光通信論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇光通信論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

早在30多年前，自由空間光通信曾掀起了研究的熱潮，但當(dāng)時的器件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和大氣信道光傳輸特性本身的不穩(wěn)定性等諸多客觀因素卻阻礙了它的進(jìn)一步發(fā)展。與此同時，隨著光纖制作技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、光通信系統(tǒng)技術(shù)的不斷完善和成熟，光纖通信在20世紀(jì)80年代掀起了熱潮，自由空間光通信一度陷入低谷。然而，隨著骨干網(wǎng)的基本建成以及最后一公里問題的出現(xiàn)，以及近年來大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光學(xué)天線的設(shè)計(jì)制作及安裝校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展和成熟，自由空間光通信的研究重新得到重視。

在國外，F(xiàn)SO系統(tǒng)主要在美英等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)達(dá)的國家生產(chǎn)和使用。到目前為止，F(xiàn)SO己被多家電信運(yùn)營商應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，比較典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奧運(yùn)會上，Terabeam公司成功地使用FSO設(shè)備進(jìn)行圖像傳送，并在西雅圖的四季飯店成功地實(shí)現(xiàn)了利用FSO設(shè)備向客戶提供10OMb/s的數(shù)據(jù)連接。該公司還計(jì)劃4年內(nèi)在全美建設(shè)100個FSO城市網(wǎng)絡(luò)。而Airfiber公司則在美國波士頓地區(qū)將FSO通信網(wǎng)與光纖網(wǎng)（SONET）通過光節(jié)點(diǎn)連接在一起，完成了該地區(qū)整個光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

目前商用的FSO系統(tǒng)（見圖1）通常采用光源直接輸出、光電探測器直接耦合的方式，這種系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：

（l）半導(dǎo)體激光器出射光束在水平方向和垂直方向的發(fā)散角不同，且出射光斑較粗，因此我們需要先將出射光束整形為圓高斯光束再準(zhǔn)直擴(kuò)束后發(fā)射，這樣發(fā)射端的光學(xué)系統(tǒng)就較為復(fù)雜，體積也會相應(yīng)增大。

（2）在接收端，光斑經(jīng)光學(xué)天線會聚之后直接送入PD轉(zhuǎn)化為電信號。通常，我們需要提供點(diǎn)到點(diǎn)的，雙向的通信系統(tǒng)，這樣，F(xiàn)SO系統(tǒng)的每個終端都包括了激光器，探測器，光學(xué)系統(tǒng)，電子元器件和其中有源器件所需要的電源。這種系統(tǒng)的體積通常比較大，重量大，成本也比較高。從FSO系統(tǒng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出，完成一個簡單的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路需要6個OE轉(zhuǎn)換單元。隨著人們對帶寬的需求越來越高，PD的成本也越來越高，6個OE轉(zhuǎn)換單元大大增加了成本閉。

（3）FSO終端設(shè)備一般安裝于樓頂，如果終端中含有大量的有源設(shè)備，會給我們的安裝帶來了很多不方便。

（4）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很小。如果用戶所需要的帶寬增加，那么封裝在一起的整個FSO系統(tǒng)終端都需要被新的終端取代，安裝新設(shè)備的過程需要再次對準(zhǔn)，整個升級過程所需要的時間很長，給人們帶來巨大的損失。

1.2基于光纖耦合技術(shù)的FSO系統(tǒng)

光纖輸出、光纖輸入的自由空間光通信系統(tǒng)（見圖2），激光器輸出的高斯光束耦合至光纖再經(jīng)準(zhǔn)直出射，傳輸一定距離后，光束通過合適的聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光纖纖芯上，沿著光纖傳輸后經(jīng)PD接收還原信號。這樣我們通過在發(fā)射和接收端都采用光纖連接的方式，只需要在樓頂放置光學(xué)天線系統(tǒng)，而將其他的控制系統(tǒng)通過光纖放置于室內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的連接，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝。

這種新型的FSO系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①減少了不必要的E一O轉(zhuǎn)換，一條鏈路現(xiàn)在只需要2個OE接口即可，大大降低了成本。②光學(xué)系統(tǒng)較為簡單，光纖出射的光束一般為圓高斯光，不需要整形，簡化了光學(xué)系統(tǒng)，減小了體積，易于安裝。③易于升級及維護(hù)，當(dāng)用戶的帶寬增加時，我們只需要對放置在室內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行升級即可，免去了復(fù)雜繁瑣的對準(zhǔn)過程。④基于光纖耦合的空間光通信系統(tǒng)能夠很好的與現(xiàn)有的光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用現(xiàn)有的比較成熟的光纖通信系統(tǒng)中的器件如發(fā)射接收模塊，EDFA和WDM中所用到的復(fù)用器和解復(fù)用器。⑤可以與光碼分多址復(fù)用技術(shù)（OCDMA）相結(jié)合，構(gòu)成自由空間OCDMA系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)的帶寬。

對于一個基于光纖耦合技術(shù)的FSO系統(tǒng)而言，以下2個因素必不可少：①體積小，重量輕的光學(xué)天線系統(tǒng)一個最佳的光學(xué)天線的設(shè)計(jì)首先必須使盡可能多的光耦合進(jìn)單模光纖，獲得最大的耦合效率；其次要能通過粗跟蹤系統(tǒng)測出入射光的角度；另外，必須滿足盡可能高的通信速率和穩(wěn)定性。②性能良好的跟蹤系統(tǒng)要使光學(xué)接收天線接收到的光能夠有效的耦合進(jìn)纖芯和數(shù)值孔徑都極小的單模光纖，我們必須為系統(tǒng)加上雙向的跟蹤系統(tǒng)。

2國內(nèi)空間光通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展

我國衛(wèi)星間光通信研究與歐、美、日相比起步較晚。國內(nèi)開展衛(wèi)星光通信的單位主要有哈爾濱工業(yè)大學(xué)（系統(tǒng)模擬和關(guān)鍵技術(shù)研究）、清華大學(xué)（精密結(jié)構(gòu)終端和小衛(wèi)星研究）、北京大學(xué)（重點(diǎn)研究超窄帶濾波技術(shù)）和電子科技大學(xué)（側(cè)重于APT技術(shù)研究）。目前已完成了對國外研究情況的調(diào)研分析，進(jìn)行了星間光通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬分析及初步的實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)研究，大量的關(guān)鍵技術(shù)研究正在進(jìn)行，與國外相比雖有一定的差距，但近些年來在光通信領(lǐng)域也取得了一些顯著的成就。

2002年哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功地研制了國內(nèi)首套綜合功能完善的激光星間鏈路模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬衛(wèi)星間激光鏈路瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤、通信及其性能指標(biāo)的測試。所研制的激光星間鏈路模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的綜合功能、衛(wèi)星平臺振動對光通信系統(tǒng)性能的影響及對光通信關(guān)鍵單元技術(shù)的攻關(guān)研究有創(chuàng)新性，其技術(shù)水平為國內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國際先進(jìn)水平，目前該項(xiàng)研究已進(jìn)入工程化研究階段。上海光機(jī)所研制出了點(diǎn)對點(diǎn)155M大氣激光通信機(jī)樣機(jī)，該所承擔(dān)的“無線激光通信系統(tǒng)”項(xiàng)目也在2003年1月份通過了驗(yàn)收，該系統(tǒng)具有雙向高速傳輸和自動跟蹤功能，其傳輸速率可達(dá)622Mb/s，通信距離可以達(dá)到2km，自動跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度為0.1mrad，響應(yīng)時間為0.2s。中科院成都光電所于2004年在國內(nèi)率先推出了10M碼率、通信距離300m的點(diǎn)對點(diǎn)國產(chǎn)激光無線通信機(jī)商品。桂林激光通信研究所也在2003年正式推出FSO商品，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)8km，速率為10~155M。武漢大學(xué)于2006年在國內(nèi)首先完成42M多業(yè)務(wù)大氣激光通信試驗(yàn)，2007年3月又在國內(nèi)率先完成全空域FSO自動跟蹤伺服系統(tǒng)試驗(yàn)，這為開發(fā)機(jī)載、星載激光通信系統(tǒng)和地面帶自動目標(biāo)捕獲功能的FSO系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。另外在光無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以太網(wǎng)光無線通信、USB接口光無線通信、大氣激光傳輸、大氣光通信收發(fā)模塊和信號復(fù)接/分接技術(shù)等方面都取得了多項(xiàng)成果。

3自由空間光通信技術(shù)的應(yīng)用與未來發(fā)展趨勢

自由空間光通信和其他無線通信相比，具有不需要頻率許可證、頻率寬、成本低廉、保密性好，低誤碼率、安裝快速、抗電磁干擾，組網(wǎng)方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些特點(diǎn)，F(xiàn)SO系統(tǒng)正受到電信運(yùn)營商越來越多的關(guān)注與青睞。對于有線運(yùn)營商，F(xiàn)SO可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接，而其成本只有地下埋設(shè)光纜的五分之一，而且不需要等6個月才能拿到施工許可證。對于無線運(yùn)營商，在昂貴的E1/T1租用線路和帶寬較低的微波解決方案之外，F(xiàn)SO在流量回輸方面提供了一個經(jīng)濟(jì)的替代選擇。在目前這個競爭激烈的環(huán)境中，F(xiàn)SO無疑為電信運(yùn)營商以較低的成本加速網(wǎng)絡(luò)部署，提高“服務(wù)速度”并降低網(wǎng)絡(luò)操作費(fèi)用提供了可能。而且FSO技術(shù)結(jié)合了光纖技術(shù)的高帶寬和無線技術(shù)的靈活、快速部署的特性，可以在接入層等近距離高速網(wǎng)的建設(shè)中大有用武之地，在目前許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)都不具備光纖線路，但又需要較高速率（如STM-1或更高）的情況下，F(xiàn)SO不失為一種解決“最后一公里”瓶頸問題的有效途徑。

FSO產(chǎn)品目前最高速率可達(dá)2.5G，最遠(yuǎn)可傳送4km，在本地網(wǎng)和邊緣網(wǎng)等近距離高速網(wǎng)的建設(shè)中大有用武之地，主要應(yīng)用于一些不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門審批困難的地方，如市區(qū)高層建筑物之間、公路（鐵路）兩側(cè)的建筑物之間、不易架橋的河流兩岸之間、古建筑、高山、島嶼以及沙漠地帶等。另外，F(xiàn)SO設(shè)備也可用于移動基站的環(huán)路建設(shè)、場所比較分散的企業(yè)局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的連接和應(yīng)急通信。對于銀行、證券、政府機(jī)關(guān)等需要穩(wěn)定服務(wù)的商業(yè)應(yīng)用來說，F(xiàn)SO產(chǎn)品可以作為預(yù)防服務(wù)中斷的光纖備份設(shè)備。

當(dāng)然，F(xiàn)SO在應(yīng)用過程中也存在一定的瓶頸，主要是會受到大氣狀況或物理障礙的影響，比如其光束在傳輸中極易受大霧等惡劣天氣，物理阻隔或建筑物的晃動/地震的影響。在惡劣的天氣下，光束傳輸?shù)木嚯x會下降，從而降低通信的可靠性，嚴(yán)重的甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷?/p>

盡管存在不少問題，但自由空間光通信的技術(shù)優(yōu)勢更為明顯，其自身的特點(diǎn)決定了在一定的環(huán)境下，它可以最大發(fā)揮自身優(yōu)勢，比如可以用于不便鋪設(shè)光纖的地方和不適宜使用微波的地方；又由于光纖成本過高，用戶無法在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接入帶來的便利，結(jié)合我國現(xiàn)階段寬帶網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況——許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)都不具備光纖線路，但又需要較高速率（如STM-1或更高），F(xiàn)SO不失為一種解決“最后一公里”瓶頸問題的有效途徑。FSO系統(tǒng)解決了寬帶網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”的接入，實(shí)現(xiàn)了光纖到桌面，完成語音、數(shù)據(jù)、圖像的高速傳輸，拉動了聲訊服務(wù)業(yè)和互動影視傳播，實(shí)現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”，有利于電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育及遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，并產(chǎn)生了巨大的效益，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。

參考文獻(xiàn)：

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篇（2）

不同像差單獨(dú)作用時

先來考查傾斜、離焦、彗差及像散這4種像差對系統(tǒng)可靠性的影響。把表1的數(shù)據(jù)代入（13）式，并對傾斜、離焦、彗差及像散的像差進(jìn)行歸一化處理，即令W1x，W20，W31，W22分別除以λ，以此作為自變量，依次把（9）～（12）式代入（13）式進(jìn)行運(yùn)算，并對所得誤碼率進(jìn)行以10為底的對數(shù)變換，得到圖1和表2所示的像差與誤碼率關(guān)系。

圖1橫坐標(biāo)表示歸一化的像差系數(shù)，縱坐標(biāo)是取對數(shù)后的誤碼率。從圖看到，對于星間相干光通信接收系統(tǒng)其可靠性容易受各種像差的影響。從圖1兩坐標(biāo)軸的起點(diǎn)和表2第1列數(shù)據(jù)可以看到，在表1設(shè)定的參數(shù)下，在沒有像差的影響的情況下，系統(tǒng)最小誤碼率接近10－8；當(dāng)有像差時，從圖中4條曲線并比較表格第2～5行的數(shù)據(jù)，可以看到，接收系統(tǒng)的誤碼率隨著像差的增加而遞增，其中傾斜像差對接收系統(tǒng)誤碼率的影響最大，離焦和彗差相當(dāng)，而像散的影響最小。若以εBER≤10－6為標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)能承受的最大傾斜像差W1x僅為0．2λ，最大離焦W20及彗差W31大約為0．32λ，最大像散W22不超過0．41λ。可能的原因是：系統(tǒng)一旦有傾斜像差，信號光束將完全偏離焦點(diǎn)，它與本振光束所形成的有效混頻區(qū)域銳減，從而混頻效率急降，使誤碼率快速攀升。離焦像差將使信號光束的聚焦光斑沿光軸在焦點(diǎn)前后變動，從而改變焦點(diǎn)處的光斑質(zhì)量，影響它與本振光斑在焦點(diǎn)處的混頻效果，使誤碼率上升；與傾斜像差導(dǎo)致的混頻面積減少相比，這種信號光束聚焦特性的劣變是溫和的，所以離焦像差對系統(tǒng)可靠性的影響比傾斜像差小。另外，考慮到接收光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行過高階像差的優(yōu)化設(shè)計(jì)，且采取了抗擾動措施，所以彗差與像散的影響將更小，這也從側(cè)面說明優(yōu)化設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)無需考慮更高階像差的影響。

像差間的相互校正

根據(jù)文獻(xiàn)［7］，傾斜像差與彗差之間、離焦與像散之間具有部分校正效應(yīng)，接下來將進(jìn)行比較分析。此時把（11）式改寫成（14）式，而（12）式改寫成（15）式。把（14），（15）式分別代入（13）式，并采用歸一化像差系數(shù)，令W31／λ和W22／λ分別取：0．00，0．25，0．50，0．75，1．00，得到圖2，3和表3，4所示結(jié)果。

圖2表示傾斜像差與彗差之間的校正效果。以εBER≤10－6為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)傾斜像差W1x／λ＝0，從縱坐標(biāo)軸上看，彗差W31／λ＝0．50時，系統(tǒng)的誤碼率接近10－4，已超出標(biāo)準(zhǔn)2個數(shù)量級；當(dāng)W31／λ＝1．00時，誤碼率更是接近10－2。所以，若對彗差不進(jìn)行校正，隨著其數(shù)值的增大，誤碼率呈指數(shù)增長。但是，從圖2也可看到，對于歸一化的彗差W31／λ，可以通過調(diào)整歸一化的傾斜像差W1x／λ來部分校正，從而降低系統(tǒng)誤碼率，提升系統(tǒng)可靠性。譬如，同樣是W31／λ＝0．50，但只要調(diào)整W1x，使W1x／λ大致在－0．34～－0．24之間，則可以維持誤碼率εBER≤10－6。不僅如此，從圖2來看，即便W31／λ＝1．00，只要W1x／λ大致在－0．44～－0．66之間，誤碼率依然可以小于等于10－6，而此時若不進(jìn)行校正，誤碼率已接近10－2。因此，當(dāng)W31／λ≤1．00時，為了保證系統(tǒng)誤碼率εBER≤10－6，通過調(diào)整W1x，傾斜像差與彗差之間能實(shí)現(xiàn)部分相互校正。

表3給出了通過調(diào)整傾斜來校正彗差而提升系統(tǒng)誤碼性能的效果。觀察第4～7行，單獨(dú)看每行時，發(fā)現(xiàn)隨著歸一化傾斜像差系數(shù)－W1x／λ絕對值的遞增，誤碼率會經(jīng)歷變小、穩(wěn)定、再變大的過程，這正是傾斜對彗差校正的體現(xiàn)，且對于不同取值的彗差，有相應(yīng)的最佳傾斜調(diào)整參數(shù)，譬如當(dāng)W31／λ＝0．25時，令－W1x／λ＝0．16，系統(tǒng)誤碼率由補(bǔ)償前的10－6．7降低至最小值10－7．7，系統(tǒng)誤碼性能提升一個數(shù)量級；而比較第4、5、6、7行的數(shù)據(jù)，可以看到，隨著彗差的增大，傾斜對其校正效果越來越弱。

回顧（8）與（14）式，可以發(fā)現(xiàn)，彗差W31ρ3cosθ（其中W31＝W131H）與x方向性的傾斜W1xρcosθ具有相似性。對于相同的θ，若令ρ取1，則彗差由W31決定，而傾斜由W1x決定，因此，只要兩者取值相反，便能相互抵消，從而提高混頻效率，降低誤碼率。對于W1yρcosθ有相同的結(jié)論。

篇（3）

一、光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)四種不同技術(shù)的比較分析

1.業(yè)務(wù)承載能力

(1)OTN技術(shù)

采用基于TDM體制的復(fù)用技術(shù)，每路信號占用在時間上固定的比特位組，信道通過位置進(jìn)行標(biāo)識，有獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu)，可區(qū)分不同等級速率，并能在同一網(wǎng)絡(luò)中綜合不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，對實(shí)時性業(yè)務(wù)及非實(shí)時性業(yè)務(wù)都能提供相應(yīng)承載，實(shí)現(xiàn)了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務(wù)傳輸。

傳輸設(shè)備可以直接提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議接口，而不需借助接入設(shè)備。

各種通信業(yè)務(wù)應(yīng)用可直接接入OTN，無需接入設(shè)備，可以支持語音。圖像信號的多點(diǎn)廣播，采用數(shù)字圖像壓縮(M-JPEG和H.264)和圖像矩陣交換技術(shù)。

OTN設(shè)備簡單、組網(wǎng)靈活、集中維護(hù)方便，國內(nèi)外地鐵工程中應(yīng)用廣泛，其不足是設(shè)備獨(dú)家生產(chǎn)，售后服務(wù)對原設(shè)備廠商依賴大，兼容性差，與非OTN網(wǎng)絡(luò)連接能力較弱。

(2)ATM技術(shù)

ATM雖然可以承載實(shí)時性業(yè)務(wù)中的時分復(fù)用業(yè)務(wù)，但每一個節(jié)點(diǎn)的延時都要大于SDH傳輸制式，特別是故障時系統(tǒng)切換時間較SDH傳輸制式長(有時甚至以秒計(jì))，所以ATM技術(shù)一般不用于時分復(fù)用業(yè)務(wù)的承載。另外，ATM沒有低速率接口，需增加接入設(shè)備，設(shè)備價格高且協(xié)議復(fù)雜。對于視頻業(yè)務(wù)，由于其具有很高的突發(fā)度，而ATM恰恰能夠很好地支持具有突發(fā)性的可變比特率業(yè)務(wù)，并且其固有的設(shè)計(jì)已經(jīng)充分考慮了業(yè)務(wù)QOS(服務(wù)質(zhì)量)問題，因此可以實(shí)現(xiàn)承載。

然而對于非實(shí)時性業(yè)務(wù)的傳輸，ATM存在帶寬利用率較低的問題，且沒有音頻等低速接口，需設(shè)接入設(shè)備。

(3)SDH及基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)

SDH是最適合實(shí)時性業(yè)務(wù)中時分復(fù)用業(yè)務(wù)的承載技術(shù)，但無法解決實(shí)時性業(yè)務(wù)中視頻信號和實(shí)時性業(yè)務(wù)及非實(shí)時性業(yè)務(wù)中以太網(wǎng)的傳輸問題。SDH接口種類單一，僅具有PDH系列標(biāo)準(zhǔn)接口(E1/E3/STM-le)。傳輸窄帶業(yè)務(wù)(話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻)時，需增加接入設(shè)備(PCMD/l設(shè)備)；無直接的視頻和LAN接口，需外部增加視頻CODEC和Ethernet路由器；對Ethernet業(yè)務(wù)，一般只提供ZMb/s的傳輸帶寬，存在性能瓶頸；對廣播音頻業(yè)務(wù)，僅提供3kHz的傳輸帶寬，難以滿足高保真的廣播效果；一般只提供點(diǎn)對點(diǎn)的通信信道，難以滿足大量共線式通信信道的要求。

同時SDH只能向用戶提供固定速率的信道，不能動態(tài)分配帶寬，不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，對總線型寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及圖像業(yè)務(wù)的支持困難。

MSTP克服了SDH設(shè)備中的一些不足，隨著技術(shù)不斷的發(fā)展成熟，越來越適合各種通業(yè)務(wù)的承載，但仍需增加接入設(shè)備。

(4)RPR

對于實(shí)時性時分復(fù)用業(yè)務(wù)，RPR技術(shù)雖然定義了協(xié)議，但需在實(shí)際中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR具備絕對的優(yōu)勢，可根據(jù)用戶需求分配帶寬，支持空間復(fù)用技術(shù)和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營的情況下，可使帶寬利用率相對SDH網(wǎng)絡(luò)提高3-4倍。RPR還可對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，有效支持IP的突發(fā)特性。

對于有實(shí)時性要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR可以提供不同等級的服務(wù)和基于不同等級業(yè)務(wù)的環(huán)保護(hù)功能來保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時性，在保障實(shí)時性方面和故障倒換時間(16ms-50ms)上可與SDH技術(shù)媲美，而在帶寬利用率上比SDH傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大提高。特別是它對視頻業(yè)務(wù)的承載，目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場的主流設(shè)備提供商，都將其系統(tǒng)構(gòu)建在基于IP的MPEGZ編碼和壓縮技術(shù)，以及基于IP的視頻數(shù)據(jù)存儲、檢索和訪問控制技術(shù)上，這些系統(tǒng)所采用的攝像頭基本上都可以直接提供MPEGZ編碼及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，因此，由RPR技術(shù)來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)保持以太網(wǎng)幀格式，省略復(fù)雜的映射過程，并對用戶分組進(jìn)行嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量等級分類；并能提供嚴(yán)格的延時和抖動保障機(jī)制，視頻圖像清晰、畫面流暢，完全達(dá)到高速鐵路/公路監(jiān)控圖像的要求。但業(yè)務(wù)接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣，必須借助于接入設(shè)備來提供低速數(shù)據(jù)接口。

2.帶寬利用率

OTN:開銷<2%，帶寬利用率較高。

ATM:開銷約為12.8%，帶寬利用率低。

SDH:開銷占3.7%，但由于其需預(yù)留保護(hù)帶寬，帶寬利用率較低。

RPR:開銷占3.7%，同時采用統(tǒng)計(jì)空間復(fù)用技術(shù)，使帶寬利用率大大提高。

3.環(huán)網(wǎng)保護(hù)能力、可靠性

OTN:采用雙環(huán)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，具有自愈保護(hù)功能，并且保護(hù)倒換時間小于50ms。

ATM:主要進(jìn)行VC保護(hù)。

SDH及MSTP的網(wǎng)絡(luò):具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力，并且保護(hù)倒換時間小于50ms。

RPR:網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力，并且保護(hù)倒換時間小于50ms。

4.成熟度及發(fā)展前景

OTN:國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域已得到較多運(yùn)用，但油田和長輸管線比較少，作為西門子的專利技術(shù)比較成熟，在專網(wǎng)需求方面能夠予以專屬研發(fā)和更新，發(fā)展速度較快。

ATM:技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜，隨著IP技術(shù)的發(fā)展，IP質(zhì)量保證問題的解決，對ATM技術(shù)應(yīng)用帶來較大沖擊，其發(fā)展前景不好。

SDH及MSTP:SDH技術(shù)很成熟，有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)；MSTP是在SDH基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前還在不斷完善，功能越來越強(qiáng)。

RPR:目前還未得到較大規(guī)模的應(yīng)用，需在實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證，但其技術(shù)先進(jìn)，發(fā)展前景好。

二、光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)在油氣田和長輸管線上的應(yīng)用

通過上述對比可以看出，四種技術(shù)各有優(yōu)劣，應(yīng)用在油氣田和長輸管道上，應(yīng)綜合考慮工程實(shí)際，合理優(yōu)化，選擇適合油氣田和長輸管道傳輸技術(shù)發(fā)展方向的技術(shù)或技術(shù)組合，極大地提高效率，降低成本。

篇（4）

(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(bào)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)。

二、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(bào)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)萘康奶岣撸虼苏嬲娜饩W(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。

篇（5）

目前國內(nèi)光纖光纜的生產(chǎn)能力過剩，供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進(jìn)口，但總量不大，國內(nèi)生產(chǎn)光纖光纜價格與國際市場沒有差別，成本無法再降，已經(jīng)是零利潤，在國際市場沒有太強(qiáng)競爭力，出口量很小。二十年來的光技術(shù)的兩個主要發(fā)展，WDM和PON，這兩個已經(jīng)相對比較成熟。多業(yè)務(wù)傳輸發(fā)展平臺兩個方面，一方面是更有效承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另一方面是向業(yè)務(wù)方面發(fā)展。AS0N的現(xiàn)狀是目前的系統(tǒng)只是在設(shè)備中，或是在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了一些功能，但是一些核心作用還沒有達(dá)到。

二、光纖通信技術(shù)的趨勢及展望

目前在光通信領(lǐng)域有幾個發(fā)展熱點(diǎn)即超高速傳輸系統(tǒng)、超大容量WDM系統(tǒng)、光傳送聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網(wǎng)技術(shù)。

（一）向超高速系統(tǒng)的發(fā)展

目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò)，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應(yīng)用。但是，10Gbps系統(tǒng)對于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求，需要實(shí)際測試，驗(yàn)證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用(WDM)方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段，而其它方式尚處于試驗(yàn)研究階段。

（二）向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)

采用電的時分復(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率低于1％，還有99％的資源尚待發(fā)掘。如果將多個發(fā)送波長適當(dāng)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(fù)用(WDM)的基本思路。基于WDM應(yīng)用的巨大好處及近幾年來技術(shù)上的重大突破和市場的驅(qū)動，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。目前全球?qū)嶋H鋪設(shè)的WDM系統(tǒng)已超過3000個，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)320Gbps(2×16×10Gbps)，美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統(tǒng)，其總?cè)萘靠蛇_(dá)200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6Tbps(13×20Gbps)。預(yù)計(jì)不久的將來，實(shí)用化系統(tǒng)的容量即可達(dá)到1Tbps的水平。

（三）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，無疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光光聯(lián)網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、重構(gòu)性、透明性，又允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長、互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號。

由于光聯(lián)網(wǎng)具有潛在的巨大優(yōu)勢，美歐日等發(fā)達(dá)國家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研，特別是美國國防部預(yù)研局(DARPA)資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。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。建設(shè)一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網(wǎng)絡(luò)，不僅可以為未來的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NJJ)奠定一個堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，而且也對我國下一世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。

（四）開發(fā)新代的光纖

傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢，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(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(fā)的重點(diǎn)，也是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。從長遠(yuǎn)來看，BPON技術(shù)無可爭議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向，但從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實(shí)際狀況看，它距離實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會有一個較長的發(fā)展過程。

（五）IPoverSDH與IpoverOptical

以lP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動力，因而能否有效地支持JP業(yè)務(wù)已成為新技術(shù)能否有長遠(yuǎn)技術(shù)壽命的標(biāo)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(yuǎn)看，當(dāng)IP業(yè)務(wù)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(tǒng)一的IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)(IPoverOptical)。三種IP傳送技術(shù)都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時期和網(wǎng)絡(luò)的不同部分發(fā)揮自己應(yīng)有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠(yuǎn)生命力的技術(shù)。特別是隨著IP業(yè)務(wù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)后，這種對JP業(yè)務(wù)最理想的傳送技術(shù)將會成為未來網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)的主導(dǎo)傳送技術(shù)。

（六）解決全網(wǎng)瓶頸的手段一光接入網(wǎng)

近幾年，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都己更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)，而另一方面，現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上存在巨大的反差，制約全網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。為了能從根本上徹底解決這一問題，必須大力發(fā)展光接入網(wǎng)技術(shù)。因?yàn)楣饨尤刖W(wǎng)有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：（1）減少維護(hù)管理費(fèi)用和故障率；（2）配合本地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大覆蓋；（3）充分利用光纖化所帶來的一系列好處；（4）建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò)，迎接多媒體時代。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙興富，現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的發(fā)展與趨勢.電力系統(tǒng)通信[J].2005(11):27-28.

篇（6）

2光孤子通信

在光纖通信系統(tǒng)中，由于光纖存在損耗和色散，從而使傳輸容量和距離在很大程度上都受到了限制。光孤子通信的出現(xiàn)極其有效的解決了光纖色散問題。所謂光孤子通信是在光纖長距離傳輸中，用光孤子超短光脈沖做信息載波，信號的波形和速率始終保持不變，并且可以到近零誤碼率信息傳遞的通信方式。

3光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1超大容量、超長距離傳輸技術(shù)

WDM雖然能極大地改善光纖傳輸系統(tǒng)的頻帶利用率，但是隨著通信需求的距離不斷加大，就需要一門更好的技術(shù)來支持超長距離傳輸，因此就有了DWDM（密集波分復(fù)用技術(shù)）及OTDM（光時分復(fù)用技術(shù)）和WDM（波分復(fù)用技術(shù)）相結(jié)合的產(chǎn)生。這種結(jié)合技術(shù)的優(yōu)勢在于極大的提升光通信系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸帶寬。依靠WDM（波分復(fù)用技術(shù)）和OTDM（光時分復(fù)用技術(shù)）來提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬的效果是一定的，因此可以把多個光時分復(fù)用信號進(jìn)行波分復(fù)用，從而提高系統(tǒng)的傳輸帶寬。RZ（歸零）編碼的占空比在光纖通信中對光纖的PDM（偏振模色散）和非線性適應(yīng)能力很強(qiáng)，此外RZ編碼信號的占空比在超高速系統(tǒng)中很小，這對色散的要求也降低了，所以一般超大容量的通信系統(tǒng)都采用RZ編碼傳輸。

3.2全光網(wǎng)絡(luò)（AONAllOpticalNetwork）

全光網(wǎng)是指信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在，只在出入網(wǎng)絡(luò)時才進(jìn)行電/光和光/電的變換。由于在傳輸?shù)恼麄€過程中都沒有電的處理，所以極大的提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高。全光網(wǎng)絡(luò)不能獨(dú)立在通信系統(tǒng)中存在,它必須要結(jié)合因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等通信技術(shù)，因此光網(wǎng)絡(luò)必將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展。全光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分的簡潔，組網(wǎng)也十分的靈活可變，可在不附加任何的交換處理設(shè)備的情況下隨意添加新的節(jié)點(diǎn)。全光網(wǎng)絡(luò)不僅能提供超大帶寬、極高處理速率和極低誤碼率，而且也具有良好的透明性、兼容性、可靠性、開放性和可擴(kuò)展性。從光纖通信的發(fā)展趨勢來看，未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心將是建立一個一光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，消除電光瓶頸也是未來光通信發(fā)展的必然趨勢。

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2遙泵系統(tǒng)中拉曼效應(yīng)的基本原理

同纖遙泵同時還利用了光纖的拉曼效應(yīng)對信號光進(jìn)行放大。拉曼效應(yīng)是在光纖中傳輸高功率信號時發(fā)生的非線性效應(yīng)（受激拉曼散射），泵浦光子的能量產(chǎn)生了一個與信號光同頻率的光子和一個聲子，高功率信號的一部分能量經(jīng)拉曼效應(yīng)傳遞給信號光，實(shí)現(xiàn)對信號光的放大［3］。拉曼增益強(qiáng)度與泵浦光強(qiáng)和泵浦光與信號光的頻率差有很大關(guān)系，差值為13THz時，這種增益達(dá)到極點(diǎn)。因此，要放大1530～1605nm的工作波長，最佳泵浦源波長在1420～1500nm波段，遙泵的泵浦光波長為1480nm，產(chǎn)生的拉曼效應(yīng)能夠?qū)π盘柟膺M(jìn)行放大［3］。光纖中的受激拉曼增益譜如圖4。EDFA泵浦光的波長一般為980和1480nm，其中1480nm波長的泵浦光具有更高的泵浦效率。遙泵系統(tǒng)中的RGU距離泵浦源較遠(yuǎn)（一般在50～100km），考慮到980nm波長的光在光纖中衰減較大，而1480nm波長的泵浦光具有更高的效率，因此一般選用1480nm波長的泵浦光。在單波系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端RGU一般采用同向泵浦的方式。同向泵浦示意圖參見圖3。

3遙泵系統(tǒng)在電力系統(tǒng)超長距離傳輸中的應(yīng)用

在埃塞俄比亞復(fù)興大壩輸變電工程中，由Gerd水電站至Dedesa變電站的光纜長度約為363km，采用G．655D光纖（康寧的Leaf大有效面積光纖）。由于光纜長度過長，整個系統(tǒng)的衰耗很大，必須在系統(tǒng)中采用遙泵放大技術(shù)。整個系統(tǒng)由光放大器、預(yù)放大器、EFEC、CoRFA（前向拉曼放大器）和遙泵等放大器件組成。超長距離無中繼傳輸遙泵放大方案配置如圖5所示。全段光纖的參數(shù)如下：光纖衰減系數(shù)為0．20dB／km，光纜衰減為72．6dB，固定接頭衰減系數(shù)為0．01dB／km，固定接頭衰減為3．63dB，活動連接器衰耗為1dB，光通道代價為2dB，光纜衰減富余度為5dB，總衰減為84．23dB，光纖色散系數(shù)為4．5ps／（nm•km），總色散為1633．5ps／nm，光放大器發(fā)送功率為17dBm，SBS＋前向喇曼等效增益為8dB，加預(yù)放后接收靈敏度為－38dBm，后向拉曼等效增益為6dB，EFEC功率增益為8dB，遙泵功率增益為9dB，功率電平富余度為1．77dBm。該遙泵系統(tǒng)采用同纖遙泵的工作方式。RPU發(fā)送的泵浦光功率為30．5dBm（波長為1480nm），RGU的有效輸入泵浦功率為9～10dBm，考慮一定的余量，要求最終到達(dá)RGU的泵浦功率約為12dBm。波長為1480nm的泵浦光在G．655D光纖中的衰減系數(shù)約為0．24dB／km（含光纖熔接頭損耗），因此RGU距RPU泵浦源的最佳距離L＝（30．5－12）／0．24＝77．08km。即需在距變電站約77km處，選擇一個交通方便、便于維護(hù)的輸電線路鐵塔，將RGU安裝在該鐵塔上。我們將上述理論計(jì)算結(jié)果輸入OTA（光傳輸系統(tǒng)分析）軟件進(jìn)行驗(yàn)算得知，當(dāng)RGU距后端泵浦源的距離為77km時，前置放大器輸出信號的OSNR（光信噪比）為13．85dB，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。由OTA軟件計(jì)算出的RGU距后端泵浦源的最優(yōu)距離為89km，EDF的最佳長度約為27．8m，泵浦源功率為1000mW，前置放大器輸出信號的理論OS－NR為15．97dB。

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二、礦山通信的制約因素

礦山通信企業(yè)的特點(diǎn)主要是設(shè)備更新速度慢、建設(shè)時間長等。由于每個時期的通信設(shè)備都一起運(yùn)行，所以會有信息孤島現(xiàn)象的問題存在。且其內(nèi)部系統(tǒng)有不少不同來源的信息。例如礦山系統(tǒng)和外部環(huán)境間有信息流動和交換的現(xiàn)象，其中包括礦產(chǎn)品銷售、人力供應(yīng)、電力供應(yīng)等。這類信息相互制約、相互影響。礦山井下施工建設(shè)中，由于井下結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小、接收不到信號等因素，急需先進(jìn)的礦山通信技術(shù)，以便在施工過程中能準(zhǔn)確、及時的傳輸信息，為優(yōu)化方案提供參考的依據(jù)。

三、光纖通信與礦山通信系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際應(yīng)用

(一)礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)中的應(yīng)用

光纖的高寬帶、低成本等特點(diǎn)能滿足礦山信息傳輸日益增長的需求［2］。國家已經(jīng)制定了光纜使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，很多礦山企業(yè)也投入生產(chǎn)使用。目前一些普通光纜線、架空地線復(fù)合光纜以及阻燃光纜等都被礦山企業(yè)利用，以連接各礦山建筑設(shè)施和采礦點(diǎn)。這類光纜的使用大大提高了施工的便捷性和線路的穩(wěn)定性，同時還能有效節(jié)約施工建設(shè)的成本。因?yàn)樵黾庸饫w芯數(shù)并對光纖價格的影響不大，所以在需要光纖芯數(shù)的基礎(chǔ)上再適當(dāng)預(yù)留一點(diǎn)，以免日后需要時能及時提供，以滿足業(yè)務(wù)多樣性的需求。由于光纖通信技術(shù)具有一致性傳輸系統(tǒng)介質(zhì)的特點(diǎn)，所以，現(xiàn)代礦山通信系統(tǒng)的建設(shè)中，可以將光纖以太網(wǎng)作為介質(zhì)，其傳輸距離遠(yuǎn)，損耗低，承載力強(qiáng)，其接入方法即介質(zhì)轉(zhuǎn)換，光纖兩端都是光貓，從光貓出來有的需要接入光端轉(zhuǎn)換設(shè)備，把光纖帶的光信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)線攜帶的數(shù)字信號，有些光貓集成的轉(zhuǎn)換功能，可以直接轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號。利用光纖線路構(gòu)建一個礦山骨干通信網(wǎng)，再加入無線設(shè)備和該通信網(wǎng)配合使用，為礦區(qū)提供無線設(shè)備或有線光纜的雙重信息傳輸和接收口。圖2礦業(yè)光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型例如，某礦業(yè)根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況，經(jīng)過建設(shè)和相關(guān)系統(tǒng)的整合，建立了光纖以太網(wǎng)，該組網(wǎng)可以全面覆蓋整個礦區(qū)的建筑。其中工業(yè)環(huán)網(wǎng)的整個線路連接選用變電所、兩個大車間以及辦公樓，礦區(qū)的地表到井下被全部覆蓋;其分支線路覆蓋了所有生活區(qū)域。光纜可以傳輸人員定位、電力調(diào)度、視頻監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有線電視等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一條光纜線的多種業(yè)務(wù)同時使用，既節(jié)約施工費(fèi)用又節(jié)約工程建設(shè)的成本。關(guān)于該礦山企業(yè)的光纖以太網(wǎng)的構(gòu)建結(jié)構(gòu)見圖2。將光纖通信技術(shù)運(yùn)用到礦山企業(yè)工程中，建設(shè)完整的光纖骨干網(wǎng)，為各種業(yè)務(wù)傳輸信息數(shù)據(jù)，以解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的鏈路問題。

(二)礦區(qū)電力中的應(yīng)用

當(dāng)前，礦山電力系統(tǒng)中很多自動化設(shè)備只應(yīng)用于漏電保護(hù)、防爆開關(guān)和配電網(wǎng)等相關(guān)功能，它們之間沒有互相連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，都是單獨(dú)運(yùn)行的狀態(tài)。礦井復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對供電系統(tǒng)的工程量提出更高要求，配電供電服務(wù)系統(tǒng)以及變電所建設(shè)的主要目的是保障開挖采掘運(yùn)輸?shù)倪^程是暢通的。但在實(shí)際井下挖掘作業(yè)時，由于井下復(fù)雜的地質(zhì)條件，供電系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)故障，一旦失去電力服務(wù)，井下的挖掘工作就沒有辦法進(jìn)行，這將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，從而降低礦井開采的生產(chǎn)量。利用特種光纖技術(shù)能有效改善井下的供電現(xiàn)狀，在礦山供電系統(tǒng)中應(yīng)用復(fù)合電線可以為井下施工的機(jī)械設(shè)備提供源源不斷的穩(wěn)定電力，保證這些設(shè)備的正常操作和運(yùn)行，利用光纖技術(shù)建立完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，合理使用和分配電力資源，確保礦山施工區(qū)域供電的穩(wěn)定性。同時，還可以在一定程度上節(jié)省建設(shè)供電系統(tǒng)的成本，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，也能有效縮減成本，從而有效提高礦山企業(yè)工程建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。在完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)基礎(chǔ)上，再采用以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建更加完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。除此之外，光纖技術(shù)還可以結(jié)合多媒體顯像技術(shù)，對井內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，在很大程度上提高了礦井開采的工作效率。工作人員通過監(jiān)測系統(tǒng)可以充分掌握礦井內(nèi)部的實(shí)際施工情況。如果井下有設(shè)備故障等問題，監(jiān)測系統(tǒng)可以及時準(zhǔn)確地反映故障的實(shí)際情況和具置，并第一時間切斷故障發(fā)生的局部電源，同時發(fā)出警報(bào)，提示工作人員，以便在第一時間實(shí)施具體可行的解決措施，并在最快時間內(nèi)恢復(fù)井內(nèi)供電，將故障帶來的影響和損失降到最低。

篇（9）

2光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1將朝著超高速系統(tǒng)發(fā)展隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)擁有了更快的傳輸速度，為了最大限度的滿足社會發(fā)展的需求，光纖通信技術(shù)必然會朝著超高速系統(tǒng)的方向發(fā)展。推動光纖通信技術(shù)傳輸速度的提升能夠給我們帶來下面兩個優(yōu)勢：一方面是光纖通信技術(shù)朝著超高速系統(tǒng)發(fā)展會極大的提高新業(yè)務(wù)的傳輸容量；另一方面是隨著光纖通信技術(shù)傳輸速度的提升能夠確保多媒體和寬帶等不同技術(shù)功能的更好實(shí)現(xiàn)。另外，全光傳輸距離的增加也能夠在一定程度上增加光纖傳輸容量。所以，超高速系統(tǒng)應(yīng)該是未來光纖通信技術(shù)的主要發(fā)展方向。

2.2將朝著更大的容量發(fā)展光纖通信技術(shù)的發(fā)展要求其擁有更大的容量，現(xiàn)階段，光纖通信應(yīng)用的帶寬只有百分之一，剩余的99%的帶寬無法充分的利用起來。所以為了避免光纖帶寬的浪費(fèi)，我們必須要盡快的開發(fā)光纖通信容量。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)具備的傳輸容量越來越大，在未來的幾年之內(nèi)將其容量擴(kuò)充到目前的幾十甚至幾百倍也不是沒有可能性的。

篇（10）

2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用的同時，也存在著一些問題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號質(zhì)量的優(yōu)劣，OSNR過大，傳輸距離會相應(yīng)減小。另外，色散、非線性效應(yīng)等問題也是影響高速光纖通信傳輸?shù)闹饕蛩亍Ｉ姑}沖展寬、強(qiáng)度降低，增大誤碼率，信號畸變失真，直接降低通信質(zhì)量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應(yīng)對系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會有明顯的損害。PMD的問題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸?shù)乃p、消耗和色散與光纖長度為線性關(guān)系，光纖的帶寬與光纖長度為非線性關(guān)系，這一非線性關(guān)系即為非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)分為散射效應(yīng)、與折射密切相關(guān)的自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)制XPM和四波混頻效應(yīng)FWM，其中XPM和FWM對系統(tǒng)影響較為嚴(yán)重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應(yīng)問題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質(zhì)量傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。