時間:2022-06-01 05:05:13
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇光纖通信論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,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造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(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.光纖通信技術的特點
(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,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在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的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,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,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3)抗電磁干擾能力強。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。與之相聯系的一個重要特性是光波導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或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。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中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
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[2]何淑貞,王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信,2004,(2)
教學團隊實施研討式教學改革的范圍為山東大學威海機電與信息工程學院電子信息工程專業和通信工程專業選修《光纖通信》課程的學生。具體改革內容及實施方案如下:
1.常規教學為基礎
教學團隊探究講課藝術,改進課堂教學方法,提高授課的互動性,啟發學生以“科學研究”的思維思考課本中的知識。教學內容上,注重教學內容的科學性、先進性、新穎性與啟發性,及時更新充實教學內容;同時制作較高質量的多媒體課件,通過文字、圖片以及動畫等多種形式豐富課堂教學。
2.實例研討作穿插
課堂授課適時引入生活中常見實例,如光纖入戶、高清視頻點播技術等,由此展開研討式教學。通過對生活中實例的分析,把抽象的理論變成具體的實際,以此切入并開展課堂討論,激發學生興趣。同時,針對實例為學生提供課后實踐,使其對問題的理解更深入。
3.熱點問題當點綴
結合當前的光纖通信的熱點問題,如光纖通信網的安全性、全光網等問題,對熱點問題進行深入剖析,形成與課程相配套的實例資料集,對熱點問題開展課堂討論調動學生積極性,以小組為單位鼓勵學生進行問題分析總結、講解,并鼓勵學生撰寫小論文,以此激發學生的學習興趣,提高學生自主學習和獨立思考的能力。通過研討式教學,學生良好的思考習慣建立起來,學習態度由被動轉為主動,實現了學習過程的立體化。
二、研討式教學效果分析
相對于傳統灌輸式教學方式,研討式教學建立了融洽的師生關系,激發了學生的創造欲望。研討式教學為每一位學生發揮個性提供了良好的平臺,學生的個性得到尊重,創新意識和能力得到解放,學生更加積極主動的觀察思考。在師生關系上,實現了從主客關系到主主關系的轉變;在教學目標上,實現從“授人以魚”到“授人以漁”的轉變;教學方式上,實現從“講授式”到“研討式”的轉變;在教學形式上,實現從“一言堂”到“群言堂”的轉變;在教學評價上,實現從“一張試卷定高下”到按學生的實際表現和能力來綜合評定成績的轉變。
研討式教學實現了對學生各方面能力的全面培養,其中包括學生的自學能力、思維能力、表達能力、創新能力等等,達到真正提高學生綜合素質的目的。
1.1網絡通信形式單工通信、半雙工通信、全雙工通信是網絡通信的主要形式。其中,遙控器是單工通信的代表,發送者和接受者是固定的,數據只能由發送者向接受者傳輸;對講機是半雙工通信的代表,盡管能相互傳輸,但不能同時相互傳輸;移動電話是全雙工通信的代表,數據既能雙向傳輸,又能同時傳輸,是網絡通信發展的產物。
1.2網絡通信內容
1)數據通信利用數據通信能有效地實現信號的傳輸。數據通信大量應用在社會的各個領域,包括自動化技術、遙感技術、航空技術、軍事技術、資源探測開發等方面,并且隨著社會的發展,數據通信已逐步開始在人們的日常生活中普及開來,對人們的工作、學習、生活帶來了翻天覆地的變化。數據通信功能的實現離不開軟件和硬件的相互配合,主要內容有傳輸媒體、接口、數據鏈路復用、信號傳輸、數據鏈路控制和信號編碼等。
2)網絡連接通過連接介質,以某種方式把各種通信設備連接在一起形成一個龐大的結構體系是為網絡連接。在網絡連接這個體系中,連接介質、通信設備、通信技術、連接方法等各種要素相互影響、相互關聯,具有分類多功能性和協調統一性。不同的連接介質其功能不同,不過都要具有可靠性,連接介質包括雙絞線、微波、通信衛星、電纜、載波和光纖。就當前來看,連接介質受到材質、技術的影響,具有一定的局限性,不過隨著社會的發展,我們可以找到更加可靠高效的介質。
3)協議網絡協議并不同于我們日常生活中的口頭協議、書面協議,它專指在通信過程中采用某種形式或方法。通過網絡協議,可以對不同體系總體結構以及各不同層次分體結構繼進行具體的分析和解析,已達到各體系相互連接的目的,保證結構的開放性和融合性。作為一個分散集合體,計算機網絡就是通過網絡協議形成的,在計算機網絡各個末端連接著不同個體、不同位置的計算機。
4)安全防護計算機網絡是由兩個部分組成,即計算機網絡和通信網絡。通信網絡的終端或信源就是計算機,能夠進行有效地信息傳輸和交換。計算機通信網絡安全是在了解計算機性質的基礎上采取相應的防護措施進行計算機系統的全面保護,具體包括硬件、應用軟件等,有效地防止非本用戶使用服務,從而更好地維護系統的正常運行。在國外計算機通信網絡安全的發展現狀。較早的計算機通信網絡安全研究是起于國外,并且具有很廣泛的應用,在上個世紀的70年代,美國就研究出了“計算機保密模型”,并且在此理論的基礎上又制定出了“可信計算機系統安全評估準則”,通過不斷地完善,終于形成了安全信息系統結構的準則。后來又發現了狀態機、模態邏輯以及代數工具等三種不同的分析方法,但是還存在著很多的問題。通過密碼體制終于克服了網絡信息系統密鑰管理中的一大難題,為電子商務的安全性提供了有效地保障,隨著計算機運算速度的不斷提升,各種新的密碼技術正不斷地涌現出來,為建設完善的計算機通信網絡安全系統做出了很大的貢獻。在國內計算機通信網絡安全的發展現狀。我國的信息網絡安全研究主要包括兩種,即通信保密、數據保護。在計算機通信網絡安全研究的過程中經歷了很多的變革,先后出現了防火墻、安全網關、系統脆弱性掃描軟件等,隨著社會的不斷發展,信息技術水平不斷地提升,安全隱患越來越多,因此要不斷地研究新的防護技術,確保信息網絡技術的安全運行。目前我國的計算機通信網絡安全研究正向完善安全體系結構、現代密碼理論、信息分析及監控體系等方向發展,制作出具有系統性、完整性以及協同性的信息網絡安全方案。不僅僅要滿足對數據進行有效地處理和分析,而且還要加強保密體系的建設,不斷地完善通信協議和通信軟件系統,提升計算機內部管理人員的專業素質和技術水平,制定出完善的安全防護和等級鑒別方案,防止不法分子利用軟件漏洞進行犯罪活動,影響到計算機通信網絡技術的發展。
2光纖通信技術及通信信號
2.1光纖通信技術介紹隨著科學技術的發展,光纖通信技術正逐步應用在通信領域中。相對于金屬或其他電纜,光纖傳輸能力更強,數據傳輸能力不可同日而語,比如單模光纖已具有幾十GHZkm的寬帶。光纖產生數據具有較大的傳輸寬帶,比如散波長窗口。光纖的通信功能是通過光纖的色散特性和光源的調制特性、調制方式實現的,不過由于終端設備的限制,光纖的優勢并不能得到有效的發揮,在單波長光纖通信系統這種情況表現的更加明顯。而大量的實驗表明,密集波分復用技術能有效地利用光纖的寬帶優勢,可使得2.5Gbps~10Gbps單波長光纖通信增加至100Gbps,也就是說其傳輸容量可達單波長光纖通信的數十倍。
2.2光纖材料光導纖維即是我們常說的光纖,主要是由玻璃或塑料制成的,光在其中通過全反射能實現傳導。生活中,我們常見的是玻璃制成的普通階躍型光纖。而光子晶體光纖大多是由硅的合成物摻雜一些硅晶體做成的,在晶體內部有空氣空洞。由于石英材質制成的光纖損耗很低,沒千米不超過0.21dB,相對于其它介質結構,其產生的中繼距離更遠,是目前最實用的光纖。
2.3通信信號的衰弱和再生
1)通訊信號的衰弱造成通訊信號的衰弱的原因是多方面的,在通訊信號長距離傳輸的過程中,可以采用信號放大器來降低光波能耗損失的影響,但通訊信號的衰弱是不可避免的,造成通訊信號的衰弱的原因有:瑞立散射、物質吸收、米氏散射、連接器造成的損失,就算是性能的優越的石英光纖,其內部的雜質同樣會增大可比系數,造成光波能耗損失。并且,光纖密度不均衡、接合技術不達標、光纖變形同樣會引起通訊信號的衰弱。
2)通訊信號的再生技術由于通訊信號的衰弱,通訊信號的再生技術應運而生,能有效地避免由于通訊信號的衰弱所產矛盾的進一步醞釀和發展,保證通訊傳輸暢通無阻,避免嚴重事故的發生。通訊信號的再生技術泛指所有能彌補通訊信號的衰退的技術,再生技術的發展和應用降低通訊系統的運行成本。比如海底光纖,在應用在再生技術之前,主要是借助中繼器來實現光纖傳輸,而中繼器維護成本高昂,阻礙著海底光纖的普及,而再生技術的發展很好滴解決了這個問題。
3結束語
1.1有源光纖雙星網——ADS在交換局給各用戶以單一的星形網方法敷設光纖到達規定的距離后分別設置光纖的運程終端ODT,再用單一的星形網方法進行延伸到用戶端,如圖2所示。該構造是使用有源光纖傳送設施呈現多路復用的運作方法,光纖的遠程終端復用器進行復接,進而復用信號在光纖的遠程終端以及交換局間的點對點傳送線路傳輸,且運用線路終端進行每一端的終接。
1.2無源光纖雙星網——PND無源光纖雙星形與有源光纖雙星形本質上的區別就是網絡的自身不使用任何的有源電子器件,僅僅在用戶線上通過無源的光分離器,這樣就能夠呈現交換局以及光網絡單元間的點對多點的傳送。所以,在網絡上能夠降低光纖的數量,且諸多的用戶能夠共享網絡上的設施,業務呈透明形,還容易升級與擴容,與以后的寬帶綜合業務數字網絡鏈接,業務較為靈活,能最大化地運用光纖的帶寬,有很好的網管體系,維護與運營費用較低。如圖3所示為無源光分離器簡圖。
1.3環形網絡光纖有兩個不同的物理路,是接入光節點將諸多的光節點進行有效的串聯,且首位銜接,呈現環形的網絡構造。有源光纖的接入設施跟同步的光纖設施都能夠組成環形的網絡構造形式,這樣的構造可以增多光纖的接入網管理力度,且上下的支路較為靈活,組網便捷。環形網絡的容量比較低,且絕大多數的業務會匯聚在一個節點處,網絡的保護方法通常使用二線單向通道進行倒換方法。在其他的有源光纖接入設施呈現環形網絡時,它的保護功能通常就使用1+1的線路保護。
2機場有線通信網對光接入網的選擇
用戶密度比較大的大樓以及樓群、距離電話交換局很遠的又相對集中的用戶群體可以使用有源雙星網絡。利用全數字的傳送方法提供電話通信的信道、數據信道、非話業務等,讓原有的傳送量為9600kbit/s及以下的速率有效地提升至32Mbit/s等以下的各類標準效率,且增強了傳送的信道,還滿足了機場各個部分的用戶通信業務各類要求,改善了通信的最終質量。如圖4所示為機場到發報臺光接入點網絡結構簡圖。在業務量的要求非常大時,對通信的安全性要求很高的部門有轉報室、調度熱線、雷達站點、票務專線、氣象中心等,均選擇環形網。新建且相對較小的用戶群體,如一般的政府部門,可選擇無源雙星網。
光纖接入網在總體的通信網絡中有著重要的地位,且對民航的有線通信進展是不容忽視的,應盡快結合實際的狀況,由點到面地進行有效的試點工作。在接入網絡上,光纖的接入方法不會在短時間內即刻替代電纜接入方法。這也是當前的經濟等綜合業務要求不同方面的因素。如圖5所示為機場的光接入網絡虛擬圖。
3結語
本課程安排在大學三年級第二學期進行,而這個階段學生大部分時間和精力主要放在準備考研或者開始聯系實習單位上,學習時間和精力得不到保證。同時考慮該學期時所有專業課幾乎基本學完,光通信原理課程中部分專業知識已在之前開設的不同專業課程中有所涉及,盡管在不同專業課中強調的學習重點不同,但畢竟和其他課程還是存在一定的交集。因此在這種狀態下,只依靠課堂將光通信的知識全面而系統地講授給學生是比較困難的,學生聽到學過的內容就會自然而然開小差,這對未學習的知識也會產生消極的影響,從而影響整天的教學效果。
2教材選用方面
目前,該課程的上課講義主要是根據清華大學袁國良老師編寫的《光通信原理》,再結合其他通信類的參考書編寫而成。該書對光通信原理的介紹雖比較系統,但是書中很多章節存在混亂的現象。如第三章介紹光纖的基本特性,但在第五章中再次介紹光纖溫度特性和機械特性。光電檢測器件也存在類似的現象,在第四章中介紹光電檢測器的工作原理和主要要求以及光電檢測器的工作特性,而第五章再次介紹光電檢測器件,雖然兩章節中介紹內容并不重復,但是這樣授課過程中學生會覺得有些亂。雖然在實際課堂上已將內容調整并對其內容進行了擴充,但是畢竟沒有配套的講義,學生學起來還是有些不方便。與此同時,光纖通信領域科技發展日新月異,這本書缺少該學科最新的研究方向和前沿熱點問題的介紹,如藍光信息存儲技術和白光照明等目前的熱點問題。這顯然很難引起學生的學習興趣和熱情。
3課程改革舉措
結合學校2012版培養計劃,根據我校光信息科學與技術專業學生的特點和人才培養目標,該課程的現行教學體系和內容應做必要調整,教學方法和教學手段上也要進行必要的改革,從而保證課程教學質量的有效提高。
3.1整合課程內容,調整課程結構
首先以形象的圖像介紹整個光通信系統的組成部分,讓學生了解光通信的系統結構。其次簡單介紹光通信系統組成的每個部分,先講解光通信中的主要有源和無源的光器件,光纖的組成和傳輸原理,然后把通信的光端機、光調制等基本內容盡可能地縮小課時快速介紹完畢,這樣可以盡量避免與其他課程的重復,從而讓學生產生新鮮感。然后重點集中討論數字光通信系統,闡述如何設計光纜線路損耗預算和怎樣考慮光纜線路中的各種類型的噪聲源,多向學生介紹電信、數據通信方面的新發展、新思路,以開闊學生的眼界。這些改革為我們完成基本的教學任務提供了保障。同時鑒于袁老師課本中存在的章節混亂的情況,我們擬調整課程結構。課程的新結構首先從光通信的整體出發,從宏觀上使學生了解光通信整體的基本知識和要求,把握零件和整體的關系。從簡易的連接入手,到復雜網絡為課程重點,把握各種光通信的特點,為培養學生應用能力奠定良好基礎。
3.2分層實踐教學,構建實踐平臺
光纖通信原理課程是一門理論性及實踐性很強的課程,隨著光纖通信與實際應用的結合越來越密切,僅僅在課堂上講授基本的理論知識遠遠不能滿足實際需求,必須加強和改進光纖通信課程的實踐環境教學內容,突出本課程重實踐、強能力的培養特色。實驗建設和實驗教學的重視和完善,有利于培養和提高通信工程類大學本科生的應用能力、創新能力和科研能力。首先,實踐教學過程中采用了分層次的實踐教學模式,根據學生理論知識學習情況及動手能力分組分層進行教學。動手能力一般的學生完成基礎實驗訓練,動手能力較強的學生增加綜合設計型、創新型實驗教學內容,逐步構建了“基礎型、綜合設計型、創新型”的三級式分層次實踐教學體系。其次在學校的相應經費支持下,鼓勵學生根據所學內容搭建小型的光通信系統,讓學生自己動手操作整個光通信系統的組成并了解實現通信需要注意的事項,如光纖損耗對中繼距離的影響設計,色散對中繼距離的影響等主要影響光通信性能的因素,讓學生在動手操作中尋找評價光通信性能的指標等內容。這樣充分調動了學生的積極性,不僅鞏固了所學知識,還培養了學生的動手操作能力、觀察能力及分析解決問題的能力,有效地提高光纖通信原理課程的教學效果。
3.3探索新的評價體系,改革考試模式
學生學習評價的目的是促進學生知識、技能以及情感、態度、價值觀等方面的發展。發掘學生多方面的潛能,了解學生發展的需要和發展優勢,增強學習的自信心。評價還要客觀、全面地反映教學的實際情況,為改進教學提供真實、可靠依據的作用。結合學校2012版培養計劃,根據我校光信息科學與技術專業學生的特點和人才培養目標,主要從以下幾個方面,探索新的有利于學生個性發展的評價體系:(1)豐富評價內容。改變過去只重視知識,忽視綜合素質和個性發展的評價。應從知識、能力、過程、方法、情感、態度、價值觀等方面進行綜合評價。在考試試題的內容上減少死記硬背的題目,增加實際操作技能、實驗技能的考察。(2)改變評價方法。改變過去那種考試、測驗的單一評價方法。可采用觀察法、調查法、報告法(提供相關學習參考資料,讓學生撰寫筆記或學習報告)。(3)增加操作性和實驗性評價比重。在“光纖通信”的實驗課評價體系中我們要注重學生操作過程和規范性的評定。測驗考試評價應增加考核學生的應用知識分析、解決實際問題的能力和創造性思維能力的權重。
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1現狀中存在的問題
對于專用光纖保護方式,雖然接線簡單,但在保護工作人員的維護上沒有優勢,而且反復進行尾纖的拔插極易造成設備損壞,重點在于該方式對于通信光纜的纖芯資源占用較大,通信光纜在承載各個傳輸網的光鏈路傳輸等業務后會出現沒有足夠的纖芯可以用于保護通道的情況。對于復用光纖保護方式,保護信息在傳輸的過程中需經歷幾次跳轉,MUX光電轉換設備、通信SDH傳輸設備的可靠性若出現問題,則對繼電保護也帶來了安全隱患。復用保護通道的中間節點不利于運行人員的巡檢工作。
2發展前景
對于現行的復用光纖保護通道方式,保護裝置發出的光信號轉換為電信號的過程由MUX裝置完成,MUX裝置需要單獨設立屏柜裝置并擺放于通信機房內。這樣的方式對于一個有很多出線的220kV及以上變電站并不利于通信設備的擺放及后期擴建,而且一列類的解碼編碼過程計較繁瑣。在現在的實際運行中,MUX轉換裝置是一種第三方協議轉換裝置,它沒有統一的接口標準,不能網管監控,并且故障頻發,給繼電保護帶來了安全隱患。于是新的發展模式出現,南網提出新型的2M光接口板用于通信SDH傳輸設備。2M光接口板的使用取代了原有的2M電接口板及MUX轉換裝置,2M光接口板像2M電接口一樣占用2-3個槽位置于SDH同步傳輸設備的核心子架內。當保護室的保護裝置發送出標稱速率為2Mb/s光信號后,通過兩根尾纖接至光配線單元,經由聯絡光纜可直接連接到SDH同步傳輸設備上的2M光接口板,此時2Mb/s的光信號可直接進行光電轉化,轉變為2Mb/s的電信號,該電信號的時鐘信息被提取,保證了兩端站點傳輸設備所傳輸信息的同步性,后續過程則與傳統模式一致。如下圖3所示:這樣的通道模式較傳統模式省去了MUX轉換裝置,節省了機房的空間,簡化了編解碼的過程,減少了設備間的反復跳線,也解決了MUX轉換裝置不能網管監控的問題,不會因為MUX裝置故障頻發而影響繼電保護業務。目前市場上了解到的新型2M光接口板加光接口模塊組合后費用在4萬元左右,原2M電接口板的費用為2萬元左右,費用相差近一倍。但是一個2M光接口板上的光接口數量一般可達8個,即每個2M光接口可傳輸8個2Mb/s的保護通道,對于一個220kV變電站而言,通信機房內至少需要8臺MUX轉換裝置,一臺MUX裝置的價格約2萬元左右,無論從經濟還是技術角度考慮,新型2M光接口都具有絕對的優勢。若2M光接口板在電網內廣泛使用而批量生產,相信2M光接口板的價格也將有所下降。
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關鍵詞:光纖通信技術發展現狀趨勢展望
一、光纖通信技術的發展及現狀
光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重要革命。光纖從提出理論到技術實現和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時間。從國外的發展歷程我們可以看出,20世紀60年代中期,所研制的最好的光纖損耗在400分貝以上,1966年英國標準電信研究所高錕及Hockham從理論上預言光纖損耗可降至20分貝/千米以下,日本于1969年研制出第一根通信用光纖損耗為100分貝/千米,1970年康寧公司(Corning)采用“粉末法”先后獲得了損耗低于20分貝/千米和4分貝/千米的低損耗石英光纖,1974年貝爾實驗室(Bell)采用改進的化學汽相沉積法制出性能優于康寧公司的光纖產品。到1979年,摻鍺石英光纖在1.55千米處的損耗已經降到0.2分貝/千米,這一數值已經十分接近由Rayleigh散射所決定的石英光纖理論損耗極限。
目前國內光纖光纜的生產能力過剩,供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進口,但總量不大,國內生產光纖光纜價格與國際市場沒有差別,成本無法再降,已經是零利潤,在國際市場沒有太強競爭力,出口量很小。二十年來的光技術的兩個主要發展,WDM和PON,這兩個已經相對比較成熟。多業務傳輸發展平臺兩個方面,一方面是更有效承載以太網業務、數據業務,另一方面是向業務方面發展。AS0N的現狀是目前的系統只是在設備中,或是在網絡中實現了一些功能,但是一些核心作用還沒有達到。
二、光纖通信技術的趨勢及展望
目前在光通信領域有幾個發展熱點即超高速傳輸系統、超大容量WDM系統、光傳送聯網技術、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網技術。
(一)向超高速系統的發展
目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡,主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是,10Gbps系統對于光纜極化模色散比較敏感,而已經鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統的要求,需要實際測試,驗證合格后才能安裝開通。它的比較現實的出路是轉向光的復用方式。光復用方式有很多種,但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規模商用階段,而其它方式尚處于試驗研究階段。
(二)向超大容量WDM系統的演進
采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用率低于1%,還有99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動,波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個,而實用化系統的最大容量已達320Gbps(2×16×10Gbps),美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統,其總容量可達200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps(13×20Gbps)。預計不久的將來,實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。
(三)實現光聯網
上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點到點通信為基礎的系統,其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性,又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。
由于光聯網具有潛在的巨大優勢,美歐日等發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研,特別是美國國防部預研局(DARPA)資助了一系列光聯網項目。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡,不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎,而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。
(四)開發新代的光纖
傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢,開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前,為了適應干線網和城域網的不同發展需要,已出現了兩種不同的新型光纖,即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中,全波光纖將是以后開發的重點,也是現在研究的熱點。從長遠來看,BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向,但從當前技術發展、成本及應用需求的實際狀況看,它距離實現廣泛應用于電信接入網絡這一最終目標還會有一個較長的發展過程。
(五)IPoverSDH與IpoverOptical
以lP業務為主的數據業務是當前世界信息業發展的主要推動力,因而能否有效地支持JP業務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。目前,ATM和SDH均能支持lP,分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長遠看,當IP業務量逐漸增加,需要高于2.4吉位每秒的鏈路容量時,則有可能最終會省掉中間的SDH層,IP直接在光路上跑,形成十分簡單統一的IP網結構(IPoverOptical)。三種IP傳送技術都將在電信網發展的不同時期和網絡的不同部分發揮自己應有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠生命力的技術。特別是隨著IP業務逐漸成為網絡的主導業務后,這種對JP業務最理想的傳送技術將會成為未來網絡特別是骨干網的主導傳送技術。