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序論：在您撰寫光纖通信論文時，參考他人的優(yōu)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(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
雖然“光纖通信”課程是一門理論與實踐相結合的課程［4］，但是基礎理論的掌握對以后實踐起著極其重要的作用。可以說基礎理論的廣度和深度直接影響以后從事實用型工作還是創(chuàng)造型研究?！肮饫w通信”總學時為92學時，其中基礎理論占56學時，實驗教學為36學時，最后設置了兩周課程設計內(nèi)容。理論教學內(nèi)容主要包括光纖傳輸理論、通信用光器件、光端機、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)、模擬光纖通信系統(tǒng)、光纖通信新技術和光纖通信網(wǎng)絡等。實驗教學主要包括以光纖端面處理與熔接實驗、單模光纖結構設計光纖光纜的識別與使用、光纖損耗系數(shù)和事件點參數(shù)測量、光發(fā)送機的參數(shù)測試、光纖電話傳輸實驗、光纖視頻傳輸實驗、波分復用光纖傳輸實驗和摻鉺光纖放大器實驗為代表的十二個題目。本課程最后一個教學環(huán)節(jié)為課程設計，主要是針對所學內(nèi)容進行選擇性深入學習和研究，并獨立設計完成指定題目。
二、“光纖通信”課程理論教學方法與實踐
1.理論教學過程中的理論分析應從簡單遞進難度。例如，我們在教學實踐過程中學習光纖中的光傳輸理論時，先討論學生較熟悉的幾何光學法的全反射傳輸理論，再分析光在光纖中遵循的電磁理論，提出麥克斯韋方程組，并進行嚴格推導和詳細討論。
2.教學中應適當展開課堂討論。對于一些較簡單并有一定重復性的內(nèi)容，可以采取課堂討論的教學模式。由于，光纖制造和光纜制作工藝相對簡單易懂，制造過程和方法有很多種。因此，對以上內(nèi)容進行課堂討論形式教學。預先把學生分成幾組，每組選擇2~3個題目，之后收集資料、制作PPT、充分備課。課堂上每組選出1~2個學生，上講臺利用15~25分鐘的時間對特定題目進行講解，講完后其他成員可以提問，相互討論。通過以上教學環(huán)節(jié)，本是一些繁雜的內(nèi)容從不同講解者的不同風格再現(xiàn)出來，課堂氣氛積極活躍，講授內(nèi)容豐富多彩。同時講解者完成了選題目、制作PPT及備課講課等全過程，這對即將畢業(yè)的學生是一個展現(xiàn)自己、鍛煉自己的好機會。
3.教學過程中適當展示實際器件或相關案例。光纖通信是一門要求理論與實踐相結合的課程。除了規(guī)定的實驗課外，在理論教學過程中應該注意理論與實際相結合。在理論教學過程中，涉及一些實際光學元件和設備時，比如，連接器、耦合器、光纖光柵和激光器等，課堂上盡量展示實物及說明書，并說明其在通信網(wǎng)絡中的具置和作用。不僅可以活躍課堂氣氛，還可以鞏固教學內(nèi)容，留下深刻印象。比如，設計光纖分類和工藝等內(nèi)容時，我們盡量引入許多國內(nèi)外的著名企業(yè)并展示其相關光纖產(chǎn)品。我國已擁有長飛、亨通、烽火、富通、中天、永鼎、通光、匯源等光纜企業(yè)及特發(fā)、成康、北康、侯馬、富春江、天虹、宏安、華倫、華達、華新、港龍、通鼎、西古、法爾勝等一大批骨干企業(yè)。2006年，國內(nèi)市場光纜總量達2000萬芯公里，出口光纜470萬芯公里，總產(chǎn)銷2470萬芯公里以上。2000~2012年，我國光纖需求量增加了整整24倍，年增長率達30%。2006年中國光纖需求量僅占全球的25%左右，至2012年，這一市場份額已超過了50%。光纜總體技術水平已達國際先進水平，主要企業(yè)的主要產(chǎn)品指標領先國際先進水平，產(chǎn)品種類規(guī)格基本齊全（海底越洋光纜尚差）［5］。
4.概念與其背景相聯(lián)系。每一學科與每一門課程都具有相應的概念和理論。其中一些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、一些概念的提出有其歷史背景和條件。在光通信，特別是光孤子通信屬于這一類，孤子這個名詞首先是在流體力學中提出的，其概念可以追溯到1844年英國工程師SocttRussel在《波動論》中記錄的一段于1834年8月在愛丁堡一戈拉斯高運河上的一次經(jīng)歷。講授該內(nèi)容時，我們抓住其獨特的歷史，回顧一下當年的發(fā)現(xiàn)，活躍課堂氣氛，形象準確地理解概念。
5.理論分析與科研成果相聯(lián)系。在教學實踐中應用科技論文，可以使學生對教學內(nèi)容掌握得更好，同時對科技論文的查閱、內(nèi)容格式和寫作等進一步了解，對以后畢業(yè)論文，乃至科研工作有一定的引導作用。對科技論文的選取要注意以下幾點：文章的主題符合課程相關內(nèi)容；科技論文的難度要適當；科技論文作者及其單位在行業(yè)有一定的影響力；最后，科技論文內(nèi)容為該領域研究熱點［2］。比如，講授完光纖結構、制造工藝和傳輸理論之后，組織學生學進延（烽火通信科技有限公司）的《S-C-L三波段傳輸新型單模光纖的設計和研究》和專利《一種新型低色散光纖》［3］。通過分析科技論文鞏固所學知識，進一步理解提出問題、解決問題，并把成果撰寫成科技論文或申請專利的整體過程，提升學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生綜合能力。
6.實驗、課程設計和仿真模擬。在實踐教學環(huán)節(jié)，我們針對性地開設了12個典型實驗。除此之外，結合理論與實踐，設置了計算機仿真的課程設計內(nèi)容。仿真是利用模型復現(xiàn)實際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的實驗研究存在的或設計中的系統(tǒng)［6］。很多情況下，因受到實驗條件限制，光纖通信中經(jīng)實際操作，用實驗結果證實和分析的內(nèi)容有限。此時，我們可以學習和利用仿真技術，主要是利用一些光纖通信領域功能較強的模擬軟件設計光纖通信器件和光纖通信系統(tǒng)。對光纖通信網(wǎng)絡的模擬，參數(shù)調(diào)整和結果分析加深對實際通信網(wǎng)絡的了解，分析其存在的問題，提出解決方案。
三、結語
（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現(xiàn)了這樣的改進。
（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構，目前已停止使用。
（三）接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復用，目前在我國已有少量的使用。
（四）室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認為至少應包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
（五）電力線路中的通信光纜
光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設的全介質(zhì)光纜有兩種結構：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應用。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。
二、光纖通信技術的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網(wǎng)絡也是人們不懈追求的夢想。
（一）超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關鍵技術中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。
光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產(chǎn)生和應用技術使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。
（三）全光網(wǎng)絡。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。
目前，全光網(wǎng)絡的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡的核心，也是通信技術發(fā)展的最高級別，更是理想級別。
三、結語
光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡的時代也會在不遠的將來到來。
參考文獻：
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[3]王磊、裴麗，光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息，2006，（4）：59-60.
光纖通信是一種以光線為傳媒的通信方式，它主要利用光波實現(xiàn)信息的傳送。光纖通信技術最基本的系統(tǒng)組成有三大板塊，主要有：光的發(fā)射、接受和光纖傳輸。該通信系統(tǒng)可以單獨進行數(shù)字信號或者模擬信號的傳輸，也可以進行類似于多媒體信息和話音圖像多種不同類別的信號的混合傳輸。光纖通信的基本特征如下。1.1寬頻帶，大容量在光纖通信技術中，光纖可容納的傳輸帶寬高達50000GHz。光源的調(diào)制方式、調(diào)制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術系統(tǒng)的容許頻帶。比如說，有一些單波長光纖的通信系統(tǒng)，通常使用的是密集波的分復用等復雜一些的技術，從而避免通信設備存在瓶頸效應等電子問題，促使光纖寬帶發(fā)揮積極的效應，增加光纖傳輸?shù)男畔⒘俊?.2抗干擾光纖通信有一個特別好的優(yōu)點，就是它擁有極強的抗電磁干擾能力。由于光纖通信的主要制作原料——石英，具有極強的絕緣性、抗腐蝕性，所以光纖通信具有極強的抗干擾能力。光纖通信也不會受到電離成的變化、太陽黑子的活動和雷電等電磁干擾，更不會在意人為釋放電磁的影響，石英為光纖通信技術帶來了巨大的優(yōu)勢。光纖的質(zhì)量輕、體積小，既能有效節(jié)省空間又能保證安裝方便。而且，制作光纖的原始材料來源豐富，成本低廉，溫度穩(wěn)定度高、穩(wěn)定性能好，所以使用壽命一般都很長。光纖通信優(yōu)勢明顯，促成了光纖通信技術在現(xiàn)代生活中的廣泛應用，并且這個應用過的范圍還在不斷的拓展。
2光纖通信技術發(fā)展特點
2.1擴大了單一波長傳輸?shù)娜萘?/p>
當今社會僅單一波長傳輸?shù)娜萘烤透哌_40Gbit/s，并且相關部門在這個基礎上已經(jīng)開始研究160Gbit/s的傳輸技術。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術時，應該對光纖的PMD做出具體的要求。2002年，美國優(yōu)先在LTU-TSG15會議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統(tǒng)的倡議。并且認為在PMD傳輸中一些問題有待探討。我們堅信在不久的將來，舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會出現(xiàn)。
2.2超長距離的傳輸
在傳輸網(wǎng)絡的骨干中，理想的傳輸形式莫過于無中繼的傳輸。迄今為止，一部分公司正在采用的技術是色散齊理，它能夠實現(xiàn)：最短2000千米至最長5000千米的無電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進，提升完善光纖指標，應用拉曼光，放大光傳輸距離的延長。
2.3適應DWDM運用
普遍應用的是32×DWDM系統(tǒng)，64×和32×10Gbit/s的系統(tǒng)正在研發(fā)中，已經(jīng)取得了不小的進展。DWDM技術得到了廣泛的應用，各研究機構必須加強光纖非線性標準的嚴格控制。最新推出的ITU-T技術很好地針對光纖制定了測試方法標準，完成了非線性屬性的標準。明確非線性的測試指標，提出有效面積的相應指標，尤其要完善光纖的非線性的特性。
3光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀
3.1普通光纖發(fā)展現(xiàn)狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術的進步，系統(tǒng)逐步發(fā)展，單一波長信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產(chǎn)生了進一步提升的可能，表現(xiàn)在不同的區(qū)域，一種符合ITUTG654規(guī)定截止波長的單模光纖，還有符合G653規(guī)定的單模光纖，做出了發(fā)展性完善。
3.2核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
我國的幾大干線已經(jīng)全面地采用了光纜，多模的光纖遭到合理淘汰，全面實施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國初步使用后，今后不會繼續(xù)發(fā)展。G654也因為不能實現(xiàn)該種通信方式系統(tǒng)容量的大幅度增加，因此從來沒有使用到我國陸地光纜中。干線光纜主要在室外，多數(shù)使用分立光纖，這些光纜中的舊式結構已經(jīng)停用。
3.3接入網(wǎng)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
接入網(wǎng)的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點，通常通過增多光纖芯數(shù)的方法來增加網(wǎng)容量。由于市內(nèi)管道的管道內(nèi)徑一定，結合光纖的芯數(shù)增多和集裝密度的增大減輕光纜重量，縮小光纜直徑十分重要。接入網(wǎng)通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國只有少量投入使用。
3.4室內(nèi)光纜發(fā)展現(xiàn)狀
室內(nèi)光纜通常需要能夠滿足不同的要求，具備多種功能。比如說數(shù)據(jù)、話音以及視頻信號的傳送，還可能在遙控和傳感器中得到應用。IEC的電纜分類中，指出了室內(nèi)光纜。它至少要包括兩大部分，即局內(nèi)光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內(nèi)的用戶端，主要用途就是供用戶使用，因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機房內(nèi)，布放的位置相對固定。
3.5通信光纜在電力線路內(nèi)
光纖只是一種介電質(zhì)，光纜卻可以是一種全介質(zhì)，而且是完全無金屬的。這種全介質(zhì)的光纜將會成為電力系統(tǒng)中最理想的線路。在電線桿的敷設中普遍應用兩種全介質(zhì)光纜的兩種主要結構：一種是用于架空地線的纏繞式的結構，另一種是全介質(zhì)自承式的結構。因為全介質(zhì)自承式的結構可以單獨地布放，適應范圍廣，在我國當下的電力系統(tǒng)改造過程中得到了廣泛實施。國內(nèi)已經(jīng)生成許多種類達到市場要求的ADSS光纜，但是在其產(chǎn)品的結構和性能等方面還需要更進一步的完善。
4光纖通信的主要應用形式
在光纖通信的各種應用形式中，最普遍最常見的就是電子公文。當代社會的信息化逐漸發(fā)達，網(wǎng)絡用戶需求不斷上漲，無紙化辦公成為一種時尚。這就出現(xiàn)了電子公文。
4.1電子公文與紙質(zhì)公文的共性和差別
紙質(zhì)辦公是一種傳統(tǒng)的辦公模式，在歷經(jīng)了多年的傳承之后，在為人們傳遞信息的同時也暴露出了許多的問題，類似于容易流失，耗費資源，流轉較慢等。電子公文的產(chǎn)生就有了很大的區(qū)別。雖然兩者都是信息流傳的載體，但是電子公文具有顯而易見的優(yōu)越性?，F(xiàn)代化信息社會必須有無紙化，在此基礎上朝著網(wǎng)絡化、信息化、科學化、自動化、智能化的趨勢快速發(fā)展。
4.2電子公文的必要性
傳統(tǒng)觀念認為電子公文要應用計算機操作，十分不便，更加依賴于直觀的紙質(zhì)公文，但是紙質(zhì)公文存在嚴重的資源浪費、信息遺失和字跡模糊等缺陷，所以，電子公文代替紙質(zhì)公文始終是必然的趨勢。相對于紙質(zhì)公文在日常工作中的收文登記，承辦傳閱過程中對手工以及腿功的依賴，以及在領導外出時，公文傳遞的不便，電子公文只需要一臺電腦和一根網(wǎng)線就能夠輕松地解決問題，而且保證省時省力，可復制，可粘貼，可備份，超值又有效。利用空間小，保存時間久，受外界因素影響小。
4.3電子公文技術問題
電子公文要想能夠實現(xiàn)無紙化的辦公條件，必須依靠人們的共同努力，制造出一套良好的、完善的、實用的管理制度，保證電子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體，是傳遞訊息的渠道，隨著現(xiàn)代化辦公水平的提高，電子公文的質(zhì)量也必須精益求精。所以，必須明確電子公文的幾項專業(yè)技術，抓住進步的空間。電子公文不能滿足于現(xiàn)有的硬件配置。在軟件設計方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實際應用過程中，計算機操作人員的技術掌握和應用能力不到位。軟件的后續(xù)升級不及時，其他軟件系統(tǒng)的兼容性存在問題。
5光纖通信的發(fā)展與展望
就光纖通信的具體應用的詳細分析，讓我們更好地了解了光纖通信技術。光纖通信技術已經(jīng)成為現(xiàn)代化信息時代的必要性存在?，F(xiàn)在從關鍵點回復到光纖通信的全局考慮，光纖通信的未來發(fā)展趨勢十分可觀。可發(fā)展的趨勢涉及很多領域，下面就讓我們進入深入詳細的探討。
5.1光網(wǎng)絡智能化
光網(wǎng)絡智能化的實現(xiàn)是在光纖通信技術當中十分關鍵的研發(fā)方向，在光纖通信技術將近40年的發(fā)展歷程中，傳輸一直占據(jù)著主要地位，成為光通信技術的干線。伴隨著計算機技術的連續(xù)進步和發(fā)展，完美地將通信技術與計算機技術結合起來，促使網(wǎng)絡技術發(fā)生更高層次的發(fā)展和進步?，F(xiàn)代光網(wǎng)絡在實現(xiàn)傳輸?shù)耐瑫r，結合了連續(xù)控制技術、自動發(fā)現(xiàn)能力和更加完善實用的保護和恢復功能系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了光網(wǎng)絡的智能化。
5.2全光網(wǎng)絡
全光網(wǎng)絡是光纖通信技術在發(fā)展過程中的最高層次，是光線技術發(fā)展到頂端的最理想階段，也是未來通信網(wǎng)絡將要發(fā)展成為的最終目標，也就是說未來的通信網(wǎng)絡就是屬于全光的時代。原始的全光網(wǎng)絡對于實現(xiàn)節(jié)點處的全光化雖然是可操作的，但是在各網(wǎng)絡節(jié)點處采用的仍然是電器件，這就會阻礙光纖通信容量的穩(wěn)步提升，所以，全光網(wǎng)絡就是光纖通信網(wǎng)絡不斷發(fā)展的終極目標。
5.3光器件集成化
在光電子器件發(fā)展的過程中，追求的就是光器件集成化的真正實現(xiàn)?？紤]到全光通信網(wǎng)絡實現(xiàn)過程中的關鍵點，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光網(wǎng)絡通信技術的核心技術。將檢測器、激光器、調(diào)制器和其他類型的集成芯片集成到一個芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過往不同材料的各種薄膜介質(zhì)表層上的連續(xù)沉積來實現(xiàn)的，主要應用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復雜的技術，但是由于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)接入技術有限，接入帶寬不足，以及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)多媒體的發(fā)展需求，單純地通過改良設備來擴大寬帶，提高速度的做法是很不現(xiàn)實的，我們必須實現(xiàn)光器件的集成，從而保證光纖通信的發(fā)展核心堅固扎實。
6結語
光波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技術是在一根光纖中同時同時多個波長的光載波信號，而每個光載波可以通過FDM或TDM方式，各自承載多路模擬或多路數(shù)字信號。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將這些組合在一起的不同波長的信號分開（解復用），并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。因此將此項技術稱為光波長分割復用，簡稱光波分復用技術。
WDM技術對網(wǎng)絡的擴容升級，發(fā)展寬帶業(yè)務，挖掘光纖帶寬能力，實現(xiàn)超高速通信等均具有十分重要的意義，尤其是加上摻鉺光纖放大器（EDFA）的WDM對現(xiàn)代信息網(wǎng)絡更具有強大的吸引力。
二、WDM系統(tǒng)的基本構成
WDM系統(tǒng)的基本構成主要分雙纖單向傳輸和單纖雙向傳輸兩種方式。單向WDM是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送，在發(fā)送端將載有各種信息的具有不同波長的已調(diào)光信號通過光延長用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸，由于各信號是通過不同波長的光攜帶的，所以彼此間不會混淆，在接收端通過光的復用器將不同波長的光信號分開，完成多路光信號的傳輸，而反方向則通過另一根光纖傳送。雙向WDM是指光通路在一要光纖上同時向兩個不同的方向傳輸，所用的波長相互分開，以實現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡。目前單向的WDM系統(tǒng)在開發(fā)和應用方面都比較廣泛，而雙向WDM由于在設計和應用時受各通道干擾、光反射影響、雙向通路間的隔離和串話等因素的影響，目前實際應用較少。
三、雙纖單向WDM系統(tǒng)的組成
以雙纖單向WDM系統(tǒng)為例，一般而言，WDM系統(tǒng)主要由以下5部分組成：光發(fā)射機、光中繼放大器、光接收機、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。
1.光發(fā)射機
光發(fā)射機是WDM系統(tǒng)的核心，除了對WDM系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長有特殊的要求外，還應根據(jù)WDM系統(tǒng)的不同應用（主要是傳輸光纖的類型和傳輸距離）來選擇具有一定色度色散容量的發(fā)射機。在發(fā)送端首先將來自終端設備輸出的光信號利用光轉發(fā)器把非特定波長的光信號轉換成具有穩(wěn)定的特定波長的信號，再利用合波器合成多通路光信號，通過光功率放大器（BA）放大輸出。
2.光中繼放大器
經(jīng)過長距離（80~120km）光纖傳輸后，需要對光信號進行光中繼放大，目前使用的光放大器多數(shù)為摻鉺光纖光放大器（EDFA）。在WDM系統(tǒng)中必須采用增益平坦技術，使EDFA對不同波長的光信號具有相同的放大增益，并保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。
3.光接收機
在接收端，光前置放大器（PA）放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道信號，采用分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信道，接收機不但要滿足對光信號靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求，還要能承受一定光噪聲的信號，要有足夠的電帶寬性能。
4.光監(jiān)控信道
光監(jiān)控信道的主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況。在發(fā)送端插入本節(jié)點產(chǎn)生的波長為λs（1550nm）的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出。在接收端，將接收到的光信號分波，分別輸出λs（1550nm）波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務信道光信號。幀同步字節(jié)、公務字節(jié)和網(wǎng)管使用的開銷字節(jié)都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。
5.網(wǎng)絡管理系統(tǒng)
網(wǎng)絡管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點或接收來自其他節(jié)點的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進行管理，實現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分復用器和解復用器
在整個WDM系統(tǒng)中，光波分復用器和解復用器是WDM技術中的關鍵部件，其性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量具有決定性作用。將不同光源波長的信號結合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為復用器；反之，將同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出的器件稱為解復用器。從原理上說，該器件是互易（雙向可逆）的，即只要將解復用器的輸出端和輸入端反過來使用，就是復用器。光波分復用器性能指標主要有接入損耗和串擾，要求損耗及頻偏要小，接入損耗要小于1.0~2.5db，信道間的串擾小，隔離度大，不同波長信號間影響小。
在目前實際應用的WDM系統(tǒng)中，主要有光柵型光波分復用器和介質(zhì)膜濾波器型光波分復用器。
1.光柵型光波分復用器
閃耀光柵是在一塊能夠透射或反射的平面上刻劃平等且等距的槽痕，其刻槽具有小階梯似的形狀。當含有多波長的光信號通過光柵產(chǎn)生衍射時，不同波長成分的光信號將以不同的角度射出。當光纖中的光信號經(jīng)透鏡以平行光束射向閃耀光柵時，由于光柵的衍射作用，不同波長的光信號以方向略有差異的各種平行光返回透鏡傳輸，再經(jīng)透鏡聚焦后，以一定規(guī)律分別注入輸出光纖，從而將不同波長的光信號分別以不同的光纖傳輸，達到解復用的目的。根據(jù)互易原理，將光波分復用輸入和輸出互換即可達到復用的目的。
2.介質(zhì)膜濾波器型光波分復用器
目前WDM系統(tǒng)工作在1550nm波長區(qū)段內(nèi)，用8，16或更多個波長，在一對光纖上（也可用單光纖）構成光通信系統(tǒng)。其波長與光纖損耗的關系見圖4。每個波長之間為1.6nm、0.8nm或更窄的間隔，對應200GHz、100GHz或更窄的帶寬。
五、WDM技術的主要特點
1.充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍到幾十倍，從而增加光纖的傳輸容量，降低成本，具有很大的應用價值和經(jīng)濟價值。
2.由于WDM技術中使用的各波長相互獨立，因而可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種信號的綜合和分離，實現(xiàn)多媒體信號混合傳輸。
3.由于許多通信都采用全雙式方式，因此采用WDM技術可節(jié)省大量線路投資。
4.根據(jù)需要，WDM技術可以有很多應用形式，如長途干線網(wǎng)、廣播式分配網(wǎng)絡，多路多地局域網(wǎng)等，因此對網(wǎng)絡應用十分重要。
5.隨著傳輸速率不斷提高，許多光電器件的響應速度明顯不足，使用WDM技術可以降低對一些器件在性能上的極高要求，同時又可實現(xiàn)大容量傳輸。
6.利用WDM技術選路，實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復。
通過這一實驗可以觀察當偏置電流變化從而改變弛豫頻率時，高速光纖傳輸系統(tǒng)的性能變化情況[8]，仿真模型如圖3所示。圖3中，Ith=33.45mA，τsp=1ns，τph=3ps，I0=IB=40mA，Sequencelength128bits，Samplesperbit512。仿真結果：在直接光強度調(diào)制下弛豫頻率與有源區(qū)內(nèi)的電子壽命和諧振腔內(nèi)的光子壽命的關系為（3）根據(jù)仿真模型設定的參數(shù)可以得到弛豫頻率fres≈1.3GHz。圖4給出了系統(tǒng)性能與調(diào)制頻率的關系。當調(diào)制頻率為1.3GHz時如圖4（a）所示；當調(diào)制頻率為5GHz時如圖4（b）所示。由圖4可看出，當調(diào)制頻率高于弛豫頻率后，系統(tǒng)性能嚴重變壞。
2摻鉺光纖放大器（EDFA）實驗
本研究用于分析EDFA的頻率特性和噪聲性能[9]，仿真模型如圖5所示。在仿真模型中摻鉺光纖參數(shù)：Length7m，Corera-dius2.2m，Ermetastablelifetime10ms，Erdopingradius2.2m，Eriondensity1e+025m3，Numericalaperture0.24。仿真結果如圖6所示。圖6中，（a）為CW激光器的頻率與EDFA增益的關系曲線，（b）為信號輸入功率與EDFA增益曲線，（c）為功率噪聲曲線。光接收機實驗光接收機主要的性能指標是靈敏度和動態(tài)范圍。本研究的目的是了解光接收機靈敏度與誤碼率的關系及靈敏度與最小輸入功率的關系[10]，仿真模型如圖7所示。
3WDM系統(tǒng)實驗
波分復用是光纖通信系統(tǒng)擴大傳輸容量，提高傳輸速率的主要途徑之一，仿真模型如圖9所示。圖9中，利用Mach-Zehnder調(diào)制器進行外調(diào)制，16路復用，光發(fā)射器參數(shù)：Bitrate40Gb/s。線路由50km單模光纖與10km色散補償光纖構成循環(huán)單元，采用摻餌光纖放大器。解復用器參數(shù)：Bandwidth8e+010Hz，Depth100dB，F(xiàn)iltertypeBessel，F(xiàn)ilterorder6。圖10為WDM系統(tǒng)實驗仿真結果，圖中給出了解復用器之前光纖線路之后的光譜圖，圖中較低的部分為噪聲部分。
4結束語
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論文摘要:城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制，用一條主路光纖、一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。是一種在主線路出現(xiàn)故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng)。因而，該系統(tǒng)所要達到的目的就是運用光纖保護系統(tǒng)的這種機制，來保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行，從而將由于線路故障所引起的不便和損失減小到最低程度。
一、光纖通信網(wǎng)保護系統(tǒng)概述
實現(xiàn)網(wǎng)絡生存性一般有兩種方法：保護和恢復。
保護是指利用節(jié)點間預先分配的容量實施網(wǎng)絡保護，即當一個工作通路失效時，利用備用設備的倒換，使工作信號通過保護通路維持正常傳輸。保護往往處于本地網(wǎng)元或遠端網(wǎng)元的控制下，無需外部網(wǎng)管系統(tǒng)的介入，保護倒換時間很短，但備用資源無法在網(wǎng)絡范圍內(nèi)共享，資源利用率低。
恢復則通常利用節(jié)點間可用的任何容量，包括預留的專用空閑備用容量、網(wǎng)絡專用的容量乃至低優(yōu)先級業(yè)務可釋放的容量，還需要準確地知道故障點的位置，其實質(zhì)是在網(wǎng)絡中尋找失效路由的替代路由，因而恢復算法與網(wǎng)絡選用算法相同。使用網(wǎng)絡恢復可大大節(jié)省網(wǎng)絡資源，但恢復倒換由外部網(wǎng)絡操作系統(tǒng)控制，具有相對較長的計算時間。
通常認為保護是一種能夠提供快速恢復、適用特定拓撲的技術（例如線形和環(huán)形）；而恢復通常主要適用網(wǎng)狀拓撲，能最佳的利用網(wǎng)絡資源。
二、光纖通信網(wǎng)自動保護系統(tǒng)方案選擇
隨著WDM系統(tǒng)的廣泛使用，在光層上實現(xiàn)對點到點系統(tǒng)的保護倒換就成為一個非常重要的課題。許多光網(wǎng)絡的保護結構與SDH是極其相似的。對于點對點的線路系統(tǒng)，經(jīng)常考慮1+1和1:1的線路（光復用段OMS）保護倒換方案。
線路保護倒換的工作原理是當工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)倒換設備將主信號自動轉至備用光纖系統(tǒng)來傳輸，從而使接收端仍能接收到正常的信號而感覺不到網(wǎng)絡已出現(xiàn)故障。該保護方法只能保護傳輸鏈路，無法提供網(wǎng)絡節(jié)點的失效保護，因此主要適用于點到點應用的保護。
（一）1+1光保護層
對于1+1光鏈路保護，只能對鏈路故障中的業(yè)務進行保護。這種方法是利用光濾波器來橋接光信號，并把同樣的兩路信號分別送入工作光纖和保護光纖的通道中。保護倒換完全是在廣域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)。當遇到單一的鏈路故障時，在接收端的光開關便把線路切換到保護光纖。由于在這里電層的復制和操作，所以除了當發(fā)射機和接收機發(fā)生故障時會丟失業(yè)務外，一切故障都可以恢復。
（二）1:1光保護層
（1:1）的光層保護方案與（1+1）的光層保護方案很類似，都是利用備用的路由鏈路來避免鏈路故障對業(yè)務的影響。業(yè)務流量并不是被永久地橋接到工作和保護光纖上，相反，只有出現(xiàn)故障時，才在工作光纖和保護光纖之間進行一次切換。
在雙向通道中，當有故障事件出現(xiàn)時，使用APS信令信道來協(xié)調(diào)交換機的保護倒換動作。在（1+1）的SONET網(wǎng)絡中的保護恢復結構中，在頭和尾之間有一個APS信道，保護倒換的實現(xiàn)既使用了保護光纖又使用了一條APS信令信道。而在（1:1）的光層保護結構中，在保護光纖中不必存在相互通信的通道，因為這種結構沒有在電層上被復制信號。只有當發(fā)射端和接收端都切換到保護光纖中，這個通信通道才建立起來。當出現(xiàn)故障時，如果接收端不知道發(fā)射端是否切換到保護光纖上時，接收機端就經(jīng)由保護光纖給發(fā)射端發(fā)出一個消息。因此，當接收機最初倒換到保護光纖上時它并不能接收到任何信號。而如果發(fā)射端已切換到保護光纖上了，那么利用上述過程就可完成對業(yè)務的保護和恢復。否則，業(yè)務流量就會丟失。如果再由一個獨立的“帶外”光業(yè)務通道來支持保護倒換的信令，那么這種發(fā)射機與接收機在協(xié)調(diào)工作方面的困難就可以避免掉。
（三）1:N光保護層
（1:N）的光層保護結構與（1:1）的保護結構類似。然而在這里，N個工作實體共享同一個保護光纖。如果有多條工作光纖出現(xiàn)故障，那么只有其中的一條所承載的流量可以恢復。最先恢復的使具有最高優(yōu)先級的故障。
通過以上幾種點到點的光層保護倒換方案的比較可以看出：1:1光層保護技術有更高的恢復率和可靠性。
三、城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)的組成結構
城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用三級分層控制結構，第一級為遠層監(jiān)控中心，負責各監(jiān)控站的監(jiān)測、通信和控制的授權，通常由網(wǎng)絡通信設備和計算機組成；第二級為監(jiān)測站，向上一級的遠程監(jiān)控中心反映系統(tǒng)工作狀態(tài)，往下一級實現(xiàn)對各條線路進行整體地集中監(jiān)測和管理，通常由主控盤和顯示器組成；第三級為多個光保護盤，實現(xiàn)對各條通信線路的監(jiān)控和管理，并和上一級進行通信，反映系統(tǒng)工作狀態(tài)。
光保護盤是線路監(jiān)測和切換的直接執(zhí)行者，同時又完成向監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)顯示，它主要由光信號發(fā)送部分和接收兩部分組成。Sin為發(fā)送端光端機發(fā)出信號的輸入端，光端機輸入的信號從該接口進入光保護盤，當系統(tǒng)工作在主路時，通過光開關從Sout1主發(fā)端送到主路通信光纖中；在系統(tǒng)工作在備路時，則從Sout2備發(fā)端送入通信線路的備路光纖中。Rin1為主路光信號的輸入端，系統(tǒng)工作在主路狀態(tài)時光纖線路輸入的信號從該接口進入光保護盤，經(jīng)過分光器分出3%的光信號用于檢測，另外的97%的光信號從Rout發(fā)端送到接收光端機中；在系統(tǒng)工作于備路時，光纖線路輸入的信號則從Rin2備送入光保護盤，從Rout發(fā)送到接收光端機。另外光保護盤還備有主/備線路工作狀態(tài)指示燈、本盤復位按鈕、RS－485計算機接口和電源接口。
在本系統(tǒng)的結構設計中，采取模塊化的方式進行設計，容易的實現(xiàn)功能擴展。系統(tǒng)設計時充分體現(xiàn)構件化的思想，小到功能點，大到子系統(tǒng)，甚至整個系統(tǒng)貫穿“構件”的概念。
四、城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)的工作原理
城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制，用一條主路光纖，一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。在主線路出現(xiàn)故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng)。它對通信線路的監(jiān)控功能主要體現(xiàn)在如下三個方面：
（一）主路在用光纖正常運行時
自動保護系統(tǒng)的各光保護盤對主路在用光纖實時地進行收光功率監(jiān)測，自動建立參考，自動分析，時刻與監(jiān)測站和遠程監(jiān)測中心保持通信，響應各種指令。
（二）主路光纖發(fā)生故障時
當系統(tǒng)收到的光功率值小于絕對告警門限（認為系統(tǒng)無光時的光功率值），或者收到的光功率值與系統(tǒng)參考光功率值（正常通信時的光功率值）之差大于相對告警門限（和正常通信時的收光功率相比較，光功率衰減到致使通信不穩(wěn)定或不能正常進行的光功率變化值）時，系統(tǒng)控制模塊就判定通信光纖處于阻斷狀態(tài)，自動將通信從主路光纖切換到備路光纖。
（三）主路光纖修復后
對主路光纜進行測試，確認線路沒有問題后，在遠程控制中心受權下，通過對光纖自動保護系統(tǒng)的復位操作使通信系統(tǒng)從備路光纖切換到主路光纖。
參考文獻：
