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隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,大量的信息進(jìn)行發(fā)送、傳輸、接收使信息傳輸操作面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)。我國(guó)正在建設(shè)信息高速公路,綜合考慮傳輸速度快、信息量大、出錯(cuò)率小等因素,光纖傳輸最為適合。光纖全稱光導(dǎo)纖維,由玻璃或者塑料制成的纖維,由包層、內(nèi)芯和樹脂涂層三部分組成,每根光纖內(nèi)芯很細(xì),由包層保護(hù),光纖聚集在一起形成光纜。光纖又分為單模光纖和多模光纖。光纖通信采用光波傳輸,通信帶寬大、抗干擾性好和信號(hào)衰減小等優(yōu)點(diǎn),成為了現(xiàn)在主流傳輸方式,它是一個(gè)龐大的系統(tǒng),由每一部分協(xié)調(diào)運(yùn)行。
2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展史
近幾十年來(lái),通信技術(shù)發(fā)展迅速,隨著通信技術(shù)要求越來(lái)越高,光纖通信具有帶寬高、出錯(cuò)率小、傳輸快速等特點(diǎn),使其逐漸走進(jìn)人們視野,成為應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)。目前,我國(guó)主干網(wǎng)基本上也都是光纖通信,但仍存在一些不足。為了更好、更安全的通信,我們需了解光纖通信技術(shù)的發(fā)展史。光纖通信技術(shù)起源于國(guó)外,20世紀(jì)五六十年代,開始研制出光纖,但那個(gè)時(shí)候光纖的損耗高達(dá)每千米358分貝。后又經(jīng)過(guò)英國(guó)科學(xué)家?guī)啄甑难芯?,研究出理論損耗可以減少到每千米19分貝的新型光纖。接著日本也開始研究光纖,但還是沒(méi)能達(dá)到最低損耗。最后,康寧公司采用粉末法研制出了每千米損耗20分貝的石英光纖。最近,摻鍺石英光纖損耗降到了每千米0.2分貝,已經(jīng)達(dá)到了石英光纖理論上提出的最低損耗極限。
3 光纖通信技術(shù)
3.1 光纖通信技術(shù)概述
光纖采用光波通信,光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,利用全反射原理來(lái)傳輸信息的材料。光纖的發(fā)射裝置的一端采用發(fā)光二極管或者一束激光將光脈沖傳輸至光纖,另一端接收裝置采用光敏元件檢測(cè)脈沖信號(hào)。光纖又分單模光纖和多模光纖,單模光纖的直徑在8um-10um之間,多模光纖的直徑有50um和62.5um兩種。兩者相比,單模光纖的傳輸距離更長(zhǎng)。
3.2 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
3.2.1 傳輸帶寬高、容量大
光纖與雙絞線和同軸電纜相比,其傳輸帶寬高及信息容量大。帶寬高和光纖的直徑?jīng)]有直接關(guān)系,即:不會(huì)由于光纖的直徑大而帶寬高 。隨著光纖通信系統(tǒng)各個(gè)終端設(shè)備技術(shù)的改進(jìn),與密集波分復(fù)用技術(shù)結(jié)合應(yīng)用,使得光纖的通信帶寬高及信息容量大。
3.2.2 損耗低,傳輸距離長(zhǎng)
在光纖、雙絞線和同軸電纜三種傳輸介質(zhì)中,光纖的傳輸損耗最低。由于損耗低,那么傳輸?shù)木嚯x相對(duì)而言也就長(zhǎng)。減少了通信系統(tǒng)中的中繼器使用量,從而降低了布置整個(gè)系統(tǒng)的成本,直接給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)利益。
3.2.3 抗干擾性好,保密性強(qiáng)
光纖以石英為材料制成,石英有較好的絕緣性、抗腐蝕性,從而抗電磁波干擾性強(qiáng),不會(huì)形成接地回路。一般電磁波傳輸容易泄露信息,從而保密性差,而光纖基本上不會(huì)發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象,保密性強(qiáng)。光纖在通信中,受環(huán)境影響極小,可見光纖適用于強(qiáng)電領(lǐng)域。光纖還有質(zhì)量小,輕便,布網(wǎng)方便,成本低,原材料石英豐富,耐高溫等特點(diǎn)。
4 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀
21世紀(jì),光纖通信技術(shù)快速發(fā)展起來(lái)。光纖通信技術(shù)主要是引入了光纖接入網(wǎng)技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù),從而大大的提高了通信的質(zhì)量和安全性。
4.1 光纖接入網(wǎng)技術(shù)
光纖接入網(wǎng)技術(shù)是光纖通信技術(shù)一個(gè)全新的領(lǐng)域,來(lái)實(shí)現(xiàn)信息快速和高速傳輸,滿足了人們生活的需求。光纖接入網(wǎng)技術(shù)由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接入各部分組成。光纖接入網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或者最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是用戶接入技術(shù)。要想所有用戶實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸,滿足用戶的帶寬需求,用戶接入技術(shù)主要是對(duì)接入網(wǎng)的用戶終端而言,通過(guò)該技術(shù)為用戶提供方便,方便為用戶提高不受限制的寬帶,來(lái)滿足用戶需求。光纖接入網(wǎng)技術(shù)除了為網(wǎng)絡(luò)通信主干網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸外,還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中所有用戶接入網(wǎng)絡(luò)的用戶接入技術(shù)。目前,根據(jù)光纖寬帶的接入位置,來(lái)進(jìn)一步區(qū)分光纖,主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等類型。首先,介紹光纖到戶技術(shù),簡(jiǎn)稱FTTH。光纖到戶技術(shù)主要在光纖寬帶接入方面來(lái)提供全光的接入方式。光纖到戶技術(shù)利用光纖帶寬的特點(diǎn),先收集寬帶信息,接下來(lái)整理處理寬帶信息,最后傳輸寬帶信息。通過(guò)這樣的操作來(lái)給用戶提供所需要的帶寬,來(lái)滿足用戶上網(wǎng)需求和信息傳輸需求。可見,光纖接入網(wǎng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是光纖到戶技術(shù)。根據(jù)光纖到戶技術(shù)不同的應(yīng)用來(lái)看主要分為光纖有源接入技術(shù)和光纖無(wú)源接入技術(shù)兩種形式。光纖有源接入技術(shù)實(shí)際上就是點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù),其主要為用戶可以實(shí)現(xiàn)用戶PC到服務(wù)器終端的直接連接,P2P可以實(shí)現(xiàn)高帶寬接入;光纖無(wú)源接入技術(shù)則為一點(diǎn)到多點(diǎn)的XPON技術(shù)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信方式一般都具有通信瓶頸的問(wèn)題,光纖接入網(wǎng)技術(shù)能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題,能夠滿足主干網(wǎng)絡(luò)或者核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸通信信息量。為了更好地滿足用戶和網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求,通常光纖接入網(wǎng)技術(shù)會(huì)結(jié)合SDH. ATM等多種技術(shù)混合使用,產(chǎn)生GPON、APON和EPON三種技術(shù)。一般而言,在電路交換性的業(yè)務(wù)通常使用GPON技術(shù);只在信息傳輸過(guò)程中起到點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接作用的是EPON;相比較而言APON技術(shù)相對(duì)復(fù)雜,其用的比較少。
4.2 波分復(fù)用技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)是使用波分復(fù)用器,來(lái)大大降低光纖的損耗,從而來(lái)提高帶寬,傳輸更大的信息量。波分復(fù)用技術(shù)可以使用在不同的光波頻段和不同的波長(zhǎng),將傳輸?shù)牡蛽p耗窗口分為很多個(gè)單通信管道。波分復(fù)用技術(shù)同時(shí)也在發(fā)送端裝備波分復(fù)用器,利用它把不同的信號(hào)一起傳送到光纖中,再利用光纖進(jìn)行信息的傳輸。同樣也在接收端安裝波分復(fù)用器,其作用是把光纖中輸出的信號(hào)再按不同的頻率和波長(zhǎng)進(jìn)行分開處理。在接收端分離這些不同信號(hào)過(guò)程中,在同一個(gè)信道里的光波信號(hào)是獨(dú)立的,從而實(shí)現(xiàn)不同光波信號(hào)在同一個(gè)信道里傳輸,即光復(fù)用技術(shù)傳輸。目前,波分復(fù)用技術(shù)在飛速發(fā)展,使用范圍不斷擴(kuò)大。波分復(fù)用技術(shù)其中的粗波分復(fù)用技術(shù),其信道間隔為20nm,采用波分復(fù)用技術(shù)中的集體發(fā)送和劃分,從而實(shí)現(xiàn)在1260nm-1620nm范圍內(nèi)波長(zhǎng)的波分復(fù)用。采用此技術(shù)能夠大大降低光器件的成本,從而提高運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)利益,同時(shí)也在很大程度上提高了信道容量。因此,波分復(fù)用技術(shù)得到了很多運(yùn)營(yíng)商的好評(píng)并得到了很大程度的應(yīng)用。
4.3 光放大技術(shù)
在光纖接入網(wǎng)技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)兩個(gè)技術(shù)成熟的同時(shí),為了更好地通信,進(jìn)一步引入光放大技術(shù),光放大技術(shù)主要是采用光放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大加強(qiáng)。光放大技術(shù)很大程度上促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。在放大傳信號(hào)之前,應(yīng)該進(jìn)行OEO變換,即:光電變換及電光變換。
5 總結(jié)
筆者認(rèn)為,光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間,今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)。
光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)
1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式,對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2~3倍。過(guò)去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能提到日程上來(lái),只有少量的試驗(yàn)。近來(lái),由于光電子器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。
發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)FTTH的看法不完全相同:美國(guó)AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國(guó)運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬(wàn)用戶。目前中國(guó)FTTH處于試點(diǎn)階段。
FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢(shì)。與FTTH相比:①價(jià)格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡(jiǎn)單③對(duì)于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。
對(duì)于不久的將來(lái)要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù),如:網(wǎng)上教育,網(wǎng)上辦公,會(huì)議電視,網(wǎng)上游戲,遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視,上下行傳輸不對(duì)稱的業(yè)務(wù),AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過(guò)壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開發(fā),可壓縮到5~6Mbps。通常認(rèn)為對(duì)QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV??梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力。即HDTV業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí),非FTTH不可。
FTTH的解決方案:通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。
F2P方案一一優(yōu)點(diǎn):各用戶獨(dú)立傳輸,互不影響,體制變動(dòng)靈活;可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊;傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn):為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區(qū)安置1個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。
PON方案——優(yōu)點(diǎn):無(wú)源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單;原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn):需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時(shí),不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,還需要更換PON和更換用戶模塊來(lái)解決。(按照目前市場(chǎng)價(jià)格,PEP比PON經(jīng)濟(jì))。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復(fù)用來(lái)區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān),使維護(hù)不便,在FTTH中很少采用。
發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展FTTH的計(jì)劃和技術(shù)方案,根據(jù)各國(guó)具體情況有所不同。美國(guó)主要采用A-PON,因?yàn)锳TM交換在美國(guó)應(yīng)用廣泛。日本NTT有一個(gè)B-FLETts計(jì)劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術(shù)。SCM-PON:是采用副載波調(diào)制作為多信道復(fù)用的PON。
中國(guó)ATM使用遠(yuǎn)比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點(diǎn)前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),目前比較經(jīng)濟(jì),使用靈活,傳輸距離遠(yuǎn)等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術(shù)網(wǎng)絡(luò)效率高;可以有電話,適合SDH網(wǎng)絡(luò),與IP結(jié)合沒(méi)有EPON好,但目前GPON技術(shù)不很成熟。EPON:與IP結(jié)合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術(shù)。目前,中國(guó)的FTTH試點(diǎn)采用EPON比較多。FTTH技術(shù)方案的采用,還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。
近來(lái),無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速??捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達(dá)54Mbps,覆蓋范圍達(dá)100米以上,目前已可商用。如果采用無(wú)線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸,包括:上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù),對(duì)于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸,當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無(wú)線接入”(FTTH+無(wú)線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò),如果采用PON,就特別簡(jiǎn)單,因?yàn)榇薖ON無(wú)上行信號(hào),就不需要測(cè)距的電子模塊,成本大大降低,維護(hù)簡(jiǎn)單。如果,所屬PON的用戶群體,被無(wú)線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無(wú)線是趨勢(shì),但無(wú)線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來(lái)支撐,與FTTH相差無(wú)幾。FTTH+無(wú)線接入是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
2、光交換的發(fā)展什么是通信?
實(shí)際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問(wèn)題,還需要解決光的交換問(wèn)題。過(guò)去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?hào),交換是采用電子交換機(jī)?,F(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。合理的方法應(yīng)該采用光交換。但目前,由于目前光開關(guān)器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來(lái)解決光網(wǎng)的交換,即把光信號(hào)變成電信號(hào),用電子交換后,再變還光信號(hào)。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān),以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò),特別是所謂ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。
通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?一般速度都是xGbps的,電子開關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速XGbDs的交換。當(dāng)然,也不是說(shuō),一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號(hào)的交換,應(yīng)采用成熟的電子交換,沒(méi)有必要采用不成熟的
大容量的光交換。當(dāng)前,在數(shù)據(jù)網(wǎng)中,信號(hào)以“包”的形式出現(xiàn),采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小,可采用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總后,數(shù)量很大時(shí),就應(yīng)該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前,由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制,通路數(shù)一般在8—16個(gè)。
電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式。在光交換中有“空分”、“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。
光空分交換:一般采用光開關(guān)可以把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來(lái),采用集成技術(shù),開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān),其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)(Lucent),屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。
光波長(zhǎng)交換:是對(duì)各交換對(duì)象賦于1個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是,發(fā)送某1特定波長(zhǎng)就可對(duì)某特定對(duì)象通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)的相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長(zhǎng)路由交換的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),半徑5公里,共有43個(gè)終端節(jié),(試用5個(gè)節(jié)點(diǎn)),速率為2.5Gbps。
自動(dòng)交換的光網(wǎng),稱為ASON,是進(jìn)一步發(fā)展的方向。
3、集成光電子器件的發(fā)展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會(huì)有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻摹D壳罢诎l(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個(gè)光電子器件。要實(shí)現(xiàn)FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價(jià)的和集成的光電子器件。
日本NTT采用PLO技術(shù)研制出16x16熱光開關(guān);1x128熱光開關(guān)陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測(cè)集成在一起;8波長(zhǎng)每波速串為80Gbps的WDM的復(fù)用和去復(fù)用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構(gòu)成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進(jìn)。
中國(guó)的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。
光纖通信的市場(chǎng)
眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)剩。無(wú)論是光傳輸設(shè)備,光電子器件和光纖的價(jià)格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時(shí)期價(jià)格為羊1200,現(xiàn)在價(jià)格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場(chǎng)何時(shí)能恢復(fù)?根據(jù)RHK的對(duì)北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),如圖2.在2002年是最低谷,相當(dāng)于倒退4年。現(xiàn)在有所回升,但還不能恢復(fù)。按此推測(cè),在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場(chǎng)也隨IT市場(chǎng)好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn),在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動(dòng)的。
光通信在最近幾十年的發(fā)展
光通信技術(shù)中最有發(fā)展前景的當(dāng)屬光纖通信技術(shù)了,在最近幾十年來(lái)發(fā)展最好最快的也是光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三代,從工作波長(zhǎng)為0.85μm的多模光纖通信逐漸發(fā)展為工作波長(zhǎng)為1.3μm的單模光纖通信,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展到工作波長(zhǎng)為1.55μm的光纖通信系統(tǒng),這些年的進(jìn)步很好的解決了光通信系統(tǒng)的色散問(wèn)題。不僅如此在這些年光源也放上的很大的變化,發(fā)生了從發(fā)光二極管到半導(dǎo)體激光器的變化。半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)大大的提高了傳輸信息的效率,而且半導(dǎo)體激光器與二級(jí)發(fā)光體比較具有更高的功率和更長(zhǎng)的使用壽命。光纖和光源的發(fā)展大大的緩解了信息衰減和色散的問(wèn)題,加大了光纖的通信容量,提高了光纖通信的效率。另外在光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面也有了很大的發(fā)展。目前的技術(shù)種為了方便用戶使用圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等業(yè)務(wù),目前的重點(diǎn)是寬帶接入網(wǎng)建設(shè)。寬帶接入包括光纖、無(wú)線、同軸電纜和xDSL這幾種方式,這些主要是基于分組交換方式的接入,其中以光纖接入為主。光纖接入分為有源方式接入和無(wú)源方式接入兩種,即利用SDH或PDH為傳輸通道和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)方式,光纖的非線性問(wèn)題隨著光纖放大器的廣泛應(yīng)用而逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。光纖的非線性主要指四波混頻效應(yīng)、自相位調(diào)制效應(yīng)、交叉相位調(diào)制效應(yīng)、受激喇曼效應(yīng)、受激布里淵效應(yīng)等。其中一些效應(yīng)會(huì)使得系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)惡化,使得信號(hào)脈沖展寬、波型畸變、信號(hào)之間串?dāng)_。通過(guò)合理的使用某些非線性效應(yīng),我們可以研制出新型的光器件。
光通信技術(shù)的發(fā)展前景
1光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景
為了更好的建設(shè)下一代網(wǎng)絡(luò)就必須得構(gòu)建一個(gè)擁有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施,而由于光纜高達(dá)20年的壽命以及過(guò)高的造價(jià),光纖基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和構(gòu)建必須具有前瞻性,應(yīng)該結(jié)合設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)設(shè)計(jì)。同時(shí)由于下一代電信網(wǎng)對(duì)容量的高要求以及頻率的高寬度,這一代的光纖性能已經(jīng)無(wú)法滿足需求,必將被淘汰,那么開發(fā)新一代的光纖將勢(shì)在必行。在G.652.A光纖的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)并取得一定成果的G.652C/D光纖很好的解決了色散斜率的問(wèn)題,減低系統(tǒng)成本,而且能實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離和更大容量的傳輸?;谶@些原因,具有更長(zhǎng)使用壽命的新一代光纖必將得到更好的發(fā)展。
2波分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)展前景
【關(guān)鍵詞】 光纖通信技術(shù) 鐵路通信 應(yīng)用
光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代通信中脫穎而出,在很大程度上加快了傳播的速度,使其通信技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。光纖技術(shù)在技術(shù)方面得到了提高,使其應(yīng)用的范圍更加廣泛,應(yīng)用到了很多的領(lǐng)域方面,其中鐵路通信方面就是一個(gè)很重要的應(yīng)用。鐵路通信逐漸走向了通信智能化的防線,光纖通信技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用在很大程度上滿足了當(dāng)展的需求。光纖通信技術(shù)廣泛地應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中,將提升鐵路通信的能力,使鐵路通信系統(tǒng)更加的完善,為人們的生活提供更加便利的條件。
一、光纖通信技術(shù)的概述
光纖通信技術(shù)是以高頻光波為載波,光纖是以傳輸介質(zhì)為通信媒介。在19世界60年代,曾有人提出了關(guān)于光纖傳播技術(shù),闡述了光纖將為信息傳播的一種重要方式,將有可能大大降低光纖的損耗,光纖通信技術(shù)將加快通信技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)康寧公司根據(jù)當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)論文研發(fā)出了世界上第一根超低損耗光纖,整個(gè)通信行業(yè)將走進(jìn)光纖通信時(shí)代。
光纖通信技術(shù)最主要的特點(diǎn)是低損耗、傳導(dǎo)速度快、容量大、使用的體積小、有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力,受到了很多專業(yè)人士的熱愛,將會(huì)得到大力的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,從19世紀(jì)60年代到21世紀(jì),短短的二十年,光纖通信發(fā)生了巨大的改變,其容量整整提升了一萬(wàn)倍,傳播速度也提升了幾百倍,大大發(fā)展了光纖通信行業(yè)。光纖技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中,推動(dòng)了很多新技術(shù)的發(fā)展,使各行業(yè)的通信能力發(fā)生了翻天覆地的改變。
二、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀
2.1波分復(fù)用技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)是根據(jù)不同光波的頻率不同,充分利用單模光纖低損耗區(qū)的寬帶資源,將光纖的低損耗劃分為不同的通道,把光波作為光纖信號(hào)的載體,在發(fā)送初始的位置應(yīng)用波分復(fù)用技術(shù),將不同頻段波長(zhǎng)信號(hào)的光波融入到同一根光纖線路當(dāng)中,進(jìn)而進(jìn)行信號(hào)傳輸。在接收末端的位置,再次利用波分復(fù)用技術(shù)將不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光纖進(jìn)行分開。不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)是獨(dú)立存在的,可以利用一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)線路光纖信號(hào)的傳播。
2.2光纖連接
光纖通信技術(shù)的大力發(fā)展,將能夠引領(lǐng)國(guó)家通信行業(yè)的未來(lái)發(fā)展,光纖連接將成為信息高速中非常重要的一個(gè)標(biāo)志。光纖連接技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中,能夠很大程度上提高信息的傳播速度和傳播方式,滿足人們?cè)谛畔r(shí)代的大力需求。在光纖通信技術(shù)當(dāng)中,寬帶主干線路的傳播非常的重要,用戶在最后進(jìn)行光纖連接的過(guò)程更加的重要。光纖通信技術(shù)將走進(jìn)了千家萬(wàn)戶,有效的提高人們上網(wǎng)的速度,使人們走進(jìn)高速信息時(shí)代,使寬帶進(jìn)入到飛快發(fā)展的年代。在光纖寬帶連接入口處,由于光纖線路的位置不同,有FTTB、FTTC、FTTH等不同的應(yīng)用。FTTH也可以稱之為光纖用戶,光纖用戶是光纖寬帶連接最后的一個(gè)步驟,將接入到用戶家中。充分的利用光纖寬帶的特點(diǎn),將在很大程度上為用戶提供寬帶上網(wǎng)不受到限制,充分的滿足寬帶連接技術(shù)的需求。
三、光纖通信技術(shù)在鐵路運(yùn)輸通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
人們現(xiàn)在的生活水平越來(lái)越高,對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩退俣纫笠苍絹?lái)越高,對(duì)于鐵路通信技術(shù)的傳輸速度和傳播質(zhì)量要求也在明顯提升,光纖通信技術(shù)在鐵路通信方面的應(yīng)用有著非常巨大的意義。鐵路通信中應(yīng)用光纖通信技術(shù)歷經(jīng)了3個(gè)階段,才逐漸走向成熟。這3個(gè)階段分別是PDH光纖通信階段、SDH光纖通信階段和DWDM光纖通信階段。
3.1 PDH光纖通信階段
在上個(gè)世紀(jì)80年代,我國(guó)開始逐漸研究鐵路光纖通信技術(shù),PDH光纖技術(shù)被應(yīng)用到光纖通信當(dāng)中,首次,在我國(guó)北京作為試驗(yàn)點(diǎn),研發(fā)了長(zhǎng)達(dá)15Km的光纖。這次光纖實(shí)驗(yàn)所鋪設(shè)的是短波光纖,使二次群系統(tǒng)處于開啟的狀態(tài)。在我國(guó)首次應(yīng)用PDH光纖通信技術(shù)的鐵路是大秦鐵路,大秦鐵路的重載雙線電氣化中應(yīng)用的是八芯單模短波光纖,在這個(gè)當(dāng)中局部網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)使用的設(shè)備是36Mb/s PDH的二芯;鐵路沿線的車站和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)備是PCM,以及配置8Mb/s PDH的二芯,標(biāo)志著我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)從傳統(tǒng)的通信模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w通信技術(shù)。大秦鐵路通信系統(tǒng)的成功轉(zhuǎn)型,將預(yù)示著鐵路通信系統(tǒng)光纖通信技術(shù)走向了一個(gè)新的領(lǐng)域。PDH光纖通信系統(tǒng)有一個(gè)重要的功能是能在最短的時(shí)間檢測(cè)鐵路通信系統(tǒng)的安全漏洞和隱患,并且能夠及時(shí)的清除,很大程度上保障了鐵路通信系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)作。PDH光纖通信系統(tǒng)的功能雖然很強(qiáng)大,推動(dòng)了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展,但是這種光纖通信系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題,PDH光纖通信系統(tǒng)具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu),每個(gè)區(qū)域有著不同的標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)管理的能力比較弱,這些都嚴(yán)重的制約了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展。這就要求科研人員要不斷的開發(fā)出新的技術(shù),彌補(bǔ)漏洞。
3.2 SDH光纖通信系統(tǒng)
SDH光纖通信系統(tǒng)相對(duì)于PDH光纖通信系統(tǒng)更加的完善,能夠有效的彌補(bǔ)PDH光纖通信的不足,SDH光纖通信技術(shù)促進(jìn)了鐵路通信技術(shù)的發(fā)展。SDH光纖光纖通信技術(shù)是一種高速發(fā)展的數(shù)字化通信技術(shù),它將實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化的同步轉(zhuǎn)播,將信號(hào)固定在特定的結(jié)構(gòu)中。SDH光纖通信技術(shù)有幾方面的優(yōu)點(diǎn):第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)支路的字節(jié)復(fù)接應(yīng)用;第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)造了不同廠家設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)之間的連接,使光纖通信采用的標(biāo)準(zhǔn)和比特率采用相同的標(biāo)準(zhǔn);第三方面是SDH光纖通信具有很強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和自我完善功能,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)突然被中斷,在自動(dòng)恢復(fù)后,其網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸仍然可以繼續(xù)使用;第四方面是SDH光纖通信系統(tǒng)有著很強(qiáng)大的自我管理功能,能夠?yàn)殍F路通信的傳輸和通信的安全提供可靠的保障。SDH光纖通信技術(shù)比PDH光纖通信技術(shù)有著很強(qiáng)大的通信功能,在鐵路通信系統(tǒng)中嶄新出獨(dú)具特色的優(yōu)勢(shì)。先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù)將能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PDH光纖通信技術(shù),其中SDH光纖通信技術(shù)最早應(yīng)用在贛韶鐵路當(dāng)中,在修建這條鐵路過(guò)程中,為了使用到先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù),搭建一條新的光同步傳輸系統(tǒng),采用了二十芯光纜。為了接入光纖通過(guò)接入層傳輸設(shè)備和622Mb/s光纖口,這些設(shè)備和贛韶鐵路沿線的接收設(shè)備相互連接,使整條贛韶鐵路沿線都實(shí)現(xiàn)SDH光纖鐵路通信,大大推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信事業(yè)的發(fā)展。SDH光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中起著重要的作用,但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,SDH光纖通信技術(shù)逐漸不能滿足鐵路通信的需求。鐵路通信的需求在數(shù)據(jù)傳輸方面提出了更高的需求,要想實(shí)現(xiàn)這一需求,需要將其速度提升百倍以上。
3.3 DWDM光纖通信系統(tǒng)
根據(jù)鐵路通信技術(shù)的需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們研發(fā)了DWDN光纖通信,這種先進(jìn)的光纖通信技術(shù),明顯的超過(guò)了PDH光纖通信和SDH光纖通信。DWDM 技術(shù)是根據(jù)單模光纖帶寬和其損耗低的特點(diǎn),允許多個(gè)波長(zhǎng)載波信道同時(shí)在光纖內(nèi)傳輸,形成一種新型的通信技術(shù)。DWDM通信系統(tǒng)中,發(fā)送端光發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射不同穩(wěn)定度和精度的不同波長(zhǎng)光信號(hào),通過(guò)光波長(zhǎng)復(fù)用器將其復(fù)用送入摻鉺光纖的功率放大器當(dāng)中。在經(jīng)過(guò)放大后,將多路的光信號(hào)輸送到光纖維中傳輸。在到達(dá)接收端后,經(jīng)過(guò)光前置放大器放大,然后送到光波長(zhǎng)分波器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分解。該技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)是DWDM光纖通信可以在同一光纖內(nèi)承載不同波段的波長(zhǎng),這樣就可以提高了傳輸?shù)乃俣群驮龃罅藗鬏數(shù)娜萘?;DWDM光纖通信技術(shù)可以容納不同的協(xié)議要求,將不同的傳輸速度中數(shù)據(jù)在一個(gè)激光軌道中完成,這樣就會(huì)在最大限度內(nèi)滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求和網(wǎng)絡(luò)的安全。DWDM光纖通信技術(shù)已經(jīng)被用到了鐵路開發(fā)當(dāng)中,因該通信技術(shù)能夠增大傳輸速度,同時(shí)增加傳輸容量,在鐵路信息系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中,被采納應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用是鐵路信息系統(tǒng)的信息傳遞更穩(wěn)定、迅速,保證了鐵路信息及時(shí)傳遞,為鐵路信息服務(wù)提供便利。
總結(jié):綜上所述,光纖通信技術(shù)廣泛的應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中,大力的推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信的發(fā)展。尤其是光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展,克服了在鐵路通信應(yīng)用方面的很多難題,一步一步追趕通信時(shí)代的發(fā)展,滿足市場(chǎng)的需求,使鐵路通信技術(shù)始終處在時(shí)代的前沿。
參 考 文 獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】 光纖通信技術(shù) 廣播電視 傳輸
前言:廣播電視的主要傳播方式是光纖傳輸,實(shí)際上除了光纖傳輸?shù)姆绞街膺€有微波傳輸和衛(wèi)星傳輸?shù)姆绞剑枪饫w傳輸本身具有一定的特性,非常適合廣播電視的要求,比如成本比較低,但是傳輸?shù)膬?nèi)容量非常大,因此,在廣播電視傳輸中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。
一、光纖技術(shù)
一般最基本的光纖系統(tǒng)也必須具有五個(gè)要素,光發(fā)射器、光接收器、中繼器、耦合器和連接器。光源會(huì)產(chǎn)生光波的信號(hào),而電視不僅僅有光影還有聲音,音頻還有電信號(hào),光發(fā)射器能夠?qū)⑦@兩個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成為光信號(hào),都轉(zhuǎn)換成為光信號(hào)之后就能夠通過(guò)光纜傳輸給接收器,在接收器上再次進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào),然后發(fā)送給終端[1]。
因?yàn)樵趥鬏數(shù)倪^(guò)程當(dāng)中,信號(hào)可能會(huì)有扭曲的情況,造成最終的成像可能會(huì)出現(xiàn)失真的情況,影響觀眾觀看的效果,為了能夠有效解決這一問(wèn)題就需要中繼器的參與,設(shè)立中繼器能夠保證信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中保持穩(wěn)定,并減少受損情況。當(dāng)光纜在長(zhǎng)距離的架構(gòu)過(guò)程當(dāng)中,一些光纜線過(guò)于長(zhǎng),或者是因?yàn)橐恍┰虺霈F(xiàn)交叉的情況等等,為了能保證光纖的連接效果,也需要耦合器和連接器。
二、光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用
光纖通信技術(shù)已經(jīng)獲得了一定的成就,傳統(tǒng)的光纖通信技術(shù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)噪音的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)不斷的改造,目前的光纖通信技術(shù)已經(jīng)能過(guò)有效避免這一問(wèn)題。而且在一些現(xiàn)場(chǎng)的演唱會(huì)當(dāng)中,將光纖通信技術(shù)應(yīng)用得更加有效,演唱會(huì)當(dāng)中有主會(huì)場(chǎng)和分會(huì)場(chǎng),分會(huì)場(chǎng)往往會(huì)設(shè)立在全國(guó)各地,主會(huì)場(chǎng)的主持人在和分會(huì)場(chǎng)的嘉賓與主持溝通和交流的時(shí)候,不會(huì)出現(xiàn)任何阻礙,這就是通過(guò)光纖通信技術(shù)獲得的。
1、非壓縮傳輸。非壓縮傳輸主要指的是,信號(hào)從信號(hào)源發(fā)出,然后再經(jīng)過(guò)傳輸?shù)?,最終到終端設(shè)備當(dāng)中,在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,不進(jìn)行處理。在一些跨年演唱會(huì)和體育賽事直播的過(guò)程中都是應(yīng)用的非壓縮傳輸,實(shí)際上一般的現(xiàn)場(chǎng)直播利用的就是非壓縮傳輸?shù)姆绞絒2]。非壓縮傳輸?shù)姆绞綄?duì)距離的要求是比較嚴(yán)格的,當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)體育賽事報(bào)道的過(guò)程當(dāng)中,一定還有電視機(jī)轉(zhuǎn)播機(jī)房,機(jī)房和轉(zhuǎn)播車的距離不能太遠(yuǎn),一般不會(huì)超過(guò)60米的距離。目前在很多非壓縮傳輸當(dāng)中,為了能夠保證傳輸?shù)男Ч?,采用兩套設(shè)備傳輸?shù)姆绞?,使用主設(shè)備的同時(shí)還應(yīng)用冷備設(shè)備,雙光纜的具有非常明顯的優(yōu)勢(shì),能夠讓信號(hào)傳輸?shù)馗訙?zhǔn)確,還能保證信息的安全性[3]。
2、壓縮性傳輸。壓縮設(shè)備可以對(duì)光波信號(hào)進(jìn)行壓縮,讓信號(hào)的空間變小,然后再進(jìn)行傳輸,因?yàn)樾盘?hào)的空間明顯變小了,因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量可以更大,這點(diǎn)是非壓縮傳輸不能及的。因?yàn)閴嚎s傳輸和非壓縮傳輸都有自身的優(yōu)點(diǎn),因此在實(shí)際工作的過(guò)程當(dāng)中,壓縮傳輸和非壓縮傳輸會(huì)同時(shí)使用,兩者結(jié)合不僅能夠保證信息傳遞的及時(shí)性,還能保證信息傳遞的穩(wěn)定性。
三、適應(yīng)下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求的FTTH系統(tǒng)
FTTH是一種光纖媒質(zhì)的接入方式,將接入網(wǎng)局端和家庭住宅連接起來(lái),引入光纖讓人們可以在住宅當(dāng)中享受有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的便利。實(shí)際上一般有有線電視傳輸平臺(tái)和雙向傳輸平臺(tái)兩個(gè)平臺(tái),而FTTH則對(duì)上述兩種平臺(tái)都做出到綜合的考慮,不僅能夠兼顧有線電視傳輸平臺(tái),還能構(gòu)成雙向的業(yè)務(wù)。FTTH本身是非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu),但是按照部分的重要作用分割看恚一共有四個(gè)部分,首先是廣播和寬帶接入系統(tǒng),然后是光分配網(wǎng)絡(luò),其次是配置系統(tǒng),最后是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。FTTH能承載業(yè)務(wù)的類型主要分為兩類,一類是廣播電視方面的業(yè)務(wù),人們都熟悉的高清廣播和電視廣播等等,目前還有電視IP直播的業(yè)務(wù),隨著廣播電視業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,將會(huì)讓廣播電視業(yè)務(wù)更加豐富。還有一類是寬帶接入業(yè)務(wù),在寬帶接入業(yè)務(wù)當(dāng)中,主要包含了網(wǎng)絡(luò)視頻的功能,還有網(wǎng)絡(luò)游戲的功能,以及一些點(diǎn)播的功能等等,可以看出FTTH所能承載的業(yè)務(wù)類型是非常廣泛的,為人們的休閑生活提供了非常多的選擇性。
總結(jié):本文首先介紹了光纖通信技術(shù),然后在了解光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,介紹其在廣播電視傳輸中的應(yīng)用,主要介紹了兩種應(yīng)用,一種是非壓縮傳輸?shù)姆绞?,另外一種是壓縮傳輸?shù)姆绞?,特點(diǎn)是傳輸?shù)牧扛?,最后介紹了FTTH系統(tǒng),希望能為光纖通信技術(shù)的發(fā)展提供新的思路,讓廣播電視傳輸更上一層樓。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]張學(xué)文,趙家文,葉德飛. 光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用研究[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用,2012,09:55-56+59.
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光纖通信是一種以光線為傳媒的通信方式,它主要利用光波實(shí)現(xiàn)信息的傳送。光纖通信技術(shù)最基本的系統(tǒng)組成有三大板塊,主要有:光的發(fā)射、接受和光纖傳輸。該通信系統(tǒng)可以單獨(dú)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)或者模擬信號(hào)的傳輸,也可以進(jìn)行類似于多媒體信息和話音圖像多種不同類別的信號(hào)的混合傳輸。光纖通信的基本特征如下。1.1寬頻帶,大容量在光纖通信技術(shù)中,光纖可容納的傳輸帶寬高達(dá)50000GHz。光源的調(diào)制方式、調(diào)制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術(shù)系統(tǒng)的容許頻帶。比如說(shuō),有一些單波長(zhǎng)光纖的通信系統(tǒng),通常使用的是密集波的分復(fù)用等復(fù)雜一些的技術(shù),從而避免通信設(shè)備存在瓶頸效應(yīng)等電子問(wèn)題,促使光纖寬帶發(fā)揮積極的效應(yīng),增加光纖傳輸?shù)男畔⒘俊?.2抗干擾光纖通信有一個(gè)特別好的優(yōu)點(diǎn),就是它擁有極強(qiáng)的抗電磁干擾能力。由于光纖通信的主要制作原料——石英,具有極強(qiáng)的絕緣性、抗腐蝕性,所以光纖通信具有極強(qiáng)的抗干擾能力。光纖通信也不會(huì)受到電離成的變化、太陽(yáng)黑子的活動(dòng)和雷電等電磁干擾,更不會(huì)在意人為釋放電磁的影響,石英為光纖通信技術(shù)帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。光纖的質(zhì)量輕、體積小,既能有效節(jié)省空間又能保證安裝方便。而且,制作光纖的原始材料來(lái)源豐富,成本低廉,溫度穩(wěn)定度高、穩(wěn)定性能好,所以使用壽命一般都很長(zhǎng)。光纖通信優(yōu)勢(shì)明顯,促成了光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用,并且這個(gè)應(yīng)用過(guò)的范圍還在不斷的拓展。
2光纖通信技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
2.1擴(kuò)大了單一波長(zhǎng)傳輸?shù)娜萘?/p>
當(dāng)今社會(huì)僅單一波長(zhǎng)傳輸?shù)娜萘烤透哌_(dá)40Gbit/s,并且相關(guān)部門在這個(gè)基礎(chǔ)上已經(jīng)開始研究160Gbit/s的傳輸技術(shù)。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術(shù)時(shí),應(yīng)該對(duì)光纖的PMD做出具體的要求。2002年,美國(guó)優(yōu)先在LTU-TSG15會(huì)議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統(tǒng)的倡議。并且認(rèn)為在PMD傳輸中一些問(wèn)題有待探討。我們堅(jiān)信在不久的將來(lái),舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會(huì)出現(xiàn)。
2.2超長(zhǎng)距離的傳輸
在傳輸網(wǎng)絡(luò)的骨干中,理想的傳輸形式莫過(guò)于無(wú)中繼的傳輸。迄今為止,一部分公司正在采用的技術(shù)是色散齊理,它能夠?qū)崿F(xiàn):最短2000千米至最長(zhǎng)5000千米的無(wú)電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進(jìn),提升完善光纖指標(biāo),應(yīng)用拉曼光,放大光傳輸距離的延長(zhǎng)。
2.3適應(yīng)DWDM運(yùn)用
普遍應(yīng)用的是32×DWDM系統(tǒng),64×和32×10Gbit/s的系統(tǒng)正在研發(fā)中,已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展。DWDM技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,各研究機(jī)構(gòu)必須加強(qiáng)光纖非線性標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格控制。最新推出的ITU-T技術(shù)很好地針對(duì)光纖制定了測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),完成了非線性屬性的標(biāo)準(zhǔn)。明確非線性的測(cè)試指標(biāo),提出有效面積的相應(yīng)指標(biāo),尤其要完善光纖的非線性的特性。
3光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀
3.1普通光纖發(fā)展現(xiàn)狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術(shù)的進(jìn)步,系統(tǒng)逐步發(fā)展,單一波長(zhǎng)信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產(chǎn)生了進(jìn)一步提升的可能,表現(xiàn)在不同的區(qū)域,一種符合ITUTG654規(guī)定截止波長(zhǎng)的單模光纖,還有符合G653規(guī)定的單模光纖,做出了發(fā)展性完善。
3.2核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的幾大干線已經(jīng)全面地采用了光纜,多模的光纖遭到合理淘汰,全面實(shí)施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國(guó)初步使用后,今后不會(huì)繼續(xù)發(fā)展。G654也因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)該種通信方式系統(tǒng)容量的大幅度增加,因此從來(lái)沒(méi)有使用到我國(guó)陸地光纜中。干線光纜主要在室外,多數(shù)使用分立光纖,這些光纜中的舊式結(jié)構(gòu)已經(jīng)停用。
3.3接入網(wǎng)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
接入網(wǎng)的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點(diǎn),通常通過(guò)增多光纖芯數(shù)的方法來(lái)增加網(wǎng)容量。由于市內(nèi)管道的管道內(nèi)徑一定,結(jié)合光纖的芯數(shù)增多和集裝密度的增大減輕光纜重量,縮小光纜直徑十分重要。接入網(wǎng)通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國(guó)只有少量投入使用。
3.4室內(nèi)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
室內(nèi)光纜通常需要能夠滿足不同的要求,具備多種功能。比如說(shuō)數(shù)據(jù)、話音以及視頻信號(hào)的傳送,還可能在遙控和傳感器中得到應(yīng)用。IEC的電纜分類中,指出了室內(nèi)光纜。它至少要包括兩大部分,即局內(nèi)光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內(nèi)的用戶端,主要用途就是供用戶使用,因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機(jī)房?jī)?nèi),布放的位置相對(duì)固定。
3.5通信光纜在電力線路內(nèi)
光纖只是一種介電質(zhì),光纜卻可以是一種全介質(zhì),而且是完全無(wú)金屬的。這種全介質(zhì)的光纜將會(huì)成為電力系統(tǒng)中最理想的線路。在電線桿的敷設(shè)中普遍應(yīng)用兩種全介質(zhì)光纜的兩種主要結(jié)構(gòu):一種是用于架空地線的纏繞式的結(jié)構(gòu),另一種是全介質(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿橘|(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)地布放,適應(yīng)范圍廣,在我國(guó)當(dāng)下的電力系統(tǒng)改造過(guò)程中得到了廣泛實(shí)施。國(guó)內(nèi)已經(jīng)生成許多種類達(dá)到市場(chǎng)要求的ADSS光纜,但是在其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能等方面還需要更進(jìn)一步的完善。
4光纖通信的主要應(yīng)用形式
在光纖通信的各種應(yīng)用形式中,最普遍最常見的就是電子公文。當(dāng)代社會(huì)的信息化逐漸發(fā)達(dá),網(wǎng)絡(luò)用戶需求不斷上漲,無(wú)紙化辦公成為一種時(shí)尚。這就出現(xiàn)了電子公文。
4.1電子公文與紙質(zhì)公文的共性和差別
紙質(zhì)辦公是一種傳統(tǒng)的辦公模式,在歷經(jīng)了多年的傳承之后,在為人們傳遞信息的同時(shí)也暴露出了許多的問(wèn)題,類似于容易流失,耗費(fèi)資源,流轉(zhuǎn)較慢等。電子公文的產(chǎn)生就有了很大的區(qū)別。雖然兩者都是信息流傳的載體,但是電子公文具有顯而易見的優(yōu)越性?,F(xiàn)代化信息社會(huì)必須有無(wú)紙化,在此基礎(chǔ)上朝著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化、自動(dòng)化、智能化的趨勢(shì)快速發(fā)展。
4.2電子公文的必要性
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為電子公文要應(yīng)用計(jì)算機(jī)操作,十分不便,更加依賴于直觀的紙質(zhì)公文,但是紙質(zhì)公文存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)、信息遺失和字跡模糊等缺陷,所以,電子公文代替紙質(zhì)公文始終是必然的趨勢(shì)。相對(duì)于紙質(zhì)公文在日常工作中的收文登記,承辦傳閱過(guò)程中對(duì)手工以及腿功的依賴,以及在領(lǐng)導(dǎo)外出時(shí),公文傳遞的不便,電子公文只需要一臺(tái)電腦和一根網(wǎng)線就能夠輕松地解決問(wèn)題,而且保證省時(shí)省力,可復(fù)制,可粘貼,可備份,超值又有效。利用空間小,保存時(shí)間久,受外界因素影響小。
4.3電子公文技術(shù)問(wèn)題
電子公文要想能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)紙化的辦公條件,必須依靠人們的共同努力,制造出一套良好的、完善的、實(shí)用的管理制度,保證電子公文的高效性和安全性,避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體,是傳遞訊息的渠道,隨著現(xiàn)代化辦公水平的提高,電子公文的質(zhì)量也必須精益求精。所以,必須明確電子公文的幾項(xiàng)專業(yè)技術(shù),抓住進(jìn)步的空間。電子公文不能滿足于現(xiàn)有的硬件配置。在軟件設(shè)計(jì)方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,計(jì)算機(jī)操作人員的技術(shù)掌握和應(yīng)用能力不到位。軟件的后續(xù)升級(jí)不及時(shí),其他軟件系統(tǒng)的兼容性存在問(wèn)題。
5光纖通信的發(fā)展與展望
就光纖通信的具體應(yīng)用的詳細(xì)分析,讓我們更好地了解了光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化信息時(shí)代的必要性存在?,F(xiàn)在從關(guān)鍵點(diǎn)回復(fù)到光纖通信的全局考慮,光纖通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)十分可觀。可發(fā)展的趨勢(shì)涉及很多領(lǐng)域,下面就讓我們進(jìn)入深入詳細(xì)的探討。
5.1光網(wǎng)絡(luò)智能化
光網(wǎng)絡(luò)智能化的實(shí)現(xiàn)是在光纖通信技術(shù)當(dāng)中十分關(guān)鍵的研發(fā)方向,在光纖通信技術(shù)將近40年的發(fā)展歷程中,傳輸一直占據(jù)著主要地位,成為光通信技術(shù)的干線。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的連續(xù)進(jìn)步和發(fā)展,完美地將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái),促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)生更高層次的發(fā)展和進(jìn)步?,F(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)耐瑫r(shí),結(jié)合了連續(xù)控制技術(shù)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)能力和更加完善實(shí)用的保護(hù)和恢復(fù)功能系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)的智能化。
5.2全光網(wǎng)絡(luò)
全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中的最高層次,是光線技術(shù)發(fā)展到頂端的最理想階段,也是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)將要發(fā)展成為的最終目標(biāo),也就是說(shuō)未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)就是屬于全光的時(shí)代。原始的全光網(wǎng)絡(luò)對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)處的全光化雖然是可操作的,但是在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處采用的仍然是電器件,這就會(huì)阻礙光纖通信容量的穩(wěn)步提升,所以,全光網(wǎng)絡(luò)就是光纖通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的終極目標(biāo)。
5.3光器件集成化
在光電子器件發(fā)展的過(guò)程中,追求的就是光器件集成化的真正實(shí)現(xiàn)??紤]到全光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn),器件的集成十分重要,器件的集成更是全光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的核心技術(shù)。將檢測(cè)器、激光器、調(diào)制器和其他類型的集成芯片集成到一個(gè)芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過(guò)往不同材料的各種薄膜介質(zhì)表層上的連續(xù)沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)的,主要應(yīng)用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復(fù)雜的技術(shù),但是由于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)有限,接入帶寬不足,以及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)多媒體的發(fā)展需求,單純地通過(guò)改良設(shè)備來(lái)擴(kuò)大寬帶,提高速度的做法是很不現(xiàn)實(shí)的,我們必須實(shí)現(xiàn)光器件的集成,從而保證光纖通信的發(fā)展核心堅(jiān)固扎實(shí)。
6結(jié)語(yǔ)
一、光纖通信的概況
光纖通信技術(shù)的誕生給通信領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命。學(xué)者C﹒K﹒Kao和HC﹒A﹒Hock在1966年發(fā)表傳遞新概念的論文,才建立光纖通信的基礎(chǔ),光纖通信學(xué)習(xí)使用方面的發(fā)展是非常快的。技術(shù)是不斷革新,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,現(xiàn)在新技術(shù)的光通信仍然是新興不斷,現(xiàn)在光通信追求的目標(biāo)是超長(zhǎng)距離的高速和廣闊的能力,主要是利用放大器延長(zhǎng)傳輸距離,它是依靠單波長(zhǎng)時(shí)分復(fù)用(etdm)來(lái)提高利率的,利用密集波分復(fù)用(DWDM)以改善單一光的纖傳輸能力,并采取了一些新的技術(shù),如新形式的調(diào)節(jié),利用光電技術(shù)以改善裝備的性能,以促進(jìn)不同更新的光纖通信系統(tǒng)。
二、光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
1.波分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率(或波長(zhǎng))不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道,把光波作為信號(hào)的載波,在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器),將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端,再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí)),從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。
2.光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接入部分更是關(guān)鍵,光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達(dá)位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用,統(tǒng)稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。目前,國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對(duì)大中型企業(yè)用戶來(lái)說(shuō),是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過(guò)去20多年的電信發(fā)展史看,網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對(duì)主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(TDM)方式進(jìn)行,每當(dāng)傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng),這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍,比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量,而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù),特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
2.向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處是:①可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍;②在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:③與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān),是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段;④利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。
3.實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)。上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng),其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無(wú)疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路,光的分插復(fù)用器(OADM)和光的交叉連接設(shè)備(OXC)均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功,前者已投入商用。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是:①實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò);②實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性,允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng);③實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性,達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的;④實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性,允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào);⑤實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù),恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢(shì),發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展。
4.新一代的光纖。近幾年來(lái)隨著IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng),電信網(wǎng)正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展,而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì),開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前,為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要,已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖(G.655光纖)和無(wú)水吸收峰光纖(全波光纖)。
論文摘要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過(guò)了不同的發(fā)展歷程。
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號(hào)以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過(guò)了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長(zhǎng)途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM?;谕S的PCM時(shí)分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長(zhǎng)距離傳輸?shù)奶匦赃M(jìn)行的,具有通信容量大、通信距離長(zhǎng)及抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前用于本地、長(zhǎng)途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長(zhǎng)波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過(guò)萬(wàn)門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來(lái),光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時(shí)分多路及時(shí)分多址。
移動(dòng)通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯(cuò)編碼和數(shù)字話音編碼。
2 數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、智能用戶電報(bào)終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機(jī)、專用電話交換機(jī)(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個(gè)人計(jì)算機(jī)終端、可視圖文終端、用戶電報(bào)終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實(shí)現(xiàn)信號(hào)碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無(wú)線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過(guò)呼叫過(guò)程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無(wú)需上述的呼叫建立與拆線過(guò)程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來(lái)處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3 數(shù)據(jù)通信的分類
3.1 有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點(diǎn)、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說(shuō)DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實(shí)際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲(chǔ)——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來(lái)的報(bào)文分成具用一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段,并在每個(gè)數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個(gè)帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是在一條電路上同時(shí)可開放多條虛通路,為多個(gè)用戶同時(shí)使用,網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)路由選擇功能和先進(jìn)的誤碼檢錯(cuò)功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。幀中繼技術(shù)是把不同長(zhǎng)度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2 無(wú)線數(shù)據(jù)通信
無(wú)線數(shù)據(jù)通信也稱移動(dòng)數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)之間的通信。而移動(dòng)數(shù)據(jù)通信是通過(guò)無(wú)線電波的傳播來(lái)傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)通信。狹義地說(shuō),移動(dòng)數(shù)據(jù)通信就是計(jì)算機(jī)間或計(jì)算機(jī)與人之間的無(wú)線通信。它通過(guò)與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴(kuò)展到移動(dòng)和便攜用戶。
4網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過(guò)光纜、雙絞電話線或有、無(wú)線信道將兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)互聯(lián)的集合。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)各用戶可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個(gè)國(guó)家內(nèi)各個(gè)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個(gè)城市,方圓不超過(guò)10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對(duì)較小,如一棟建筑物,或一個(gè)單位、一所學(xué)校,甚至一個(gè)大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),一個(gè)單位可使用多個(gè)局域網(wǎng),如財(cái)務(wù)部門使用局域網(wǎng)來(lái)管理財(cái)務(wù)帳目,勞動(dòng)人事部門使用局域網(wǎng)來(lái)管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)話所使用的語(yǔ)言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計(jì)數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)是具有開放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實(shí)際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(Transport Control Protocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺(tái)性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點(diǎn)到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī),數(shù)據(jù)需經(jīng)過(guò)上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
目前的IP協(xié)議是由32位二進(jìn)制數(shù)組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)使用的IP地址,在整個(gè)因特網(wǎng)上IP地址是唯一的。
用電信息采集系統(tǒng)屬于系統(tǒng)化集中管理過(guò)程,從我國(guó)各地方電力企業(yè)電力系統(tǒng)管理而言,整個(gè)采集系統(tǒng)建設(shè)仍然受到運(yùn)行管理與資金等方面的影響;同時(shí),光纖、衛(wèi)星通信等技術(shù)的進(jìn)步,為采集系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展提供可能。因此必須要根據(jù)電力企業(yè)電網(wǎng)管理的具體要求,對(duì)用電信息采集系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)做分析。
一、用電信息采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1、信息采集技術(shù)
在信息采集過(guò)程中,電能表是信息采集的主要媒介,通過(guò)電能表,完成對(duì)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)采集,采集結(jié)束后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、儲(chǔ)存,并將數(shù)據(jù)傳輸至主站系統(tǒng)中。因此,信息采集技術(shù)的采集起始點(diǎn)是用戶端電能表,從用戶端電能表工作原理與測(cè)量結(jié)構(gòu)運(yùn)行要求來(lái)看,電能表主要表現(xiàn)為機(jī)電脈沖式與全電子公式兩種電表形式;而輸出接口可劃分為:RS-485型與低壓配電線接口型兩種。從功能來(lái)看,機(jī)電脈沖式電能表的工作方位(測(cè)量結(jié)構(gòu))與感應(yīng)系電能表,都是依靠電子電路完成對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量;但由于機(jī)電脈沖式電能表主要依靠脈沖方式完成輸出,信號(hào)在輸出過(guò)程中易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或多脈沖現(xiàn)象。
2、信息傳輸技術(shù)
(1)有線通信技術(shù)
①有線電視電纜:通過(guò)已有電視電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這種傳輸方式更適用于中小型居民居住區(qū)。該傳輸方式具有傳輸質(zhì)量高、信息總傳輸量大等優(yōu)點(diǎn);若在管理中能進(jìn)一步增加有線電纜覆蓋面積,傳輸效果將會(huì)進(jìn)一步提高。
②RS485總線傳輸:該傳輸方式具有傳輸穩(wěn)定、速度快等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前國(guó)內(nèi)一種常見的通信傳輸方式;但該傳輸方式在布線過(guò)程中需要投入大量人力資源,總線受到破壞后,需要重新進(jìn)行管理。
(2)無(wú)線通信技術(shù)
①紅外線傳輸技術(shù):該技術(shù)需要在一段距離內(nèi)對(duì)某一位置進(jìn)行定點(diǎn),并完成兩點(diǎn)之間的無(wú)連接數(shù)據(jù),具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn);但該技術(shù)需要人工操作,對(duì)距離、接收等因素具有較高要求,更適合于用戶集中區(qū)。
②無(wú)線電波傳輸技術(shù):該技術(shù)分為現(xiàn)場(chǎng)手抄(無(wú)線抄表)與遠(yuǎn)程無(wú)線抄表兩種形式?,F(xiàn)場(chǎng)手抄所使用的無(wú)線裝置功率略低,與紅外抄表方式類似,但距離長(zhǎng)于紅外抄表;遠(yuǎn)程無(wú)線抄表通過(guò)大功率無(wú)線電臺(tái),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程接收,是一種相對(duì)成熟的抄表技術(shù)。
二、系統(tǒng)建設(shè)
1、主站建設(shè)
由于不同客戶在電力能源需求中具有明顯差異,導(dǎo)致不同用戶的用電環(huán)境、客戶端類型、遠(yuǎn)程信息通道等方面存在不同。以國(guó)家相關(guān)要求來(lái)看,必須要以“統(tǒng)一”與“集約”兩方面為基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)營(yíng)銷戰(zhàn)略為核心,建立完善的用電信息采集平臺(tái)。
在主站建設(shè)過(guò)程中,必須要對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)通信模式進(jìn)行分析,本文從遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)與GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)兩方面進(jìn)行分析:
(1)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)
本文對(duì)光纖通信模式下的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行分析,具體結(jié)果見圖1。
圖1 光纖通信模式下的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸
注:在光纖介入之前,采集服務(wù)器、路由器與光電轉(zhuǎn)換皆屬于主站系統(tǒng);經(jīng)過(guò)光纖介入后,路由器與終端屬于采集對(duì)象。
通過(guò)光纖介入,主站系統(tǒng)完成對(duì)采集對(duì)象的數(shù)據(jù)管理,能完成對(duì)信息的實(shí)時(shí)控制。現(xiàn)階段,光纖主要分為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)與有源光網(wǎng)絡(luò),其中有源光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍更加廣泛。
(2)GPRS移動(dòng)通信業(yè)務(wù)
從功能上講,GPRS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面:
①結(jié)束時(shí)間短
②傳輸效率高
③資源利用率高
本文根據(jù)電力企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫?、持續(xù)性要求入手,對(duì)GPRS技術(shù)的主要設(shè)計(jì)流程做分析,具體結(jié)果見圖2。
圖2 GPRS技術(shù)通信流程
注:通信設(shè)備與防火墻屬于主站系統(tǒng),無(wú)線模塊、終端設(shè)備、無(wú)線模塊與終端表示采集對(duì)象。
主站系統(tǒng)建設(shè)除上述兩種技術(shù)之外,也包括PSTN與230M無(wú)線專網(wǎng)。本文對(duì)4種技術(shù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并進(jìn)行比較,具體結(jié)果見表3。
表3 不同遠(yuǎn)程通信技術(shù)比較
由表3可發(fā)現(xiàn),光纖通信除建設(shè)成本不具備優(yōu)勢(shì)外,其他多項(xiàng)選項(xiàng)均符合用電信息采集的基本要求。因此本文認(rèn)為,在具體功能選擇中,必須遵循下列幾點(diǎn)原則:
①在無(wú)成本壓力的情況下,優(yōu)先選擇光纖通信技術(shù);
②在系統(tǒng)建設(shè)初期,可先通過(guò)GPRS技術(shù)構(gòu)建Vlan網(wǎng)絡(luò);
③若建設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)230M無(wú)線專網(wǎng)覆蓋,要優(yōu)先考慮利用本地資源;
④PSNT可作為通信的一種輔助手段。
2、數(shù)據(jù)采集與計(jì)量裝置檢測(cè)
(1)數(shù)據(jù)采集
可設(shè)置自動(dòng)采集權(quán)限,重點(diǎn)對(duì)電力用戶計(jì)量點(diǎn)電能值、負(fù)荷瞬時(shí)用電總量、用戶用電事件、當(dāng)前電網(wǎng)電能質(zhì)量等進(jìn)行控制,保證數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性,未接下來(lái)的電費(fèi)結(jié)算提供依據(jù)。
(2)計(jì)量裝置檢測(cè)
通過(guò)主站,對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)方電能計(jì)量裝置進(jìn)行運(yùn)行信息監(jiān)控,并分析當(dāng)前裝置的計(jì)量?jī)?nèi)容,根據(jù)內(nèi)容判斷故障信息與竊電形式等,可在第一時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶端的用電異常,并及時(shí)制定解決方案。
結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)用電采集系統(tǒng)中的與運(yùn)行管理、模擬建設(shè)等方面做簡(jiǎn)單討論,重點(diǎn)分析了主站建設(shè)中的通信方式建設(shè),并通過(guò)比較不同通信方式,對(duì)系統(tǒng)的通信方式做確定??傮w而言,必須要根據(jù)電力企業(yè)的實(shí)際需求,選擇不同種類通信方式,以獲得更好的通信結(jié)果。
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