時間:2023-05-05 09:01:54
序論:在您撰寫光纖技術論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.1網絡的發展對光纖提出新的要求
不管下一代網絡如何發展,一定將要達到三個世界,即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量,這非光纖網莫屬,但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
(1)擴大單一波長的傳輸容量
(2)實現超長距離傳輸
(3)適應DWDM技術的運用
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
光纖標準的細分促進了光纖的準確使用,細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求(如有些光纖幾何參數的容差變?。?,明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求(如PMD值的規定),并提出了一些新的指標概念(如"色散縱向均勻性"等),對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草,都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進,或有重要的提升;都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整,是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要,光纖的技術指標在不斷改進,各種新型光纖在不斷涌現,同時各大公司正加緊開發新品種。
(1)用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖,其PMD值極低,可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10~40Gbit/s,并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大,使光信號的傳輸距離大大延長。
(2)用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本,還需要考慮非波分復用技術(CWDM)應用的可能性。低水峰光纖在1360~1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展,使CWDM系統被極大地優化,增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。
(3)用于局域網的新型多模光纖
雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%~100%,但是它所配套的光器件可選用發光二極管,價格則比激光管便宜很多,而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑,容易連接與耦合,相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。由于局域網發展的需要,它仍然得到了廣泛使用。
(4)前途未卜的空芯光纖
據報道,美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖,即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講,這種光纖沒有纖芯,減小了衰耗,增長了通信距離,防止了色散導致的干擾現象,可以支持更多的波段,并且它允許較強的光功率注入,預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展,越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。
2.光纜技術的發展特點
2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來,光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
(1)光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇,如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等,這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求,具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標;
(2)光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外,越來越多的與其施工方法、維護方法有關,必須統一考慮,配套設計;
(3)光纜新材料的出現,促進了光纜結構的改進,如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用,使光纜性能有明顯改進。
2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善,可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中,光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的,一般通過監測空閑光纖(暗光纖)的方式來檢測在用光纖的狀態,更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料,于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書,對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能,但已經不能滿足當前的需要,目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的"光纜網絡的維護監測系統"(L.40建議)。為了進一步縮短檢測及修復時間,美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統,能在1s內發出故障告警,3min內找到故障點,且工作人員可以遙控操作,據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖(纜)的快速反應能力。
3.光纖光纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
3.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來,我國光纖光纜技術有很大發展,有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用,但是應該看到這種比例仍是很小的,國內有近200家光纖光纜廠,但大多產品單一,沒有自主的知識產權,技術含量較低,競爭力不強。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大,因此我們作為世界第二的光纜大國,應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重,爭取創造更多的光纖光纜專利。
3.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現,光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求,在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中,會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開,新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化,以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗,正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多,接入網和用戶駐地網具有很多的特色,對接入光纜也會有更多的要求,為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。
3.3抓住西部大開發的大好機遇,發展光纖光纜技術與產業
西部大開發是國家的重大策略,國家制定了有利的政策,政府對發展通信等行業也給予了大力的支持。西部是一個地域復雜、分布較寬、通信相對落后的地區。經濟大發展中,通信要先行,需要一些與之相適應的光纖光纜的先進產品來配合發展的需求。因此,符合條件的產品將會在這里找到很好的市場。西電東送、西氣東輸等巨大工程也需要大量的高質量的ADSS、OPGW等型式的光纜相配套。因此光纖光纜的各種技術、產品及成果都會在西部開發中得到發揮。同時西部現代化的建設對我們的產品提出了許多新的難題,光纖光纜行業在開發大西部的同時也會得到更好的改造和創新的機會,促進自身技術水平的提升和發展。
光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成,光源發出的光耦合進光纖,經光纖進入調制區,在調治區內,外界被測參數作用于進入調區內的光信號,是其光學性質如光的強度、相位、偏振態、波長等發生變化成為被調制的信號光,再經過光纖送入光探測器而獲得被測參數,光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成,纖芯和包層具有不同的折射率,樹脂涂層對光纖起保護作用,光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖;按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導光波在其內部或表面附近沿軸線方向向前傳播,具有感測和傳輸的雙重功能,是一種非常重要的智能材料。
2.光纖傳感器的類型及特點
光纖傳感器的類型很多,按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器,主要使用單模光纖,光纖不僅起傳光作用,同時又是敏感元件,它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點,使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此,這一類光纖傳感器又分為光強調制型,偏振態調制型和波長調制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器,由于光纖本身是敏感元件,因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。
傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器,它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后,通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中,光纖僅作為傳光元件,必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。
3.光纖傳感器的應用
光纖傳感器的應用范圍很廣,幾乎涉及國民經濟的所有重要領域和人們的日常生活,尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用,解決了許多行業多年來一直存在的技術難題,具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:
(1)城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中,用于測試應力松弛、施工應力和動荷載應力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態的結構性能。
(2)在電力系統,需要測定溫度、電流等參數,如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等,由于電類傳感器易受強電磁場的干擾,無法在這些場合中使用,只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術,分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普通光纖傳感器的優點,還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力,利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點的溫度,定位精度可達米的量級,測溫精度可達1度的水平,非常適用于大范圍多點測溫的應用場合。
(3)在石油化工系統、礦井、大型電廠等,需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體,采用電類傳感器不但達不到要求的精度,更嚴重的是會引起安全事故。因此,研究和開發高性能的光纖氣敏傳感器,可以安全有效地實現上述檢測。
(4)在環境監測、臨床醫學檢測、食品安全檢測等方面,由于其環境復雜,影響因素多,使用其它傳感器達不到所需要的精度,并且易受外界因素的干擾,采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度,可實現對上述各領域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前,我國水源的污染情況嚴重,臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后,光纖傳感器在這些領域具有極好的市場前景。
(5)醫學及生物傳感器。醫學臨床應用光纖輻射劑量計、呼吸系統氣流傳感系統;圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數;用FOS探測氫氧化物及其他化學污染物;光纖表面細胞質?;蚪M共振生物傳感器;生物適應FOS系統應用于海水監測、生化技術、醫藥。
光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉,這些技術都是多學科的綜合,涵蓋的知識面廣,象光纖陀螺,火花塞光纖傳感器,光纖傳感復合材料,以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等;隨著科技的不斷進步,越來越多的光纖傳感器將面世,它將被應用到生產生活的每一個角落。
4.光纖傳感器的技術發展方向
光纖傳感技術經過20余年的發展也已獲得長足的進步,出現了很多實用性的產品,然而實際的需要是各種各樣的,光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前,光纖傳感器技術發展的主要方向是。
(1)傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量,要能夠對多種物理量進行同時測量。
(2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度,降低其成本,設計復雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數,即壓力、溫度,特別是化學參數(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。
(3)傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發展的趨勢。
(4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發和應用。
(5)新傳感機理的研究,開拓新型光纖傳感器。
參考文獻
[1]肖軍,王穎.光纖傳感技術的研究現狀與展望[J].機械管理開發,2006,6.
[2]吳潔,薛玲玲.光纖傳感器的研究進展[J].激光雜志,2007,5.
[3]吳瓊,吳善波,劉勇,袁長迎.新型光纖傳感器的設計及其特性研究[J].儀表技術與傳感器,2007,11.
[4]李文植.光纖傳感器的發展及其應用綜述,科技創業月刊,2006,7.
關鍵詞:光纖直放站覆蓋技術傳輸距離
引言
隨著移動通信的高速發展,客戶對網絡服務質量的要求不斷提高,運營商之間競爭日益激烈。而對公路隧道實現全線覆蓋是運營商提高網絡質量的一個重要環節,也是提高綜合競爭力的一個有力手段。
建設CDMA、GSM直放站可快速提高網絡質量。直放站從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻直放站。其中,光纖直放站運用的歷史較短,但與其他直放站相比較,它有自己獨特的優勢,光纖直放站信號純凈,衰減度小,信號傳輸不受地理氣候的限制,而且隨著光器件價格的降低,產品不斷成熟,在網絡中的運用不斷增多。
一、光纖直放站的工作原理
光纖直放站主要由中繼端機(或近端機,在基站機房內耦合信號)、光傳輸網絡、遠端機和天線系統組成。
中繼端機將基站射頻信號耦合下來,并將射頻信號轉換成光信號;
光傳輸網絡將信號傳送到遠端;
遠端機主要包括雙工濾波器(Duplex)、低噪聲放大器(LNA-lownoiseamplifier)、功率放大器(PA-poweramplifier)、光端機等設備,將射頻信號從光信號中解調出來,并濾波、放大;
用戶天線用于覆蓋區的信號發射和接收,可采用全向或定向天線。
前向放大器放大基站至移動臺的下行信號(前向信號),反向放大器放大移動臺至基站的上行信號(反向信號),由于上下行信號頻率相差很大即雙工間隔很大(如GSM900、CDMA800的雙工間隔為45MHz),可利用雙工濾波器和前端濾波器方便地將兩路信號分開。
二、光纖直放站特點
光纖直放站與無線直放站的最大區別在于施主基站信號的傳輸方式上,光纖直放站是通過光纖進行傳輸,而無線直放站通過空間傳播。因此,光纖直放站具有以下特點:①輸出信號頻率與輸入信號頻率相同,透明信道。②覆蓋區天線可根據地形情況選擇全向或定向天線。③不存在無線直放站收發隔離問題,選址方便。④光纖中繼端與近端機距離不超過20公里。
三、光纖直放站在公路隧道覆蓋中的建設問題
由于公路隧道具有地形復雜,信源獲取困難以及覆蓋區域狹長,信號波動損耗都較大等特點;因此需要根據實際環境進行勘測設計,靈活組網規劃;基于公路隧道的特點,光纖直放站因具有設計和施工靈活且覆蓋效果好,工作穩定等優點,所以在公路隧道中有很好的應用??蓮囊韵聨讉€方面來進行探討。
3.1傳輸距離的要求光纖直放站的傳輸距離最大可達15公里,因此對于一般的狹長的隧道,只要不超過改傳輸距離,就可以使用光纖直放站來進行覆蓋。
3.2信源的選取因為信源的選取直接關系到整體覆蓋效果。因此要保證施主基站有話務容量冗余可以負擔光纖直放站覆蓋區域內的話務量。若在隧道口附近無信源可取或隧道較長,利用耦合器從基站耦合信號到近端機,近端機將射頻信號轉化為光信號,通過光纜將光信號送到遠端機,遠端機將光信號轉化為射頻信號同時放大信號將其饋送到天線。根據覆蓋距離及近端機拖帶遠端機能力和對基站的噪聲影響,來確定遠端機數量。
3.3供電方式對于公路隧道,一般建設在較偏遠的山區,電源不太穩定甚至沒有電源提供,因此可以利用太陽能供電系統供電,但是如果是在有電源提供的地區可直接利用220V交流電供電。
3.4監控系統公路隧道在偏遠地區,故在維護上有很大的困難。監控系統能對其進行參數設置、調整,在網絡維護方面起了非常重要的作用,是必不可少的一項補充。
四、光纖直放站在某隧道網絡覆蓋中的應用實例
4.1工程概況某隧道隧道全長820米,雙洞單向兩車道,隧道頂高約6米,隧道內信號電平小于-100dBm,隧道東側隧道口到轉彎處約1000米路段信號電平在-90dBm至-98dBm之間,通話質量差。
4.2解決方案為了解決該隧道的覆蓋問題,采用無線接入光纖直放站,兩隧道內分別采用八木天線進行覆蓋,隧道外采用拋物面天線,而利用隧道頂遮擋來解決隔離度問題。系統平面圖如下:
4.3測試結果該隧道開通后檢測結果為公路隧道內、隧道外網絡信號電平值≥-85dBm左右,通話質量RxQual90%區域以上0級,切換成功率>99%,掉話率<1%,擴大基站覆蓋范圍,對基站參數指標無任何影響。
五、結束語
光纖直放站相對于無線直放站來說,成本相對較高,而且需要敷設光纖。但正如本文第2點所闡述,與無線直放站相比,光纖直放站有著無可比擬的優點,光纖直放站一般可獲得80dB以上的增益,主要完成為離基站較遠的村鎮、公路、廠礦、旅游區等地域的覆蓋。該系統具有建站速度快、工程投資低,見效快等優點,具有極高的性價比。
參考文獻:
[1]韋惠民等.蜂窩移動通信技術.西安:西安電子科技大學出版社.2002.
【關鍵詞】光纖光纜技術發展
一、光纖技術發展的特點
1.網絡的發展對光纖提出新的要求
(1)擴大單一波長的傳輸容量。目前,單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s,并進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD提出一定要求。(2)實現超長距離傳輸。論文百事通無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想,目前一些公司已采用色散齊理技術,實現2000-5000km的無電中繼傳輸;有的采用拉曼光放大技術,更大地延長光傳輸距離。(3)適應DWDM技術的運用。目前運用32×2.5Gbit/sDWDM系統,該系統對光纖的非線性指標提出了更高要求;ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準(G.650.2)已完成,對光纖的有效面積提出相應指標,對G.655光纖的非線性特性會有改善。
2.新型光纖產品的不斷出現
(1)用于長途通信的新型大容量長距離光纖??祵幑就瞥龅腜ureModePM系列新型光纖,利用了偏振傳輸和復合包層,用于10Gbit/s以上的DWDM系統中,很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖,已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit/s、總容量10.2Tbit/s的記錄。一些公司開發負色散大有效面積的光纖,提高了非線性指標的要求,簡化了色散補償方案,在長距離無再生傳輸和海底光纜長距離通信中效果很好。
(2)用于城域網通信的新型低水峰光纖。在城域網設計中,要考慮簡化設備、降低成本和非波分復用技術應用的可能性。低水峰光纖在1360-1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展,使CWDM系統被優化,增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網設計,要求光纖的水峰低和具有負色散值,可抵消光源光器件的正色散,可組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖,利用它來做色散補償,避免色散補償設計,節約成本。
(3)用于局域網的新型多模光纖。隨著局域網、用戶住地網的高速發展,大量綜合布線系統采用多模光纖代替數字電纜,多模光纖市場份額逐漸加大。選用多模光纖,是因為局域網傳輸距離較短,雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%-100%,但它所配套的光器件可選用發光二極管,價格比激光管便宜,且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑,易連接與耦合,相應的連接器、耦合器等元器件價格也低。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準,因局域網發展的需要,它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖,即50/125μm的標準型多模光纖,其芯徑較小、耦合與連接困難一些。針對此問題,有的公司進行了改進,研制出新型的5O/125μm光纖漸變型(G1)光纖,區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布,將帶寬的正態分布進行了調整,以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用。
3.光纜技術發展的特點
(1)光纜結構使用網絡環境有明確的光纖類型選擇,如干線網光纖、城域網光纖等,這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求,具體運用的條件,還有可依據的細分的標準及指標。(2)光纜結構除考慮光纜使用環境條件外,與其施工和維護方法有關,必須統一考慮,配套設計。(3)光纜新材料的出現,促進了光纜結構改進,如干式阻水料、納米材料、“干纜芯”式、生態光纜、海底和淺水光纜、微型光纜、全介質自承式光纜、架空地線光纜等的采用,使光纜性能有明顯改進。
二、光纖光纜技術發展值得思考的問題
1.積極創新開發具有自主知識產權的新技術。1997年以來,國內光通信核心技術專利是90件,自主申請的有9件。作為世界第二光纜大國,應該把開發具有自主知識產權的技術,作為工作的重中之重,爭取創造更多的光纖光纜專利。
2.開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品。光纜的結構依賴于使用的環境條件和施工的具體要求,今后,光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶住地網的建設不斷展開,新一代的光纜結構和施工技術會基于,如微型光纜、吹入或漂浮安裝,及迷你型微管或小管系統的全套技術,有一系列新的變化,充分利用有限的敷設空間。目前我國創新的成份太少,在接入網、用戶住地網中,多采用一些國產的光電纜產品。
3.利用已有設備和技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數字業務提供更好的服務。對于已經敷設的銅電纜,只能在現有條件下,利用其特性開通數字新業務?,F有的HYA電纜,雖然可開通ADSL等一些新業務,但容量有限,當ADSL數量增大到一定限度后會出現干擾問題,影響以前開通的業務。因此,對新敷設的銅電纜,希望能提出一些新的寬帶指標要求,為將來開通更多的新業務作好準備。
【論文摘要】:綜述了近期光纖光纜在制造、施工及維護技術上的發展特點,分析了其發展趨勢,并就我國光纖與光纜技術及產業的發展提出了一些值得思考的問題。
信息通信業是一個充滿生機與活力的朝陽產業,網絡經濟有著強大的生命力,信息技術、網絡技術的發展在如今仍然是推動社會進步的重要動力,信息網絡化仍然是當今世界經濟、社會發展的強大趨勢。因此在全球經濟好轉、通信市場復蘇及我國西部開發等有利條件下,我們應積極了解光纖與光纜技術的發展特點及其產業的發展前景,抓住機遇,促進光纖光纜技術與產業向更大的方向發展。
1.光纖技術發展的特點
1.1網絡的發展對光纖提出新的要求
不管下一代網絡如何發展,一定將要達到三個世界,即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量,這非光纖網莫屬,但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
(1)擴大單一波長的傳輸容量
(2)實現超長距離傳輸
(3)適應DWDM技術的運用
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
光纖標準的細分促進了光纖的準確使用,細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求(如有些光纖幾何參數的容差變?。?,明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求(如PMD值的規定),并提出了一些新的指標概念(如"色散縱向均勻性"等),對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草,都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進,或有重要的提升;都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整,是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要,光纖的技術指標在不斷改進,各種新型光纖在不斷涌現,同時各大公司正加緊開發新品種。
(1)用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖,其PMD值極低,可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10~40Gbit/s,并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大,使光信號的傳輸距離大大延長。
(2)用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本,還需要考慮非波分復用技術(CWDM)應用的可能性。低水峰光纖在1360~1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展,使CWDM系統被極大地優化,增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。
(3)用于局域網的新型多模光纖
雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%~100%,但是它所配套的光器件可選用發光二極管,價格則比激光管便宜很多,而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑,容易連接與耦合,相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。由于局域網發展的需要,它仍然得到了廣泛使用。
(4)前途未卜的空芯光纖
據報道,美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖,即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講,這種光纖沒有纖芯,減小了衰耗,增長了通信距離,防止了色散導致的干擾現象,可以支持更多的波段,并且它允許較強的光功率注入,預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展,越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。
2.光纜技術的發展特點
2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來,光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
(1)光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇,如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等,這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求,具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標;
(2)光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外,越來越多的與其施工方法、維護方法有關,必須統一考慮,配套設計;
(3)光纜新材料的出現,促進了光纜結構的改進,如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用,使光纜性能有明顯改進。2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善,可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中,光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的,一般通過監測空閑光纖(暗光纖)的方式來檢測在用光纖的狀態,更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料,于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書,對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能,但已經不能滿足當前的需要,目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的"光纜網絡的維護監測系統"(L.40建議)。為了進一步縮短檢測及修復時間,美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統,能在1s內發出故障告警,3min內找到故障點,且工作人員可以遙控操作,據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖(纜)的快速反應能力。
3.光纖光纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
3.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來,我國光纖光纜技術有很大發展,有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用,但是應該看到這種比例仍是很小的,國內有近200家光纖光纜廠,但大多產品單一,沒有自主的知識產權,技術含量較低,競爭力不強。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大,因此我們作為世界第二的光纜大國,應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重,爭取創造更多的光纖光纜專利。
3.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現,光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求,在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中,會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開,新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化,以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗,正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多,接入網和用戶駐地網具有很多的特色,對接入光纜也會有更多的要求,為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。
摘要:當前信息容量日益劇增,為提高信息的傳輸速度和容量,光纖通信被廣泛的應用于信息化的發展。城域傳送網傳作為承載城域范圍內的固定、移動和數據等多種業務的基礎傳送網絡,在整個光網絡中占有不可替代的地位。本文介紹了城域傳送網的特點,對主要技術進行了分析,最后探討了其發展趨勢。
一、引言
城域傳送網是覆蓋城區、郊區或者部分規模較小的市縣,為城域多業務提供綜合傳送平臺的網絡,是承載城域范圍內的固定、移動和數據等多種業務的基礎傳送網絡,它一般以多業務光傳送網絡為基礎、以多種接入技術為輔,為多種業務和通信協議提供綜合傳送承載平臺。城域傳送網向上與省際和省內干線相連,向下負責綜合業務引入,完成集團用戶、商用大樓、智能小區的業務接入和電路出租的任務。
二、城域傳送網的特點
城域傳送網是非常復雜的網絡,每個城市和每個城市都因現狀不同而有所不同,從網絡分層結構來說,城域傳送網一般分為核心傳送層、匯聚層和接入層。對于網絡規模較小的城市,可根據實際情況簡化網絡層次。下面從通用角度分析城域傳送網的特點。
多業務。城域傳送網需要同時支持多種業務,單一平臺支持多種協議和處理混合業務的特征是城域光傳送網絡獲得足夠競爭優勢的關鍵因素,也是最重要的特點。多業務支持是城域光傳送網絡的基石,可為運營商帶來許多競爭優勢,如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本顯著降低(減少了網絡分層和設備)、網絡管理簡化和配置工作量減少等。
安全可命性和可增位性。城域傳送網涉及到大量的客戶和服務,網絡的安全可靠性直接影響到客戶,傳送網應支持網絡節點的備份和線路保護,提供網絡安全措施,同時多種生存性有利于運營商向用戶提供更好的業務定義。同時城域傳送網應當要充分考慮業務擴展能力,能針對不同的用戶需求提供豐富的寬帶增值業務,使網絡可持續贏利。
動態性。與骨干傳送網相比,城域傳送網的動態性較強,多種數據業務的動態性和不可預見性使得城域傳送網的相關需求加強,目前的發展趨勢是越來越多的客戶需要帶寬更靈活的業務。他們需要快速的業務配置、更短期的、可靈活增加的服務合同和基于QoS的價格,將來還可能出現對帶寬按需分配等新業務的需求。
網絡擴展性。由于受用戶需求和地理分布動態變化的影響,城域的數據業務具有多變性,城域傳送網要建設成完整統一、組網靈活、易擴充的彈性網絡平臺,留有充分的擴充余地,能夠隨著需求變化,可允許運營商不斷地按照業務需求增加帶寬,而不需要進行網絡整體升級。
三、城域網中的相關技術分析
SDH多業務傳送平臺。SDH多業務傳送平臺(MSTP)是目前廣泛應用的產品。為了適應城域網多業務的需求,SDH從單純支持2Mb/s,155Mb/s等話音業務接口向支持以太網和ATM等多業務接口演進,將多種不同業務通過YC或VC級聯方式映射入SDH時隙進行處理。SDH多業務平臺將傳送節點與各種業務節點融合在一起,各廠商只是融合程度不同。
MSTP的出發點是將2層或3層的功能作為SDH附加功能來完成的,其對2層或ATM層的處理都是與SDH處理相分離的,但都可以映射到SDH的VC時隙進行重組。從功能上看,MSTP除了具有SDH功能外,還具有2層、MAC層和ATM功能。
MSTP比較適合于已經敷設大量SDH網的運營公司,它可以方便有效地支持分組數據業務,實現從電路交換網到分組網的過渡,適合支持混合型業務特別是以TDM業務為主的混合型業務,同時可以保證網絡管理的統一性。
彈性分組環技術。正在由IEEE802。17工作組制定的彈性分組環(RPR)技術,吸收了吉比特以太網的經濟性、SDH系統50ms環保護特性。RPR采用類似以太網的幀格式,結合絲絲標記,基于MAC高速交換,簡化IP前傳。RPR技術可以支持更細的帶寬粒度,網絡成本較低,可以承載具有突發性的IP業務,同時支持傳統語音傳送,有比較好的帶寬公平機制和擁塞控制機制。RPR環是在整個環上實現公平機制而不是在單獨鏈路上,容易實行全局的公平機制。服務供應商可以利用源節點發送數據包的速率來控制上游節點和下游節點的速率。帶寬策略允許在無擁塞的情況下,把環上任意兩個節點之間所有的帶寬分配給這兩個節點,沒有SDH那種固定電路系統的不靈活性,同時又比點到點的以太網更加有效。
目前RPR標準尚未完成,其中的一個重要問題是對時鐘的透明傳輸,RPR同步機制與SDH不同,必須確保TDM時鐘可以透明傳輸到對端。第二個挑戰來自RPR定義的是一個環網結構下的技術,無法工作在復雜的網絡環境下(甚至是環間互聯),而實際的城域網絡環境則是十分復雜的。
RPR技術適合于以數據業務為主、TDM業務為輔的網絡,其應用范圍將逐漸擴大,適合于新建網絡。
城域WDM光網絡。WDM技術不僅提高了光纖利用率,而且在業務信號復雜多變的城域網中對信號具有透明性,它可以對從不同設備出來的信號不進行速率和幀結構調整,直接進行透明傳輸。這可給用戶、特別是租用波長的用戶以最大的靈活性。同時,不同波長間的信號互不干涉,每個波長都可以自己靈活上下。WDM技術主要應用于城域骨干網。
城域OADM環網可以承載大量客戶的多種協議和多種速率的業務,每個波長承載一種業務的方式將很快耗盡波長,為提高每個波長的帶寬利用率,應盡量避免低速率業務單獨占用一個光波長通道。一種新興的經濟有效的方法是將多個低速率客戶信號復用到一個波長信道中,該技術被稱為子波長復用,從而實現了每個波長攜帶多種業務。這種子波長復用器降低了城域網WDM系統的應用門檻,可以直接容納低速率信號,給組網帶來了靈活性。WDM環網解決了兩個重要問題:光纖短缺和多業務的透明傳輸。成本是限制其應用的重要因素,目前它主要用來保護那些SDH還無法保護的業務,如ESCON,FiberChannel等。
在目前的光網絡中,數據業務的提供需要經過4層處理:首先將業務映射進IP包,并以ATM信元封裝,然后將ATM信元映射進SDH幀,最后轉換為光信號在光網絡上傳送(采用WDM/DWDM方式)。隨著IP業務的飛速發展,這種結構的缺點日益暴露。人們開始研究將ATM層和SDH層從4層結構中剝離出去,將其功能融合到IP/MPLS層和WDM/OTN(光傳送網)層中,將IP業務直接在WDM光路上傳送(即IPoverOptical,目前主要為IPoverWDM/DWDM)。在傳統的光網絡中引入信令控制和動態交換功能,將IP層和光網絡層置于同一控制平面下,對光網絡實施配置連接管理,在此思想下,一種能夠自動完成網絡連接的新型網絡ASON(自動交換光網絡)應運而生。
自動交換光網絡。ASON是在IPoverDWDM基礎上發展起來的,底層仍為OTN,主要的不同就是在OTN上引入了控制平面??刂破矫嫱ㄟ^信令交換完成對傳送平面的動態控制??刂破矫娴囊霂砹艘韵潞锰帲貉杆賹崿F業務提供,允許網絡資源動態分配路由和帶寬;容易管理,業務提供者無需為新的傳輸技術系統的配置管理而開發維護操作支持系統軟件;具有擴展的信令能力,增加了補充業務;在出現故障時可實現快速的保護與恢復,比通常的傳送網節省了冗余容量和資源;控制平面的協議比管理平面的協議有更豐富的原語組,可用于各種傳輸技術。
四、通用標簽交換(GMPLS)技術
為了使MPLS適應時分復用、波分復用等不同的應用環境,以支持在電路交換網中建立連接,IETF對MPLS中標簽的概念和形式進行了相應的擴展,將時分系統和空間交換系統涵蓋了進來,推出了通用標簽交換--GMPLS。其具有許多新功能:
時隙、虛通道和波長等均可作為標簽。GMPLS所管理的對象不僅是分組,還可以是FR。ATM,SDH和WDM等,且這些設備上的接口還可以細分為PSC(分組交換功能)、TSC(TDM交換功能)、LSC(波長交換功能)和FSC(光纖交換功能)等多種類型。
可以為離散單位分配帶寬,因為時隙、波長和光纖等都是離散單位。
具有下行按需標簽分配和使用上行標簽的雙向LSP建立能力,并且可以通過從上游節點向下游節點傳送建議標簽來簡化倒換過程、減少雙向LSP的建立時延。
可以設置標簽組,以縮小下游標簽的選擇范圍。當然,在引入GMPLS控制平面后,對傳統數據通信網絡(DCN)也提出了新的要求,特別是電路交換網絡。首先,DCN必須保證能為控制器之間提供控制信息的傳送,能夠直接或間接地為兩個LSR提供交換控制信息的信道:其次,所提供的信道必須是可靠的、安全的:最后,DCN必須支持IP,且必須具有較高的可靠性和QoS,以避免用戶數據業務出錯而影響控制數據,確保控制信息的順利發送。
參考文獻:
隨著網絡的發展,大量的信息進行發送、傳輸、接收使信息傳輸操作面臨嚴峻的形勢。我國正在建設信息高速公路,綜合考慮傳輸速度快、信息量大、出錯率小等因素,光纖傳輸最為適合。光纖全稱光導纖維,由玻璃或者塑料制成的纖維,由包層、內芯和樹脂涂層三部分組成,每根光纖內芯很細,由包層保護,光纖聚集在一起形成光纜。光纖又分為單模光纖和多模光纖。光纖通信采用光波傳輸,通信帶寬大、抗干擾性好和信號衰減小等優點,成為了現在主流傳輸方式,它是一個龐大的系統,由每一部分協調運行。
2 光纖通信技術的發展史
近幾十年來,通信技術發展迅速,隨著通信技術要求越來越高,光纖通信具有帶寬高、出錯率小、傳輸快速等特點,使其逐漸走進人們視野,成為應用最廣泛的通信技術。目前,我國主干網基本上也都是光纖通信,但仍存在一些不足。為了更好、更安全的通信,我們需了解光纖通信技術的發展史。光纖通信技術起源于國外,20世紀五六十年代,開始研制出光纖,但那個時候光纖的損耗高達每千米358分貝。后又經過英國科學家幾年的研究,研究出理論損耗可以減少到每千米19分貝的新型光纖。接著日本也開始研究光纖,但還是沒能達到最低損耗。最后,康寧公司采用粉末法研制出了每千米損耗20分貝的石英光纖。最近,摻鍺石英光纖損耗降到了每千米0.2分貝,已經達到了石英光纖理論上提出的最低損耗極限。
3 光纖通信技術
3.1 光纖通信技術概述
光纖采用光波通信,光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,利用全反射原理來傳輸信息的材料。光纖的發射裝置的一端采用發光二極管或者一束激光將光脈沖傳輸至光纖,另一端接收裝置采用光敏元件檢測脈沖信號。光纖又分單模光纖和多模光纖,單模光纖的直徑在8um-10um之間,多模光纖的直徑有50um和62.5um兩種。兩者相比,單模光纖的傳輸距離更長。
3.2 光纖通信技術的特點
3.2.1 傳輸帶寬高、容量大
光纖與雙絞線和同軸電纜相比,其傳輸帶寬高及信息容量大。帶寬高和光纖的直徑沒有直接關系,即:不會由于光纖的直徑大而帶寬高 。隨著光纖通信系統各個終端設備技術的改進,與密集波分復用技術結合應用,使得光纖的通信帶寬高及信息容量大。
3.2.2 損耗低,傳輸距離長
在光纖、雙絞線和同軸電纜三種傳輸介質中,光纖的傳輸損耗最低。由于損耗低,那么傳輸的距離相對而言也就長。減少了通信系統中的中繼器使用量,從而降低了布置整個系統的成本,直接給運營商帶來更好的經濟利益。
3.2.3 抗干擾性好,保密性強
光纖以石英為材料制成,石英有較好的絕緣性、抗腐蝕性,從而抗電磁波干擾性強,不會形成接地回路。一般電磁波傳輸容易泄露信息,從而保密性差,而光纖基本上不會發生串擾現象,保密性強。光纖在通信中,受環境影響極小,可見光纖適用于強電領域。光纖還有質量小,輕便,布網方便,成本低,原材料石英豐富,耐高溫等特點。
4 現代光纖通信技術的現狀
21世紀,光纖通信技術快速發展起來。光纖通信技術主要是引入了光纖接入網技術和波分復用技術,從而大大的提高了通信的質量和安全性。
4.1 光纖接入網技術
光纖接入網技術是光纖通信技術一個全新的領域,來實現信息快速和高速傳輸,滿足了人們生活的需求。光纖接入網技術由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入各部分組成。光纖接入網技術的關鍵環節或者最后一個環節就是用戶接入技術。要想所有用戶實現信息的高速傳輸,滿足用戶的帶寬需求,用戶接入技術主要是對接入網的用戶終端而言,通過該技術為用戶提供方便,方便為用戶提高不受限制的寬帶,來滿足用戶需求。光纖接入網技術除了為網絡通信主干網負責數據傳輸外,還負責網絡中所有用戶接入網絡的用戶接入技術。目前,根據光纖寬帶的接入位置,來進一步區分光纖,主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等類型。首先,介紹光纖到戶技術,簡稱FTTH。光纖到戶技術主要在光纖寬帶接入方面來提供全光的接入方式。光纖到戶技術利用光纖帶寬的特點,先收集寬帶信息,接下來整理處理寬帶信息,最后傳輸寬帶信息。通過這樣的操作來給用戶提供所需要的帶寬,來滿足用戶上網需求和信息傳輸需求。可見,光纖接入網的最后一個環節是光纖到戶技術。根據光纖到戶技術不同的應用來看主要分為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術兩種形式。光纖有源接入技術實際上就是點到點的P2P技術,其主要為用戶可以實現用戶PC到服務器終端的直接連接,P2P可以實現高帶寬接入;光纖無源接入技術則為一點到多點的XPON技術。傳統網絡通信方式一般都具有通信瓶頸的問題,光纖接入網技術能夠很好地解決這個問題,能夠滿足主干網絡或者核心網絡的傳輸通信信息量。為了更好地滿足用戶和網絡的傳輸需求,通常光纖接入網技術會結合SDH. ATM等多種技術混合使用,產生GPON、APON和EPON三種技術。一般而言,在電路交換性的業務通常使用GPON技術;只在信息傳輸過程中起到點對多點的連接作用的是EPON;相比較而言APON技術相對復雜,其用的比較少。
4.2 波分復用技術
波分復用技術是使用波分復用器,來大大降低光纖的損耗,從而來提高帶寬,傳輸更大的信息量。波分復用技術可以使用在不同的光波頻段和不同的波長,將傳輸的低損耗窗口分為很多個單通信管道。波分復用技術同時也在發送端裝備波分復用器,利用它把不同的信號一起傳送到光纖中,再利用光纖進行信息的傳輸。同樣也在接收端安裝波分復用器,其作用是把光纖中輸出的信號再按不同的頻率和波長進行分開處理。在接收端分離這些不同信號過程中,在同一個信道里的光波信號是獨立的,從而實現不同光波信號在同一個信道里傳輸,即光復用技術傳輸。目前,波分復用技術在飛速發展,使用范圍不斷擴大。波分復用技術其中的粗波分復用技術,其信道間隔為20nm,采用波分復用技術中的集體發送和劃分,從而實現在1260nm-1620nm范圍內波長的波分復用。采用此技術能夠大大降低光器件的成本,從而提高運營商的經濟利益,同時也在很大程度上提高了信道容量。因此,波分復用技術得到了很多運營商的好評并得到了很大程度的應用。
4.3 光放大技術
在光纖接入網技術和波分復用技術兩個技術成熟的同時,為了更好地通信,進一步引入光放大技術,光放大技術主要是采用光放大器對光信號進行放大加強。光放大技術很大程度上促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網絡的快速發展。在放大傳信號之前,應該進行OEO變換,即:光電變換及電光變換。
5 總結