作业帮什么是光纤通信?
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/29 10:16:56
什么是光纤通信?
光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用.光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具.
光纤即为光导纤维的简称.光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式.从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器.光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤.传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现.光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点:
(1)通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz.采用这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕.目前400Gbit/s系统已经投入商业使用.光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比目前任何传输媒质的损耗都低.因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里.
(2)信号串扰小、保密性能好;
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题,唯有光纤通信不受各种电磁干扰.
(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;
(5)材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜.
(6)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外.
(7)光缆适应性强,寿命长.
(8)质地脆,机械强度差.
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术.
(10)分路、耦合不灵活.
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
(12)有供电困难问题.
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,光纤通信中的光波主要是激光,所以又叫做激光－光纤通信．
光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去；在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息．
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有一二十年,已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段．
光纤通信技术今后如何发展?
近来有人对光纤通信的发展情景,有些困惑.其一,在2000年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭.特别是光纤,国外对中国倾销.其二,有人认为:光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展.
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.
光纤即为光导纤维的简称.光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式.从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器.光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤.传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现.光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点:
(1)通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz.采用这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕.目前400Gbit/s系统已经投入商业使用.光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比目前任何传输媒质的损耗都低.因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里.
(2)信号串扰小、保密性能好;
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题,唯有光纤通信不受各种电磁干扰.
(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;
(5)材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜.
(6)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外.
(7)光缆适应性强,寿命长.
(8)质地脆,机械强度差.
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术.
(10)分路、耦合不灵活.
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
(12)有供电困难问题.
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,光纤通信中的光波主要是激光,所以又叫做激光－光纤通信．
光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去；在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息．
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有一二十年,已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段．
光纤通信技术今后如何发展?
近来有人对光纤通信的发展情景,有些困惑.其一,在2000年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭.特别是光纤,国外对中国倾销.其二,有人认为:光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展.
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.