㈠ 光纤通信有哪些应用

3. 光纤通信技术在有线电视网络中的应用

20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用 SDH ＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播，采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字，通道设置成广播方式，同样的电视节目在各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。
有线电视网络在全国各地已基本形成，在有线电视网络现有的基础上，比较容易地实现宽带多媒体传输网络，因此在目前的情况下，不应完全废除现有的有线电视网，而用少量的投资来完善和改造它，满足人们的目前需要。很多地区的 CATV已经是光纤传输，到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV 大多是单向传输，上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网 PSTN 中语音通道或数据通道形成上行信号的传送，也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户，这样各用户间即可以打电话，也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大， 但还有许多应用能力在闲置， 今后随着社会经济的不断发展， 作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力， 推动通信网络的继续发展。因此， 光纤通信技术在应用需求的推动下， 一定不断会有新的发展。
2 向超大容量WDM系统的演进光纤接入|光纤传输

如前所述，采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；（2）在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本；（3）与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；（4）利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2000年预计可超过40亿美元，2005年可达120亿美元，发展趋势之快令人惊讶。目前全球实际敷设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps（2*16*10Gbps），美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps（80*2.5Gbps）

或400Gbps（40*10Gbps）。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps（13*20Gbps）。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑。不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的容量，而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础。

3 实现光联网——战略大方向

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已投入商用。

㈡ 光纤通信

近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展呈现了蓬勃发展的新局面，预计2000年世界信息传输网的80％以上的业务将由光纤通信完成。

1 传输体制全面转向

传统的光纤通信是以准同步传输体制（PDH）为基础的，随着网络日趋复杂和庞大，以及用户要求的日益提高，这种传输体制正暴露出一系列不可避免的内在缺点，一种有机地结合高速大容量光纤传输技术和智能网元技术的新传输体制——光同步传送网应运而生，ITU－T将之称为同步数字体系（SDH）。

这种技术体制一诞生就获得了广泛的支持，年销售额已超过70亿美元。我国也已成为世界SDH大国。有趣的是，原来一直沿用北美SONET体制的我国周边国家和地区，象日本、韩国、台湾也先后决定从SONET体制转向SDH体制。

2 向超高速系统发展

传统的光纤通信发展始终在按照电信号的时分复用（TDM）方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每个比特的成本大约下降30％～40％，因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续提高的根本原因。目前商用系统已从45Mb／s增加到10Gb／s，可以携带12万条话路，其速率在20年时间里提高了2000倍，比同期的微电子技术的集成度增长速度还要快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体业务提供了实现的可能。目前10Gb／s系统已开始批量装备网络，全世界安装的终端已超过100O个，主要在北美、欧洲、日本和澳大利亚也有少量试验和商用系统。

3 向超大容量波分复用系统演进

如前所述，采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的20Onm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送，则可以大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。鉴于近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2000年预计可超过40亿美元，2005年可达120亿美元，发展趋势之快令人惊讶。目前全球实际敷设的WDM系统已超过2000个，而实用化系统的最大容量已达160Gb／s（16×10Gb／s），美国朗讯公司宣布年底将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）。实验室的最高水平则已达到2.6THz（132×20Gb／s）。可以认为近两年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一次划时代的里程碑，为全球信息高速公路奠定了坚实的基础。

4 实现全光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑是如虎添翼，增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功，即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。

实现光联网的基本目的是：

·实现超大容量光网络（一对光纤达80～320Gb／s）；

·实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量不断增长；

·实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；

·实现网络的透明性，允许互连任何系统和制式的信号；

·实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。

鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目。全光联网已经成为继SDH电联网以后的又一次新的光通信发展高潮，有人将1998年称为光联网年并不过分。其标准化工作将于1999年基本完成，其设备的商用化时间也大约在2000年左右。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施（NIl）奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。

5 新一代光纤和新一代光缆的建设高潮

5.1 新一代的非零色散光纤

目前的公用电信领域几乎由单模光纤一统天下。然而，随着光纤网容量需求的迅速增长，传输速率已经增长到10Gb／s，波分复用技术也开始应用，无再生传输距离也随着光纤放大器的引入而迅速延长。面对这种超高速、超大容量、超长传输距离的新形势，传统的色散未移位单模光纤（称为G.652光纤）已暴露出力不从心的态势。针对G.652光纤的弱点，近两年出现了一种新型的非零色散光纤，称之为G.655光纤。这是一种专门为下一代超大容量波分复用系统设计的新型光纤。目前北美新敷设干线光缆已放弃G.652光纤和G.653光纤，全部转向G.655光纤。第二代的G.655光纤——大有效芯径的光纤也已经问世，具有更合理的色散规范值，可以更有效地克服光纤非线性的影响，从根本上缓解了系统容量增加的限制，最适合于以10Gb/s为基础的高密集波分复用系统，代表了干线光纤的最新发展方向。

5.2 新一轮的干线光缆建设高潮

前几年人们曾普遍认为，发达国家的干线光缆建设已经基本结束，然而近两年来IP业务的爆炸式增长所引发的对网络容量的巨大需求导致了新一轮的干线光缆建设高潮。为此，不少有远见的电信公司特别是那些新兴的以经营IP业务为主的电信公司掀起了新一轮大规模建设光缆网的高潮。以著名的新兴公司Qwest为例，计划在1998年底前新建总共为2.5万公里的光缆，覆盖全美。其特点是全部采用最新的G.655光纤，并具有高达120芯的光纤密度。Worldcom，Global Link和Level 3等公司都在建全国性的骨干网，全部采用G.655光纤。

6 IP over SDH与IP over Optical

以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。

目前，ATM和SDH均能支持IP，分别称为IP over ATM和IP over SDH，两者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的，不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大（达20％～30％）。而SDH与IP的结合（IP over SDH）恰好能弥补上述IP over ATM的弱点。其基本思路是将IP数据报通过点到点协议（PPP）直接映射到SDH帧，省掉了中间复杂的ATM层。具体做法是先把IP数据报封装进PPP分组，然后再利用HDLC组帧，再将字节同步映射进SDH的VC包封中，最后再加上相应SDH开销置入STM－N帧中即可。

IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征，形成统一的平面网，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于实现IP组播和兼容不同技术体系实现网间互联。缺点是网络容量和拥塞控制能力差，大规模网络路由表太复杂，只有业务分级，尚无优先级业务质量，对高质量业务难以确保质量，尚不适于多业务平台，是以运载IP业务为主的网络的理想方案。随着千兆比高速路由器的商用化，其发展势头很强。例如美国Sprint公司和GTE公司已决定采用Cisco的GSR12000高速路由器作为节点建立IP骨干网。世界最大的ISP－UUNet也宣布将在骨干网上采用IP over SDH。另外，对于跨洋的点到点通信这样简单的骨干网显然无需采用复杂的IP over ATM，此时IP overSDH是非常适合的技术手段。采用这种技术的关键是千兆比高速路由器，这方面近来已有重大突破性进展，例如美国Cisco公司已于1997年9月推出12000系列千兆比特交换路由器（GSR），可以在千兆比特速率上实现因特网业务选路，还具有5～60Gb／s的多带宽交换能力，提供灵活的拥塞管理、组播和QoS功能，其骨干网速率可以高达2.5Gb／s，将来能升级至10Gb／s。这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已经可以与ATM相比，转发分组延时也已经降至ms量级，不再是问题。简言之，随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展，IP over SDH将会获得越来越广泛的应用，其发展趋向值得密切注视。

从长远看，当IP业务量逐渐增加时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单的统一的IP网结构（IP over Optical），其开销最低，传输效率最高，因而最适用于未来超大型IP骨干网的核心汇接。在相当长的时期，IP over ATM，IP over SDH和IP over Optical将会共存互补，各有其最佳应用场合和领域。

7 结束语

从上述干线光纤通信的发展现状与趋势来看，可以认为光纤通信又一次进入了蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响，值得密切注视和研究。

http://www.c114.net/market/ZZHtml_20036/M2003630145005325-1.shtml

㈢ 谁能介绍一下光纤通信

光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点:
(1)通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。
(2)信号串扰小、保密性能好;
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;
(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。
(6)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
(7)光缆适应性强,寿命长。
(8)质地脆，机械强度差。
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。
(10)分路、耦合不灵活。
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
(12)有供电困难问题。
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．
光纤通信的原理
光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息．
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段．
光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。
光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。
通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波 ，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。
光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。
光纤通信的应用领域是很广泛的，主要用于市话中继线，光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。还用于长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现以逐步使用光纤通信并形成了占全球优势的比特传输方法；用于全球通信网、各国的公共电信网（如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）；它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线（CATV）系统，用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中使用。
光纤传输系统主要由：光发送机、光接收机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成。要实现通信，基带信号还必须经过电端机对信号进行处理后送到光纤传输系统完成通信过程。
它适合于光纤模拟通信系统中，而且也适用于光纤数字通信系统和数据通信系统。在光纤模拟通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、预调制等处理，而电信号反处理则是发端处理的逆过程，即解调、放大等处理。在光纤数字通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、取样、量化，即脉冲编码调制（PCM ）和线路码型编码处理等，而电信号反处理也是发端的逆过程。对数据光纤通信，电信号处理主要包括对信号进行放大，和数字通信系统不同的是它不需要码型变换。
光纤通信技术今后如何发展？
近来有人对光纤通信的发展情景,有些困惑。其一,在2000年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤,国外对中国倾销。其二,有人认为:光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展。
光纤通信的发展趋势
1、光纤到家庭(FTTH)的发展
FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。
发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。
◆FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。
与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5～6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。
◆ FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP比PON经济)。
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
发达国家发展FTTH的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON,因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。
中国ATM使用远比STM的SDH少,一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话,适合SDH网络,与IP结合没有EPON好,但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好,可用户电话,如用电话需要借助lAD技术。目前,中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。
近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。
2、光交换的发展什么是通信?
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。
通常在光网里传输的信息,一般速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的
大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。
目前,少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
3、集成光电子器件的发展
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。
中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。
光纤通信的市场
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊1200,现在价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。发达国家的FTTH已经开始建设,已经有相当的市场。大体上看,器件和设备随市场的需要,其利润会逐步回升,2007-2008年可能良好。但光纤产业,尽管反倾销成功,目前价格也仍低迷不起,利润甚微。实际上,在世界范围内,光纤的生产规模过大,而FTTH的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响,上升缓慢。据了解,有大公司目前封存几个光纤厂,根据市场情况,可随时启动生产,其结果是始终供大于求。供不应求才能涨价,是通常的市场规律,所以光纤产业要想厚利,可能是2009年后的事情。中国经济不发达地区和小城镇,还需要建设光纤线路,但光纤用量仍然处于供太子求的范围内。
对中国市场,FTTH受ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的制约,会有所延后。目前,中国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过,北京奥运会需要HDTV的推动和设备价格的下降,会促进FTTH的发展。预计在2007-2008年在中国FTTH可开始推广。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD,有比较强的经济力量,现在已经采用光纤到住地PTTP来建设。总的来说,目前中国的FTTH处于试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,现在电信运行商,地方业主都积极对FTTH试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOP点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。

㈣ 光纤通信为什么采用1310nm和1550nm两个波长

1310nm窗口为0色散窗制口，1550nm为低损耗窗口；其中1310nm在单模光纤中传输损耗为0.35~0.5dB/Km，一般取0.4dB/Km，1550nm在单模光纤中传输损耗为0.2~0.3dB/Km，一般取0.25dB/Km.

㈤ 光纤通讯的光纤通讯

利用光纤做为通讯之用通常需经过下列几个步骤：
以发射器（transmitter）产生光讯号。
以光纤传递讯号，同时必须确保光讯号在光纤中不会衰减或是严重变形。
以接收器（receiver）接收光讯号，并且转换成电讯号。 光纤常被电话公司用于传递电话、因特网，或是有线电视的讯号，有时候利用一条光纤就可以同时传递上述的所有讯号。与传统的铜线相比，光纤的讯号衰减（attenuation）与遭受干扰（interference）的情形都改善很多，特别是长距离以及大量传输的使用场合中，光纤的优势更为明显。然而，在城市之间利用光纤的通讯基础建设（infrastructure）通常施工难度以及材料成本难以控制，完工后的系统维运复杂度与成本也居高不下。因此，早期光纤通讯系统多半应用在长途的通讯需求中，这样才能让光纤的优势彻底发挥，并且抑制住不断增加的成本。
从2000年光通讯（optical communication）市场崩溃后，光纤通讯的成本也不断下探，已经和铜缆为骨干的通讯系统不相上下。
对于光纤通讯产业而言，1990年光放大器（optical amplifier）正式进入商业市场的应用后，很多超长距离的光纤通讯才得以真正实现，例如越洋的海底电缆。到了2002年时，越洋海底电缆的总长已经超过250000公里，每秒能携带的资料量超过2.56Tb，而且根据电信业者的统计，这些数据从2002年后仍然不断的大幅成长中。 自古以来，人类对于长距离通讯的需求就不曾稍减。随着时间的前进，从烽火到电报，再到1940年第一条同轴电缆（coaxial cable）正式服役，这些通讯系统的复杂度与精细度也不断的进步。但是这些通讯方式各有其极限，使用电气讯号传递资讯虽然快速，但是传输距离会因为电气讯号容易衰减而需要大量的中继器（repeater）；微波（microwave）通讯虽然可以使用空气做介质，可是也会受到载波频率（carrier frequency）的限制。到了二十世纪中叶，人们才了解使用光来传递资讯，能带来很多过去所没有的显著好处。
然而，当时并没有同调性高的发光源（coherent light source），也没有适合作为传递光讯号的介质，所以光通讯一直只是概念。直到1960年代，雷射（laser）的发明才解决了第一项难题。1970 年后康宁公司（Corning Glass Works）发展出高品质低衰减的光纤则是解决了第二项问题，此时讯号在光纤中传递的衰减量第一次低于光纤通讯之父高锟所提出的每公里衰减20分贝（20dB/km）关卡，证明了光纤作为通信介质的可能性。与此同时使用砷化镓（GaAs）作为材料的半导体雷射（semiconctor laser）也被发明出来，并且凭借体积小的优势而大量运用于光纤通讯系统中。1976年，第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。
经过了五年的研发期，第一个商用的光纤通讯系统在1980年问市。这个人类史上第一个光纤通讯系统使用波长800纳米（nanometer）的砷化镓雷射作为光源，传输的速率（data rate）达到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一个中继器增强讯号。
第二代的商用光纤通讯系统也在1980年后发展出来，使用波长1300纳米的磷砷化镓铟（InGaAsP）雷射。早期的光纤通讯系统虽然受到色散（dispersion）的问题而影响了讯号品质。但是1981年单模光纤（single-mode fiber）的发明克服了这个问题。到了1987年时，一个商用光纤通讯系统的传输速率已经高达1.7Gb/s，比第一个光纤通讯系统的速率快了将近四十倍之谱。同时传输的功率与讯号衰减的问题也有显著改善，间隔50公里才需要一个中继器增强讯号。1980年代末，EDFA的诞生，堪称光通信历史上的一个里程碑似的事件，它使光纤通信可直接进行光中继，使长距离高速传输成为可能，并促使了DWDM的诞生。
第三代的光纤通讯系统改用波长1550纳米的雷射做光源，而且讯号的衰减已经低至每公里0.2分贝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化镓铟雷射的光纤通讯系统常常遭遇到脉波延散（pulse spreading）问题，而科学家则设计出色散迁移光纤（dispersion-shifted fiber）来解决这些问题，这种光纤在传递1550纳米的光波时，色散几乎为零，因其可将雷射光的光谱限制在单一纵模（longitudinal mode）内。这些技术上的突破使得第三代光纤通讯系统的传输速率达到2.5Gb/s，而且中继器的间隔可达到100公里远。
第四代光纤通讯系统引进了光放大器（optical amplifier），进一步减少中继器的需求。另外，波长分波多工器（wavelength-division multiplexing, WDM）技术则大幅增加传输速率。这两项技术的发展让光纤通讯系统的容量以每六个月增加一倍的方式大幅跃进，到了2001年时已经到达10Tb/s的惊人速率，足足是80年代光纤通讯系统的200倍之多。近年来，传输速率已经进一步增加到14Tb/s，每隔160公里才需要一个中继器。
第五代光纤通讯系统发展的重心在于扩展波长分波多工器的波长操作范围。传统的波长范围，也就是一般俗称的“C band”约是1530纳米至1570纳米之间，新一带的无水光纤（dry fiber）低损耗的波段则延伸到1300纳米至1650纳米间。另外一个发展中的技术是引进光固子（optical soliton）的概念，利用光纤的非线性效应，让脉波能够抵抗色散而维持原本的波形。
1990年至2000年间，光纤通讯产业受到因特网泡沫的影响而大幅成长。此外一些新兴的网络应用，如随选视讯（video on demand）使得因特网带宽的成长甚至超过摩尔定律（Moore''''s Law）所预期集成电路芯片中晶体管增加的速率。而自因特网泡沫破灭至2006年为止，光纤通讯产业透过企业整并壮大规模，以及委外生产的方式降低成本来延续生命。
现在的发展前沿就是全光网络了，使光通信完全的代替电信号通讯系统，当然，这还有很长的路要走。 在光纤通讯系统中通常作为光源的半导体元件是发光二极管（light-emitting diode, LED）或是雷射二极管（laser diode）。LED与雷射二极管的主要差异在于前者所发出的光为非同调性（noncoherent），而后者则为同调性（coherent）的光。使用半导体作为光源的好处是体积小、发光效率高、可靠度佳，以及可以将波长最佳化，更重要的是半导体光源可以在高频操作下直接调变，非常适合光纤通讯系统的需求。
LED借着电激发光（electroluminescence）的原理发出非同调性的光，频谱通常分散在30纳米至60纳米间。LED另外一项缺点是发光效率差，通常只有输入功率的1%可以转换成光功率，约是100毫瓦特[micron (μ) Watt (μW)]左右。但是由于LED的成本较低廉，因此常用于低价的应用中。常用于光通讯的LED主要材料是砷化镓或是砷化镓磷（GaAsP），后者的发光波长为1300纳米左右，比砷化镓的810纳米至870纳米更适合用在光纤通讯。由于LED的频谱范围较广，导致色散较为严重，也限制了其传输速率与传输距离的乘积。LED通常用在传输速率10Mb/s至100Mb/s的局域网路（local area network, LAN），传输距离也在数公里之内。目前也有LED内包含了数个量子井（quantum well）的结构，使得LED可以发出不同波长的光，涵盖较宽的频谱，这种LED被广泛应用在区域性的波长分波多工网络中。
半导体雷射的输出功率通常在100微瓦特（μW）左右，而且为同调性质的光源，方向性相对而言较强，通常和单模光纤的耦合效率可达50%。雷射的输出频谱较窄，也有助于增加传输速率以及降低模态色散（model dispersion）。半导体雷射亦可在相当高的操作频率下进行调变，原因是其复合时间（recombination time）非常短。
半导体雷射通常可由输入的电流有无直接调变其开关状态与输出讯号，不过对于某些传输速率非常高或是传输距离很长的应用，雷射光源可能会以连续波（continuous wave）的形式控制，例如使用外接的电吸收光调变器（electroabsorption molator）或是马赫·任德干涉仪（Mach-Zehnder interferometer）对光讯号加以调变。外接的调变元件可以大幅减少雷射的“啁啾脉冲”（chirp pulse）。啁啾脉冲会使得雷射的谱线宽度变宽，使得光纤内的色散变得严重。 过去光纤通讯的距离限制主要根源于讯号在光纤内的衰减以及讯号变形，而解决的方式是利用光电转换的中继器。这种中继器先将光讯号转回电讯号放大后再转换成较强的光讯号传往下一个中继器，然而这样的系统架构无疑较为复杂，不适用于新一代的波长分波多工技术，同时每隔20公里就需要一个中继器，让整个系统的成本也难以降低。
光放大器的目的即是在不用作光电与电光转换下就直接放大光讯号。光放大器的原理是在一段光纤内掺杂（doping）稀土族元素（rare-earth）如铒（erbium），再以短波长雷射激发（pumping）之。如此便能放大光讯号，取代中继器。 构成光接收器的主要元件是光侦测器（photodetector），利用光电效应将入射的光讯号转为电讯号。光侦测器通常是半导体为基础的光二极管（photo diode），例如p-n接面二极管、p-i-n二极管，或是雪崩型二极管（avalanche diode）。另外“金属-半导体-金属”（Metal-Semiconctor-Metal, MSM）光侦测器也因为与电路整合性佳，而被应用在光再生器（regenerator）或是波长分波多工器中。
光接收器电路通常使用转阻放大器（transimpedence amplifier, TIA）以及限幅放大器（limiting amplifier）处理由光侦测器转换出的光电流，转阻放大器和限幅放大器可以将光电流转换成振幅较小的电压讯号，再透过后端的比较器（comparator）电路转换成数位讯号。对于高速光纤通讯系统而言，讯号常常相对地衰减较为严重，为了避免接收器电路输出的数位讯号变形超出规格，通常在接收器电路的后级也会加上时脉恢复电路（clock recovery, CDR）以及锁相回路（phase-lock loop, PLL）将讯号做适度处理再输出。 对于现代的玻璃光纤而言，最严重的问题并非讯号的衰减，而是色散问题，也就是讯号在光纤内传输一段距离后逐渐扩散重叠，使得接收端难以判别讯号的高或低。造成光纤内色散的成因很多。以模态色散为例，讯号的横模（transverse mode）轴速度（axial speed）不一致导致色散，这也限制了多模光纤的应用。在单模光纤中，模态间的色散可以被压抑得很低。
但是在单模光纤中一样有色散问题，通常称为群速色散（group-velocity dispersion），起因是对不同波长的入射光波而言，玻璃的折射率略有不同，而光源所发射的光波不可能没有频谱的分布，这也造成了光波在光纤内部会因为波长的些微差异而有不同的折射行为。另外一种在单模光纤中常见的色散称为极化模态色散（polarization mode dispersion），起因是单模光纤内虽然一次只能容纳一个横模的光波，但是这个横模的光波却可以有两个方向的极化（polarization），而光纤内的任何结构缺陷与变形都可能让这两个极化方向的光波产生不一样的传递速度，这又称为光纤的双折射现象（fiber birefriigence）。这个现象可以透过极化恒持光纤（polarization-maintaining optical fiber）加以抑制。 不过对于短距离与低带宽的通讯应用而言，使用电讯号的传输有下列好处：
较低的建置费用
组装容易
可以利用电力系统传递资讯
因为这些好处，所以在很短的距离传输资讯，例如主机之间、电路板之间，甚至是集成电路芯片之间，通常还是使用电讯号传输。然而目前也有些还在实验阶段的系统已经改采光来传递资讯。
在某些低带宽的场合，光纤通讯仍然有其独特的优势：
能抵抗电磁干扰（EMI），包括核子造成的电磁脉冲。（不过光纤可能会毁于α或β射线）
对电讯号的阻抗极高，所以能在高电压或是地面电位不同的状况下安全工作。
重量较轻，这在飞机中特别重要。
不会产生火花，在某些易燃的环境中显得重要。没有电磁辐射、不易被窃听，对于需要高度安全的系统而言十分重要。
线径小，当绕线的路径被限制时，变得重要。 为了能让不同的光纤通讯设备制造商之间有共通的标准，国际电信联盟（International Telecommunications Union, ITU）制定了数个与光纤通讯相关的标准，包括：
ITU-T G.651, Characteristics of a 50/125 μm multimode graded index optical fibre cable
ITU-T G.652, Characteristics of a single-mode optical fibre cable
其他关于光纤通讯的标准则规定了发射与接收端，或是传输介质的规格，包括了：
10G以太网路（10 Gigabit Ethernet）
光纤分布式数据接口（FDDI）
光纤通道（Fibre channel）
HIPPI
同步数位阶层（Synchronous Digital Hierarchy）
同步光纤网络（Synchronous Optical Networking）
此外，在数位音效的领域中，也有利用光纤传递资讯的规格，那就是由日本东芝（Toshiba）所制定的TOSLINK规格。采用塑胶光纤（plastic optical fiber, POF）作为媒介，系统中包含一个采用红光LED的发射器以及整合了光侦测器与放大器电路的接收器。

㈥ 光通信的原理是什么

光通信的原理是光反射原理。现代的光纤通信就是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号取代传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递的。直到今天，信号灯、旗语、望远镜等目视光通信的手段仍在使用，但是这一切还是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。

(6)光纤通信澡程扩展阅读：

我国十分重视光通信器件的研发，通过国家高新技术发展计划安排专题，组织技术攻关，跟踪国际先进技术等措施的实施，极大地推动了光通信器件的研究开发和产业化工作。随着光器件产业逐渐向中国转移，光通信行业基础设施建设进一步加快，中国已成为全球光电元器件的重要生产销售基地。

㈦ 光纤通信的发展趋势

1、实现光网络。光网络（Optical Network）一般指使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建的大范围的局域网。光网络具有传输速度高、传输距离长等特点。光网络使用光纤传输的网络结构，不只是以太网可以通过光纤传输，部分非以太网-像令牌环网、令牌总线网、FDDI等也可以使用光纤传输数据。实现光网络可以增加传输容量，实现网络的扩展性和可重构性等诸多优点，目前国家已经大力投资，成为新的光纤通信传输的高潮。
2、光接入网。光接入网就是由光传输系统支持的共享同一网络侧接口的接入连接的集合。光接入网可以包含与同一光线路终端（OLT）相连的多个光分配网（ODN）和光网络单元（ONU）。光接入网可以有效的减少管理所需用的费用和故障发生率，并且配合当地网络结构来节省节点，提升覆盖率。
3、向超大容量DWDM系统的演进。DWDM是Dense Wavelength Division Multiplexing（密集波分复用）的缩写，这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰减），这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。
采用大容量的DWDM系统可以充分利用光线上庞大的宽带资源，节约大量光纤和再生器从而达到节约成本的目的，是引入宽带新业务的方便手段，利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。
4、采用新型光纤。目前，光纤传输通信网络用的一般都是型号为G-625的单线光纤，虽然传输距离远且损耗较小，但是色散高达十八帕，极大的限制了传输性，随着通信要求的不断增高，这种单线光纤已经处于力不从心状态。为了适应现如今光纤传输通信技术的发展，已经开发出了两种新型光纤，即非零色散光纤和无水吸收峰光纤，更加适应WDM系统的运行。

㈧ 光纤是用什么原理光是怎样将转化成其它形式的信号

光纤原理

1、光纤传输材料 ：

综合布线系统中使用的光纤为玻璃多模850nm波长的LED，传输率为100M/bps，有效范围约20Km.其纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。由物理学可知，在两种介质的界面上，当光从折射率高的一侧射入折射率高的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光线才有折射发生，并且在很短距离内就被外层物质吸收干净。

目前生产的光纤，无论是玻璃介质还是塑料介质，都可传输全部可见光和部分红外光谱。用光纤做的光缆有多种结构形式。短距离用的光缆主要有两种，一种层结构光缆是在中心加钢丝或尼龙丝，外束有若干根光纤，外面在加一层塑料护套；另一种是高密度光缆，它有多层丝带叠合而成，每一层丝带上平行敷设了一排光纤。

用光纤做的光缆有多种结构形式。短距离用的光缆主要有两种，一种层结构.光缆是在中心加钢丝或尼龙丝，外束有若干根光纤，外面在加一层塑料护套；另一种是高密度光缆，它有多层丝带叠合而成，每一层丝带上平行敷设了一排光纤。

2、光纤传输过程：

由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播，在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法，又称亮度调制（IntensityMolation）。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制，PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。

功率放大——将光放大器置于光发送端之前，以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大——建筑群较大或楼间距离较远时，可起中继放大作用，提高光功率。前置放大——在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。

3、光纤传输特性：

光缆不易分支，因为传输的是光信号，所以一般用于点到点的连接。光纤的总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成，但是价格还太贵。原则上，由于光纤功率损失小、衰减少，有较大的带宽潜力，因此，一般光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。目前低价可靠的发送器为0.85um波长的发光二极管LED，能支持100Mbps的传输率和1.5～2KM范围内的局域网。激光二极管的发送器成本较高，且不能满足百万小时寿命的要求。
运行在0.85um波长的发光二极管检波器PIN也是低价的接收器。雪崩光二极管的信号增益比PIN大，但要用20～50V的电源，而PIN检波器只需用5V电源。如果要达到更远距离和更高速率，则可用1.3um波长的系统，这种系统衰减很小，但要比0.85um波长系统贵源。另外,与之配套的光纤连接器也很重要，要求每个连接器的连接损耗低于25dB，易于安装，价格较低。光纤的芯子和孔径愈大，从发光二极管LED接收的光愈多，其性能就愈好。芯子直径为100um，包层直径为140um 的光纤，可提供相当好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纤的多4dB，比50/125um光纤多8.5dB。运行在0.8um波长的光纤衰减为6dB/Km，运行在1.3um波长的光纤衰减为4dB/Km。0.8um的光纤频宽为150MHz/Km，1.3um的光纤频宽为500MHz/Km。

综合布线系统中，主干线使用光纤做为传输介质是十分合适的，而且是必要的。

目前采用一种光波波分复用技术WDM（WAVELENGTH DIVISION MULTI-PLEXING），可以在一条线路上复用、发送、传输多个位，一般按一个字节八位并行传输，对每个位流使用不同的波长，所以它所需的支持电路可在低速率下运行。WDM的光纤链路适合于字节宽度的设备接口，是一种新的数据传输系统。

（l）激光通信

用光传递信息，在今天十分普遍。比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式，都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方，就不能用普通光，而只能动用激光。

那么如何传递激光呢？我们知道，电是可以沿着铜线输送的，但光是不能沿着普通金属线输送的。为此，科学家们研制出来一种能够传输光的细丝，叫作光导纤维，简称光纤。光纤是用特种玻璃材料制成的，直径比人的头发丝还要细，通常为50～150 微米，而且非常柔软。

实际上，光纤的内芯是高折射率的透明光学玻璃，而外面的包皮层则是用低折射率的玻璃或塑料制成。这样的结构，一方面能使光沿着内芯折射前进，就像水在自来水管里往前流动，电在导线中往前传输一样，即使千绕百折也没有什么影响。另一方面，低折射率的包皮层又能阻止光外泄，就像水管不会渗水，电线的绝缘层不会导电一样。

光导纤维的出现解决了传递光的途径，但并不是说有了它就可以把任何光都能传送到很远很远的地方去。只有亮度高、颜色纯、方向性好的激光，才是传递信息最理想的光源，它从光纤的一端输入后，几乎没有什么损失又从另一端输出。因此，光通信实质上就是激光通信，它具有容量大、质量高、材料来源广、保密性强、经久耐用等优点，被科学家们誉为通信领域的一场革命，是技术革命中最辉煌的成果之一。

激光通信先进在哪里？激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢？当我们平时打电话时，讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话，如果另外串进来一路电话，正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话，就等于20个人同时讲话，那就根本无法通话了。为了解决这个问题，就必须采用载波等方法，使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300～400赫，而在一对电话线上最高频率只有1500千赫，所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然，这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。

如果我们把普通电话的传输信息量比作是小推车的话，那么激光通信则是汽车。由于激光的频率要比无线电波高得多，所以激光通信的信息容量要比电气通信大10亿倍。一根比头发丝还细的光纤就可以传输几万路电话或几千路电视节目。由20根光纤组成的光缆只有一支铅笔那样粗细，每天可以通话76200人次。相比之下，由1800根铜线组成的电缆，直径约7.6厘米，但每天却只能通话900人次。

尤其令人惊讶的是，光纤通信特别适合于电视、图像和数字的传递。据报道，一对光纤可在一分种内传递全套《大英网络全书》。

此外，制造光导纤维的材料是地球上到处都有的砂子——石英，只要几克石英就能制造出1千米长的光纤。这样，不仅原材料取之不尽、用之不竭，还可以大大节约铜和铝材。正因为如此，目前世界上发达国家都在竞相研究激光通信。于是激光通信成了争相发展的宠儿。

在通信技术史上，光纤通信技术的发展之快是前所未有的。拿通信技术史上的几个里程碑来看，电话从发明到应用，花费了60年左右的时间，并且电话通信至今仍大量、普遍使用。无线电技术（例如电报）从发明到应用也花了30年左右时间。电视技术虽然发展较快，但仍然孕育了约14年。而激光通信，从第一根低损耗光导纤维的诞生到应用，总共只有5年时间。现在激光通信不仅应用广泛，而且形成了巨大的光纤市场。

1977年5月，美国有一家大公司叫电报电话公司，它在芝加哥市内的两个电话局之间，敷设了世界上第一条短距离的光导纤维通信线路，此后在全美国近百个地方建立了总长几百千米的短距离激光通信线路。这就意味着在短距离内，激光通信已开始取代普通的电气通信。到了1983年，美国纽约到波士顿之间长达600千米的光导纤维通信已投入使用。

紧跟在美国后面的是日本。1984年，日本完成了从北海道的札幌至九州福冈的长距离光导纤维通信干线，全长达2800千米，中间联结着30多个城市。1993年12月，中国和日本之间横跨东海的光纤电缆已铺设成功。日本和美国之间横跨太平洋的长达1万千米的海底光缆也在设计中。

由于光导纤维通信的蓬勃发展，美、日、英、法等工业发达国家相继成立了光导纤维、光缆生产企业。世界上三大著名的光纤光缆公司——美国的西电公司、康宁公司和日本的住友公司，光导纤维产量每年都在12万千米以上。

总之，工业发达国家都已建立了全国性的光纤通信网络，以便彻底替代目前的铜质电线电缆，这项浩大的技术工程估计到2000年可告完成。到那时候，激光通信将给我们这个地球带来巨大变化。例如，足不出户就可以利用光纤网络在家中处理文件或参加一个会议；或者将家中的光纤网络与购物中心相连，如同置身在超级市场一样，坐在家中选购需要的商品，货款只须与电子金融购物系统结算。各地的医疗中心也可以从屏幕上查看病人的病情和化验报告，并据此开出处方单，从而真正做到“秀才不出门，可知天下事”，“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”。

激光和光纤还可以传送图像。首先，要将直径比人头发丝还要细的单根光导纤维组合成纤维束。在传送信息过程中，常用的纤维束有两种：一种叫传光束，另一种叫传像束。传光束的任务是将光从一头传到另一头。传光束结构比较简单，它是由多根单丝胶合在一起，再将其端面抛光、研磨，以便减少光进入光纤时的反射和散射损失，然后在传光束外面套上塑料护套。

由于一根光纤只能传送一个光点，要传送整幅图像就必须将光导纤维一根一根整齐地排列起来，这样组成的光纤束就叫传像束。

在传像束中，全部光纤都排列得整整齐齐，两个端头所处的位置都一一严格对应，一点也不混乱，就像一把整齐的筷子那样。比如，某根光纤的一头在传像束中处于第八排第八列的位置上，那么它的另一头也同样是处于八、八位置上。

传像束在传送图像时，首先将图像分割成网眼状，即一幅图像被无数根光纤分解成无数个像元，然后再传送出去。一根光纤负责传送一个像元，无数根光纤便能将整幅图像传送到另一端。如果要使图像传送得清晰，就要尽可能选用直径较细的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。显然，像元越多，图像就越清晰。

现在应用的传像束由上万根光纤组成，要把这么多光纤整齐地排列起来可不是一件容易的事。排列好后，再用一种叫作环氧树脂的有机粘合剂将两端胶合，使光纤粘结固定，保证两端光纤一一对应。对两个端面还要磨平和抛光。至于中间部分则不必粘牢，而是像二胡的弦那样松散，只须在外面加上保护的塑料套管，这样的传像束既柔软，又可以任意弯曲。

除了传送图像处，传像束还能传送一般的符号或数字，以及放大图像或缩小图像。

如要放大图像，可以将传像束做成一端大、一端小，就像锥体那样。当图像元从小端传到大端时，整幅图像就被放大。反之，如将图像从大端发送到小端，整幅图像就被缩小了。

此外，利用光纤还可以改变图像。如果根据需要有意打乱光导纤维的排列，就可以使出口端的像元并不落在原先对应的点上，而落到主观构思的点上，于是图像就改变了。如果将图像元进口端的光纤做成方形，而将出口端光纤做成圆环形，就能将方形的图像元变成圆环形的像元。

总之，光纤传像束有很大的发展潜力，在未来的光信息处理技术中将日益显示其独特的作用。

㈨ 光通讯的原理与应用

【光通信原理】光纤通信(Fiber-optic communication)，也作光纤通讯。光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，首先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。光经过调变后便能携带资讯。自1980年代起，光纤通讯系统对于电信工业产生了革命性 ，同时也在数位时代里扮演非常重要的角色。光纤通信传输容量大，保密性好等优点。光纤通信现在已经成为当今最主要的有线通信方式。
光纤通信的原理就是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤经过光的全反射原理传送;在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
光通信正是利用了全反射原理，当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射，使光线限制在纤芯中传输。光纤中有两种光线，即子午光线和斜射光线，子午光线是位于子午面上的光光线，而斜射光线是不经过光纤轴线传输的光线。
【全光网络】未来传输网络的最终目标，是构建全光网络，即在接入网、城域网、骨干网完全实现“光纤传输代替铜线传输”。而目前的一切研发进展，都是“逼近”这个目标的过程。
骨干网是对速度、距离和容量要求最高的一部分网络，将ASON技术应用于骨干网，是实现光网络智能化的重要一步，其基本思想是在过去的光传输网络上引入智能控制平面，从而实现对资源的按需分配。DWDM也将在骨干网中一显身手，未来有可能完全取代SDH，从而实现IPOVERDWDM。
城域网将会成为运营商提供带宽和业务的瓶颈，同时，城域网也将成为最大的市场机遇。目前基于SDH的MSTP技术成熟、兼容性好，特别是采用了RPR、GFP、LCAS和MPLS等新标准之后，已经可以灵活有效地支持各种数据业务。
对接入网来说，FTTH(光纤到户)是一个长远的理想解决方案。FTTx的演进路线将是逐渐将光纤向用户推近的过程，即从FTTN(光纤到小区)到FTTC(光纤到路边)和FTTB(光纤到公寓小楼)乃至最后到FTTP(光纤到驻地)。当然这将是一个很长的过渡时期，在这个过程中，光纤接入方式还将与ADSL/ADSL2+并存。
基于上述全光网络构架有很多核心技术，它们将引领光通信的未来发展。ASON、FTTH、DWM、RPR这四项目前是光通信行业最重要的技术。
【光通信技术】
1、ASON
无论从国内研发进展、试商用情况，还是从国外的发展经验来看，国内运营商在传送网中大规模引入ASON技术将是必然的趋势。ASON(，智能光网络)是一种光传送网技术。目前的产品和市场状况表明，ASON技术已经达到可商用的成熟程度，随着3G、NGN的大规模部署，业务需求将进一步带动传送网技术的发展，预计2007年ASON将得到更加广泛的商用。
2006年各大主要设备提供商华为、中兴、烽火、Lucent等已经推出了其可商用的ASON产品。中国电信、中国网通、中国移动、中国联通和中国铁通陆续开展了ASON的应用测试和小规模商用。
ASON在国外成功商用的经验表明，ASON将在骨干传送网发挥不可替代的作用。例如，AT&T的140个节点覆盖美国的骨干传送网；BT组建21CN网，目前已建40个ASON节点；Vodafone的131个节点覆盖英国的ASON骨干传送网，等等。
然而，目前ASON在路由、自动发现、ENNI接口等几方面的标准化工作还不完善，这成为制约ASON技术发展和商用的重要因素。未来我国将参与更多的ASON标准化工作，同时，ASON的标准化，尤其是其中ENNI的标准化，将在近年内取得突破性进展。
2、FTTH
FTTH(FiberToTheHome，光纤到户)是下一代宽带接入的最终目标。目前，实现FTTH的技术中，EPON将成为未来我国的主流技术，而GPON最具发展潜力。
EPON采用Ethernet封装方式，所以非常适于承载IP业务，符合IP网络迅猛发展的趋势。目前，国家已经将EPON作为“863”计划重大项目，并在商业化运作中取得了主动权。
GPON比EPON更注重对多业务的支持能力，因此更适合未来融合网络和融合业务的发展。但是它目前还不够成熟并且价格偏高，还无法在我国大规模推广。
我国的FTTH还处于市场启动阶段，离大规模的商业部署还有一段距离。在未来的产业化发展中，运营商对本地网“最后一公里”的垄断是制约FTTH发展的重要因素，采取“用户驻地网运营商与房地产开发商合作实施”的形式，更有利于FTTH产业的健康发展。从日本、美国、欧洲和韩国等国家的FTTH发展经验来看，FTTH的核心推动力在于网络所提供的丰富内容，而政府对应用和内容的监控和管理政策也会制约FTTH的发展。
3、WDM
WDM突破了传统SDH网络容量的极限，将成为未来光网络的核心传输技术。 按照通道间隔的不同，WDM(，波分复用)可以分为DWDM(密集波分复用)和CWDM(稀疏波分复用)这两种技术。DWDM是当今光纤传输领域的首选技术，但CWDM也有其用武之地。
2006年，烽火、华为等设备厂商都推出了自己的DWDM系统，国内运营商也开展了相关的测试和小规模商用。未来DWDM将在对传输速率要求苛刻的网络中发挥不可替代的作用，如利用DWDM来建设骨干网等。
相对于DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、对光纤要求低等优点。未来几年，电信运营商将会严格控制网络建设成本，这时CWDM技术就有了自己的生存空间，它适合快速、低成本多业务网络建设，如应用于城域和本地接入网、中小城市的城域核心网等。
4、RPR
弹性分组环(ResilientPacketRing，RPR)将成为未来重要的光城域网技术。近年来许多国内外传输设备厂商都开发了内嵌RPR功能的MSTP设备，RPR技术得到了大量芯片制造商、设备制造商和运营商的支持和参与。
在标准化方面，IEEE802.17的RPR标准已经被整个业界认可，而国内的相关标准化工作还在进行中。未来RPR将主要应用于城域网骨干和接入方面，同时也可以在分散的政务网、企业网和校园网中应用，还可应用于IDC和ISP之中。