997 年日本NTT 公司就開始發(fā)展FTTH, 2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002 年前后的12 個月中, FTTH 的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國, 光纖到戶也是勢在必行, 光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展, 預(yù)計(jì)2012 年前后, 我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點(diǎn), 伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化, 成本降低到能承受的水平時, FTTH 的大趨勢是不可阻擋的。
(2) 全光網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化, 但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件, 限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣? 因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn), 節(jié)點(diǎn)之間也是全光化, 信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換, 交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行, 而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性, 并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率, 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單, 組網(wǎng)非常靈活, 可以隨時增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù), 它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看, 形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層, 建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò), 消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢, 更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心, 也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別, 更是理想級別。
5 結(jié)束語
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大，但還有許多應(yīng)用能力在閑置，今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力，推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此，光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下，一定不斷會有新的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
ROF技術(shù)是將射頻微波信號調(diào)制到光載波上，在光纖中傳輸載有射頻信號的光波，并在目的地通過解調(diào)獲取需要的信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離低損耗傳輸射頻信號的技術(shù)．ROF系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，包括基站(BS)、中心站(CS)、以及中心站與基站之間的光纖傳輸鏈路．在傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)中，各種RF信號的處理如變頻、調(diào)制、復(fù)用等均在基站進(jìn)行，然后由天線把RF信號發(fā)射出去．運(yùn)用ROF技術(shù)，多個基站與中心站相連，各種射頻信號的處理工作在中心站完成，基站僅起光/電轉(zhuǎn)換以及信號的放大、接收與發(fā)射的作用，結(jié)構(gòu)大為簡化;同時信號集中處理使復(fù)雜昂貴的設(shè)備集中到中心站，方便了系統(tǒng)的維護(hù)和升級;多個基站共享這些設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了資源的動態(tài)分配．而另一方面基站更加接近用戶終端，縮短了系統(tǒng)中無線鏈路的傳輸距離，顯著改善無線傳輸?shù)男阅埽?/p>
2ROF技術(shù)下小區(qū)的基本系統(tǒng)架構(gòu)
目前的通信網(wǎng)絡(luò)一般進(jìn)行單業(yè)務(wù)操作，而ROF技術(shù)利用光纖代替大氣媒介進(jìn)行通信．光纖的大帶寬以及優(yōu)異的傳輸性能允許采用波長交叉的波分復(fù)用的技術(shù)，使一根光纖承載多個不同的業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)使用不同的波長，在傳輸?shù)膬啥擞晒鈴?fù)用器進(jìn)行分離;多路上行信號則可通過光耦合器合成在一根光纖里進(jìn)行傳輸，從而為小區(qū)用戶提供多業(yè)務(wù)服務(wù)。中心基站由多業(yè)務(wù)接口單元、控制中心模塊、光信號產(chǎn)生模塊、光信號發(fā)射和探測模塊組成．多業(yè)務(wù)接口單元實(shí)現(xiàn)與主網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的交換，信號的處理、變頻、調(diào)制等復(fù)雜功能由中心控制模塊完成;光信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生出可用于上行和下行的光載波信號，并由光發(fā)射器將該光載波信號發(fā)射出去，到達(dá)目的基站后由探測裝置接收．基站由一個光信號發(fā)射和探測模塊、功率放大器以及一個射頻收發(fā)單元組成．
3ROF傳輸鏈路
ROF鏈路將射頻信號調(diào)制到光波上進(jìn)行傳輸，鏈路可分成調(diào)制、傳輸和解調(diào)三部分．在運(yùn)用ROF技術(shù)的小區(qū)里，下行鏈路中多網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)中心基站處理后轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l信號，射頻信號再被調(diào)制到光信號上，不同波長的光信號可使用波分復(fù)用裝置由單根光纖傳輸?shù)交?基站通過光電探測和解調(diào)技術(shù)得到所需的射頻信號，射頻信號經(jīng)功率放大器放大后直接由天線發(fā)射給用戶終端．上行鏈路中終端設(shè)備發(fā)射的射頻信號在基站內(nèi)被調(diào)制到光信號上，再由光纖傳輸?shù)街行目刂苹具M(jìn)行處理．中心基站通過光纖與基站相連，微波信號在光纖中傳輸損耗低，可輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸;同時光纖中傳輸?shù)男盘枌﹄姶鸥蓴_、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力，因此光纖中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，具有良好的保密性;而且射頻信號在光纖中的透明傳輸使系統(tǒng)的靈活性得到了提高．為避免信道的擁擠和相互間的干擾，同時增大系統(tǒng)的通信容量，ROF系統(tǒng)放棄資源緊張的低頻段，采用頻率更高的毫米波進(jìn)行通信．但毫米波傳輸損耗很大，在光纖中傳輸色散比較嚴(yán)重，如何產(chǎn)生高質(zhì)量的毫米波才能既降低系統(tǒng)成本又提高系統(tǒng)性能，是許多研究人員共同關(guān)注的問題，各種各樣的毫米波產(chǎn)生技術(shù)也相繼出現(xiàn)．在實(shí)際研究當(dāng)中常用的有直接調(diào)制技術(shù)、外部調(diào)制技術(shù)、遠(yuǎn)端光外差技術(shù)．遠(yuǎn)端光外差技術(shù)在中心站產(chǎn)生兩路相位相干、偏振方向相同、不同頻率的2個光波，經(jīng)光纖傳輸后，在遠(yuǎn)端基站差拍(heterodyne)產(chǎn)生出所需頻率的毫米波．由于兩光波光譜很窄，頻率間隔可調(diào)范圍很大，并能夠克服光纖中的色散問題，產(chǎn)生高頻的毫米波，與另外兩種技術(shù)相比更具優(yōu)越性．
4基于ROF技術(shù)智能小區(qū)的多業(yè)務(wù)終端
[關(guān)鍵詞]激光大氣通信；圖像壓縮；離散余弦變換；光電/電光轉(zhuǎn)換；串口通信；
中圖分類號：T7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0224-01
1 該激光大氣通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路：
先從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過調(diào)用攝像頭采集圖像或選中要發(fā)送的文件，然后將采集到的圖像或文字信息或文件進(jìn)行數(shù)字化，發(fā)送端將信號疊加在激光器的輸出載波上，接收端通過光敏三極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，編寫的相應(yīng)的應(yīng)有程序?qū)⒔邮盏降男畔⑦M(jìn)行整合，最后還原出原圖像或文字信息。
采集圖片信息，通過自編的圖片處理程序?qū)⒉杉降男畔⑦M(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和編碼，驅(qū)動激光器發(fā)送數(shù)據(jù)；利用激光接收電路將接收到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，圖片接收程序?qū)ζ溥M(jìn)行相應(yīng)的解碼和解壓，便得到采集到的圖片。
2 該激光大氣通信系統(tǒng)的組成
該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分是利用Qt進(jìn)行圖形用戶界面的編程。Qt是一個跨平臺的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架。廣泛用于開發(fā)GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開發(fā)非GUI程序，比如控制臺工具和服務(wù)器。
硬件部分由兩臺計(jì)算機(jī)、USB轉(zhuǎn)TTL器件，激光發(fā)射機(jī)、光電三極管組成 。兩臺計(jì)算機(jī)中，一臺用作信源、一臺用作信宿。
如圖所示，圖1、圖2分別為該激光大氣通信系統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)和接受系統(tǒng)的基本框圖。
3 該激光大氣通信系統(tǒng)的各個部分的功能
軟件部分：
Qt：調(diào)用微軟的庫函數(shù)，如：調(diào)用獲取攝像頭的庫函數(shù)、調(diào)用串口通信的庫函數(shù)等等，對用攝像頭獲取的圖片進(jìn)行壓縮編碼。由于獲取的圖片是彩色圖像，故先將其變?yōu)榛叶葓D像，即圖像數(shù)據(jù)壓縮為原來的三分之一；然后再對灰度圖像進(jìn)行離散余弦變換，進(jìn)一步的壓縮，壓縮為灰度圖像的九分之一，即最后總共壓縮為原來的二十七分之一。然后將數(shù)據(jù)傳到串口中，等待通信。在信宿計(jì)算機(jī)中，Qt主要負(fù)責(zé)將信號解壓，還原。
硬件部分：
信源計(jì)算機(jī)：獲取從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過調(diào)用攝像頭采集的圖像信號。
USB轉(zhuǎn)TTL部件：進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，同時便于將信號發(fā)射出去。
激光發(fā)射器：有效地將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺瑪?shù)字0使三極管截止，激光器不亮；數(shù)字1使三極管導(dǎo)通，激光器亮；從而“滅”代表信號0，“亮”代表信號1；進(jìn)而有效地將信號發(fā)射出去。
光電三極管：作為接收器，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。
濾波電路：阻低通高，一般為4.7uF的電容。
信宿計(jì)算機(jī)：將接收到的圖片或文字?jǐn)?shù)字信號，進(jìn)行解壓、恢復(fù)、顯示。
4 該激光大氣通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1 創(chuàng)新點(diǎn)
1、不間斷校驗(yàn)通訊
2系統(tǒng)回路簡單，容易實(shí)現(xiàn)
3、圖片采集處理程序
4、激光發(fā)送接收裝置
一般的激光通信系統(tǒng)：發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學(xué)發(fā)射天線。接受部分主要有光學(xué)接受天線、光學(xué)濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過光學(xué)發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學(xué)接受天線將激光信號接受下來，并送至光探測器，光探測器將激光信號變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大、解調(diào)后變?yōu)樵瓉淼男畔?。而該系統(tǒng)不需要光調(diào)制器、光學(xué)發(fā)射天線、光學(xué)接受天線、光探測器等等，大大節(jié)省了成本；同時，該系統(tǒng)的圖片采集處理程序設(shè)計(jì)比較巧妙，執(zhí)行效率比較高；該系統(tǒng)還運(yùn)用了CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，可以達(dá)到不間斷校驗(yàn)通訊的目的，更加保證了通訊的安全性。
4.2 技術(shù)關(guān)鍵
1、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)
2、圖片采集及處理的軟件設(shè)計(jì)與編程
3、激光發(fā)射驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
4、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
5、光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
6、信息解碼及圖片恢復(fù)程序設(shè)計(jì)
5 該激光大氣通信系統(tǒng)的科學(xué)性先進(jìn)性
科學(xué)性：
1、循環(huán)冗余檢查（CRC）：一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。這種技術(shù)常在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
2、圖片采集處理：圖片處理程序調(diào)用攝像頭來采集圖片信息，再對圖片信息進(jìn)行壓縮編碼處理，后將信息編碼分段傳送，利用波特率控制傳送的速率，在端口處將其發(fā)送。
3、電平轉(zhuǎn)換電路將不同電氣特性的接口連接起來。
4、激光發(fā)射電路靜態(tài)點(diǎn)在微導(dǎo)通狀態(tài)，以減小因管子導(dǎo)通電壓引起的延時。
先進(jìn)性：
1、該激光大氣通信系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)輕便，設(shè)備經(jīng)濟(jì)，比一般的激光大氣通信系統(tǒng)更加精簡、方便、實(shí)惠，并且性能更加可靠。
2、該激光大氣通信系統(tǒng)采用CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，不間斷校驗(yàn)通訊，因此，正確率比一般的激光大氣通信系統(tǒng)的正確率更高，保密性更強(qiáng)，可以運(yùn)用在需要嚴(yán)格保密環(huán)境中的信息傳輸。
6 激光大氣通信的發(fā)展前景
1、未來的通信技術(shù)將會越來越多的用到衛(wèi)星技術(shù)，僅僅依靠光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。因此，激光通信技術(shù)將成為通信領(lǐng)域發(fā)展的必要技術(shù)之一。
2、激光大氣通信能跨越障礙，解決跨山溝、海峽、河流、湖泊等復(fù)雜地貌帶來的挖溝布線難題；
3、激光大氣通信將在應(yīng)急或臨時通信傳輸方面先出巨大優(yōu)勢。如在救災(zāi)、大型集會活動、野外的臨時工作場所或地震等突發(fā)事件方面，作為一種臨時的通信連接等等。
4、激光通信技術(shù)在未來的發(fā)展中，將會影響通信領(lǐng)域的發(fā)展，使通信領(lǐng)域誕生出更多的新技術(shù)，提升通信領(lǐng)域發(fā)展實(shí)力的同時，保證通信領(lǐng)域的發(fā)展擁有技術(shù)保障。所以，激光通信技術(shù)將會帶動通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)革新。
參考文獻(xiàn)
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[論文關(guān)鍵詞]光纖通信技術(shù)；趨勢；光纖到戶；全光網(wǎng)絡(luò)
[論文摘要]由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速，文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望其發(fā)展趨勢。
一、前言
1966年，美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖，光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯浚瑢?shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?，?shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達(dá)國家，在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對超長距離的傳輸已達(dá)到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動、實(shí)施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，尤其為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。
(一)復(fù)用技術(shù)
光傳輸系統(tǒng)中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有：時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中，WDM技術(shù)比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術(shù)
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵，它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來，可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補(bǔ)償技術(shù)
對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。
(四)孤子WDM傳輸技術(shù)
超大容量傳輸系統(tǒng)中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中，使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。
(五)光纖接入技術(shù)
隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù)，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用，APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復(fù)雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對點(diǎn)的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo)，光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端，希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報道，1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展，預(yù)計(jì)2012年前后，我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點(diǎn)，伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化，成本降低到能承受的水平時，F(xiàn)TTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?，因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別，更是理想級別。
論文摘要：光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術(shù)的主要特征及應(yīng)用。
1.光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路，光纖之間的串繞非常??；光波在光纖中傳輸，不會因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽；光纖的芯很細(xì)，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為：(1)信號的發(fā)射；(2)信號的合波；(3)信號的傳輸和放大；(4)信號的分離；(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
(1) 頻帶極寬，通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?，特別是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低；若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。
(3) 抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng)，光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
(4)無串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_，而容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸，因?yàn)楣庑盘柋煌晟频叵拗圃诠獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中，而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾，同時在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
20世紀(jì)90年代以來，我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其迅速，特別是廣播電視網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)等的急速擴(kuò)展，促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，全網(wǎng)的管理和維護(hù)，設(shè)備的故障判定和排除就變得越來越困難?？梢圆捎?SDH ＋光纖或ATM＋光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該傳輸網(wǎng)可以采用帶有保護(hù)功能的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，鏈路傳輸系統(tǒng)或者組成各種形式的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節(jié)目的廣播，采用的寬帶傳輸系統(tǒng)可以將主站到地方站的所需數(shù)字，通道設(shè)置成廣播方式，同樣的電視節(jié)目在各地都可以下載，也可以通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺控制不同的站下載不同的電視節(jié)目。 轉(zhuǎn)貼于
有線電視網(wǎng)絡(luò)在全國各地已基本形成，在有線電視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，比較容易地實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此在目前的情況下，不應(yīng)完全廢除現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)，而用少量的投資來完善和改造它，滿足人們的目前需要。很多地區(qū)的 CATV已經(jīng)是光纖傳輸，到用戶端也是同軸電纜進(jìn)入千萬家。但是現(xiàn)在建設(shè)的CATV 大多是單向傳輸，上行信號不能在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)中傳送?？梢酝ㄟ^電信網(wǎng) PSTN 中語音通道或數(shù)據(jù)通道形成上行信號的傳送，也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成。將電話接到各用戶，這樣各用戶間即可以打電話，也可以利用廣電自己的綜合信息網(wǎng)中的寬帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成廣電網(wǎng)中自己的上行信號的傳送，組成了雙向應(yīng)用的Internet網(wǎng)。
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大， 但還有許多應(yīng)用能力在閑置， 今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力， 推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此， 光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下， 一定不斷會有新的發(fā)展。
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【關(guān)鍵詞】可見光通信;傳空脈雙頭沖間隔調(diào)制;脈沖間隔調(diào)制;系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目前，室內(nèi)可見光通信是光無線通信的研究焦點(diǎn)，它以大功率白光LED為光源，發(fā)送肉眼不可見的閃爍信號來保證正常通信。通信應(yīng)用的調(diào)制解調(diào)方式也就成為了通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前，光無線通信一般應(yīng)用的調(diào)制方式有：脈沖位置調(diào)制、開關(guān)鍵控調(diào)制、數(shù)字脈沖間隔調(diào)制。其中數(shù)字脈沖間隔調(diào)制與脈沖位置調(diào)制相比較，它顯著縮小了符號長度，而且增強(qiáng)了傳輸容量和頻帶利用率，并且無需同步，信號帶寬的利用率也比較高。
1.SDH-PIM的原理
傳空雙頭脈沖間隔調(diào)制（SDH-PIM）的原理就是把1個m位二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射為2（m-1）+2個時隙的信號，調(diào)制手段是由2種不同的引導(dǎo)，其后跟著間隔信息，而且間隔信號為傳空信號，由此被稱作傳空雙頭脈沖間隔調(diào)制。頭信號由傳空和高電平信號組合而成，寬度是2Ts，它的類型決定了位置信息。假設(shè)k為m 是由二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示的十進(jìn)制數(shù)，如果k小于2（m-1），頭信號被定義成H1，頭信號的傳空號寬度是Ts/2，高電平的寬度則為3Ts/2，頭信號和傳輸信息位之間的間隔為kTs;如果k大于或等于2（m-1），頭信號是H2，頭信號的傳空號寬度是3Ts/2，高電平寬度則為Ts/2，頭信號和傳輸信息位之間的間隔為（2m-1-k）。不管是以哪種頭信號為引導(dǎo)，傳輸間隔的空號終結(jié)后會傳輸給高電平，符號的長度固定是2（m-1）+2。正是依靠頭信號的這種特點(diǎn)，因此能夠編程找到1個完整的SDH-PIM 符號而且不需要提取位同步和符號同步信號。頭信號除此外還隱藏了位置信息，這個對接收裝置的要求相比而言會較高。室內(nèi)可見光通信應(yīng)用LED作光源而且兼顧了照明的功能，SDH-PIM舍去了激光通信應(yīng)用的冗余保護(hù)時隙，因此，這有利于增強(qiáng)信息的傳輸速率。
2.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)的硬件實(shí)現(xiàn)形式有多種多樣，既可以采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，也可以采用DSP來實(shí)現(xiàn)。
本系統(tǒng)硬件主要依靠SDH-PIM 調(diào)制發(fā)送模塊與SDH-PIM接收解調(diào)模塊組成，如圖2所示。SDH-PIM調(diào)制發(fā)送模塊由發(fā)送濾波器模塊、LED驅(qū)動模塊和編碼器模塊三部分組成。SDH-PIM 接收模塊由自動增益系統(tǒng)、前置放大器、譯碼器和判決器四部分組成。
首先，編碼器、譯碼器為系統(tǒng)的核心裝置，是采用Altera公司的EP2C5T144C器件來完成的。
其次，因?yàn)榻邮招盘柡蚅ED的距離的平方為反比，接收機(jī)獲得的信號強(qiáng)弱變化比較大，當(dāng)接收機(jī)的增益不發(fā)生變化，那么信號太強(qiáng)時會使接收機(jī)逐漸飽和，信號太弱時則會丟失脈沖，還有抽樣判決時，隨著接收脈沖的強(qiáng)弱變化大而導(dǎo)致誤判。
因此，系統(tǒng)設(shè)定了自動增益的控制裝置來增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。另外，論文只考慮直射信道這種通信手段。
3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.1 調(diào)制編碼
系統(tǒng)軟件依靠VHDL語言編程來實(shí)現(xiàn)，SDH-PIM調(diào)制編碼的流程如圖3所示。編碼器把晶體振蕩器分頻得到了周期T=Ts/2的時鐘，編程應(yīng)用Mealy型的有限狀態(tài)機(jī)，時鐘的作用為生產(chǎn)20個狀態(tài)，前4個狀態(tài)用處在于發(fā)送頭信號，后面16個狀態(tài)則用于傳播空號和脈沖間隔數(shù)，還有空信號結(jié)束后的高電平數(shù)。先把二進(jìn)制數(shù)據(jù)流編譯為十進(jìn)制數(shù)k，并和2（m-1）進(jìn)行比較，適合k
3.2 解調(diào)譯碼
解調(diào)時必須考慮以下4個問題：
1）時鐘問題。因?yàn)镾DH-PIM符號使用的時鐘周期為Ts/2，是為了能夠方便判別頭信號和脈沖間隔，解調(diào)譯碼時使用統(tǒng)一的時鐘，而且時鐘周期是調(diào)制器時鐘的1/10甚至更短。
2）解調(diào)譯碼時使用計(jì)數(shù)器對頭信號的傳空部分進(jìn)行計(jì)數(shù)，并依據(jù)計(jì)數(shù)值去判別頭信號是H1或者是H2。
3）依靠對脈沖間隔計(jì)數(shù)值來確認(rèn)所傳輸?shù)亩M(jìn)制符號。當(dāng)頭信號為H1時，頭信號和傳空信號的計(jì)數(shù)值可以確認(rèn)為二進(jìn)制值。如果頭信號是H2，那么可以間接求出二進(jìn)制值。
4）因?yàn)橛?jì)數(shù)脈沖的頻率為發(fā)送信號時鐘頻率的10倍，所以在計(jì)數(shù)過程中會有計(jì)數(shù)誤差，因此在依據(jù)計(jì)數(shù)值進(jìn)行判別信號時，應(yīng)當(dāng)考慮1個范圍來確認(rèn)信號的類型。例如，當(dāng)解調(diào)譯碼時，頭信號H1、H2的空信號的寬度分別是20us、40us，傳空信息信號的寬度是60us，如果使用的時鐘周期是1us，計(jì)數(shù)值介于（19，21），（39，41），（59，61）范圍時能夠作相應(yīng)的判決，解調(diào)的關(guān)鍵依賴于找出頭信號，當(dāng)編碼時，頭信號的空信號寬度與位置信號相比要窄。先使接收的信號取反，再通過計(jì)數(shù)器對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，依靠計(jì)數(shù)值去判別頭信號或者位置信號。當(dāng)發(fā)現(xiàn)頭信號時，就會產(chǎn)生計(jì)數(shù)，使信號對脈沖間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，減去掉頭信號中的高電平的寬度計(jì)數(shù)值，就能夠確定二進(jìn)制值，以此達(dá)到解調(diào)譯碼的目的。
4.小結(jié)
本文提出的基于現(xiàn)場可編程陣列FPGA 室內(nèi)可見光調(diào)制以及解調(diào)系統(tǒng)，它使用SDH-PIM 對基帶信號實(shí)行調(diào)制、解調(diào)，這種調(diào)制方式的最大特點(diǎn)就是解調(diào)時不需要位同步信號和符號同步信號，這種特點(diǎn)將系統(tǒng)解調(diào)譯碼更加便捷，也能增強(qiáng)調(diào)制速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期要求，對該調(diào)制解調(diào)方法的研究也有一定的參考價值。
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【關(guān)鍵詞】光纖Bragg光柵光通信PZT
一、引言
光纖通信是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。自從本世紀(jì)70年代初第一根實(shí)用化光纖問世以來，光纖通信這項(xiàng)高技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，并對人類社會生活產(chǎn)生了巨大的影響。人類社會正邁步進(jìn)入信息時代，光纖無可質(zhì)疑地成為信息交換中最重要的傳輸媒介。1978年，加拿大通信研究中心的K. O. Hill等人首次利用窄帶488 nm的激光制作了光纖Bragg光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）。光纖特性如張力、溫度、偏振發(fā)生變化，將會使光柵有效折射率或柵距改變，從而影響B(tài)ragg波長，這是光纖光柵應(yīng)用于傳感器的基礎(chǔ)。
二、光纖Bragg光柵的制作
目前，光纖光柵的制作技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但是全息干涉制作光纖光柵方法的提出，預(yù)示著光纖光柵具有實(shí)用化的商業(yè)前途，激起了研究者們的極大興趣，加、美、日、澳等國相繼投入了相當(dāng)?shù)难芯苛α俊＠^全息干涉法制作光纖光柵后，光纖光柵制作技術(shù)朝方便靈活、穩(wěn)定可靠、光柵參數(shù)可控等方向發(fā)展，新的制作技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如相位Mask技術(shù)、單脈沖技術(shù)、點(diǎn)-點(diǎn)光柵寫入技術(shù)。其中相位Mask技術(shù)普遍被人們看好，且目前的工藝較為成熟。相位掩模板是經(jīng)刻蝕的玻璃光柵，對紫外光透明，并且相位掩模板經(jīng)特殊處理，使得零級衍射光被抑制，大部分衍射光集中在+ 1級和- 1級。紫外光照射時，掩模板的±1級衍射光互相干涉，沿光纖方向就形成了周期性的光強(qiáng)調(diào)制，從而形成光纖光柵。
相位Mask技術(shù)不僅能高效、可靠地制作光纖光柵，還能用于制作有特定頻譜響應(yīng)特性要求的光柵。比如，普通均勻光柵的反射頻譜在主峰兩側(cè)會有次極大（即旁瓣）的存在，在用于波分復(fù)用時，上述效應(yīng)會降低通道隔離度，引起串?dāng)_。但是，通過被稱為變跡的過程，使沿光纖長度方向的折射率調(diào)制呈鐘形曲線分布，可以有效地抑制旁瓣。因此本實(shí)驗(yàn)采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。相位Mask技術(shù)還可用于制作所謂的啁啾光柵，啁啾是指沿光纖長度方向改變光柵周期以期展寬反射譜或改善時域、譜域特性。光纖光柵用于色散補(bǔ)償時，啁啾顯得特別重要。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
光纖Bragg光柵通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。寬帶光源出射的激光通過光隔離器進(jìn)入3dB耦合器，在經(jīng)過FBG時由于其高反射特性，而被反射回3dB耦合器，通過光電探測器接收反射信號光，光電探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，供計(jì)算機(jī)提供參考光的作用。FBG與壓電陶瓷（PZT）緊密粘貼在一起，計(jì)算機(jī)通過鋸齒波掃描電壓驅(qū)動PZT而影響FBG的折射率。而FBG收到外部應(yīng)力過程中會產(chǎn)生反射中心波長的漂移，因此光電探測器接收到新的反射信號，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)對PZT重新驅(qū)動。
通信系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)驅(qū)動PZT時FBG和未驅(qū)動PZT時的反射譜并不一樣。計(jì)算機(jī)驅(qū)動PZT導(dǎo)致的形變會引起FBG中心反射波長的變化，其中心波長在1553.2nm。在PZT加載驅(qū)動電壓后，其中心波長漂移到1553.6nm，其漂移范圍在400nm。因此，根據(jù)通信系統(tǒng)所需要的有效波長而給出相應(yīng)的驅(qū)動電壓，可以很好的解決通信系統(tǒng)中噪聲對信號的干擾。光纖Bragg光柵制作方式簡單，材料來源廣泛，其成本很低。在大規(guī)模光通信系統(tǒng)中，可以使用光纖Bragg光柵陣列來實(shí)現(xiàn)多個通信波長的調(diào)制。其波長漂移范圍較大，完全可以實(shí)現(xiàn)未來的長距離、大容量、寬信道的通信系統(tǒng)。
四、結(jié)論
本文對光纖Bragg光柵的制備技術(shù)進(jìn)行了闡述，并采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。利用光纖Bragg光柵的窄帶濾波和高反射特性，設(shè)計(jì)了以光纖Bragg光柵為基礎(chǔ)的光纖通信系統(tǒng)，并分析了該系統(tǒng)的工作原理以及未來的發(fā)展趨勢。本論文的提出，可以為未來光纖通信技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)支持。
參考文獻(xiàn)