光纖通信簡介

　　光纖通信技術(shù)（optical fiber communications）從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù)，其近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

光纖通信百科

　　光纖通信技術(shù)（optical fiber communications）從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù)，其近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

　　專業(yè)概述

　　光纖即為光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。當(dāng)今，光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小，而遠(yuǎn)優(yōu)于電纜、微波通信的傳輸，已成為世界通信中主要傳輸方式。1966年英籍華人高錕（Charles Kao）發(fā)表論文提出用石英制作玻璃絲（光纖），其損耗可達(dá)20dB/km，可實現(xiàn)大容量的光纖通信。當(dāng)時，世界上只有少數(shù)人相信，如英國的標(biāo)準(zhǔn)電信實驗室（STL）、美國的Corning玻璃公司，Bell實驗室等領(lǐng)導(dǎo)。2009年高錕因發(fā)明光纖獲得諾貝爾獎。1970年，Corning公司研制出損失低達(dá)20dB/km，長約30 m的石英光纖，據(jù)說花費了3000千萬美元。1976年Bell實驗室在華盛頓亞特蘭大建立了一條實驗線路，傳輸速率僅45Mb/s，只能傳輸數(shù)百路電話，而用中同軸電纜可傳輸1800路電話。因為當(dāng)時尚無通信用的激光器，而是用發(fā)光二極管（LED）做光纖通信的光源，所以速率很低。1984年左右，通信用的半導(dǎo)體激光器研制成功，光纖通信的速率達(dá)到144Mb/s，可傳輸1920路電話。1992年一根光纖傳輸速率達(dá)到2.5Gb/s，相當(dāng)3萬余路電話。1996年，各種波長的激光器研制成功，可實現(xiàn)多波長多通道的光纖通信，即所謂“波分復(fù)用”（WDM）技術(shù)，也就是在1根光纖內(nèi)，傳輸多個不同波長的光信號。于是光纖通信的傳輸容量倍增。在2000年，利用WDM技術(shù)，一根光纖光纖傳輸速率達(dá)到640Gb/s。有人對高錕1976年發(fā)明了光纖，而2010年才獲得諾貝爾獎有很大的疑問。事實上，從以上光纖發(fā)展史可以看出，盡管光纖的容量很大，沒有高速度的激光器和微電子仍不能發(fā)揮光纖超大容量的作用。電子器件的速率才達(dá)到吉比特/秒量級，各種波長的高速激光器的出現(xiàn)使光纖傳輸達(dá)到太比特/秒量級（1Tb/s=1000 Gb/s），人們才認(rèn)識到“光纖的發(fā)明引發(fā)了通信技術(shù)的一場革命！”

　　優(yōu)點和不足（1）通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)；一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。400Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比任何傳輸媒質(zhì)的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里。（2）信號干擾小、保密性能好；（3）抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳，電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。（4）光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)和運輸；（5）材料來源豐富，環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。（6）無輻射，難于竊聽，因為光纖傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。［1］ （7）光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長。（8）質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差。（9）光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。（10）分路、耦合不靈活。（11）光纖光纜的彎曲半徑不能過?。ā?0cm）（12）有供電困難問題。利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

　　原理與應(yīng)用光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息．隨著信息技術(shù)傳輸速度日益更新，光纖技術(shù)已得到廣泛的重視和應(yīng)用。在多微機(jī)電梯系統(tǒng)中，光纖的應(yīng)用充分滿足了大量的數(shù)據(jù)通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術(shù)在電梯上的應(yīng)用，大大提高了整個控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，使電梯系統(tǒng)的并聯(lián)群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。

　　光源微機(jī)控制系統(tǒng)輸出的信號為電信號，而光纖系統(tǒng)傳輸?shù)氖枪庑盘?，因此，為了把微機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號在光纖中傳輸，首先要把電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光源就是這樣一種電光轉(zhuǎn)換器件。光源首先將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再向光纖發(fā)送光信號。在光纖系統(tǒng)中，光源具有非常重要的地位?？勺鳛楣饫w光源的有白熾燈、激光器和半導(dǎo)體光源等。半導(dǎo)體光源是利用半導(dǎo)體的 PN結(jié)將電能轉(zhuǎn)換成光能的，常用的半導(dǎo)體光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）和激光二極管（LD） 。

　　半導(dǎo)體光源因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、與光纖易于相容等優(yōu)點，在光纖傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　光電接收器在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栐诒晃C(jī)系統(tǒng)所接收前，首先要還原成相應(yīng)的電信號。這種轉(zhuǎn)換是通過光接收器來實現(xiàn)的。光接收器的作用就是將由光纖傳送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再把該電信號交由控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。 光接收器是根據(jù)光電效應(yīng)的原理，用光照射半導(dǎo)體的 PN結(jié)，半導(dǎo)體的 PN結(jié)吸收光能后將產(chǎn)生載流子，因此產(chǎn)生 PN結(jié)的光電效應(yīng)，從而將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。應(yīng)用于光纖系統(tǒng)中的半導(dǎo)體接收器主要有半導(dǎo)體光電二極管，光電三極管、光電倍增管和光電池等。光電三極管不僅能把入射光信號變成電信號，而且能把電信號放大，從而能夠與控制系統(tǒng)接口電路很好地匹配，所以光電三極管的應(yīng)用最為廣泛。

　　光纖光纖是光信號的傳輸通道，是光纖通信的關(guān)鍵材料。光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體。纖芯的主體是二氧化硅，里面摻有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纖芯外面有包層，包層與纖芯有不同的光折射率， 纖芯的光折射率較高， 用以保證光信號主要在纖芯里進(jìn)行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護(hù)作用的。光纖的兩個主要特征是損耗和色散。損耗是光信號在單位長度上的衰減或損耗，用db/km表示，該參數(shù)關(guān)系到光信號的傳輸距離，損耗越大，傳輸距離越短。多微機(jī)電梯控制系統(tǒng)一般傳輸距離較短，因此為降低成本，大多選用塑料光纖。光纖的色散主要關(guān)系到脈沖展寬。 在三菱電梯控制系統(tǒng)中， 光纖通信主要用于群控與單梯間的數(shù)據(jù)傳送及兩臺并聯(lián)的單梯之間的數(shù)據(jù)傳送。三菱電梯所用的光纖裝置主要由光源、光接收器和光纖組成，其中光源和光接收器被封裝在光纖接插件的定插頭內(nèi)，光纖與動插頭相連。

　　光波分復(fù)用技術(shù)［2］ WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)是指使用多束激光在同一條光纖上同時傳輸多個不同波長的光波技術(shù)。它能夠極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量。目前，1.6 Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模商用化。為了進(jìn)一步提高光纖傳輸?shù)娜萘浚?995年后DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）基礎(chǔ)成為了國際上主要的研究對象，朗訊貝爾實驗室認(rèn)為商用的DWDM系統(tǒng)容量最高能夠達(dá)到100 Tbit/s。目前，以10 Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM已在我國多個運營商中逐漸成為核心網(wǎng)主流。DWDM系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600 km增加到了2000 km以上。除此之外，粗波分復(fù)用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）也在城域光傳送網(wǎng)擴(kuò)展中應(yīng)運而生，具有超大容量、短距離傳輸和低成本等優(yōu)勢。研究人員還發(fā)現(xiàn)，將多個光時分復(fù)用OTDM信號進(jìn)行波分復(fù)用能夠大大提高傳輸容量。只要適當(dāng)結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)Tbit/s以上的傳輸，因此，它也成為未來光纖通信的發(fā)展方向。實驗室中大多數(shù)超過3 Tbit/s的傳輸實驗都是采取這種方式實現(xiàn)的。

　　光孤子通信技術(shù)［3］ 光是一種特殊的ps數(shù)量級上的超短光脈沖，它經(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的，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)到萬里。眾多試驗表明，它可以用于海底光纜通信等，而且適合與WDM系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成超高速大容量的光通信，當(dāng)單信道速率達(dá)到40 Gbit/s以上時，光孤子通信的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。

　　光纖接入技術(shù)光纖接入運用PON技術(shù)可以與多種技術(shù)相結(jié)合，比如ATM\SDH和以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON、EPON。相比之下，EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢而且成本相對較低，在和光纖技術(shù)相結(jié)合后，EPON不在只局限于局域網(wǎng)，還擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)。現(xiàn)在光纖到戶也采用EPON 技術(shù)；GPON對電路交換業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，又能充分利用現(xiàn)有的SDH技術(shù)，但是技術(shù)較復(fù)雜，成本偏高；APON將用于實現(xiàn)FTTH方案。

　　工作過程發(fā)送：CPU 通過專用 IC芯片將并行數(shù)據(jù)串行化，并根據(jù)通信格式插入相應(yīng)位碼（起始、停止、校驗位等） ，由輸出端 TXD將信號送入光纖接插件（即定插頭） ，再由光纖接插件中的光源進(jìn)行電—光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的光信號通過光纖動插頭向光纖發(fā)送光信號，光信號在光纖中向前傳播。接收：來自光纖的光信號經(jīng)光纖接插件的動插頭，向定插頭的接收器發(fā)送，接收器將接受到的光信號進(jìn)行光—電還原，從而得到相應(yīng)的電信號，該電 信號送入到專用的 IC 芯片的RXD輸入端，經(jīng)專用 IC芯片將串行數(shù)據(jù)改為并行數(shù)據(jù)后，再向 CPU傳送。

　　應(yīng)用領(lǐng)域光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。還用于長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)以逐步使用光纖通信并形成了占全球優(yōu)勢的比特傳輸方法；用于全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)（如中國的國家一級干線、各省二級干線和縣以下的支線）；它還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（CATV）系統(tǒng)，用于光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi)、飛船內(nèi)、艦艇內(nèi)、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。光纖傳輸系統(tǒng)主要由：光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源光器件構(gòu)成。要實現(xiàn)通信，基帶信號還必須經(jīng)過電端機(jī)對信號進(jìn)行處理后送到光纖傳輸系統(tǒng)完成通信過程。它適合于光纖模擬通信系統(tǒng)中，而且也適用于光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在光纖模擬通信系統(tǒng)中，電信號處理是指對基帶信號進(jìn)行放大、預(yù)調(diào)制等處理，而電信號反處理則是發(fā)端處理的逆過程，即解調(diào)、放大等處理。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，電信號處理是指對基帶信號進(jìn)行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調(diào)制（PCM ）和線路碼型編碼處理等，而電信號反處理也是發(fā)端的逆過程。對數(shù)據(jù)光纖通信，電信號處理主要包括對信號進(jìn)行放大，和數(shù)字通信系統(tǒng)不同的是它不需要碼型變換。

　　專業(yè)設(shè)置

　　基本信息專業(yè)名稱：光纖通信專業(yè)代碼：590309

　　培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)培養(yǎng)能從事光纖網(wǎng)絡(luò)工程的規(guī)劃建設(shè)、SDH系統(tǒng)的調(diào)測維護(hù)、電信核心網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)的工程維護(hù)等工作的應(yīng)用型人才。具有較強(qiáng)的電纜、光纜設(shè)計與施工、線路規(guī)劃概預(yù)算的能力以及在光纖通信設(shè)備安裝、調(diào)試與維護(hù)及其相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)的綜合職業(yè)能力。

　　主要課程工程制圖、電路與信號、電子技術(shù)、單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)、光纖通信原理、光纖通信設(shè)備、綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)、線路工程與概預(yù)算、CATV系統(tǒng)、通信光纜線路、接入網(wǎng)技術(shù)、通信電源、計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)字通信原理、通信終端設(shè)備等。

　　就業(yè)方向從事光纖通信線路工程和接入網(wǎng)的設(shè)計、施工、概預(yù)算編制和工程監(jiān)理；光纖通信設(shè)備的安裝、調(diào)試和操作維護(hù)；通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、施工、監(jiān)理等工作。

　　發(fā)展

　　光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的發(fā)展歷史只有一二十年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖．采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設(shè)電纜通信線路，而致力于發(fā)展光纖通信．中國光纖通信已進(jìn)入實用階段．光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質(zhì)實現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到通信目的的一種最新通信技術(shù)。通信的發(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴(kuò)大通信容量的過程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標(biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點：它傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。

　　趨勢FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式，對于實現(xiàn)信息社會有重要作用，還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來，只有少量的試驗。由于光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低；加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實用化進(jìn)程。發(fā)達(dá)國家對FTTH的看法不完全相同：美國AT&T認(rèn)為FTTH市場較小，在0F62003宣稱：FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極，要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早，已經(jīng)有近200萬用戶。中國FTTH處于試點階段。

　　FTTH遇到的挑戰(zhàn)現(xiàn)廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢與FTTH相比：①價格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡單③對于1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH大量推廣受制約。對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù)，如：網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會議電視，網(wǎng)上游戲，遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對稱的業(yè)務(wù)，ADSL就難以滿足。尤其是HDTV，經(jīng)過壓縮，其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開發(fā)，可壓縮到5～6Mbps。通常認(rèn)為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps，仍難以傳輸HDTV?？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業(yè)務(wù)到來時，非FTTH不可。

　　FTTH的解決方案通常有P2P點對點和PON無源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。F2P方案一一優(yōu)點：各用戶獨立傳輸，互不影響，體制變動靈活；可以采用廉價的低速光電子模塊；傳輸距離長。缺點：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置1個匯總用戶的有源節(jié)點。PON方案——優(yōu)點：無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡單；原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點：需要采用昂貴的高速光電子模塊；需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號互相沖突；傳輸距離受PON分比而縮短；各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時，不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。（按照市場價格，PEP比PON經(jīng)濟(jì)）PON有多種，一般有如下幾種：（1）APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。（2）BPON：即寬帶的PON。（3）OPON：采用通用幀處理的OFP-PON。（4）EPON：采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON，GPON是千兆以太網(wǎng)的PON。（5）WDM-PON：采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長有關(guān)，使維護(hù)不便，在FTTH中很少采用。無線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100米以上，已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對于一般用戶其上行不大，IEEE802.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”（FTTH+無線接入）的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)，如果采用PON，就特別簡單，因為此PON無上行信號，就不需要測距的電子模塊，成本大大降低，維護(hù)簡單。如果，所屬PON的用戶群體，被無線城域網(wǎng)WiMAX（1EEE802.16）覆蓋而可利用，那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢，但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。光交換的發(fā)展實際上可表示為：通信輸+交換。光纖只是解決傳輸問題，還需要解決光的交換問題。過去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的，傳輸?shù)氖请娮有盘枺粨Q是采用電子交換機(jī)。通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸?shù)氖枪庑盘?。合理的方法?yīng)該采用光交換。但由于光開關(guān)器件不成熟，只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網(wǎng)的交換，即把光信號變成電信號，用電子交換后，再變還光信號。顯然是不合理的辦法，是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān)，以實現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，特別是所謂ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)。通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?，一般速度都是xGbps的，電子開關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實現(xiàn)電子交換。而光交換可實現(xiàn)高速XGbDs的交換。當(dāng)然，也不是說，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號的交換，應(yīng)采用成熟的電子交換，沒有必要采用不成熟的大容量的光交換。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)網(wǎng)中，信號以“包”的形式出現(xiàn)，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在大量同方向的包匯總后，數(shù)量很大時，就應(yīng)該采用容量大的光交換。少通道大容量的光交換已有實用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實現(xiàn)。由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在8—16個。電子交換一般有“空分”和“時分”方式。在光交換中有“空分”、“時分”和“波長交換”。光纖通信很少采用光時分交換。光空分交換：一般采用光開關(guān)可以把光信號從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖?？辗值墓忾_關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。采用集成技術(shù)，開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān)，其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)（Lucent），屬于試驗性質(zhì)的。光波長交換：是對各交換對象賦于1個特定的波長。于是，發(fā)送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現(xiàn)光波長交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實用化的可變波長的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長的相結(jié)合的交叉連接試驗系統(tǒng)（corning）。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長路由交換的現(xiàn)場試驗，半徑5公里，共有43個終端節(jié)，（試用5個節(jié)點），速率為2.5Gbps。自動交換的光網(wǎng)，稱為ASON，是進(jìn)一步發(fā)展的方向。集成光電子器件的發(fā)展如同電子器件那樣，光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成，但會有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路，如同一塊印刷電路板，可以把光電子器件組裝于其上，也可以直接集成為一個光電子器件。要實現(xiàn)FTTH也好，ASON也好，都需要有新的、體積小的和廉價的和集成的光電子器件。光纖通信的市場眾所周知，2000年IT行業(yè)泡沫，使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展，產(chǎn)品生產(chǎn)過剩。無論是光傳輸設(shè)備，光電子器件和光纖的價格都狂跌。特別是光纖，每公里泡沫時期價格為￥1200，價格Y100左右1公里，比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復(fù)？根據(jù)RHK的對北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計和預(yù)測，如圖2.在2002年是最低谷，相當(dāng)于倒退4年。有所回升，但還不能恢復(fù)。按此推測，在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn)，在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動的。FTTH畢竟是信息社會的需求，光纖通信的市場一定有美好的情景。發(fā)達(dá)國家的FTTH已經(jīng)開始建設(shè)，已經(jīng)有相當(dāng)?shù)氖袌?。大體上看，器件和設(shè)備隨市場的需要，其利潤會逐步回升，2007-2008年可能良好。但光纖產(chǎn)業(yè)，盡管反傾銷成功，價格也仍低迷不起，利潤甚微。實際上，在世界范圍內(nèi)，光纖的生產(chǎn)規(guī)模過大，而FTTH的發(fā)展速度受社會環(huán)境、包括市民的經(jīng)濟(jì)條件和數(shù)字電視的發(fā)展的影響，上升緩慢。據(jù)了解，有大公司封存幾個光纖廠，根據(jù)市場情況，可隨時啟動生產(chǎn)，其結(jié)果是始終供大于求。供不應(yīng)求才能漲價，是通常的市場規(guī)律，所以光纖產(chǎn)業(yè)要想厚利，可能是2009年后的事情。中國經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)和小城鎮(zhèn)，還需要建設(shè)光纖線路，但光纖用量仍然處于供大于求的范圍內(nèi)。對中國市場，F(xiàn)TTH受ADSL的挑戰(zhàn)和數(shù)字電視HDTV發(fā)展的制約，會有所延后。中國大量建設(shè)FTTH的社會環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時間。不過，北京奧運會需要HDTV的推動和設(shè)備價格的下降，會促進(jìn)FTTH的發(fā)展。預(yù)計在2007-2008年在中國FTTH可開始推廣。不過也有些大城市的所謂中心商業(yè)區(qū)CBD，有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)力量，已經(jīng)采用光纖到住地PTTP來建設(shè)?？偟膩碚f，中國的FTTH處于試點階段。試點的作用，一方面是摸索技術(shù)和建設(shè)的經(jīng)驗，另一方面，還起競爭搶占用戶的作用。所以，電信運行商，地方業(yè)主都積極對FTTH試點，以便發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)。因此，廣播運行商受到巨大的挑戰(zhàn)，廣播商應(yīng)加快發(fā)展數(shù)字電視的進(jìn)程，并且要充實節(jié)目內(nèi)容和采取有競爭力的商業(yè)模式。如果廣播商要發(fā)展VOD點播電視，還需要對電纜電視網(wǎng)雙向改造，如果采用光纖網(wǎng)，可更充分地適應(yīng)未來的技術(shù)發(fā)展和市場需求。寬帶中國戰(zhàn)略工業(yè)和信息化部在2012年5月發(fā)布的《寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃》中提出，到2015年，全國基本實現(xiàn)“城市光纖到樓入戶，農(nóng)村寬帶進(jìn)鄉(xiāng)入村”。城市家庭接入帶寬達(dá)到20兆比特/秒，農(nóng)村家庭接入帶寬達(dá)到4兆比特/秒；實現(xiàn)光纖到戶覆蓋兩億戶，用戶超過4000萬，城市新建住宅光纖到戶率達(dá)到60%以上。“我國寬帶市場的接入方式與技術(shù)以ADSL為主，而其他寬帶速率高的國家基本上是以光纖接入為主。”中國工程院院士趙梓森說，實現(xiàn)光纖入戶是寬帶戰(zhàn)略最重要的一環(huán)。中國科學(xué)院院士干福熹表示，光纖通信具有信息容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信號干擾小等優(yōu)點。全世界通信系統(tǒng)中，90%以上的信息量都是經(jīng)過光纖傳輸?shù)?。未?～10年，我國規(guī)模實施光纖到戶每年所需的光纖預(yù)計在一億公里以上，從而為國內(nèi)光纖通信業(yè)發(fā)展帶來很好的機(jī)遇。據(jù)國際電信聯(lián)盟最新統(tǒng)計，全球已推出寬帶戰(zhàn)略的國家和經(jīng)濟(jì)體達(dá)112個。寬帶戰(zhàn)略的實施，必將帶來光纖接入大發(fā)展，并使光纖寬帶產(chǎn)業(yè)成為整個信息通信產(chǎn)業(yè)中成長最快、發(fā)展空間最大的產(chǎn)業(yè)之一。

　　網(wǎng)站全球光纖到戶熱點門戶網(wǎng)站——中國光纖通信網(wǎng)，是目前國內(nèi)領(lǐng)先的光纖通信資訊類門戶網(wǎng)站。隨著中國三網(wǎng)融合和光纖到戶的飛速發(fā)展，供用戶交流的網(wǎng)上平臺更少，專業(yè)的資訊比較分散。而中國光纖通信門戶的開放，為行業(yè)內(nèi)企業(yè)，用戶，愛好者提供了一個在網(wǎng)絡(luò)上的互相傳遞業(yè)界資訊，交換產(chǎn)品信息等提供了一個大型專業(yè)的平臺。中國光纖通信門戶的優(yōu)勢在于以提供行業(yè)資訊，新聞，專業(yè)知識，無數(shù)的產(chǎn)品供求信息，以及開放式的運營模式，多樣化的增值服務(wù)，人性化的版面設(shè)計等。使您能更好更領(lǐng)先的掌握行業(yè)中的動態(tài)，獲取更多的商機(jī)。從而為廣大光纖通信企業(yè)拓展網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，進(jìn)軍電子商務(wù)提供不易多得的良機(jī)與契機(jī)。中國光纖通信門戶特色：信息交流，技術(shù)溝通，產(chǎn)品展示，資訊閱覽，新聞訂閱，供求關(guān)系，尋求商機(jī)，廣告服務(wù)，會員提升，企業(yè)建站，個性建設(shè)，協(xié)會資料，展會資源，行業(yè)人才，商務(wù)代理等。

　　光纖通信原理

　　光纖通信原理—組成部分

　　最基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖線路、中繼器以及無源器件組成。其中光發(fā)信機(jī)負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺饫w線路負(fù)責(zé)傳輸信號，而光收信機(jī)負(fù)責(zé)接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。

　?。?）光發(fā)信機(jī)----由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成，實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。

　?。?）光收信機(jī)----由光檢測器和光放大器組成，實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。

　?。?）光纖線路----其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號，經(jīng)過光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測器上去，完成傳送信息任務(wù)。

　?。?）中繼器----由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減;另一個是對波形失真的脈沖近行政性。

　　（5）無源器件----包括光纖連接器、耦合器等，完成光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合。

　　3.光纖通信原理

　　光纖通信的原理就是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖經(jīng)過光的全反射原理傳送;在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。

　　光通信正是利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定的條件時，光便能在光纖內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康摹９饫w的導(dǎo)光特性基于光射線在纖芯和包層界面上的全反射，使光線限制在纖芯中傳輸。光纖中有兩種光線，即子午光線和斜射光線，子午光線是位于子午面上的光光線，而斜射光線是不經(jīng)過光纖軸線傳輸?shù)墓饩€。

　　下面以光線在階躍光纖中傳輸為例解釋光通信的原理。

　　如圖所示為階躍型光纖，纖芯折射率為n1，包層的折射率為n2，且n1》n2，空氣折射率為n0。在光纖內(nèi)傳輸?shù)淖游绻饩€，簡稱內(nèi)光線，遇到纖芯與包層的分界面的入射角大于θc時，才能保證光線在纖芯內(nèi)產(chǎn)生多次反射，使光線沿光纖傳輸。然而，內(nèi)光線的入射角大小又取決于從空氣中入射的光線進(jìn)入纖芯中所產(chǎn)生折射角θ2，因此，空氣和纖芯界面上入射光的入射角θi就限定了光能否在光纖中以全反射形式傳輸，與內(nèi)光線入射角的臨界角θc相對應(yīng)，光纖入射光的入射角θi 有一個最大值θmax。

　　當(dāng)光線以θi》θmax入射到纖芯端面上時，內(nèi)光線將以小于θc 的入射角投射到纖芯和包層界面上。這樣的光線在包層中折射角小于90度，該光線將射入包層，很快就會露出光纖。

　　當(dāng)光線以 θi《θmax入射到纖芯端面上時，入射光線在光纖內(nèi)將以大于 的θc入射角投射到纖芯和包層界面上。這樣的光線在包層中折射角大于90度，該光線將在纖芯和包層界面產(chǎn)生多次反射，使光線沿光纖傳輸。

　　光纖通信的優(yōu)缺點是什么

　　光纖通信是有線（固網(wǎng)）通信技術(shù)，而是衛(wèi)星通信是無線（移動）通信技術(shù)。而有線和無線，簡單從名字上看，差別就明顯的很。下面簡單講一下這兩類技術(shù)的優(yōu)缺點：

　　無線通信的優(yōu)點：

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)；而有線通信網(wǎng)絡(luò)反之。家里裝修過的都知道，家里某個房間如果要想布網(wǎng)線，必須在裝修時做好。如果裝修完了，想在某個房間增加網(wǎng)線就非常困難了，這時就只能通過無線路由器+無線網(wǎng)卡的方式來實現(xiàn)類似功能。同理，幾乎所有正規(guī)的有線網(wǎng)絡(luò)，都需要提前設(shè)計，規(guī)劃和施工，靈活性和可擴(kuò)展性都較無線網(wǎng)絡(luò)弱得多。

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低廉，而有線通信網(wǎng)絡(luò)反之。就以大家天天都使用的3G/4G通信舉例，運營商建設(shè)一個基站，能很容易的同時為幾百甚至上千個終端提供通信服務(wù)。

　　無線通信可以提供很強(qiáng)的移動性，而有線通信的移動性很弱。這一條是比較容易理解的吧，不太多展開了。

　　說了半天無線通信的優(yōu)點，那是不是有線通信就可以被替代了呢？答案當(dāng)然是否定的：

　　有線通信帶寬大，而無線通訊網(wǎng)絡(luò)反之。通過電纜，可以做到10Gb/S速率；而通過光纖，可以提供400Gb/S速率。這對于無線通信來說，還是無法企及的。

　　有線通信提供的通信服務(wù)質(zhì)量通常更穩(wěn)定一些。無線通信受限于通信介質(zhì)，服務(wù)質(zhì)量較弱。

　　以上特點決定了，有線通信技術(shù)多用于核心網(wǎng)，實現(xiàn)通信業(yè)務(wù)的傳輸和匯聚；而無線通信技術(shù)多用于靠近客戶端，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的接入。

　　說回光纖通信，目前有線網(wǎng)絡(luò)整體都在向光纖方向發(fā)展（光進(jìn)銅退），相對于其他有線通信技術(shù)，光纖通信的優(yōu)點大致有：

　　帶寬超大，如上文所提，目前400Gb/S的光纖網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始商用了。

　　對信號的損耗極低，傳輸距離遠(yuǎn)。無中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里。

　　抗干擾性強(qiáng)、傳輸質(zhì)量佳。

　　傳輸保密性好，難于竊聽。據(jù)我所知，目前還沒有比較方便的方法將一根光纖旁路出來竊聽。

　　材料來源豐富，成本低廉，有利于環(huán)境保護(hù)。

　　而衛(wèi)星通信，則是無線通信發(fā)展的一個極端?；荆ㄐl(wèi)星）覆蓋最廣，靈活性和可移動性最佳，信號質(zhì)量最弱，帶寬最低。

　　衛(wèi)星通信主要解決的是通信的完全覆蓋率的問題。地球太大了，大洋荒漠高峰。。.。總有很多人跡罕至的地方。在這些地方設(shè)置通信設(shè)施，是很不合算的，使用率低，維護(hù)也很困難。相對而言，衛(wèi)星通信的成本雖然很高，在這些地方反而是最便宜的解決方案。