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通信光缆
一、引言
通信光缆是信息传递的重要载体，其作用在于进行光信号的传输和传递。
在现
代社会中，通信光缆已经成为不可或缺的基础设施之一。
本文将就通信光缆的发展历史、结构组成、工作原理以及未来发展进行探讨。
二、发展历史
通信光缆的应用始于20世纪70年代，当时人们逐渐认识到光纤传输的巨大优势。
而随着技术的不断发展，通信光缆迅速普及。
从最初的单模光缆到现在的多模光缆，通信光缆的种类也在不断演进，为信息传递提供了更多的选择。
三、结构组成
通信光缆主要由光纤芯、包层和外护套三部分组成。
光纤芯负责光信号的传输，包层则保护光纤芯不受外部环境的影响，外护套则起到保护整个光缆的作用。
这三部分共同构成了通信光缆的基本结构。
四、工作原理
通信光缆的工作原理是利用光的全反射特性，将光信号通过光纤芯传输。
当光
信号传输到光纤芯的边界时，由于光密介质和光疏介质的折射率不同，光信号会发生全反射并一直沿着光纤芯传输。
这样就实现了高速、稳定的光信号传输。
五、未来发展
随着信息技术的不断发展，通信光缆作为信息传输的重要工具将继续发挥着重
要作用。
未来的通信光缆将更加智能化，能够适应更多的应用场景。
同时，通信光缆在数据传输速度、带宽增加以及安全性等方面也将得到进一步的提升。
六、结语
通信光缆作为现代通信领域的核心技术之一，对信息社会的发展起着至关重要
的作用。
通过不断的技术革新和应用创新，通信光缆将为我们带来更便捷、更安全的信息传递方式，促进信息社会的健康发展。
现代通信概论论文10电信一班1067118111田鹏一、什么是现代通信通信技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。
不论是在国际还是在国内都是如此。
这是人类进入信息社会的重要标志之一。
通信就是互通信息。
从这个意义上来说，通信在远古的时代就已存在。
人之间的对话是通信，用手势表达情绪也可算是通信。
以后用烽火传递战事情况是通信，快马与驿站传送文件当然也可是通信。
现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信。
1.1、纵观通信的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。
在这一阶段，通信方式简单，内容单一。
第二阶段是电通信阶段。
1837年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。
1876年，贝尔发明电话机。
这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。
1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。
第三阶段是电子信息通信阶段。
从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。
通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。
而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。
1.2、信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。
1.21、光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。
1.22、数字微波中继通信是指利用波长为1m~1mm范围内的电磁波通过中继站传输信号的一种通信方式。
其主要特点为信号可以"再生"；便于数字程控交换机的连接；便于采用大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。
通信中的各种传输介质比较(一)1 有线通信有线通信介质包括架空明线，双绞线，同轴电缆，光缆等。
架空明线架空明线是一种最早发展和使用的传输介质，它的通信容量较小而且很容易受外界干扰，线路损耗也大，但是设备技术简单，价格便宜，因此目前在通信线路中仍占有一定比例，早期使用的长途电话线就是架空明线。
双绞线双绞线也称为双扭线，是最古老但又最常用的传输媒体。
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来（这样做是为了减少相邻的导线的电磁干扰）而构成双绞线，局域网中的双绞线是将四对双绞线封装在绝缘外套中的一种传输介质。
双绞线电缆分为非屏蔽双绞线（UTP: Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两大类。
其中非屏蔽双绞线易弯曲、易安装，具有阻燃性，布线灵活，而屏蔽双绞线价格高，安装困难，需连结器，抗干扰性好。
按传输质量双绞线分为1类到5类，局域网中常用的为3类，4类和5类双绞线。
3类线用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输；4类线用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输；5类线用于语音传输和最高传输速率为100mbps的数据传输。
为适应网络速度的不断提高，近来又出现了超5类和6类双绞线，其中6类双绞线可满足最新的千兆以太网的高速应用，可望在不久的将来被国际电气工业协会（EIA）采纳为国际标准。
在用双绞线联起来的网络中，由于存在信号衰减，因此每网段最多不能超过100米，接4个中继器后最长可达到500米，因而也限制了它较大范围的使用。
在现代家庭通信网络中，双绞线又是必不可少的一部分，在这里介绍一下双绞线及其接头的制作：由于网卡使用的是RJ-45接头方式，所以要用双绞线来进行连接，双绞线共有8根线头，如果是多台微机通过集线器进行连接，其线头按颜色进行排列为：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕（如果只有两台微机，只需用网线直接连接两网卡即可，但其接线方法则有所变化：要把线头的1、3交换，2、6交换，两头依次为橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕，另一头是绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕）。
![光纤通信技术的发展史及其现状_论文[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/3b1a63fb0242a8956bece43f.png)
光纤通信技术的发展史及其现状【内容摘要】光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。
本文从光源及传输介质、光电子器件、光纤通信系统的发展来展示光纤通信技术的发展。
【关键词】光纤通信技术光纤光缆光有源器件光无源器件光纤通信系统【正文】光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。
光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。
作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。
将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。
一、光纤通信技术的形成(一)、早期的光通信光无处不在，这句话毫不夸张。
在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。
打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。
白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。
另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。
望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。
这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。
近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。
这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。
在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流传送到受话器。
光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。
通信网复习资料一、概论1、名词解释通信网：由一系列通信设备、信道和规章（则）组成的有机整体，使与之相连的用户终端设备可以进行有意义的电（光）信息交流。
简单地说，通信网是能够在多个用户间相互传递电（光）信息的网络，如我们经常使用的电话通信网、电报通信网、数据通信网、计算机通信网等。
2、组成通信网的三要素：终端设备，传输系统和交换节点。
3、通信网类型的划分---按工作性质分1）业务网：负责向用户提供各种通信业务；，包括固定电话网、移动电话网、互联网、IP电话网、数据通信网、智能网、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等。
2）传送网负责向各节点之间提供信息的透明传输通道，包括骨干传送网和接入网。
3）支撑网负责为业务和传送网提供运行所必须的信令、同步、网络管理等功能，包括信令网、数字同步网和电信管理网。
二、业务网第2章PSTN（两个简答，两个名词解释）1、固定电话网是采用固定终端的一种业务网络，可以分为本地网和长途网。
2、我国电话网目前的三级结构C1、C2合并为一级（DC1），C3、C4合并为一级（DC2）。
一级交换中心之间形成网状连接。
4、名词解释什么是端局（LE）？什么是汇接局(Tm)？本地电话网是什么？1）端局DL通过用户线与用户相连，它的职能是负责疏通本局用户的去话和来话话务。
2）汇接局Tm与所管辖的端局相连，以疏通这些端局间的话务；汇接局还可与其他汇接局相连，疏通不同汇接区间端局的话务；根据需要还可与长途交换中心相连，用来疏通本汇接区内的长途来去话务。
3）本地网（local telephone network）是在一个长途编号区内、由若干端局（或端局与汇接局）、局间中继线、长市中继线及端局用户线所组成的自动电话网。
本地网内可设置端局和汇接局。
5、电话网中的程控交换机设备及其硬件组成：6、模拟用户电路的主要功能：BORSCHT智能网（Intelligent Network，IN）是在原有通信网络的基础上设置的一种附加网络结构，其目的是在多厂商环境下快速引入新业务，并能安全加载到现有的电信网上运行。
以太网的解释以太网(EtherNet)以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准，以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3IEEE 802.3标准它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
历史以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个。
人们通常认为以太网发明于1973年，当年罗伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他PARC 的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。
但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。
在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。
1979年，梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐，成立了3Com公司。
3com 对迪吉多, 英特尔, 和施乐进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。
这个通用的以太网标准于1980年9月30日出台。
当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARCNET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。
而在此过程中，3Com也成了一个国际化的大公司。
梅特卡夫曾经开玩笑说，Jerry Saltzer为3Com的成功作出了贡献。
Saltzer在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出，在理论上令牌环网要比以太网优越。
受到此结论的影响，很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置，这样3Com才有机会从销售以太网网卡大赚。
1 通信用光纤的发展历史自从20世纪70年代光纤衰减降到实用化水平以来，光纤从多模光纤开始，其工作波长随着激光器技术的发展从0.85μm波长发展到衰减更低带宽更宽的1.3μm波长。
这种光纤被当时的CCITT（现（ITU-T）列为G.651光纤。
20世纪80年代初，单模光纤开始实用，且零色散波长设计在1.31μm。
这种光纤被CCITT列为G.652单模光纤（SMF）。
20世纪90年代初，1.55μm的激光器进入商用，这一波长上的光纤衰减最低，而且波长窗口较宽，对波分复用的使用较为有利。
但是，G.652光纤在该波长下约+17ps/（nm·km）的色散，对使用有较大的限制。
采用零色散位于1550nm的色散位移光纤（DSF）是较早的一个解决方法，此种光纤被CCITT列为G.653光纤。
这种光纤主要用于海底光缆系统，它把单一波长传送几千公里。
有些国家也一度广泛地用于陆上干线中。
随着光纤放大器和波分复用技术的迅速发展，人们发现DSF在1550nm附近的零色散会由于光纤的非线性效应而影响信号的传输。
为了克服色散位移光纤的非线性效应，出现了非零色散位移光纤（NZ-DSF）。
这种光纤在1550nm波长上有一定范围的小色散。
色散的下限保证足以抑制四波混频，色散的上限保证允许10Gb/s的单通道能传输250km以上，而无需色散补偿。
这些N Z-DSF于1996年被ITU-T列为G.655光纤。
这些初期的NZ-DSF在不同场合使用后发现，单一规格的NZ-DSF难以满足各种不同的使用场合，于是各个光纤制造厂相继开发了具有不同色散性能的NZ-DSF。
其中色散范围已越出G.655建议书的规定，工作波长也超出了G.655建议书的范围，达到1600nm以上。
为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.655类光纤分为G.655A和G.655B两个子类。
在非色散位移光纤方面的一个进展是对长波长宏弯损耗的改善，使得传输波长可以延伸到L波段。
另外一个重大进展是朗讯公司通过采用新的制棒技术，成功地消除了13 85nm附近的OH-引起的衰减峰，使得1310nm波长窗口（约1280～1325nm）和15 50nm波长窗口（约1530～1565nm）之间的波段都能利用。
为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.652类光纤分为G.652A、G.652B和G.652C三个子类。
表1 ITU-T G.655、G.655A、G.655B光纤光缆的主要技术指标注:1）波长XX为特定值，XX≤25nm。
2）如果对于特定的光缆结构已经知道能支持对光缆PMDQ要求的最大PMD系数，则可以由成缆者来规定可选用的最大PMD系数。
2 NZ-DSF（G.655)G.655A为NZ-DSF的基础了类，它适用于ITU-T G.691规定的带光放大器的单信道SDH（同步数字体系）系统和信道间隔不小于200GHz（1.6nm）的STM-64的I TU-T G.692带光放大器的波分复用传输系统；G.655B主要适用于信道间隔不小于1 00GHz的G.692DWDM(密集波分复用）传输系统。
G.655光纤及其两个子类光纤的主要技术指标如表1所列。
从表1可知，G.655A光纤除有些指标在G.655的基础上略严外，色散和工作波段都和G.655光纤相同，而G.655B光纤则有较大的变化。
采用DWDM技术，光纤Tb传输系统已成为现实。
随着占据1530nm到1610nm 之间C+L波段速度的加快，已经取得了高达3Tb/s的传输能力。
选择最合适的传输光纤来满足DWDM的大容量和升级的要求，是实现这种高速传输的主要问题之一。
在G.655光纤分为G.655A和G.655B之前，许多光纤制造商为了适应各种WDM 系统的需要，相继开发了不同色散、色散斜率和有效面积的NZ-DSF。
大有效面积的NZ-DSF有康宁公司的LEAF（72μm2）、长飞公司的大保实光纤（84μm2）、藤仓公司的EXAF-A（74μm2）等，光纤的大有效面积可减小非线性效应，但是它们的色散斜率较大，都在0.096～0.115ps/（nm2·km）范围内，这会使DWDM系统内各个信道付出不同的衰减代价。
低色散斜率的NZ-DSF有朗讯公司的真波（True-wave）RS光纤（色散斜率≤0.0 5ps/(nm2·km)）和阿尔卡特公司的特锐（TeraLight)光纤（典型色散斜率为0.058ps/(n m2·km)）等。
特锐光纤具有较低的零色散波长，和低的色散斜率相结合，可以把传输波长向下延伸到C波段以下的S波段，向上延伸到L波段。
表2列出其在各个波长下的色散值。
表2 特锐光纤在1440～1600nm波长上的色散值海底光缆用特大有效面积负色散NZ-DSF有真波XL光纤。
真波XL光纤的有效面积达到105μm2。
这种光纤的大有效面积减小了光纤的功率密度，允许把更大的功率注入光纤，加大了海底放大器之间的距离，减少了放大器数目，具有显著的经济效益。
虽然为了防止非线性所产生的FWM（四波混频），在工作波长区内所要求的小色散可以为正也可以为负，但负色散可以防止由光纤的非线性和光纤的色散的长距离上相互作用而产生的调制不稳定性所引起的信号劣化。
在建设海底光缆线路时，要仔细地把三种类型的光纤组合在一起：真波XL光纤、低色散斜率的负色散真波SRS光波和常规单模光纤。
常规单模光纤的正色散是作“补偿”用的，使路由上的平均色散近于零。
城域网用NZ-DSF已由康宁公司和阿尔卡特公司开发出来，其商品名分别为Mert oCor和Tera-Lignt metro。
它们都能使400km以内的城域网中每对光纤传输Tb级的信号。
以上的几类NZ-DSF基本上都能纳入G.655A或G.655B建议书中。
随着更多新开发的光纤及其实际使用，G.655B建议书一定能有进一步的充实和改进。
3 色散补偿光纤和色散斜率补偿光纤色散补偿光纤（DCF）是一种在C波段（第3窗口）具有较大负色散系数的特殊光纤，使用DCF可以在第3窗口补偿常规单模光纤（G.652光纤）在线路上所积累的色散。
这种光纤的芯径可以减小到2μm左右，而光纤的折射率差可以增大至2%～4%。
通过采用特殊的折射率分布，可以使光纤在1550nm波长处具有所需要的负色散系数和负色散斜率。
表3列出了几种DCF的特性。
表3 DCF在1550nm波长上的特性自1994年DCF进入商用以来，开发了许多品种。
它不但可以用来补偿常规单模光纤在第3窗口的色散，而且也可用来补偿各种DSF（零色散或非零色散）在第3窗口中的色散斜率。
能够补偿色散斜率的这种光纤被称为色散斜率补偿光纤（DSCF）。
例如，日本古河电气开发的A型和B型DSCF在工作波段内具有很小的色散和很陡的负色散斜率，A型和零色散波长在1530nm的NZ-DSF（G.655光纤）一起工作，而B 型和零色散波长在1550nm的DSF（G.653光纤）一起工作，前者使1530～1560nm 波长范围内后者使1550～1580nm波长范围内的色散几乎完全平坦。
古河电气还开发了一种新型的色散补偿光缆。
这种光缆使用反色散光纤(RDF)。
R DF不但补偿常规单模光纤在第3窗口中的色散，而且还补偿其色散斜率，并具有小的非线性效应。
使用RDF的系统具有以下的特点：1)不需用DCF或色散补偿组件，DCF有插入损耗高和色散补偿不够完善的缺点。
RDF本身不是一个器件，而是一根传输线。
它的色散特性在数值上和斜率上都具有和常规单模光纤相反的符号。
所以使用RDF的系统可以不用DCF或色散补偿组件而实现低的残余色散。
而且，它的低损耗也改善了系统性能。
2)能够使用大功率的光纤放大器（EDFA），由于RDF和常规单模光纤的有效面积都大于DCF的有效面积，当EDFA的输出被注入系统时，脉冲的畸变要比DCF系统的小。
所以，在RDF系统中能够用较大的EDFA功率。
3)能够进行宽带传输，RDF的色散斜率是负的，和常规单模光纤的相反。
所以，把RDF的长度和常规单模光纤的长度进行恰当的配合，就能够在1530～1570nm之间得到平坦的色散斜率。
以上各种色散补偿和色散斜率补偿光纤尚未由ITU-T纳入G系列建议书。
4 非色散位移光纤（G.652)G.652A为单模光纤的基础子类，它适用于ITU-T G.957和ITU-T G.691中的传输系统，直到STM-16。
G.652B适用于ITU-T G.957、ITU-T G.691和ITU-T G.692中的传输系统，直到STM-64。
G.652C适用于ITU-T G.957、ITU-T G.691和ITU-TG.692中的传输系统，直到STM-64。
对于在1550nm波长区域的高比特率传输，一般将需要调节色度色散。
这个子类也允许在1360nm以上和1530nm以下的部分波段内进行ITU-T G.957的传输。
G.652光纤和光缆及其两个子类的主要技术指标如表4所列。
表4 ITU-T G.652、G.652A、G.652B和G.652C光纤光缆的主要技术指标注：1）波长XX为特定值，XX≤25nm。
2）如果对于特定的光缆结构已经知道能支持对光缆PMDQ要求的最大PMD系数，则可以由成缆者来规定可选用的最大PMD系数。
3）波长yyyy被推荐为1383nm≤yyyy≤1480nm，由买卖双方协商同意。
如果规定的是水峰处（1383nm），则更长或更短的波长都可以在延伸波段内使用。
如果规定的数值大于水峰处，那么在延伸波段中只可以使用大于yyyy的波长。
4）在按照IEC60793-2中关于B1.3类光纤的氢老化之后，在yyyy nm抽测到的平均衰减应当小于或等于在1310nm所规定之值。
从表4可知，G.652A除有些指标加严并明确了对PMD不作规定以外，其他各项参数基本上都和的规定延伸到L波段（第4窗口）并对PMD作了规定。
G.652C在G. 652B的基础上增加了在水峰附近的一个波长上的衰减规定，以保证在S波段（第5窗口）的传输。
图1示出了G.652A光纤的典型衰减光谱特性。
我们能够注意到曲线上的三个特点：波长λ/μm图1 G.652A光纤的典型衰减光谱特性。
图中○内的数字代表波长窗口号1)在短波长区内的衰减随波长的增加而减小，这是因为在这个区域内，和波长的4次方成反比的瑞利散射所引起衰减是主要的；2)在1.6μm以上的波长上由于宏弯损耗和二氧化硅吸收而使衰减有上升的趋势；3)曲线上有OH-引起的几个吸收峰（亦称水峰），特别是1.385μm波长上的峰。
改善宏弯损耗和二氧化硅吸收就能得到G.652B光纤。
在此基础上再消灭水峰就能得到G.652C光纤。
