《光通信器件》
课程作业
基于光通信的通信网络发展
摘要：本文主要分析了光通信网络的现状及其发展方向，从运营商的角度分析，则趋向于从层次结构上构造通信网络的未来模型。首先，从横向划分，通信网络从内到外分为两层 核心网络和接入网络，这两个层次的网络通过一系列的网关 媒体网关MG、应用网关AG等相连。其次，从纵向划分，通信网络从下向上分为三层 基础承载层、核心控制层和业务应用层。基础承载层同时作为核心网络和接入网络的传输层，也是当前光网络技术研究和发展的重点领域。
Abstract：This paper analyzes the status of optical communication networks and their development, from the perspective of operators, tend to be in the hierarchy is constructed from the communication network of the future model. First of all, from the horizontal division of communications networks from the inside is divided into two core network and access network, the two-level network through a series of gateway media gateway MG, application gateway AG and so connected. Second, from a vertical division, communications network is divided into three layers from the bottom up foundation bearing layer, control layer and the core business application layer. Foundation bearing layer at the same time as the core network and access network transport layer, is also the current optical network research and development focus areas.
引言：从运营商的角度分析，通信网络的发展则趋向于从层次结构上构造通信网络的未来模型。首先，从横向划分，通信网络从内到外分为两层 核心网络和接入网络，这两个层次的网络通过一系列的网关 媒体网关MG、应用网关AG 等 相连。其次，从纵向划分，通信网络从下向上分为三层：基础承载层、核心控制层和业务应用层。基础承载层同时作为核心网络和接入网络的传输层，也是当前光网络技术研究和发展的重点领域
谈到网络的未来发展 多数观点都是从通信网络技术研究的角度提出的，这些观点包括：未来网络是基于IP和DWDM的多业务网;单根光纤将可传送1Tbit/s 以上的业务;IP路由器和ATM交换机将采用2.5G和10G接口，并在2.5G以上趋
于统一，很快取代SONET和SDH;OADM和OXC将提供接入网和网络的保护/恢复和重新配臵;利用OXC实现环状网或网状网，在光层具有网管功能。
第一章、接入网络技术对光网络的影响
从现实的通信网络向未来网络发展是一个渐进的演变过程，在未来网络的核心控制层真正形成之前，光传输网络将是一个多业务传输网络，必须提供在核心网和接入网之间传送各种不同业务的接口和能力。实际上，光传输网的发展将更多地受到接入网的影响，因为接入网的发展正是与核心网提供的业务和应用一一对应的。
接入网的分类方法有很多，在网络规划和建设中应用最多的是根据带宽和承载的业务来分，即分为窄带接入网和宽带接入网两种基本类型。窄带接入网以承载话音业务 普通电话、ISDN、传真、音频专线等和窄带数据业务 DDN、帧中继、分组交换、拨号上网等为主，传输介质为双绞线;宽带接入网以承载宽带多媒体业务 宽带上网、视频会议、网络互联、虚拟专用网等)为主，传输介质有普通双绞线(对应的接入技术为xDSL)、五类双绞线(对应的接入技术为LAN)、同轴电缆(对应的接入技术为HFC)和光纤。
窄带接入技术经过前几年的充分发展，已经非常成熟，接入成本急剧下降，网络性能日益改善，为社会提供了优质的通信服务。随着话音业务由时分话音逐步向分组话音转移，基于时分复用(TDM)的窄带接入技术，也基本上走完其发展历程。
与窄带接入相适应的光传输技术的发展顶峰是SDH。它以同步传送模块(STM-1，155Mb s)为基本概念，其模块由信息净负荷(payload)、段开销(SOH)、管理单元指针(AU)构成，其突出特点是利用虚容器方式兼容各种PDH体系。SDH 传输网具有智能化的路由配臵能力、上下电路方便、维护监控管理能力强、光接口标准统一等优点。在组网应用上，SDH设备可以组成环形、星形、链形等各种拓扑结构以及这些基本形状的组合，并且可以通过分插复用(ADM)和交叉连接(DXC)灵活实现电路调度。
尽管SDH以同步传送模块 STM-1 为基本概念，以承载窄带业务为特征的整个光传输网络，电路调度的基本单位仍然是遵从G.703协议的2Mb s。
随着数据通信业务的迅速发展，特别是Internet业务量爆炸式的增长，数据传输对带宽的要求越来越高。尤其是未来数据网络承载的业务将以宽带IP业务为主，所以未来网络首先要考虑如何更好地适应IP业务的需求。与此相适应的接入网络将是目前蓬勃发展起来的宽带接入网，其中最具代表性的是城域网。城域网是介于IP骨干网和最终的用户引入手段之间区域性网络，在网络规划中属于接入网的范畴。城域网将是以宽带光传输为开放平台，通过各类网关实现话音、数据、图象、多媒体、IP接入和各种增值业务及智能业务，并与各运营商长途网和PSTN 互通的本地综合业务接入网络。城域网是多种技术、产品、网络的融合体，需要以业务需求主导网络建设。因此，与城域网相对应并且能够兼顾窄带接入需求的传输网络，将是一个具备综合业务传输能力的网络。
不久前我们还在谈论IP over SDH、IP over ATM、IP over DWDM等，正当人们还在讨论不休时，传送多业务的光网络，已经从基于SDH SONET的多业务传输平台悄然过渡到基于DWDM的多业务传输平台。
DWDM技术以其大容量、支持多业务、可扩充性好等优点将成为未来传输网的主体，且已被广泛应用于国际和国内长途干线传输网。随着局域网业务量迅速地膨胀，DWDM在城域网中的应用也将越来越广泛。
第二章、光通信网络发展规划模型
随着对未来网络模型看法渐趋统一，传输网络的规划建设也由过去分立的骨干网传输和接入网传输转向统一的基础传输，进而过渡到统一的光网络，最终形成全光通信网。传输网络逐步走向统一的过程，充斥着光缆网络与光通信设备的交替发展、互相促进。与此对应，光网络的规划建设也呈现层次化的特点。从通信建设实践的观点来看，一个完整的光通信网络，从下往上包括三层：物理介质层、光层和业务接口层。
1、物理介质层
物理介质层即光缆层，其主要功能是规范在该层中使用各类光缆介质的技术规范和组网要求，需要考虑的因素主要有两方面：光缆的类型和光缆网络的拓扑结构。
光缆的选择包括光纤的类型和成缆技术，光纤类型主要由光层面上采用的技术、设备和传输距离决定，成缆技术的选择则取决于光缆网络的拓扑结构和使用区域。
光通信在整个通信网中的发展是由核心向边缘逐步扩展的，最初是骨干传输，目前发展到光纤接入网，逐步迈向全光通信网这个发展目标。而我们的网络向这一目标进发不可能一步到位，必须逐步光纤化，尤其在通信网末端的用户引入部分，在很长一段时间内将是光缆与铜缆并存。
骨干传输部分的光缆网络拓扑结构的规划相对比较简单，尽管光通信网络由点对点传输向以环形为主的复杂结构转变，光缆网络也只需在一些传输枢纽节点之间布放一定芯数的光缆即可。关于光接入网的发展，我们常听到光纤到路边 FTTC 、光纤到大楼 FTTB 、光纤到户 FTTH 的提法，这三种方式对应着光接入网的三个发展阶段，也对应着接入部分光缆网络拓扑结构的不同的复杂程度。在未来光网络中，实现FTTC，需要使用大对数带状光缆，拓扑结构以环形为主 实现FTTB，通常使用芯数适中的普通光缆，采用以FTTC节点为中心的星形结构，重要结点可以通过设备配臵形成环形网 实现FTTH，主要采用芯数较少的光缆，在楼内布线中，软光缆将被大量使用。
2、光层
光层的主要功能是考虑光通信网络中采用的光传输、交换、路由、控制等技术标准和组网规范，向下与光缆网络结合，组成各种拓扑结构的光网络，向上与各种业务和应用系统、接入系统连接，提供各种业务接口。
在计算机网络、电信网络以及有线电视网络逐步融合的进程中，三个网络在光层的融合将起到关键的作用。目前在长距离的传输系统中，SDH逐渐被DWDM所代替，透明光通道可以承载不同的业务，标志着通信网中的光层已经形成。
光层作为一个单独的层面提出来，在网络规划中也形成了以DWDM为基础的完整的光网络模型。DWDM与光缆物理网络互相配合，可以构建各种拓扑结构的具有完善的自愈保护和配臵功能的网络，既可以在光缆层面实现物理路由保护，也可以在光层面上实现自愈保护，与业务系统结合，还可以在业务层面实现逻辑路由保护。
3、业务接口层
业务接口层是实现光网络与各种业务系统连接、实现光网络对各种业务的承载的重要环节，业务的多样化决定了光网络业务接口的多样化。光网络既要连接业务系统，又要连接用户，这两端的接口关联度很高。
前面提及，在多种业务以及相应的接入网络的影响下，不久的未来将盛行起来的光网络将是一个以DWDM为基础的多业务传送平台。目前国内已经商用化的多业务传输系统是华为公司的Metro DWDM，该系统采用光分插复用器(OADM)，与光交叉连接设备(OXC)一道构成全光传输网，直接在光层面上解决类似SDH的分插复用和交叉连接，将DWDM巨大的容量和灵活的业务调度结合起来，增强了联网能力。下一步，Metro DWDM将会融合传输节点与各种业务节点，如将ATM交换机、IP
边缘路由器、数字环路载波系统、分插复用器、数字交叉连接器节点、波分复用设备乃至最终将光分插复用器 光交叉连接器、光传送节点结合在一个物理实体中，统一控制和管理，减少了大量独立的业务节点和传送节点设备。
最近，由武汉邮科院提出并被ITU-T接受的城域网多业务环(MSR)方案，有可能成为一种更有价值的城域网组网和应用模式。MSR是一个双向对称二纤环，主要的光传送机制采用GE和10GE中廉价的广域接口子层(WIS)或SDH SONET，提供多业务分插复用，集传输和数据交换于一体。MSR既可支持以太网、千兆以太网、数字视频广播(DVB)、ATM、POS、X.85和X.86等支路业务，又可以象路由器一样支持数据包的转发。
从上面对光网络层次结构的分析可知，DWDM在光网络规划建设中处于关键地位。DWDM技术能够从骨干传输逐步进入城域网，主要是由市场需求、技术发展及运营成本这三个因素所决定。这三个因素也是网络规划建设要考虑的主要内容。
DWDM从骨干传输网渗透到城域网，目前现实的应用方案有两个。
(1)DWDM光复用方案
DWDM作为复用技术引入骨干传输网和城域网核心，仅将光波长作为虚光纤以解决光纤紧张的局面。由于在WDM光层缺少选路、监控和生存性处理的功能，这种方案在骨干传输中仍以SDH为综合传送网络平台，在城域网中则提供以太网、千兆以太网等接口。
(2)DWDM可配臵光环方案
随着DWDM光复用系统在城域核心中的不断引入和可配臵OADM的实用化，将可配臵OADM 与DWDM系统相结合可组成DWDM可配臵光环的城域核心方案。这种方案使WDM光层的功能大大增强，可配臵OADM能够选择性地上、下或直通光波长，实现快速的保护倒换和配臵。这种方案使DWDM取代SDH成为多业务平台，通过一个基于DWDM的单一的、公共的城域核心综合传送平台，支持多种协议和业务，并具有前向兼容 如SDH over WDM 、减少成本 通过简化网络层次结构、减少设备和提高传送效率、简化网络管理和提高网络配臵的灵活性等诸多优点。
第三章、运营商对技术发展的需求预测
从运营商的角度看，全光网是通信网发展的目标。这个目标的实现，大致分为两个阶段。第一个阶段为全光传送网，即在发端与收端之间的光纤传输系统中，全程不需要任何光 电和电 光的转换，完全靠光波沿光纤传播来完成。第二个阶段为完整的全光网，即除了端到端的光传输以外，通信中的信号处理、储存、交换以及多路复用 分用、进网 出网等功能都要由光子技术完成。
由此可以推测，实现全光网大致有以下几种关键技术。为了补偿传输上的光功率损耗，需要光放大器;为了实现从传输设备中上下路某个波长信号，需要光分
插复用器;为了直接在光域内实现路由选择、网络恢复等，需要使用光交叉连接器件;等等。
从网络规划的层次结构来看，未来光网络涉及的关键技术可以分为以下几类：
1、光纤技术
(1)广谱光纤
很多城域网厂商和运营商都在致力于增加容量和降低成本。广谱光纤提供完整的光谱频段，提供的性能更多，衰减更少，损失也更少。广谱光纤能够支持CWDM(粗波分复用)，是DWDM的替代品。因为波长间隔甚远，CWDM对激光器的精确度要求不高，从而可以降低成本，比DWDM更为便宜。
与广谱光纤相结合的可调激光器可以大大提高光网络的性能。它们不需要冷却设备，可以数字控制，并且能够在10秒内在八个波长中切换。这些激光器臵放在城域网的边缘，通过改变波长调整流量。不久以后，它们就可以取代交叉连接和波长复用器，通过调整光谱波段来使用广谱裸光纤。
(2)空心光纤
现在光纤的中心是用玻璃纤维的混合物构成的，其实在处理大型数据和超远程传输时还是会碰到很多问题。目前，光纤网络技术已经发展到了制造空心光纤的水平，这种光纤比目前所采用的实心光纤的数据传输速度要快上许多倍。
制造空心光纤的关键在于覆层设计。研究认为，配备高规格气囊的光纤覆层会像晶体一样，能将特殊的光波反射回光纤核心，这种覆层设计可能导致所有的光波都从空的核心中传播出去。由于覆层采用了全新的几何设计，使空心光纤远距离传输光线的能力变为现实，所以Corning等一些公司开始大批量的生产这种光纤。Corning官方认为空心光纤将在21世纪取代实心光纤，成为通信业的主心骨。
(3)软光缆
我国随着接入网向用户侧的推进，FTTH(光纤到户)、FTTD(光纤到办公桌)接入方式逐步实现，室内软光缆将会大量使用。软光缆使用的光纤主要是多模光纤，如目前研究较多的POF塑料光纤。
多模的塑料光纤在IEC中定为A4光纤，可用于FTTD。日本在软光缆研制方面处于领先水平，目前已经使GI POF技术商品化，采用全氟化聚合物CYTOP制造GI光纤，其衰减可达1.5～2.5dB 100m，传输速率可达3Gb s，带宽>200MHz。该光纤在700～1300nm宽带围内表现出低衰减。此种塑料光纤可用于短距离光通信和室内传输线(含家庭用和办公自动化)。预计，在解决全光纤化通信的最后一段(100m或300m)，可能就是这类GI POF光纤了。KMI研究报告指出，POF是一个有增长潜力的领域。朗讯也开始进军GI POF，国内也有厂商开始制造软光缆。
2、光纤传输系统技术
全光网中光纤传输系统的主要技术有SDH、WDM、OXC、无源光网技术、光纤放大器技术等。在传输方面，掺铒光纤放大器、波分复用和光纤色散补偿技术是建立全光通信网的核心技术。
(1)光波分复用与光放大技术
WDM在本质上讲是在光纤上实行的FDM，即光域上的FDM技术，根据每一个信道光波频率(或波长)的不同而将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，从而在一根光纤内可实现多路光信号的复用传输。
光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素(如铒、钕、镨等)，通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。光纤放大器有掺铒光纤放大器(EDFA)和掺镨光纤放大器(PDFA)两种，其中EDFA是主流。
虽然DWDM和EDFA的结合堪称通信领域的最完美的联姻，但是系统只提供了原始的传输带宽，只有再加上灵活的光节点技术才能实现高效的灵活的组网能力。于是业界的注意力开始转向光节点，即光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)，靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题。OADM的引入使得传输系统能直接在光路上对不同波长的信号实现上下，OXC通过对光信号进行交叉连接，能
够有效灵活地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护 恢复以及自动配线和监控的重要手段。
(2)无源光网技术(PON)
无源光网可看作是由无源光器件组成的光分配网，多用于接入网部分。它使用多址接入技术，以点对多点方式为光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间提供光传输媒质，拓扑结构可采用总线形、星形、树形等多种结构。目前使用中的有时分多址接入(TDMA)、波分复用(WDM)、副载波多址接入(ACMA)3种方式。
无源光网技术(PON)在现阶段主要应用于接入网中，基于ATM的PON即APON
被认为是实现B-ISDN最经济、有效的途径。在APON中使用WDM技术能很容易的引进新业务，代表了接入网发展的一个重要方向。
3、光交换 光路由技术
光交换 光路由属于全光网络中关键光节点技术，主要完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换及选路，它所完成的最关键工作就是波长变换，因此，更确切地说，光交换 光路由应该称之为波长交换 波长路由。全光网络的几大优点如带宽优势、透明传送、降低接口成本等都是通过该技术体现的。
光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路交换又可分成三种类型，即空分(SD)、时分(TD)和波分 频分(WD FD)光交换，以及由这些交换组合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。
从功能上划分，光交换 光路由、OXC、OADM是顺序包容的。即OADM是OXC 的特例，而OXC是光交换 光路由的特例。由于OXC和光交换 光路由还在发展之中，目前对光交换 光路由的命名比较混乱。有的公司把现有的OADM、OXC都称为光交换系列(Optical Switching)，有的又称之为光路由器(Optical Router)。所以目前的光交换 光路由大多以OXC甚至OADM暂时充当。
如果我们考虑到今后城域网的恢复机制，必须在过去传统的传输网中引入交换信令的概念。ASON 自动交换光网络便是我们目前所能够实现的智能传输网络协议，其实质就是在传输网中引入动态交换，北电等公司已有相关产品问世。
总结：综上所述，光交换技术和光波分复用技术是构建未来全光通信网的基础，但要在全光网络上实现各种业务，还需要使全光网络可以兼容各种业务接口，即依据各种业务的发展情况构建多业务接入、交换和传输平台。换言之，我们还需要发展光联网技术，以便把前面提及的光纤技术、光器件技术和光节点技术组建成为一个完整的网络系统。
第一章 1.你对信息技术如何理解？信息时代的概念是什么？ 答：信息技术是研究完成信息采集、加工、处理、传递、再生和控制的技术，是解放、扩展人的信息功能的技术。概念是信息技术为核心推动经济和社会形态发生重大变革。 2.NII GII的含义是什么？ 答：NII国家信息基础结构行动计划。GII全球信息基础设施。 3.现代通信的基本特征是什么？它的核心是什么？ 答：现代通信的基本特征是数字化，核心是计算机技术。 4.数字通信与模拟通信的主要区别是什么？试举例说明人们日常生活中的信息服务，哪些是模拟通信，哪些是数字通信。 答：模拟信号的电信号在时间上、瞬时值上是连续的，模拟信号技术简单，成本低，缺点是干扰严重，频带不宽、频带利用率不高、信号处理难、不易集成和设备庞大等。数字信号在时间，瞬时值上是离散的，编为1或0的脉冲信号。 5.数字通信的主要特点有哪些？ 答：数字通信便于存储、处理；数字信号便于交换和传输；数字信号便于组成多路通信系统；便于组成数字网；数字化技术便于通信设备小型化、微型化；数字通信抗干扰性强，噪声不积累。 6.为什么说数字通信抗干扰性强？噪声不积累？ 答：在模拟通信中，由于传输的信号是模拟信号，因此
很难把噪声干扰分开而去掉，随着传输距离的增加，信号的传输质量会越来越恶化。在数字通信中，传输的是脉冲信号，这些信号在传输过程中，也同样会有能量损失，受到噪声干扰，当信噪比还未恶化到一定程度时，可在适当距离或信号终端经过再生的方法，使之恢复原来的脉冲信号，消除干扰和噪声积累，就可以实现长距离高质量的通信。 7.你对网络全球化如何理解？它对人类生活将带来什么样的影响？ 答：我认为网络全球化是以内特网为全球范围的公共网，用户数量与日俱增，全球各大网络公司抢占内特网网络资源，各国政府高度重视，投资研发的网络，全球网络化的发展趋势是即能实现各国国情的应用服务，又能实现突破地区、国家界限的世界服务，使世界越来越小。 8.什么是现代通信？它与信息网关系如何？ 答：现代通信就是数字通信系统与计算机融合，实现信源到信宿之间完成数字信号处理、传输和交换全过程。 信息网是多种通信系统综合应用的产物，信息网源于通信系统，但高于通信系统，通信系统是各种网不可缺少的物质基础。通信系统可以独立地存在并组成网络，而通信网不可能离开系统而单独存在。 9.信息网的网络拓扑结构有哪几种类型，各自有何特点？ 答：有星型网，以一中点向四周辐射，现在的程控交换局与其所在的各电话用户的连线就是这种结构。
光通信器件产业全球现状 历经近1个月的艰难谈判，2018年5月27日，来自外媒的报道称，美国即将取消对中兴的制裁。在中兴终于松口气的同时，却不得不面对特朗谱的“不平等条约”（注，6月18日，美国参议院通过法案支持继续对中兴制裁） ——中兴基站或者其他通讯设备所需要的零部件，必须购买美国的，这意味着中兴自主研发之路将更加艰难，同时也为中国光通信器件产业发展带来了更大的阻力。 01 【光通信器件产业链】 光通信产业链主要包含光通信器件、光通信系统、光通信应用三部分，上游还包括光学、半导体、装备、测试仪器仪表配套行业。其中光通信器件包含的典型产品如图： （备注：图片数据来源“金鸡湖智库“） 产业链中有源光收发模块的产值最大，约占65%，不仅规模大，它的性能也主导着光通信网络的升级换代，在接入端、传输端等不同细分市场发挥着至关重要的作用。 02 【光通信器件产业全球现状】 根据咨询机构Ovum的数据，2015-2021年，全球光通信器件市场规模总体呈增长趋势。2016年，全球光通信器件市场规模达96亿美金，并始终保持快速增长，预期2020年收入规模将达166亿美元。 光通信器件领域厂商众多，集中度低，市场份额相对分散。全球高端光器件晶圆及芯片技术主要由由美国Finisar, Lumentum, ACaCia,NeoPhotoniCs, OClaro，日本NEL等厂商掌握。从产品技术看，有源光芯片、器件与光模块产品是全球技术研发热点。全球主要光器件厂均积极布局有源光芯片、器件与光模块产品，并达到100Gb/s速率以上水平。中国企业在无源器件、低俗光收发模块等中低端市场份额较大，但高端市场与其他国家相比差距较大。 03 【光通信器件产业中国现状】
我国拥有全世界最大的光通信市场，却只能造就一些在低端市场竞争的企业；拥有最完整的光通信产业链，但核心的光器件却依然靠进口。一个光通信大国却不是光通信强国，不得不让人担忧。 “雄州雾列，俊采星驰，台隍枕夷夏之交，宾主尽东南之美。”用《滕王阁序》中的这段话来描述通信展期间的光通信企业，可谓应其时、逢其景。得益于中国通信业大发展，多数光通信企业都已经颇具规模，在国内乃至国际都有很大的影响力。巧的是，通信展也是时维九月，与王勃作序时间相同，这些光通信企业也基本来自江浙、深圳一带。 上演盛况 本次通信展，我国光纤光缆、线缆制造的代表企业为烽火科技、亨通集团、俊知集团、中利集团。这些企业在通信行业都有多年的积累，他们所展示的产品已经覆盖了整个通信行业对于线缆的需求：从电信到广电，再到航天、海洋、能源等，凡是需要线缆的地方都能完成覆盖。 值得一提的是，亨通集团本次展出了其具备完全自主知识产权的光纤预制棒，将光纤预制棒刻上了中国印记，可谓民族企业技术研发的典范。美中不足的是目前产能只能自给自足，对于我国仍有60%光纤预制棒靠进口的局面尚没有带来直接的改变，但相信这只是时间问题。 此外，本次通信展上所有的光纤光缆企业均无一例外地展示了其ODN整体解决方案。今年初，中国电信发布了“光网城市”战略、中国联通(600050,股吧)也启动了FTTH工程。一石激起千层浪，行业内所有的企业都迅速转型，能生产ODN无源器件的都在扩容；不能生产的纷纷通过并购、建厂等方式参与进来。国内企业发现市场的反应之快令人惊叹。 但如此迅速的扩产，也充分说明了一个问题：我国的ODN市场门槛太低，所生产的产品没有太多技术含量，市场很容易饱和。大部分厂商只能靠着频繁打价格战来保证市场份额。
现代通信网络关键技术（4G） 一．4G概述 1.14G的网络结构 4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，使发展和提供新的服务变得更容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带，这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端，跨越多个运营商和服务商，提供更大范围服务。 1.2 4G基本特征 1）移动化 移动化将人们从地理的限制上解脱出来，实现无时不在、无所不在的信息传递。不仅是无线，距离还得够远，以基地台为圆心，传输距离得在直径10km以上。无线已是现代通信的必要手段，传输距离的远近会直接影响建设的进度与成本。 2）宽带化 宽带化是满足用户对视频业务、流媒体等业务带宽的需求。在2G和3G网络解决了语音应用和一部分数据应用之后，视频应用将是4G网络上的最主要内容。3G向视频迈出了重要一步，但是较2G的提升有限，并未从根本上改变无线结构。比如3G的带宽问题，多用户同时使用就会出现拥堵。而4G的带宽是3G的10倍，频谱利用率大约也是10倍，这样吞吐量就是100倍。
下一代网络将是全IP网，从核心网到用户设备均支持IP协议。未来的通信世界，应该一切以IP为基础，形成网络化的移动世界。每一个网络使用者，只要具有专属的IP号码，可以在任何时间、任何地点，透过4G网络来通信，至于是语音、数据，还是视频，不再是运营商该管的事了。4）融合化 随着4G的演进，不同的无线技术在下一代网络（NGN）架构下将实现融合、共存，发挥各自的优势，形成多层次的无线网络环境。4G应该是NGN的一部分，4G必须适应三网融合的发展需求，既要实现“无所不在，无所不能”，又要满足个性化服务的需求。因此，多体制、多技术仍将共存，必须统一的将是共同的承载网络——互联网。三网都将失去其独立组网特征，而沦为NGN的接入网。4G移动通信系统支持更丰富的移动业务，包括高清晰度图像业务、会议电视、虚拟现实业务等，用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务。将个人通信、信息系统、广播和娱乐等行业结合成一个整体，更加安全、方便地向用户提供更广泛的服务与应用。 5）灵活性 4G移动通信系统采用智能技术使其能自适应地进行资源分配，能对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求，采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。 6）兼容性 4G移动通信系统是实现全球统一的标准，让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G服务，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。
光通信中的重要技术及发展趋势 [摘要] 随着信息化社会的到来,通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中,人们对传输速率的要求越来越高,使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增,而光通信技术在过去几年中也有了长足的发展,光纤通信凭借其传输高速率的数据,成为广域通信网的骨干网络,如今在广域通信网中绝大部分是通过光纤传输的。本文主要讨论在光通信中的主要技术以及未来光通信的几个发展趋势。 [关键词] 光通信光接入光交换全光网无线光通信 随着用户对接入带宽要求的日益增加以及三网融合后对数字高清信号的传送,对运营商接入侧及骨干核心传输有了更高的要求,而光通信在其中起了举足轻重的作用,光通信技术的发展决定了电信业的未来方向,近几年,不论在接入层以及核心层,光通信技术都有了长足的发展。 1.在接入层: 1.1无源光网络(PON) 无源光网络主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题,由于这种接入技术使得接入网的局端(OLT)与用户(ONU)之间只需光纤、光分路器等光无源器件,不需租用机房和配备电源,因此被称为无源光网络。无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON。 无论是核心网、传输网还是接入网,其发展的首要因素就是业务,是终端用户的需求。从业务发展现状来看,高带宽的消耗业务逐步涌现,带宽提速成为迫切需求,而PON以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为宽带接入的热点,它在提供业务组合的同时,实现了高可靠性和高性能,已经成为了下一代光接入网的发展方向。 1.2无线光通信技术 从光纤骨干网到用户之间的”最后一英里”,如果铺设光缆,不仅花费大而且耗时;许多无线通信技术可以解决”最后一英里”的问题,但是这些技术需要向无线电管理委员会申请频率执照,不仅要使用户支付大量的频率占用费,而且申请也要花费数月的时间。无线光通信因为无需频率申请,机型小方便架设,能够简单的解决最后一英里的问题,为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案。 无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,就可以进行通信。一个无线光通信系统包括三个基本部分:发射机、信道和接收机。在点对点传输的
光通信产业及相关上市公司分析 我国光通信行业的成长性刚刚展现出来，而且在未来2－3年光通信行业可能会出现快速增长。 光通信传输设备是光通信行业发展前景最好的领域，年平均增长率在50％左右，是光通信行业重点投资领域。其次是光无源器件和光有源器件：光无源器件的成长性在30％左右，亦是优先考虑的投资领域；光有源器件的成长性在15－20％左右，但光有源器件技术含量较高，比传输设备和光无源器件有较高的技术壁垒，利润率较高。光纤近年来的平均成长率在20％左右，有较好的成长性。发展前景十分广阔 随着人们对网络带宽需求的爆发性增长和科技的飞速发展，信息服务业迅速膨胀，鉴于光通信传输网络是未来宽带移动通信和数据通信的基础传输网络，必然成为各国通信行业发展的重点。 光通信传输网络是利用光束通过光纤传送语音、数据及视频流量，在突破带宽瓶颈及消除网络延迟方面成效显著，能够从根本上提高网络服务性能、减少开支、增强服务弹性。 光通信产品可分为四类。即：①光纤光缆、②传输设备、③光有源器件、④光无源器件。光纤光缆是光信号传输的物理载体；传输设备是整个光通信传输系统的核心设备，支撑光通信网络传输功能的正常运行；光有源器件是指在光通信网络中具有光电能量转换功能的器件；光无源器件是指在光通信网络中起连接作用的器件。 据权威部门统计分析，世界光通信行业不同产品在未来几年都有较大的增长（见表1）。 由（表1）的数据可以看出，光通信行业发展最好的领域传输设备，年平均增长率在50％左右；其次是光无源器件和光有源器件，光无源器件的成长性在30％左右；光有源器件的成长性在15－20％左右。但光有源器件技术含量较高，比
光器件基础知识 目录 一、光纤通信基础 (2) 1、光纤通信的概念 (2) 2、光纤通信的优点 (2) 二、光纤基础知识 (2) 1、光纤的结构 (2) 2、光纤的工作波长 (3) 3、光纤的分类 (3) 3.1按照光纤的模式分类 (3) 3.2按照光纤的材料分类 (3) 3.3按照光纤的折射率分类 (4) 4、光纤的尺寸 (4) 5、光纤接头类型 (5) 6、光功率的换算 (6) 7、光纤损耗 (6) 三、常用光器件介绍 (6) 3.1法兰盘 (6) 3.2光衰减器 (7) 3.3光模块 (8) 2、光模块的主要参数 (8) 3、光模块的种类 (9) 四、光器件的工程应用 (11) 1、单收光模块的使用 (11) 2、双纤双向模块的使用 (11) 3、长距离高灵敏度模块的使用 (11) 4、QSFP+ MPO模块的使用 (12) 5、万兆高速电缆的使用 (12) 六、光模块和光纤使用注意事项 (13) 七、光模块和光纤的故障排查方法 (14) 八、光功率计的使用 (14)
一、光纤通信基础 1、光纤通信的概念 所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。 2、光纤通信的优点 1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。 2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。 3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。 4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。 5）体积小、重量轻。原材料丰富、价格低廉。 二、光纤基础知识 1、光纤的结构 如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。 1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂 质，折射率较高，用来传送光。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化 硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
国内光通信产业发展现状分析 一、光电线缆及光器件发展成就 中投顾问在《2017-2021 年光通信行业深度调研及投资前景预测报告》中指出，2011-2015 年，我国光电线缆及光器件行业企业紧跟国家发展战略部署，围绕创新驱动、转型发展作出了艰苦努力，取得令人鼓舞的成绩。截止十二五末，行业企业完成工业产值同比增加26%。对国家的税收贡献达900.07 亿。行业31 家上市公司的总销售规模达到2205.78 亿人民币。占整个产业比例41.3%。产业资本边界清晰，以民营+上市为主的格局基本形成。产业结构不断优化，光纤预制棒、光纤光缆、光器件、战略新兴产业和传统的同轴电缆、数据电缆、铁路信号电缆、高频电子线缆组件等五大产业格局市场竞争能力不断提高。 我国光纤预制棒、光纤、光缆产品，光纤预制棒十二五末打破国外垄断国产化率由不到30%提高至约80%，预制棒技术实现了群体突破，国内总的预制棒产能超过5000 吨。已成功开发出了自主知识产权的光纤预制棒制造设备。总规模已达935 亿人民币。光纤、光缆产能充足，供应全球市场份额的一半以上。光纤、光缆的产能分别是2.4 亿公里和2.8 亿芯公里。企业总数达150 家以上，其中规模较大的光缆企业在40 家左右，能同时生产光纤、光缆的企业在20 家左右，光纤预制棒、光纤及光缆一体化的企业有10 家左右。已经成为全球光纤光缆第一产能大国，同时一些领军企业已经进入了国际领先行列。实现了光纤拉丝成套设备国产化，而且部分光纤拉丝成套设备开始销售到海外。生产OPGW、OPPC 和海光缆等光单元用的焊管生产线基本实现国产化。该产业集群十二五未共完成销售收入1330.63 亿人民币，占
一、光开关的概念及作用、性能参数与分类 1.光开关的概念及作用 一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。 目前主要是：光交换系统和主备倒换，即利用光开关技术实现全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等功能。1，将某一光纤通道的光信号切断或开通；2，将某波长光信号由一光纤通道转换到另一光纤通道去；3，在同一光纤通道中将一种波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器） 多信道光通信系统还需要光插／分复用技术和快速的网间信息交换技术以及光的交叉连接（ＯＸＣ）技术都需要超高速大规律集成的光开关矩阵。 网络监视功能：使用简单的13N光开关可以将多纤联系起来。当需要监视网络时，只需在远端监测点将多纤经光开关连接到网络监视仪器上（如OTDR），通过光开关的动作，可以实现网络在线监测。 光器件的测试：可以将多个待测光器件通过光纤连接，通过13N光开关，可以通过监测光开关的每个通道信号来测试器件。 光传感系统:空分复用的光纤传感系统,节约解调系统,降低成本。 2.光开关的性能参数 光开关的特性参数主要有插入损耗、消光比、开关时间、回波损耗、隔离度、远端串扰、近端串扰等。 插入损耗：输入和输出端口间光功率的减少。 回波损耗：从输入端返回的光功率与输入光功率的比值。 隔离度：两个相隔离输出端口光功率的比值。 消光比：端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。 开关时间：指开关端口从某一初始转为通或断所需的时间从在开关上施加或撤去转换能量的时刻起测量。 3.光开关的分类 驱动方式可分为：机械式光开关、非机械式光开关。 原理可分为：机械光开关、热光开关、电光开关和声光开关。 交换介质可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。 二、机械式光开关 这是靠微型电磁铁或压电器件驱动光纤或反射光的光学元件发生机械移动，使光信号改变光纤通道的光开关。传统机械光开关的工作原理：通过热、静电等动力，旋转微反射镜，将光直接送到或反射到输出端。特点是开关速度比较慢、性价比好，在很多领域有市场前景，但体积大、不易规模集成的缺点限制了其在未来光通信领域的应用。在此基础上，近几年发展很快的是MOEMS光开关，它是微机电系统和传统光技术相结合的新型开关，特别是具有光信号的数据格式透明、与偏振无关、差损小、可靠性好、速度快、容易集成的优点。下面介绍几种机械式光开关。 1.移动光纤式光开关 移动光纤式光开关结构简单、重复性好、插入损耗低。移动式光纤的输入或输出端口中，一段光纤固定，而另一端光纤式活动的。通过移动活动光纤，使之与固定光纤中的不同端口相耦合，从而实现光路切换。如图1所示
第一章 1、您对信息技术如何理解？信息时代的概念就是什 么？ 答: 信息技术就是研究完成信息采集、加工、处理、传递、再生与控制的技术 , 就是解放、扩展人的信息功能的技术。概念就是信息技术为核心推动经济与社会形态发生重大变革。 2、NII GII 的含义就是什么？ 答 :NII 国家信息基础结构行动计划。 GII 全球信息基础设施。 3、现代通信的基本特征就是什么？它的核心就是什 么？ 答: 现代通信的基本特征就是数字化 ,核心就是计算机技术。 4、数字通信与模拟通信的主要区别就是什么？试举例 说明人们日常生活中的信息服务, 哪些就是模拟通信 , 哪些 就是数字通信。 答: 模拟信号的电信号在时间上、瞬时值上就是连续的 , 模拟信号技术简单 ,成本低 , 缺点就是干扰严重 , 频带不宽、频带利用率不高、信号处理难、不易集成与设备庞大等。数字信号在时间 , 瞬时值上就是离散的 , 编为 1 或
0 的脉冲信号。 5、数字通信的主要特点有哪些？ 答: 数字通信便于存储、处理 ; 数字信号便于交换与传输数字信号便于组成多路通信系统 ; 便于组成数字 网 ; 数字化技术便于通信设备小型化、微型化 ; 数字通信抗干扰性强 , 噪声不积累。 6、为什么说数字通信抗干扰性强？噪声不积累？ 答:在模拟通信中 , 由于传输的信号就是模拟信号 ,因此很难把噪声干扰分开而去掉 , 随着传输距离的增加 , 信号的传输质量会越来越恶化。在数字通信中, 传输的就是脉冲信 号 , 这些信号在传输过程中 , 也同样会有能量损失 , 受到噪声干扰 ,当信噪比还未恶化到一定程度时 , 可在适当距离或信号终端经过再生的方法 , 使之恢复原来的脉冲信 号 , 消除干扰与噪声积累 , 就可以实现长距离高质量的通信。 7、您对网络全球化如何理解？它对人类生活将带来什么样的影响？ 答: 我认为网络全球化就是以内特网为全球范围的公共网, 用户数量与日俱增 , 全球各大网络公司抢占内特网网络资源, 各国政府高度重视 , 投资研发的网络 ,全球网络化的发展趋势就是即能实现各国国情的应用服务, 又能实现突破地 区、国家界限的世界服务 , 使世界越来越小。
光通信器件
主要研究内容： ?光通信为现代通信技术的重要分支之一，也是目前国内外通信技术发展的热点技术。 ?属于通信与光电子技术相结合的应用基础学科。包括现代光学与光电子学、光通信、光通信技术和激光技术等。 ?本方向以光电子学及激光技术为理论基础，重点研究光电通信器件及系统等关连技术；光电传感等光信息检测及传输技术。
主要研究内容 ?1.侧重于光纤通信系统关连技术、光纤通信器件技术、光纤传感技术等方面的基础和应用研究。 ?2. 应用先进的FBG光纤传感技术，尤其是其网络化技术的研究。同时，还侧重于光纤传感与光信息处理,光纤传感技术与分布式光纤传感系统的结构原理和器件的研制，研究光传感器设计与光电信息检测等光信息传输技术。 ?3. 光通信网中关键技术和关键器件的研究。光电器件特性研究以及噪声在半导体器件可靠性评价中的应用。 ?4. 新型光纤放大器，新型光纤激光器，全光OADM, 非线性光子晶体光开关等新型全光通信器件研发。
光子作为信息载体之特色及优势 光子技术优越性---- （1）器件响应和系统处理速度快。 光开关器件响应时间最快达10-9s即纳秒(ns)量级，几乎到了其固有极限值。 利用多重波长和并行互联及并行处理，能克服冯·诺依曼结构的电子计算机的瓶颈效应；由于光可以进行并列处理，且没有阻抗匹配和必要布线回路，故可作高速信号处理。
光子作为信息载体之特色及优势 光子技术优越性---- （2）传输容量大 光子信息系统的带宽和连接性的彻底改善使系统的信息交换和传递更加通畅。这一优异特性已在现代光通信中得以充分体现。光纤通信容量从原理上讲比微波通信大1万倍到10万倍以上，一路微波通道可传送一路彩色电视或1千多路数字电话信号；而一根光纤则可同时促进传送1千多万甚至1亿路电话。
我们对２011年光通信技术发展趋势和预测如下: ·光通讯行业更加精简，但是仍然期待着更完善的供应链 那些在经济低迷前期和中期合并的网络设备制造商将在２011年发挥明显的优势,因为届时越来越少的大型企业能够独自赢得网络业务的大单。预计２01１年,阿尔卡特-朗讯和华为将角逐第一的位置，而Ｃｉｅｎa凭借对北电网络光纤业务的收购将加速缩小与前者之间的差距，紧随其后。 预计201１年，网络设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量，采取精简供应链的战略。因此,除非那些规模较小的元件供应商能提供独一无二且切合需求的产品,否则２０１１年对他们来说，将是比较困难的一年。 此外,光产品供应商在201１年将继续面对供应链中需求波动的挑战。所有供应商都将逐步认识到缩短回收时间、提高预测的精确度和落实库存保有战略需求的重要性。因此,即使面对持续大幅度的增长需求,供应链的改善将使大部分主要产品的交付时间缩短至一到两周的时间。 ·感知型网络即将登场 ２0１1年将研发出能促进网络传输层向前演进的组件和系统。研发这些新型光产品的最终目的是为了创建感知型的网络，它们拥有
灵活的光子层，能够有意识、完全无缝地应对不断变化的流量情况、新型应用或者突发的带宽波动。 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长（ｃoｌｏrless)、任何方向（dｉrｅctionless)和任何竞争(cｏnｔeｎｔｉonless)——都是感知型网络的重要组成部分,它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前，业界正在研发复杂的光学转换器件,来构建网络和节点架构,进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关(ＷSS)的基础上并完善WＳS，成为灵活光网络的核心结构单元。 此外，我们认为，功能集成式光电路板的受关注度将越来越高，因为它可以将更多的光功能和硬件集成到体积更小的产品中,而这一优势亦将促使网络设备生产商加速将其应用于各自的开发流程中。这种线路卡已被证明能通过子模块层面的集成提供显著的成本和密度优势。 我们预计，有望在2013—２014年间，实现现有网络向包含以上光元件的感知型网络演进。 ·传输更快速、更灵活
中国光通信芯片发展现状及分析 我国大力推进信息化建设将极大地拉动光通信行业的发展，随着3G网络、4G网络、FTTx光纤接入、智能电网、广电网络、三网融合、“宽带中国”等多项信息化工程的实施，我国光通信行业将出现爆炸式增长，如中国电信在2012年新增光纤到户2500万，新增固定宽带接入互联网家庭用户1600万。在光网建设计划中，中国电信计划投入400亿资金，从事光纤基础设施建设等工作，加速推进光纤入户。光通信网络建设的加速必将极大带动光通信芯片市场的快速增长。 通信基础设施建设受到中国政府高度重视，各大运营商均已加速光通信网络建设。中国政府将下一代互联网、数字电视网与第三代移动通信网络并列作为扩大内需的重大投资方向，预期总投资将超过6000亿元。在3G、4G、FTTx、三网融合、智能电网等因素的推动下，光通信产业相对于电信运营、服务等通讯行业的其他子行业将保持15%以上高速发展。在光纤通信领域，目前中国市场已经占到全球份额的30%。 中国光通信芯片行业发展现状分析 受移动互联网、三网融合等新型应用对于带宽需求推动，中国光通信市场开始进入高速成长期。由于中国光通信
网络投资额高、建设规模大、建设计划明确，未来将持续快速增长。光通信市场需求高涨也带来了对上游芯片产品的需求。中国市场的光通信芯片主要依赖外国供应商。目前，在芯片领域已经有少数中国企业取得了突破，但是仍主要是低端产品。在GPON芯片领域，华为、中兴等设备厂商都自行参与了芯片的设计。国内一些领先的光器件企业也开始向上游拓展，在芯片领域取得了一定的突破，但是还没有形成规模。 光器件的生产具有劳动密集型的特征，中国企业拥有成本优势，主要从事光器件的封装工作。由于在光通信芯片方面主要依赖进口，因此中国光器件企业在市场需求高涨的同时利润空间并不大，芯片成为下游企业竞争力的一个制约因素。中国光通信芯片产业未来发展可能会主要来自下游光器件、系统企业向上游的延伸。在上游的芯片和下游的系统设备领域均比较集中的情况下，光器件厂商有较强的动力向上游拓展，一些实力较强的光器件厂商将会在上游取得突破。
《现代通信网络技术》课程教学大纲课程名称：现代通信网络技术 英文名称：Modern Communication network technology 课程编码：00640101 开课时间：第5学期 总学时：51学时（含实验15学时） 学分：2学分 适用专业与层次：通信工程本科专业 一、本课程的目的和任务 本课程是通信工程专业的专业必修课，讲授计算机通信网的基础知识和主流技术，包括计算机通信网的组成和发展，网络体系结构及协议、物理层和数据链路层、局域网、广域网、网络互联技术、网络安全及网络应用等。学生通过本课程的学习和实践，能够比较系统和全面地掌握计算机通信网的基本概念和基本原理，掌握计算机通信网的构建及应用技术，为今后从事通信网络方面的研究和实际工作打下良好的基础。 二、课程教学内容与基本要求 1计算机网络概述（4学时） 计算机网络的形成与发展；计算机网络的定义、分类、拓扑结构；计算机网络的主要性能指标：带宽、时延、时延带宽积和往返时延；计算机网络的体系结构：分层思想、OSI与TCP比较。 说明与要求： （1）了解计算机网络发展过程； （2）理解计算机网络的定义、分类方法及应用层的客户-服务器方式； （3）理解计算机网络体系结构的分层思想、OSI模型和TCP/IP模型、协议的构成要素、相邻层之间的接口、服务提供者和服务用户的概念； （4）掌握计算机网络的带宽、时延等主要性能指标。 2物理层（4学时） 物理层的基本概念和物理层协议；物理连接的类型；通信的基本概念；数据传输类型与通信方式；传输介质的主要类型；基带传输技术；数据传输速率的定义与信道速率的计算；调制解调器的基本工作原理；多路复用技术；数据交换技术；同步光纤网SONET和同步数字体系SDH。 说明与要求： （1）了解传输介质的类型及主要特点、同步光纤网SONET、同步数字系列SDH和宽带接入技术； （2）理解物理层基本概念、基带传输及接口标准； （3）掌握物理层与物理层协议、数据通信、频带传输、数据编码的类型和基本方法、多路复用的分类与特点、数据交换技术分类与特点。 3 数据链路层（4学时） 数据链路层的基本概念；差错产生与差错控制方法；停止等待协议、连续ARQ协议的工作原理，滑动窗口的概念；面向比特型数据链路层协议；因特网的点对点协议PPP的工作原理。 说明与要求： （1）了解数据传输过程中差错产生的原因和出错的几种情况； （2）理解链路、数据链路、滑动窗口的概念；
光纤通信技术的特点和发展前景综述一，光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。 二，光纤通信的特点 (1) 频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传
输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 (2) 损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0,20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。 (3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。 (4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。 三，光纤通信技术发展的以及前景 1，光纤通信的发展
2020年光通信行业深度研究报告 筱宇轩2020.5.4 本文系统性地从架构的变化衍生出对设备、光芯片、光模块、连接器件以及PCB 材料演进路径的分析。 1. 5G 时代光通信的再思考——流量爆发下的数据密度革命 我们一直在思考一个问题：5G 流量再爆发中，光模块的产业演进路径如何？结合此前日韩5G 研究、光博会草根调研，我们本文系统性地从架构的变化衍生出对设备、光芯片、光模块、连接器件以及PCB 材料演进路径的分析。站在当前时点，市场担心光通信同质化竞争严重，会影响产品毛利率进而拖累业绩增长，但我们看到，5G 对数通设备、400G、MPO 连接器、高频高速材料等提出新的要求，流量爆发下的数据密度革命即将到来，新产品、新市场的出现将极大提振盈利能力，优秀企业在产品能力、渠道能力、成本管控等方面的竞争优势将进一步体现，从而拉开业绩差距。因此，不必过分担心同质化竞争而忽略了5G 的大机遇，在全球5G 放量的前夕，光通信仍是最确定的方向。 1.1 流量驱动下的东西向"叶脊架构"需求增长 5G 与400G 数据中心是双生式同步发展。当前，全球主要国家正在积极参与5G 的商用化。运营商正在全速部署下一代网络设备，为2020 年及以后的5G 服务做好准备。4K/8K 高清视频、直播、视频会议、VR/AR 等大带宽的持续发酵酝酿，NB-IoT 等技术引发物联网产业新一轮增长，海量
移动设备的接入，应用端的发展正指向着流量的大爆发。在当下5G 应用尚未大规模兴起的情况下，依靠高清视频、AR/VR 等既有业务，韩国在5G 推出半年的时间点，实现了流量近3 倍增长（DOU 从约8G 到25G），结合近期不断涌现的新型应用（如一夜爆红的AI 视频换脸ZAO），我们预计在5G 时代随着高宽带应用的逐步落地，流量的爆发将会是数十倍的量级。 云成为大趋势，大型数据中心规模继续增长。根据Synergy Research 数据显示，2018 年年底全球超大规模数据中心数量已经达到430 个，美国占据其中40%。超大规模数据中心的增长势头不减，公司收入每年平均增长24％，而资本支出增长则超过40％——其中大部分用于建设和装备数据中心。据思科预测，2021 年全球数据中心流量将增长到每年20.5ZB，且95%的数据中心流量将是云流量。在即将到来的5G 时代，流量的爆发将汇聚成数字海啸。过去几年，海外云厂商经历了从需求爆发到去库存的周期轮回，但随着5G 到来，我们认为，数据中心的需求增长仍是确定性的。近期市场担心四季度海外能否起量也仅是短期维度的压制因素，随着2020 年5G 整体起量，大型数据中心是不可或缺的基础设施。 大型数据中心叶脊架构已成主流架构，新的交换模式可以带来更低的延时，传统三层架构退出历史舞台。首先大型云厂商在即将到来的5G 时代，以及云进程的进一步深入加速，大型云厂商数据规模越来越大，数据中心内部东西向流量已然占据主导地位，更适于数据中心内部数据交互的扁平胖宽的叶脊架构已成为数据中心的首选。叶脊架构使得数据中心规模变得更
光通信的一些常识 一、光收发一体模块定义 光收发一体模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。同时在输入光功率小于一定 值后会输出一个告警信号。 二、光收发一体模块分类 按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE SDH应 用的155M、622M、2.5G、10G 按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见图1～6 1×9封装--焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口 SFF封装--焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口。SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的MT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求 的急剧增长。 GBIC封装--热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC 设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC 接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。SFP封装--热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC接口。SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC （MINI-GBIC） XENPAK封装--应用在万兆以太网，采用SC接口 XFP封装--10G光模块，可用在万兆以太网，SONET等多种系统，多采用LC接口 1.发展的方向之一：小型化
1、什么是通信网？人们常说的“三网”指的是什么？ 是由一定数量的节点(包括终端设备和交换设备)和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。电信网，广播电视网，宽带网 2、通信网在硬件设备的构成要素是什么？ 硬件包括终端设备、传输链路及交换设备 3通信网的基本结构有哪些？ 网形网星形网复合形网总线形网环形网树形网（前三种应用最多） 4 存储-转发交换最基本的思想是什么？分组交换 5 什么是固定通信网的等级结构？等级结构的固定电话网中通常采用什么拓扑结构？ 等级结构就是将全网的交换局划分为若干个等级。低等级的交换局与管辖它的交换局相连、形成多级汇接辐射网即星形网的拓扑结构；而最高等级的交换局则直接相连，形成网形网的拓扑结构。从整体来看， 整个电话网呈现复合形网的拓扑结构。 7 、国内长途电话网分为两极，DC1 和DC2 分别指什么？功能是什么？ 省级交换中心（DC1）：汇接全省（含终端）长途来话、去话话务 本地网交换中心（DC2）：职能是汇接本地网长途终端话务。 8 、本地网的概念是什么？扩大本地网的特点和主要类型有哪些？ 概念：本地电话网简称本地网，是指在同一个长途编号区范围内，由若干个端局、汇接局、局间中继线、长市中继线，以及用户线、电话机组成的电话网。用来疏通接续本长途编号区范围内任何两个用户间的电话呼叫和长途发话、来话业务。 特点：分区汇接①分区单汇接②分区双汇接 全覆盖汇接 类型：（1）特大和大城市本地网：用于直辖市、省会或经济发达人口众多的省级城市的组网。 （2）中等城市本地网：用于地级市城市组网。 9 、试画出本地网四种汇接方式的示意图。 集中汇接来话汇接去话汇接来去话汇接 10 、简述长途网的路由选择规则。
我们对2011年光通信技术发展趋势和预测如下： ·光通讯行业更加精简，但是仍然期待着更完善的供应链 那些在经济低迷前期和中期合并的网络设备制造商将在2011年发挥明显的优势，因为届时越来越少的大型企业能够独自赢得网络业务的大单。预计2011年，阿尔卡特-朗讯和华为将角逐第一的位置，而Ciena凭借对北电网络光纤业务的收购将加速缩小与前者之间的差距，紧随其后。 预计2011年，网络设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量，采取精简供应链的战略。因此，除非那些规模较小的元件供应商能提供独一无二且切合需求的产品，否则2011年对他们来说，将是比较困难的一年。 此外，光产品供应商在2011年将继续面对供应链中需求波动的挑战。所有供应商都将逐步认识到缩短回收时间、提高预测的精确度和落实库存保有战略需求的重要性。因此，即使面对持续大幅度的增长需求，供应链的改善将使大部分主要产品的交付时间缩短至一到两周的时间。 ·感知型网络即将登场 2011年将研发出能促进网络传输层向前演进的组件和系统。研发这些新型光产品的最终目的是为了创建感知型的网络，它们拥有灵
活的光子层，能够有意识、完全无缝地应对不断变化的流量情况、新型应用或者突发的带宽波动。 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长（colorless）、任何方向（directionless）和任何竞争（contentionless）——都是感知型网络的重要组成部分，它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前，业界正在研发复杂的光学转换器件，来构建网络和节点架构，进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关（WSS）的基础上并完善WSS，成为灵活光网络的核心结构单元。 此外，我们认为，功能集成式光电路板的受关注度将越来越高，因为它可以将更多的光功能和硬件集成到体积更小的产品中，而这一优势亦将促使网络设备生产商加速将其应用于各自的开发流程中。这种线路卡已被证明能通过子模块层面的集成提供显著的成本和密度 优势。 我们预计，有望在2013—2014年间，实现现有网络向包含以上光元件的感知型网络演进。 ·传输更快速、更灵活