[論文關(guān)鍵詞]光纖光源光纖通信系統(tǒng)

[論文摘要]當(dāng)今通信領(lǐng)域，光通信已經(jīng)成為廣泛使用而又具有巨大發(fā)展空間的一類通信科學(xué)，就光通信發(fā)展歷程分為光纖、光源、光纖通信系統(tǒng)三方面進(jìn)行回顧與介紹，并對(duì)光通信的發(fā)展趨勢(shì)作簡要的展望。

光通信是從電通信發(fā)展而來的，是成熟的電通信技術(shù)與先進(jìn)的光子技術(shù)的結(jié)合，在光通信出現(xiàn)之前，人們的通信主要是電通信，與電通信相比較，光通信有容許頻帶很寬，傳輸容量很大；損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小；重量輕、體積??；抗電磁干擾性能好;泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用等很多優(yōu)點(diǎn)，可以說比電通信有著更加廣闊的發(fā)展空間?；仡櫣馔ㄐ诺陌l(fā)展歷史，并以光纖的出現(xiàn)將其分為探索階段和發(fā)展階段，最后對(duì)光通信的發(fā)展作簡要的展望。

一、探索階段

（一）光通信史的第一步

1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)道了他的光電話裝置。

[論文關(guān)鍵詞]光纖光源光纖通信系統(tǒng)

[論文摘要]當(dāng)今通信領(lǐng)域，光通信已經(jīng)成為廣泛使用而又具有巨大發(fā)展空間的一類通信科學(xué)，就光通信發(fā)展歷程分為光纖、光源、光纖通信系統(tǒng)三方面進(jìn)行回顧與介紹，并對(duì)光通信的發(fā)展趨勢(shì)作簡要的展望。

光通信是從電通信發(fā)展而來的，是成熟的電通信技術(shù)與先進(jìn)的光子技術(shù)的結(jié)合，在光通信出現(xiàn)之前，人們的通信主要是電通信，與電通信相比較，光通信有容許頻帶很寬，傳輸容量很大；損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小；重量輕、體積??；抗電磁干擾性能好;泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用等很多優(yōu)點(diǎn)，可以說比電通信有著更加廣闊的發(fā)展空間?；仡櫣馔ㄐ诺陌l(fā)展歷史，并以光纖的出現(xiàn)將其分為探索階段和發(fā)展階段，最后對(duì)光通信的發(fā)展作簡要的展望。

一、探索階段

（一）光通信史的第一步

1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)道了他的光電話裝置。

一、數(shù)字信號(hào)處理算法在相干光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

1光纖模型

對(duì)于一些較為復(fù)雜的矢量信息的調(diào)制，光通信系統(tǒng)當(dāng)中則一般都是用IQ調(diào)制器進(jìn)行；光纖模型是為了將通信相干系統(tǒng)內(nèi)處理數(shù)字信號(hào)進(jìn)行提高，因此必須要具體研究整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)進(jìn)行光纖傳輸?shù)默F(xiàn)象，而該現(xiàn)象則需要從物理以及數(shù)學(xué)的模型當(dāng)中入手，對(duì)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償或均衡技術(shù)進(jìn)行研究過程中將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的作用發(fā)揮出來，使得光信號(hào)變換成為電磁波的形式，具體的解是在麥克斯韋方程組導(dǎo)出的波動(dòng)方程中進(jìn)行的，表達(dá)式是：其中X是信號(hào)偏振方向的單位向量，是初始振幅的傅立葉表示，是常數(shù)，最終將光信號(hào)基態(tài)模式分布成F（x，y）看成是近似高斯函數(shù)。另外在研究接收端過程中，一般都是將光相干接收機(jī)作為主要組成進(jìn)行研究，其能夠?qū)邮諜C(jī)進(jìn)行直接測(cè)探，讓所檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度信息得以增強(qiáng)，同時(shí)還能夠?qū)?qiáng)度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換前對(duì)其進(jìn)行除匹配濾波之外的處理。

2信號(hào)處理

研究相干光通信系統(tǒng)內(nèi)處理數(shù)字信號(hào)的技術(shù)主要是：光纖信道是信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)耐ǖ?，而其中所出現(xiàn)的不同形式的失真或者損傷就會(huì)在結(jié)合過程中出現(xiàn)線性或者非線性的失真。而線性失真的補(bǔ)償是不存在因果關(guān)系，即無需顧慮其順序問題，不過需要在具體算法當(dāng)中遵循以下原則：分離所需估計(jì)的線性失真為單獨(dú)形式的變量，并補(bǔ)償態(tài)應(yīng)該優(yōu)先估計(jì)，對(duì)于算法較為簡單的變量，然后再補(bǔ)償隨機(jī)變量，最后才是對(duì)所有變量進(jìn)行完整補(bǔ)償。算法流程：每個(gè)方框所代表的都是相干接收機(jī)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，且子系統(tǒng)之間所可能出現(xiàn)的反饋線路的具體圖表也要進(jìn)行表示，在預(yù)處理算法的研究中，它是指在進(jìn)行實(shí)質(zhì)的信道均衡、載波恢復(fù)之前，對(duì)采樣后的信號(hào)進(jìn)行一定程度的預(yù)先處理，為形成數(shù)字信號(hào)處理算法做出充分的準(zhǔn)備。

3信號(hào)補(bǔ)償

1自由空間光通信的研究現(xiàn)狀

1.1基于光電探測(cè)器直接耦合的FSO系統(tǒng)

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(shí)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(shí)，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(huì)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(gè)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(gè)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(cè)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(huì)相應(yīng)增大。

【摘要】本文結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)四種不同的技術(shù)(MSTP、SDH+ATM、OTN、RPR)，綜合比較其優(yōu)劣及應(yīng)用，對(duì)油氣田和長輸管線上光通信系統(tǒng)建設(shè)傳輸制式的選擇提出一些建議，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】MSTP多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)SDH同步數(shù)字體系A(chǔ)TM異步轉(zhuǎn)移模式OTN開放式通信網(wǎng)絡(luò)RPR彈性分組環(huán)

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(hào)占用在時(shí)間上固定的比特位組，信道通過位置進(jìn)行標(biāo)識(shí)，有獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu)，可區(qū)分不同等級(jí)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(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)及非實(shí)時(shí)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。

一、探索階段

（一）光通信史的第一步

1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)道了他的光電話裝置。

（二）激光器的出現(xiàn)

激光器出現(xiàn)之前，光學(xué)中普遍使用普通的相干性較差的普通光源，這種光源譜線很寬，無法進(jìn)行通信。1960年，美國科學(xué)家梅曼(Meiman)發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器。與普通光相比，激光譜線很窄，方向性及相干性極好，是一種理想的相干光源和光載波。由激光發(fā)展起來的激光通信有高度的相干性和空間定向性，通信容量大、體積較小并且有較高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出現(xiàn)是光通信發(fā)展的重要一步。

二、發(fā)展階段

一、探索階段

（一）光通信史的第一步

1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)道了他的光電話裝置。

（二）激光器的出現(xiàn)

激光器出現(xiàn)之前，光學(xué)中普遍使用普通的相干性較差的普通光源，這種光源譜線很寬，無法進(jìn)行通信。1960年，美國科學(xué)家梅曼(Meiman)發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器。與普通光相比，激光譜線很窄，方向性及相干性極好，是一種理想的相干光源和光載波。由激光發(fā)展起來的激光通信有高度的相干性和空間定向性，通信容量大、體積較小并且有較高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出現(xiàn)是光通信發(fā)展的重要一步。

二、發(fā)展階段

[論文關(guān)鍵詞]光纖通信核心網(wǎng)接入網(wǎng)光孤子通信全光網(wǎng)絡(luò)

[論文摘要]光纖通信因其具有的損耗低、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。目前，光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個(gè)領(lǐng)域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領(lǐng)域。綜述我國光纖通信研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。

近年來，光纖通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應(yīng)用范圍

不斷擴(kuò)大。

一、我國光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

（一）普通光纖

一、我國光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

（一）普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

（二）核心網(wǎng)光纜

我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過，但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。

（三）接入網(wǎng)光纜

一、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(duì)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(dòng)、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(shí)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(duì)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。