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[論文摘要]光纖是通信網絡的優良傳輸介質,光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信,光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能,目前它已成為最主要的信息傳輸技術。介紹我國光纖通信技術的現狀,總結光纖通信技術的幾種關鍵技術,并對光纖通信技術的發展趨勢進行論述。
一、光纖通信的概況
1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),預見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。
光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前,光纖通信技術已有了長足的發展,新技術也不斷涌現,進而大幅度提高了通信能力,并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。
二、光纖通信技術發展的現狀
(一)波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。
(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。目前,國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術的發展趨勢
近幾年來,隨著技術的進步,電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放,光纖通信的發展又一次呈現了蓬勃發展的新局面,以下在對光纖通信領域的主要發展熱點作一簡述與展望。]
(一)向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間里增加了2000倍,比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量,而且也為各種各樣的新業務,特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。
(二)向超大容量WDM系統的演進。采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:3.與信號速率及電調制方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;4.利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。
(三)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點到點通信為基礎的系統,其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功,前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是:1.實現超大容量光網絡;2.實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;3.實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;4.實現網絡的透明性,允許互連任何系統和不同制式的信號;5.實現快速網絡恢復,恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。
關鍵詞:光傳輸技術 教學改革 課程建設
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:A 文章編號:1002-7661(2015)09-0002-02
進入21世紀后,隨著信息需求的急劇增加,光纖通信技術憑借其巨大的潛在帶寬容量,成為支撐通信業務量增長的最重要的通信技術之一。目前光纖已成為信息寬帶傳輸的主要媒質。光纖通信系統也必將成為國家信息基礎設施的支柱。在我們這樣一所具有通信系統行業背景的高校,光纖通信類課程無論是對自己在未來工作崗位上的實踐或是今后的進一步深造都具有重要的意義。
一、課程建設的目的
光傳輸技術是主要研究以光作為信息載體的信號在光波導(如光纖)中傳輸原理、傳輸特性、光發送機和光接收機的工作原理和基本特征及其在局域網中基本應用的一門課程。它的許多理論廣泛應用于與光通信有關的各個領域,是光通信技術的基礎。
《光傳輸技術》課程是光纖通信類課程群中的重要專業基礎課,通過對《光傳輸技術》課程的學習應使學生對光纖傳輸和光纖通信系統的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識,培養學生分析和解決工程技術問題的能力,為進一步學習相關專業課打下基礎。光傳輸技術是每個從事光電信息產業的工程技術人員的必備知識,對光電信息科學與工程專業的學生進一步學習后續課程起著很重要的鋪墊作用。通過本課程的教學和實踐,應使學生分別從了解、理解和掌握三個層次把握光傳輸技術中的有關研究方法、基本理論、概念和應用,并能充分運用所學知識進行一些簡單的光傳輸系統設計。
二、教學內容的改革
《光傳輸技術》課程主要介紹以光作為信息載體的信號在光波導(如光纖)中傳輸原理、傳輸特性、光發送機和光接收機的工作原理和基本特征及其在局域網中基本應用的一門課程。它的許多理論廣泛應用于與光通信有關的各個領域,是光通信技術的基礎。通過本課程的學校讓學生了解光纖通信系統的構成,掌握光信號發射、光信號接收、光信號在光纖中傳輸原理與設計;掌握時分復用、波分復用光纖傳輸系統的原理與設計;了解光纖局域網、相干光通信系統和全光光纖通信網的結構等理論知識,為學生進一步學習專業課程和今后從事與信息通信領域的工作和研究奠定良好的理論和思想方法基礎。
在教材方面,我們選擇了袁國良、李元元編寫的《光纖通信簡明教程》(清華大學出版社)作為教材。這本教材的內容章節安排合理,知識點覆蓋面廣,理論體系較為完整,同時這本教材是在大學的普通物理學的基礎上編寫的,從光纖通信的物理學基礎出發,著重闡明光通信系統的物理概念并對光纖通信系統各部分的基本理論都有較好的介紹,盡量避免過多的理論計算,以掌握光纖通信系統的基本原理和特點為主要目的。因此這本教材的內容對學生來講不難理解,所講授的內容比較容易掌握。
三、教學手段的改革
為適應新時期“培養創新型人才”的需求,結合我校培養應用型人才的特點,以及我院光電信息科學與工程專業特點,充分吸收多種教學模式的優點,認真探索和實踐有效的課堂教學模式。在近幾年的教學中,圍繞課堂教學質量的提高,也為了改變傳統的“教師一言堂”的死板局面,提出了“教師指導下的學生自主式教學模式”。對于少部分不是非常重要的章節,先由教師提出一些帶有線索性的思考題,再由學生帶著問題去自學,然后主動上講臺就某個思考題發表演講,痛快地過把“教師癮”,以充分調動學生的學習熱情,鍛煉學生的能力和膽量,培養學生的上進心和自信心。學生講解不足之處再由教師做糾正和補充。這樣,可以有效地幫助學生快速地抓著問題的本質和核心,理清知識條理和脈絡,找到自學的竅門。
教學過程中引入計算機的多媒體功能。比如為了增強光在光纖傳輸過程中教學中關于光場模式分布的直觀性,采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程,計算模擬光場模式分布,可以直觀地給出三維穩態分布圖,融合計算機的靈活性、新穎性和光學現象的直觀性及趣味性。通過演示實驗,讓同學們觀察到各種光學現象,展現了“百聞不如一見”的效果,使學生進一步加深了對課程內容的理解,激發學生的求知欲和好奇心,刺激同學們的思考。
同時,我們建立了課程學習網站,將《光傳輸技術》課程的教學大綱、授課教案、習題和實驗指導、參考目錄等內容放到課程學習網站上并做到及時更新,建立完善基于網絡資源的遠程學習環境,逐步完善支持服務規范,為學生的個性化學習提供高質量的支持服務。學生可以在任意地點下載教師的教案進行學習,并且就學習中遇到的問題通過討論版提出,尋求老師或者同學們的幫助。
四、考核方式的改革
論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術的特點
(1) 頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3) 抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用 SDH +光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的 CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV 大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網 PSTN 中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大, 但還有許多應用能力在閑置, 今后隨著社會經濟的不斷發展, 作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力, 推動通信網絡的繼續發展。因此, 光纖通信技術在應用需求的推動下, 一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
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[2]何淑貞,王曉梅. 光通信技術的新飛躍[J]. 網絡電信,2004,(2)
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信息的傳送。光纖通信技術最基本的系統組成有三大板塊,主要有:光的發射、接受和光纖傳輸。該通信系統可以單獨進行數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。光源的調制方式、調制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術系統的容許頻帶。比如說,有一些單波長光纖的通信系統,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,促使光纖寬帶發揮積極的效應,增加光纖傳輸的信息量。1.2抗干擾光纖通信有一個特別好的優點,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勢。光纖的質量輕、體積小,既能有效節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,溫度穩定度高、穩定性能好,所以使用壽命一般都很長。光纖通信優勢明顯,促成了光纖通信技術在現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光纖通信技術發展特點
2.1擴大了單一波長傳輸的容量
當今社會僅單一波長傳輸的容量就高達40Gbit/s,并且相關部門在這個基礎上已經開始研究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,美國優先在LTU-TSG15會議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統的倡議。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。
2.2超長距離的傳輸
在傳輸網絡的骨干中,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: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,64×和32×10Gbit/s的系統正在研發中,已經取得了不小的進展。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光纖通信發展現狀
3.1普通光纖發展現狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術的進步,系統逐步發展,單一波長信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產生了進一步提升的可能,表現在不同的區域,一種符合ITUTG654規定截止波長的單模光纖,還有符合G653規定的單模光纖,做出了發展性完善。
3.2核心網發展現狀
我國的幾大干線已經全面地采用了光纜,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,今后不會繼續發展。G654也因為不能實現該種通信方式系統容量的大幅度增加,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,多數使用分立光纖,這些光纜中的舊式結構已經停用。
3.3接入網光纜發展現狀
接入網的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點,通常通過增多光纖芯數的方法來增加網容量。由于市內管道的管道內徑一定,結合光纖的芯數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室內光纜發展現狀
室內光纜通常需要能夠滿足不同的要求,具備多種功能。比如說數據、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,指出了室內光纜。它至少要包括兩大部分,即局內光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內的用戶端,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,布放的位置相對固定。
3.5通信光纜在電力線路內
光纖只是一種介電質,光纜卻可以是一種全介質,而且是完全無金屬的。這種全介質的光纜將會成為電力系統中最理想的線路。在電線桿的敷設中普遍應用兩種全介質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,另一種是全介質自承式的結構。因為全介質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改造過程中得到了廣泛實施。國內已經生成許多種類達到市場要求的ADSS光纜,但是在其產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達,網絡用戶需求不斷上漲,無紙化辦公成為一種時尚。這就出現了電子公文。
4.1電子公文與紙質公文的共性和差別
紙質辦公是一種傳統的辦公模式,在歷經了多年的傳承之后,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。電子公文的產生就有了很大的區別。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越性。現代化信息社會必須有無紙化,在此基礎上朝著網絡化、信息化、科學化、自動化、智能化的趨勢快速發展。
4.2電子公文的必要性
傳統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公文,但是紙質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,電子公文代替紙質公文始終是必然的趨勢。相對于紙質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,隨著現代化辦公水平的提高,電子公文的質量也必須精益求精。所以,必須明確電子公文的幾項專業技術,抓住進步的空間。電子公文不能滿足于現有的硬件配置。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。軟件的后續升級不及時,其他軟件系統的兼容性存在問題。
5光纖通信的發展與展望
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。光纖通信技術已經成為現代化信息時代的必要性存在。現在從關鍵點回復到光纖通信的全局考慮,光纖通信的未來發展趨勢十分可觀。可發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光網絡智能化
光網絡智能化的實現是在光纖通信技術當中十分關鍵的研發方向,在光纖通信技術將近40年的發展歷程中,傳輸一直占據著主要地位,成為光通信技術的干線。伴隨著計算機技術的連續進步和發展,完美地將通信技術與計算機技術結合起來,促使網絡技術發生更高層次的發展和進步。現代光網絡在實現傳輸的同時,結合了連續控制技術、自動發現能力和更加完善實用的保護和恢復功能系統,真正實現了光網絡的智能化。
5.2全光網絡
全光網絡是光纖通信技術在發展過程中的最高層次,是光線技術發展到頂端的最理想階段,也是未來通信網絡將要發展成為的最終目標,也就是說未來的通信網絡就是屬于全光的時代。原始的全光網絡對于實現節點處的全光化雖然是可操作的,但是在各網絡節點處采用的仍然是電器件,這就會阻礙光纖通信容量的穩步提升,所以,全光網絡就是光纖通信網絡不斷發展的終極目標。
5.3光器件集成化
在光電子器件發展的過程中,追求的就是光器件集成化的真正實現。考慮到全光通信網絡實現過程中的關鍵點,器件的集成十分重要,器件的集成更是全光網絡通信技術的核心技術。將檢測器、激光器、調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表層上的連續沉積來實現的,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,但是由于傳統互聯網接入技術有限,接入帶寬不足,以及現代互聯網多媒體的發展需求,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實的,我們必須實現光器件的集成,從而保證光纖通信的發展核心堅固扎實。
6結語
【論文摘要】:在許多基于單片機的應用系統中,系統需要實現遙控功能,而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點,是一種較為常用的通信方式。
在許多基于單片機的應用系統中,系統需要實現遙控功能,而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點,是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案,主要應用于近距離的無線數據傳輸,也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范(115200bps)到ASKIR(1.152Mbps),再到最新的FASTIR(4Mbps),紅外線接口的速度不斷提高,使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊,由于它的波長較短,對障礙物的衍射能力差,所以只適合于短距離無線通訊的場合,進行"點對點"的直線數據傳輸,因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。
一、紅外通信的基本原理
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體,即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號,通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號,再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調,還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制(PWM)和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制(PPM)兩種方法。
簡而言之,紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調,以便利用紅外信道進行傳輸;紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。
二、紅外通訊技術的特點
紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術,被眾多的硬件和軟件平臺所支持:
⑴通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;
⑵主要是用來取代點對點的線纜連接;
⑶新的通訊標準兼容早期的通訊標準;
⑷小角度(30度錐角以內),短距離,點對點直線數據傳輸,保密性強;
⑸傳輸速率較高,目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用,16M速率的VFIR技術已經。
三、紅外數據通訊技術的用途
紅外通訊技術常被應用在下列設備中:
⑴筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦;
⑵打印機、鍵盤鼠標等計算機設備;
⑶電話機、移動電話、尋呼機;
⑷數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表;
⑸工業設備和醫療設備;
⑹網絡接入設備,如調制解調器。
四、紅外數據通訊技術的缺點
⑴通訊距離短,通訊過程中不能移動,遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低(115.2kbit/s);
⑶紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸,功能單一,擴展性差。
五、紅外通信技術對計算機技術的沖擊
紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰,包括歷史悠久的調制解調器。預計,執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。
紅外通信標準規定的發射功率很低,因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前,惠普移動計算分公司正在開發內置式端口,所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶,可以把計算機放在電話機的旁邊,遂行高速呼叫,可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的,故不需要調制解調器。
紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式,如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換;在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。
六、紅外通信技術開辟數據通信的未來
目前,符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場,然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的,所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽,可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用,建立和保持對無線PCS系統的連接;擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的,所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用,包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機,以提供紅外數據通信。而且,由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器,所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機,現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機,在這些地方,掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。
預計在不久的將來,紅外技術將在通信領域得到普遍應用,數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性,保密性強,故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信,特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述,它還將對計算機技術產生沖擊,對未來數據通信產生重大影響。
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