時間:2022-06-13 08:27:34
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【關鍵詞】通信傳輸技術光纖技術特點應用技術
近年來,隨著我國經濟以及科學技術的高速發展,我國的通信傳輸行業也得到了長足的發展。而且自從上個世紀的光纖通信技術問世以來,全球的信息通訊領域也發生了革命性的本質性的改變。
一、光纖的通信傳輸技術的特點
對于光纖的通信傳輸技術而言,其主要的特點主要就是大容量,抗干擾能力強以及損耗低,下面就對其做一個簡要的分析和闡述:首先,大容量。由于光纖的通信傳輸的傳輸帶比較寬,因而使得其能夠承載大量信息。而且對于光纖中單波長通信系統,在不能發揮其傳輸帶較寬的優勢也可以采取波分復用技術等等輔助技術而增加光纖通信傳輸容量。其次,抗干擾能力強。由于當前通信傳輸中運用的光纖通信材料主要是由SiO2而組成的石英這種絕緣體構成的,而其不僅絕緣的效果好,而且還不容易受到自然界或者人為而產生的各種電流影響而使得其能夠對電磁有免疫力,也即是能夠抗各種電磁波的干擾。最后,損耗低。隨著光纖通信技術的發展,其已經由開始的光纖損耗400分貝/千米而降至20分貝/千米,而且隨著石英光纖的普遍運用以及摻鍺石英光纖的制作,已經使得其損耗降至了0.2分貝/千米,也就是達到了光纖理論的損耗極限,而這對通信傳輸而言是具有劃時代的意義的。
二、光纖通信技術的應用現狀
2.1光纖通信傳輸技術中的光纖接入技術
首先,對于光纖通信傳輸技術而言,其光纖的接入網技術是如今的信息傳輸技術中最核心的技術,因為不僅實現通信科學上普遍意義上的高速化通信的信息傳輸,而且這也緩解和滿足社會對如今通信信息傳輸的要求。其次,對于光纖接入技術的構成而言,其主要由通信網路寬帶的主干傳輸網絡以及用戶接入的這兩部分構成。其中,用戶接如是光纖寬帶接入的最后一步,而且其負責的是全光接入。因此,這也是整個光纖接入技術中最重要的一步。而對于光纖寬帶而言,其主要是為通信的接收端也即是用戶提供所需的而且不受限制的帶寬資源。
2.2光纖通信技術中的波分復用技術
首先,就波分復用技術也即是WDM本身而言,其充分利用目前的單模光纖具有的低損耗率的優勢,而使其能夠獲得巨大的帶寬資源。其次,對于波分復用技術的原理而言,其主要是基于各信道光波的頻率和波長不同,而將光纖的低損耗窗口分成了眾多的單獨通信管道,以及在發送端進行波分復用器設置,進而吧波長不同的信號而進行集合一同送入到單根的通信光纖之中,最后進行信息的傳輸。而在信息的接收端,其再設置波分復用器,而將承載著不同信號光載波分離以達到信息的傳輸簡單的目的。
三、光纖通信技術的發展前景
對于光纖通信技術而言,隨著科學技術以及社會的發展,其在社會之中的應用只會越來越廣泛,而對其發展前景來看,主要可以從其智能化以及全光網絡這兩部分進行探討:其一,光網絡的智能化。就當前的光纖的接入網技術而言,其主要還是原始而落后的模擬系統。因此隨著網絡的光接入技術的發展,而使得全數字化以及高度集成智能化網絡的應用已是必然的趨勢,而這又能促進光纖通信傳輸技術發展。其二,全光網絡。就全光網絡而言,其主要是指通信的信號在網絡傳輸和交換過程中以光的形式存在,而進出網絡才轉換為光電或者電光。這能夠極大提高通信信息的傳輸速度,而這也是未來光纖通信傳輸技術的發展的主要方向之一。
四、結束語
總而言之,光纖的通信傳輸技術已經成為了現代社會中的重要的通信信息傳輸技術之一,而且也開始在如今這個信息社會其它領域也得到了普遍的運用。我們應該深刻的認識到光纖通信傳輸技術的特點以及其應用的技術,而以此為基礎而大力促進以及開發高端的光纖信息傳輸技術,進而推動我國的現行的通信傳輸技術發展,而推動社會的各個領域的科學發展和整體的前進。
參考文獻
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【關鍵詞】 光纖放大器 摻鉺光纖 喇曼光纖
一、光纖放大器
光纖放大器是一種可以直接在光域對信號實施放大的器件。除了穩定可靠的工作性能外,它能夠很好地與光纖傳輸中的密集波分復用系統互相兼容,極大地降低了中繼系統的維護成本,有力地推動了光纖傳輸的廣泛應用。目前的光放大器主要分為兩大類:摻鉺光纖放大器和喇曼光纖放大器。
二、摻鉺光纖放大器
2.1 摻鉺光纖放大器工作原理
摻鉺光纖放大器的工作原理與激光類似,都是基于原子的受激輻射實現光放大。摻鉺光纖是在石英光纖中摻雜適量的鉺離子(Er3+)。光纖中鉺離子在泵浦光激勵下吸收能量,由基態能帶4I15/2躍遷至較高能帶4I11/2,成為泵浦態或激發態。鉺離子在激發態上處于非穩定狀態,壽命較短,很快通過非輻射躍遷的方式轉變為亞穩態,其能帶為4I13/2。亞穩態上的鉺例子具有較長壽命,從而鉺例子在泵浦光作用下能夠在亞穩態上逐漸積累,形成對基態的離子數反轉。當光信號通過光纖時,亞穩態的鉺離子發生受激輻射,產生一個與信號光子完全相同的光子,從而實現了信號光的放大。
一般的摻鉺光纖放大器工作于1550nm波段,該波段為光纖的低損耗窗口。泵浦光波長為980nm或1480nm。
2.2 摻鉺光纖放大器的結構
摻鉺光纖放大器主要由五部分組成:摻鉺光纖、泵浦源、波分復用器、光隔離器和光濾波器。摻鉺光纖實現信號光的放大;泵浦源為摻鉺光纖提供光放大所需的泵浦能量;波分復用器將信號光與泵浦光進行合成,注入到摻鉺光纖中;光隔離器使光纖中的光實現單向傳輸,防止在光纖中產生光震蕩影響正常的工作狀態;光濾波器的作用是消除因激發態鉺例子自發輻射所產生的光噪聲,提高放大器信噪比。此外還有若干輔助電路對放大器的工作狀態進行監測,以及工作溫度和功率的控制。
根據放大器的泵浦光傳輸形式,可以分為三種結構:同向泵浦結構、反向泵浦結構、雙向泵浦結構。
2.3 摻鉺光纖放大器的應用
1、基本應用形式。摻鉺光纖放大器主要有三種基本應用形式:(1)線路放大:將放大器直接插入至光纖傳輸線路中作為中繼器使用,多出現于長距離的光纖傳輸中。(2)功率放大:將放大器置于光發射機之后,以彌補光發射機功率的不足。(3)前置放大:將放大器置于光接收機前端,以提高接收機靈敏度。
2、波分復用系統中的應用。由于電信號放大設備在帶寬上的限制,需要將光信號解復用后對各個頻率成分分別進行信號放大。故一個波分復用系統的中繼設備包含多個電信號放大裝置。摻鉺光纖在波分復用系統中具有明顯的優勢,其最大的優勢在于:使用一個摻鉺光纖放大器即可一次性對復用系統中各頻率成分光信號實現放大。這種工作方式使得中繼設備的維護成本大幅下降,且系統可靠性上升,便于維護,見圖1。
3、有線電視傳輸系統中的應用。有線電視傳輸系統中各節點不僅要求較高的信噪比,還要求較大的最小光接收功率。這種特性使得該網絡的中繼距離較低,往往只能傳輸十幾公里。同時網絡特性要求一個光發射機能夠驅動多個光節點進行工作。這兩種特性對光發射設備的功率輸出提出了較高的要求。將摻鉺光纖放大器以功率放大方式安置于光發射機后端,提高了光接收機的功率,使得可負載光節點數增加,傳輸距離也隨之上升。
三、喇曼光纖放大器
3.1 喇曼光纖放大器工作原理
喇曼光纖放大器的原理基于喇曼散射。喇曼散射過程先由泵浦光引發光纖中的非線性散射,產生低頻的斯托克斯光子,剩余能量以分子振動形式吸收,整個過程稱為受激喇曼散射。受激拉曼散射中,斯托克斯頻移的數值由分子振動能級決定,其數值決定了頻率散射范圍。信號光與泵浦光同時在光纖中傳輸,當信號光處于泵浦光產生的增益范圍內時,通過喇曼散射產生光子數量的增加,從而實現了光信號的放大,見圖2。
喇曼光纖放大器相比較于摻鉺光纖放大器,其主要優勢在于可提供放大的頻率范圍極大,可通過調節泵浦光的波長對任意波段進行寬帶的放大,放大范圍可達到1270nm至1670nm。
3.2 喇嘛光纖放大器的結構
目前喇曼光纖放大器主要有分布式與分立式兩種類型。
分立式喇曼光纖放大器中放大器獨立于傳輸線路而成為單獨器件。這種形式要求放大器具有較高的增益,因此多由摻雜鍺含量較高的光纖作為增益介質。相比較于同種形式的摻鉺光纖放大器,這種形式的喇曼光纖放大器需要很長的工作長度,且增益倍數有限,多用于摻鉺光纖放大器所無法工作的波長信號放大,見圖3。
分布式喇曼光纖放大器直接以增益介質作為傳輸光纖本身,其應用前景已逐漸超過分立式喇曼光纖放大器。
3.3 喇曼光纖放大器的應用
1、長距離通信線路。對于穿越惡劣自然環境或其他不便于采用摻鉺光纖放大器的傳輸線路,使用分布式喇曼光纖放大器是較好的選擇。它可以提高兩次中繼之間所允許的線路傳輸損耗,從而擴大傳輸距離。目前常用于海底光纜及無人地帶光纜等。
2、混合式光纖放大器。雖然喇曼光纖放大器具有很大的工作帶寬,但是帶寬中多個頻率成分的光信號同時實現放大則需要多路泵浦光,這就需要使用泵浦復用技術。而泵浦復用所帶來的復雜結構和高成本阻礙了其在實際網絡傳輸中的應用。為此,將摻鉺光纖放大器與喇曼光纖放大器混用可以在減少泵浦光源數量的前提下實現較大的工作帶寬,并且實現較好的增益均衡。
關鍵詞:光通訊、光纖傳輸、激光和激光器、光網絡的結構、光復用技術、相干光通信、綜合信息網
中圖分類號:O43文獻標識碼: A
一、 光纖傳輸
1960年,美國科學家Maiman發明了世界上第一臺激光器后,為光通訊提供了良好的光源。八十年代制成了低損耗光纖,從此,光通訊進入了飛速發展的階段。
光纖傳輸具有頻帶寬、損耗低、抗干擾能力強、保真度高、工作性能可靠的優點。
二、激光和激光器
激光是光通訊的最理想光源。現在能生產可產生多種功率和波長的激光器。
由于激光是以受激輻射的光放大為基礎的發光現象,同以自發輻射為基礎的普通光源相比,具有單色性好、方向性好亮度高、相干性好的特點。
三、光網絡的結構
光網絡的基本結構類型有星形、總線形(含環形)和樹形等3種,可組合成各種復雜的網絡結構。光網絡可橫向分割為核心網、城域/本地網和接入網。
客戶層:由各種不同格式的客戶信號(如SDH、PDH、ATM、IP等)組成.
光通道層:為透明傳送各種不同格式的客戶層信號提供端到端的光通路聯網功能,這一層也產生和插入有關光通道配置的開銷,如波長標記、端口連接性、載荷標志(速率、格式、線路碼)以及波長保護能力等,此層包含OXC和OADM相關功能。
光復用段層:為多波長光信號提供聯網功能,包括插入確保信號完整性的各種段層開銷,并提供復用段層的生存性,波長復用器和高效交叉連接器屬于此層。
光傳送段層:為光信號在各種不同的光媒體上提供傳輸功能,光放大器所提供的功能屬于此層。
從應用領域來看,光網絡將沿著"干線網本地網城域網接入網用戶駐地網"的次序逐步滲透。
四、光復用技術
為了進一步提高光通信的傳輸效率可以采用光復用技術。所謂光復用,是在光域上進行時分復用、頻分復用和波分復用,而不是在無線電波段進行復用。
1、光時分復用(OTDM)
光時分復用也是把信號的傳輸時間分成一個個時隙,不同路的光信號在不同的時隙中傳輸。
鎖模激光器產生激光脈沖,其頻率(不是光信號的頻率,而是單位時間內的光脈沖數)為5GHz,即光脈沖串中相鄰光脈沖之間的間隔為200ps,而每個光脈沖的3dB寬度為14ps,說明相鄰兩個光脈沖之間的間隔較大,還可以用來傳輸其它光脈沖,這就為時分復用創造了條件。該脈沖串經過光纖放大器放大以后,由分光器分成四條支路,分別進入四個馬赫一曾德爾干涉儀式調制器(M—z調制器),被四個電信號調制,得到四個比特率為5Gb/s的光數字信號流,后面三個光信號經過不同的時間延遲進入光合路器,正好鑲嵌在第一列光脈沖之間,合成為比特率20Gb/s的光數據流,完成了光的時分復用。復用后的信號經過光纖放大器放大,送入光纖傳輸。在接收端,經過相反的過程進行解復用、解調,又可得到四條支路的電信號。該系統在5GHz的頻率上得到了20Gb/s的數據流,具有較高的傳輸效率。這就是采用光時分復用的優點。
2、光波分復用(WDM)
所謂光波分復用,是將波長間隔為數十納米的多個光源獨立進行調制,讓其在同一條光纖中傳輸。光的波分復用按傳輸方向可分為單向波分復用和雙向波分復用。在單向波分復用系統中,發射端有N個發出不同波長光的激光器,把它們分別進行調制后,利用光的復用器合起來,耦合進一根光纖中傳輸。在接收端再利用解復用器把這N束波長不同的光載波分開,分別送至相應的光檢測器得出各自的信息。
3、光的頻分復用
同波分復用一樣,頻分復用也是將多個光源獨立進行調制,讓其在同一條光纖中傳輸。但頻分復用時,光載波之間的波長(或頻率)間隔更小些(例如波長間隔小于1nm),可以容納更多的光載波。我們知道,在光纖的1.31um窗口中低損耗區為1.26um~1.36um,帶寬約100nm,在1.55um窗口中低損耗區為1.48um~1.58um,帶寬也是100nm。在這200nm帶寬范圍內,如果采用后面介紹的相干光通信技術,可使頻分復用光載波之間的波長間隔小到0.1nm,則在200nm范圍內可以安排2000個光載波,若每一光載波傳輸100套電視節目,則在一根光纖中可以傳輸20萬套電視節目。
五、相干光通信
在相干光通信中主要利用了相干調制和外差檢測技術。所謂相干調制,就是利用要傳輸
的信號來改變光載波的頻率、相位和振幅(而不象強度檢測那樣只是改變光的強度),這就需要光信號有確定的頻率和相位(而不象自然光那樣沒有確定的頻率和相位),即應是相干光。激光就是一種相干光。所謂外差檢測,就是利用一束本機振蕩產生的激光與輸人的信號光在光混頻器中進行混頻,得到與信號光的頻率、位相和振幅按相同規律變化的中頻信號。
圖2
圖2是相干光數字通信系統的原理框圖。在發射端,頻率穩定、具有確定相位的光載波在調制器中被數字信號調制成已調光,進入光匹配器,使已調光的空間分布與光纖基模相匹配,已調光的偏振狀態與光纖本征偏振態相匹配。從光匹配器輸出的已調光經過光纖傳輸到接收端,先要經過接收端的光匹配器,使信號光的空間分布和極化方向與本振光信號相匹配以便進人混頻器與本振光信號混頻時能獲得盡可能大的混頻增益。從混頻器輸出的中頻信號一般屬于微波頻段,進人工作頻率為數吉赫茲的中頻放大器進行中頻放大和濾波。然后進人解調器進行解調,得到基帶信號,經過基帶放大器放大、濾波,再進行判決再生,輸至終端設備。
若接收端選擇本振光頻率正好等于發射端調制時的光載波頻率,混頻后所得的差頻載波的頻率為零,直接得到基帶信號。這種方式稱為零差檢測,它的靈敏度很高,但技術上困難較大。
六、綜合信息網技術
我國光纖網最早應用與電信系統的干線傳輸網和有線電視干線網。隨著經濟的發展,信息浪潮風起云涌,全球范圍內對通信基礎設施的需求空前高漲。新數據業務、商務用戶、住宅用戶、互聯網應用及家用電腦和internet的普及,迫切要求寬帶網的發展。并在其上整和話音、數據和視頻業務,包括VOD、交互式遠程教學、遠程醫療、網上購物、E-mail、Internet 瀏覽等多種功能。
在電信網和廣電網的改造建設中骨干層主要采用下面幾種技術:
異步轉移模式(ATM)
IP over ATM的基本原理和工作方式為:將IP數據包在ATM層全部封裝為ATM信元,
以ATM信元形式在信道中傳輸。當網絡中的交換機接收到一個IP數據包時,它首先根據IP數據包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理,按路由轉發。隨后,按已計算的路由在ATM網上建立虛電路(VC)。以后的TP數據包將在此虛電路VC上以直通(Cut一Through)方式傳輸而下再經過路由器,從而有效地解決了IP的路由器的瓶頸問題,并將IP包的轉發速度提高到交換速度。
2、POS技術(IP over SDH技術)
IP Over SDH以SDH網絡作為IP數據網絡的物理傳輸網絡。它使用鏈路及PPP協議對
IP數據包進行封裝,把IP分組根據RFC1662規范簡單地插入到PPP幀中的信息段。然后再由SDH通道層的業務適配器把封裝后的IP數據包映射到SDH的同步凈荷中,然后向下,經過SDH傳輸層和段層,加上相應的開銷,把凈荷裝入一個SDH幀中,最后到達光層,在光纖中傳輸。
3、 IP over WDM IP over WDM,也稱光因特網。
其基本原理和工作方式是:在發送端,將不同波長的光信號組合(復用)送入一根光纖中傳輸,在接收端,又將組合光信號分開(解復用)并送入不同終端。IP over WDM是一個真正的鏈路層數據網。在其中,高性能路由器通過光ADM或WDM耦合器直接連至WDM光纖,由它控制波長接入、交換、選路和保護。
我們可以發現,在高性能、寬帶的IP業務方面,IP over SDH技術由于去掉了ATM設備,投資少、見效快而且線路利用率高。因而就目前而言,發展高性能IP業務,IP over SDH是較好選擇。而IP over ATM技術則充分利用已經存在的ATM網絡和技術,發揮ATM網絡的技術優勢,適合于提供高性能的綜合通信服務,因為它能夠避免不必要的重復投資,提供Vcrice、Video、Data多項業務。對于IP over WDM技術,它能夠極大地拓展現有的網絡帶寬,最大限度地提高線路利用率,并且在網絡以千兆以太網成為主流的情況下,這種技術能真正地實現無縫接入。應該說,IP over WDM將代表著寬帶IP主干網的明天。
七、寬帶網接入技術
1﹑光纖接入方式(FTTX)
光纖接入網可以有光纖到戶(FTTH)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到路邊(FTTC)、光
纖到小區(FTTZ)等多種形式。
2﹑高速數字環路(XDSL)技術
基于XDSL技術的銅線接入技術適應于已有的電話基礎網絡,通過2B1Q、CAP、DMT等頻帶編碼技術,挖掘雙絞線高頻段帶寬的資源,通過帶寬倍增技術實現寬帶接入,滿足高數據通信需求,主要技術有ADSL、HDSL、VDSL﹑ SDSL﹑DDN等。
3﹑HFC(混合光纖同軸網絡)Cable Modem 接入
基于同軸電纜接入的HFC方式是在傳統同軸CATV 技術基礎上發展起來的,利用頻分復用技術實現模擬電視、數字電視、電話和數據同時傳送。系統成本比光纖用戶環路低,并有銅線及雙絞線無法比擬的傳輸帶寬,適合當前模擬制式的高質量視象業務市場和CATV網使用。
電纜調制解調器又名線纜調制解調器,英文名稱CableModem,它是近幾年隨著網絡應用的擴大而發展起來的,主要用于有線電視網進行數據傳輸。
CableModem是組建城域網的關鍵設備,混合光纖同軸網(HFC)主干線用光纖,光結點小區內用樹枝型總線同軸電纜網連接用戶,其傳輸頻率可高達550/750MHz。在HFC網中傳輸數據就需要使用CableModem。
光纖傳輸光的原理介紹如下:
1、因光在不同物質中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質射向另一種物質時,在兩種物質的交界面處會產生折射和反射,而且,折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。
2、當入射光的角度達到或超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。
3、不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的,即不同的物質有不同的光折射率,相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同,光纖通訊就是基于以上原理而形成的。
(來源:文章屋網 )
[關鍵詞]光傳輸;優勢;維護;策略;要求
中圖分類號:TN943 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)02-0260-01
引言
目前所有的中小城市都實現了利用有線光纜傳輸視頻與音頻等信號,充分的利用了光纖傳輸的優勢,這從客觀上促進了光纖傳輸技術的發展與進步。相關工作人員要非常熟悉光纖傳輸技術的各個優勢以及特點,這樣才能根據具體情況制定維護措施,從而確保光纖傳輸視頻與音頻等信號的質量,最終為客戶提供優質的服務。
一、光纖傳輸技術在視頻與音頻等信號應用中的優勢分析
成本低,光纖的主要原材料來自于石英,與傳統傳輸金屬導線相比,其價格便宜,制作工藝相對也比較簡單,而且原材料來源豐富。傳輸過程中線性度高,目前新型光纖產品可以在傳輸過程中,使其傳輸信號中的基帶視頻與音頻不發現非線性失真,因此在光纖傳輸系統中,可以保證其性能。光纖傳輸線重量輕,如全光纖傳輸線的重量只有相同銅線質量的80%,直徑只有銅線的50%左右,并且由絕緣層與抗干擾層所環繞。傳輸損耗很低,光纖的損耗主要是由材料中所含有的雜質引起的,因此只要提高其純度,就可以極大地降低其損耗。目前光纖傳輸損耗也遠低于傳統金屬材料,如當單模光纖的波長為1550nm時,其傳輸損耗只有0.20dB/Km。可靠性高,光纖可以長時間工作,發熱量極小,壽命長,無故障工作時間長。
溫度特性好,由于純凈的二氧化硅是絕緣體,因此信號在其中傳輸時,不產生熱量,因此時刻維持周圍環境溫度,這樣就不需要時刻進行調溫控制。具有很強的抗外界干擾的能力,由于光纖傳輸信號是利用光的全反射原理,因此其在傳輸信號的過程中,不會受到外界的電磁信號的干擾,同時自身也能避免傳輸信號的泄漏,有效避免了視頻與音頻等信號出現串音等情況,保證了信號的質量。而且材料本身是絕緣體,不會產生靜電作用,因此不會引起雷擊現象。
二、視頻與音頻等信號利用光纖傳輸技術傳輸信息的特點
2.1 光纖傳輸技術優勢在廣播電視信號中應用分析
由于光纖采購成本較低,而且光纖制造的線路質量很輕,運輸與搬運作業量較小,這樣就可以最大程度的降低光纖通信的建設成本,因此相比較傳統金屬導線具有更大的優勢;信號在光纖傳輸線的失真度較小,抗外界電磁干擾很強,而且信息的傳輸損耗很低,因此可以極大地保證視頻與音頻等信息得到長距離與高質量的傳輸;同時光纖傳輸信號的頻帶很寬,因此能進行多路不同頻帶的視頻與音頻等信號的同時傳輸,這樣光纖的傳輸容量就很大,能同時滿足不同客戶的需求。
2.2 現代很多視頻與音頻等信號利用HFC技術
HFC技術就是混合光纖同軸電纜網技術,這種技術可以在很大程度上節省信號傳輸成本。目前視頻與音頻等信號的傳輸主要涉及到光纖、同軸電纜以及配線網絡三個部分,首先利用光纖干線實現信號的遠距離傳輸,再利用同軸電纜支線將傳輸的光信號轉化為電信號,之后再利用用戶的配線網絡送到用戶家中。此技術進行視頻與音頻等信號傳輸時,擁有開放式的平臺,可以進行各種信號的傳輸與處理。目前我國的視頻與音頻等信號的傳輸普遍利用HFC技術,此技術擁有光纖信號傳輸的各種優勢,因此其具有強大的功能與靈活性。
三、視頻與音頻等信號運用光纖傳輸技術的維護策略分析
3.1 光纖傳輸技術資料的管理
光纖傳輸技術資料涉及從線路設計到完成的所有相關資料。在設計階段要記錄選擇光纖傳輸系統型號信息、設計的過程與開發過程;完整地記錄項目的技術性論證、可行性研究論證、技術經濟分析與項目的申報過程;在施工階段要進行質量檢測與監督,同時記錄施工中的各種問題與難題,將鋪設的光纖線路圖特別是接口等完整地記錄在工作日志上,便于以后日常維護;要根據實際情況與需求,當有關單位采用新技術、新器件、新工藝時,要記錄相關實驗結果等;當項目施工完成之后要編寫項目進展情況與完工報告等信息;同時做好技術轉讓、技術咨詢、技術服務等資料管理與完成技術資料歸檔工作。
3.2 平時要做好維護光纖傳輸線路工作
要及時查看光纖傳輸線路的情況,很多利用電線桿架設的線路,要定期查看光纜的承重物是否發生損壞現象,同時要確保與其他交叉線路不發生相互影響,很多架設線路周圍有很多高大的樹木,要確保其倒斷不會損壞線路等。對于很多埋于地下的光纖線路,要事先考慮好周圍將來是否要建設其他建筑物,同時考慮地質的影響,確保不會發生大的振動以及移位等情況,還要做好標記工作。利用測試設備測試光發射功率可以查看其是否處于正常工作狀態,還要時常查看光纖的損耗情況,一般情況下,隨著光纜的工作時間的增加,其光損耗會發生變化,因此要做日常檢查工作,定期測試其損耗情況,并對測試結果做好詳細的記錄;同時可以查看不同天氣、溫度、季節等對其損耗的影響,這樣可以便于日常維護以及維修。目前光損耗檢測通常會選擇在重要節點處進行,這樣一方面方便檢測,另一個面也可以隨時替換故障線路。雖然光纖通信的可靠性非常高,一般情況下不容易發生線路故障,但是由于很多光纜埋于地下,很多地區地質情況比較復雜,而且很多情況下,由于施工單位的盲目施工,事先不查看周圍情況,導致光纜被挖斷,這時就需要日常維護工作人員迅速查清情況,及時搶通光纜,然后恢復原有狀態。這就需要日常維護工作人員具有扎實的專業知識與技能,具有豐富的實踐經驗。另外,相關單位與政府部門要加強宣傳,為人民普及基本的光纜知識,同時選擇相關法律法規,這樣才能做好光纜的保護工作。
3.3 要積極檢查光纖接口的運行狀態
當光纜發射功率正常時,而接收端接收不到視頻與音頻等信號,就有可能是光纜接口處或線路出現了問題。可能故障原因有光纜接口處的接頭故障,造成信號在接口處的轉化率太低,這樣有用的電信號過小,導致噪聲影響太大,從而影響視頻與音頻等信號的接收。若是線路出現問題,可能由于架設的光纜過重,導致光纜彎曲嚴重變形,影響了光信號的正常傳輸;同時信號在光纜中光損耗過大也會出現這種情況。另外若是檢測接收端光纜的接收功率正常,很可能就是接收機存在問題,可以選擇備選接收機進行測試,若正常,則是接收機的原因;若不是,就要找專業工作人員進行檢修。
四、總結
光纖傳輸技術隨著科學技術的發展不斷進步,因此現代處于光纖通信的時代,已經實現視頻與音頻等信號的光纖通信,極大地提高了通信的質量。同時光纖通信技術還有待提高,提高光信號轉電信號的效率,加強其線路的維護工作,相關工作人員要提高技能與積極創新思路,為客戶提供更優質的服務。
參考文獻
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關鍵詞:光纖傳輸;性能分析;傳輸安全
中圖分類號:TN91 文獻標識碼:A
1 光纖通信的原理綜述
光纖通信技術從光通信中脫穎而出,已成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。信息源把用戶信息轉換為原始電信號,這種信號稱為基帶信號。電發射機把基帶信號轉換為適合信道傳輸的信號,這個轉換如果需要調制,則其輸出信號稱為已調信號,然后把這個已調信號輸入光發射機轉換為光信號,光載波經過光纖線路傳輸到接收端,再由光接收機把光信號轉換為電信號,電接收機的功能和電發射機的功能相反,它把接收的電信號轉換為基帶信號,最后由信息宿恢復用戶信息。
利用光發送模塊、光接收模塊以及光纖,設計并制作一套簡易光纖傳輸系統。利用信號發生器產生待傳送的模擬信號,經A/D轉換電路變為數字電平,再通過光發送模塊與光接收模塊傳輸數據,并通過D/A轉換及數據處理電路對其進行處理。處理后的結果可通過示波器與信號發生器的輸出波形對比觀察。為了實現A/D轉換功能,D/A轉換功能與對信號處理的能力,特引入單片機控制模塊。
2 光纖傳輸系統故障的分析
2.1 光纖的彎曲衰減
在光纜敷設和連接過程中,當光纜的曲率半徑小于光纖的容許曲率半徑時產生的衰減.稱彎曲衰減。在OTDR上所表現的特征曲線是衰減坎較小。光纖的彎曲衰減在不同波長上所表現的特點是不一樣的,其特性曲線在波長1400nm以后呈顯著增加趨勢。由于光纖受到不均勻應力的作用,光纖軸產生微小的不規則彎曲,使傳導模變換為輻射模而導致光能的損失,稱為微彎損耗。當光纜從側面受到擠壓時,易導致光纖的微彎損耗。其損耗泊可高達幾個分貝甚至十幾個分貝。
在高寒地區由于接頭盒密封不嚴,使接頭盒內進水,當溫度下降到使接頭盒內的水結冰時,由于冰的體積膨脹對接頭盒內的光纖產生壓力而產生微彎損耗。對比夏季和冬季的測試結果,會發現同一個接頭盒內的光纖衰減,冬季測試結果明顯大于夏季。在實際測試中常常發現總是在一組光纖上產生微彎損耗,并且這一組光纖是在同一個松套管中。需要說明的是彎曲衰減和微彎損耗雖然產生機理有所不同,但往往是在彎曲衰減中伴隨著微彎損耗的衰減。
2.2 光纖傳輸網絡的脆弱性
就目前來講,整個光纖傳輸網絡還是相對較脆弱的。主要是目前沒有太多的方法防止弱光的攻擊、強光攻擊和通過光纖的微彎而進行的信號竊聽的攻擊還是很難有較好的防范的措施。按照攻擊的方式不一樣可以將,弱光的攻擊分為帶內干擾的攻擊以及帶外干擾的攻擊。強光攻擊通常給系統設備所帶來的損害是永久性的,它分為主動攻擊和非主動攻擊。主動攻擊是故意破壞行為,非主動攻擊是人為的技術操作帶來的破壞后果。由于強光攻擊能夠讓光纖傳輸網絡中的部分關鍵器件永久性失效。如果強光的入侵會隨著時間的推移,傳輸網絡中的光纖及設備均會出現不同程度的老化現象會越來越嚴重;因為緩慢的衰變積累到一定程度的時候也會產生系統的最終的實效。只是當前的系統建設完成的時間對于系統設計來說不算太長,所以這個問題并不突出。但也是需要得到關注的。
目前為止,光纖傳輸網所采用的網絡管理系統所運用的具體的機制有很多種類,然而網絡管理的模型基本上都能夠達到通信管理網標準的要求。這就說明,造成業務層的脆弱性主要的來源就是對所傳輸的信息的密級缺乏比較準確的界定,信息的傳輸缺乏比較好的保密措施等。不僅如此,對于業務終端的管理也存在許多隱患,主要包括人員的安全意識還不強,內部的管理制度還不完善等。
2.3 光纖的接續損耗
光纖的接續方法可分為以下兩大類:(l)第一類是永久性連接方式適用于連接之后不再分離的場合。目前實用化的有熔接方式及粘接方式兩種,大多數采用熔接方式。光纖的熔接損耗是由于兩條光纖的纖芯不連續而發生的,即在結構上沒有完全均勻接觸,或連接不完全,從一根光纖射出的光信號就不能全部進入另一根光纖,在接續處發生損耗和傳導模分布紊亂。(2)第二類是連接器連接方式光纖連接器和通常的電器連接相比有本質的不同,要求被連接的兩根光纖的纖芯端面相互緊緊地貼住,且光纖軸要完全對準,才算完成連接。
2.4 光纖傳輸中誤碼、漂移性能的問題
光纖傳輸中的誤碼就是指在經過了接收判決再生之后,在數字碼流的比特中出現了一些差錯,降低了信息傳輸的質量。誤碼的問題對于各業務的影響一般情況下業務的種類以及誤碼的分布來決定的。就像隨機的誤碼,它對話音通信的影響要比對數據通信的影響小很多,然而數據通信卻能夠對突發性的誤碼相對性的更能夠容忍,所以根據誤碼分布的不同以及業務的不同,其對通信的質量上的影響也是截然不同的。
對于理想的光纖傳輸系統來說,其傳輸的信道是非常穩定的,外界的電磁對它的干擾幾乎等于零,然而在實際的運行過程中誤碼還是很難避免的。在實際的光纖傳輸系統中,誤碼產生的主要原因在于在實際的傳輸過程中,造成誤碼的情況并不是都由內部的誤碼機理來決定的,它也取決于突發性的干擾源最其造成的影響,而由內部機理所產生的誤碼相對而言是很小的。
3 光纖傳輸系統應對措施
光纖傳輸系統的改善,要將硬件的特性在一定程度上加以改善,對硬件系統進行加固處理,對于比較關鍵的部件應運用隔離控制等保護的裝置,還需要進一步完善監測的手段,加大巡檢力度,加強相關人員對設備的技術操作過程監督。解決方法是對網絡管理系統加強管理以及控制;通過密碼技術對業務層所傳輸的信息進行加密處理,并且建立起比較完善的安全保密機制,這樣就能夠保證信息安全的傳輸。
對于光纖傳輸中的誤碼問題,主要從兩個方面進行,一是加強研究減少傳輸系統內部帶來的誤碼率;二是減少傳輸系統外部的干擾。其中,對于內部的誤碼可以通過對系統信噪比的改善來降低。除此之外,選擇適當的系統發送端的消光比,能夠在一定程度上改善系統接收端的均衡特性,這樣就減少了抖動,都能夠達到改善內部誤碼的效果。
光纖傳輸設備在現代化建設中發揮著越來越重要的作用。對光纖傳輸設備的日常維護和對常見設備故障的分析處理是相當重要的。只是光纖傳輸設備本身較為復雜,對其維護和相關的故障處理也是很復雜的,所以必須注重此方面的研究和探討,以提高光纖傳輸設備的維護質量和故障處理水平。
參考文獻
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關鍵詞:光纖通信;傳輸技術;應用
現階段,光纖技術發展迅速,帶來了巨大的經濟效益。光纖通信技術是有線通信技術中關鍵的技術,同時也是通信領域中一次偉大的變革。在網絡技術不斷發展的帶動下,多媒體不斷增加,對信息傳輸容量提出了更大的要求,這也是光纖通信大力發展的原因之一。通信行業快速發展的新時期,加強對光纖通信傳輸技術應用的研究具有十分重要的意義。
1.現代光纖通信傳輸技術特點分析
光纖通信傳輸技術的特點主要包括:1)低耗損、長中繼距離。光纖通信所用的管材為石英燈,與傳統的媒介相比,在信息數據傳輸過程中能耗更低。加上同等距離中,光纖通道中的中繼站數量最少,大大節約了通信成本,這也是光纖通信傳輸技術廣泛應用的原因之一;2)極強的抗干擾能力。石英材料具有較強的絕緣性,因此光纖通信傳輸過程中,很難受到外界環境因素的影響,也能避免電離層對其的電磁干擾。所以,能夠將光纜與高壓線路一同架設;3)通信容量大。光導纖維與傳統的電纜或銅線相比具有很大的優勢,雖然在單波長通信系統中無法體現出來。但是對于多波長數據信息傳輸過程中,光纖通信的頻帶寬,具有更大的容量。4)能夠避免傳音干擾。在光纖通信傳輸過程中,由于光信號能夠在光纖結構中傳播,利用光纖材料內部的吸收作用,光信號能夠實現全反射。這樣能夠避免信息泄露,提高信息的安全性。
2.現代光纖通信傳輸技術應用
現代光纖通信傳輸技術的應用主要體現在單纖雙向、到戶接入、光交接以及在電力通信中的應用。
2.1 單纖雙向傳輸技術
單纖雙向技術原理:將收到的光信號通過有效的調制,輸送到不同的波段中,利用單根光纖傳輸,很大程度上降低了光纖能源在傳輸過程中的損耗。盡管現階段光纖容量不斷增加,同時在相關輔助技術的支撐下能夠無限的增加容量,但是由于受到相關設備的限制,光纖傳輸容量有所降低,無限增加容量也是只有在理論上能夠實現。現階段,光纖應用形式一般都是雙纖雙向傳輸方式,改變為單纖雙向傳輸后能夠節約能源,是光纖通信技術發展的進步表現。
2.2 光纖到戶接入技術
信息化時代下,人們對信息傳輸的速度要求越來越高,并且視頻通信技術也越來越成熟,極大程度帶動了寬帶業務的發展。然而,傳統的寬帶網絡的傳輸速度已經不能滿足用戶的需求。為了適應時代的發展,滿足廣大消費者的需求,在使用光纖通信到戶接入過程中,應該不斷的提升數據信息傳輸的速度。通常來說,光纖到戶接入方案有兩種:第一是PON無源光網絡,第二種方案是P2P多對點或點對點接入。采用PON無源光網絡,在維修方面十分便利,并且網絡不容易遭到破壞,還能夠節約大量的光纖及相關設備。但是采用這種接入方案,需要利用高速電子模塊,這種模塊造價較高,性價比較低。而采用第二種接入方案,用戶能夠擁有獨立的網絡,幾乎不會受到其他用戶的影響,同時采用低速電子模塊,既滿足用戶的需求,同時也能夠降低成本。但是這種接入方案,為了避免用戶直接接到局域網中,還需要在用戶中設置一個匯總的有源節點,接入步驟較為麻煩。
2.3 光交換技術
光纖通信技術的難點在于光信號交換以及信號的傳輸。傳統通信網絡一般利用金屬線組成的電纜進行傳輸,傳輸的速度較慢,同時進行交換需要利用交換機,整體傳輸的效率極低。采用光纖通信技術,光信號轉換能夠在光纖材料中完成,利用一電一光模式,但是在光信號轉換中會消耗大量的能源。因此,需要研制更大容量的光開關設備,但是對于小顆粒的信號交換是可以采用電子交換技術的,在當前的數據網絡中,隨著對通信技術的不斷研究,使用包交換的方式,自動交換的光網絡 ASON 是光纖通信發展的重要方向。
2.4 光纖技術在電力通信中的應用
電力通信今后的發展和主要以內部需求為主,輔助以外部的拓展。在電力通信網絡內部,應該重視通信技術的發展,同時關注通信網絡運行的成本;而在電網運行的外部,需要不斷的消除外部環境對電力運行的影響,積極應對市場變化。這就給電力通信工作提出了更高的要求,電力通信人員需要加強自身專業能力的培養,同時做好各方面的溝通工作,為電力通信運行提供安全穩定保障。現階段,電力線通信PLC具有良好的發展前景,在該項技術發展中,利用電力設施,為電信用戶提供更加便捷的服務,具有數據傳輸、語音傳輸、視頻傳輸以及電力傳輸等功能。
3.光纖通信傳輸技術的發展方向
3.1 智能化發展
光纖通信技術以傳輸為主,在計算機網絡技術飛速發展的帶動下,通信網絡的作用就逐漸的凸現出來。同時,現代化的科技,特別是連接控制技術、信息自動化技術等在光纖網絡通信系統中的融合,會使光纖通信傳輸技術更加完善,促進光纖通信智能化發展。
3.2 全光網絡發展
所謂的全光網絡,就是在光纖信號交換以及傳輸過程中的狀態都是光。光網絡能夠提升信號的傳輸速度但是在網絡節點中還需要電器件支持,對光纖通信的容量受到影響。建立以WDM技術以及光轉化技術為主的光網絡層,是實現全光網絡的關鍵,也是未來研究與發展的重要思路。
3.3 光器件集成化發展
光器件集成化也是全光網絡實現的重要基礎。隨著互聯網技術的快速發展,傳統的 ADSL 寬帶接入已經不能夠滿足用戶的需求,為了提高傳輸的效率和質量,就必須采用光器件集成化技術來解決這個難題,同時光器件的集成化也能夠推動光纖通信技術的應用領域。
4.總結
通過上述分析可知,光纖通信傳輸技術具有容量大、抗干擾性強、傳輸速度快等優勢,所以在研制成功后極短時間內得到了普及發展。相信隨著我國科技進步,光纖通信技術必將被不斷的完善,為我國通信也發展做出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]王偉秋.淺析現代光纖通信傳輸技術的應用[J].中國電子商務.2012,28(2):241-243.