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光纤通信技术的应用与发展趋势卢仲男13934323什么叫光纤通信?光通信是利用光波作为载体来传递信息的通信。
早在公元两千多年以前，我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘，遇到敌人入侵，就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息，各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援，这种土丘叫烽火台，是一种古老的光通信设备。
我国于20世纪70年代初就开始了光纤通信的基础研究，随着技术的进步，市场需求的增长，现代社会对通信的依赖越来越大，网络的生存性显得至关重要，通信发展和运行环境的变化对光纤通信提出了更高的要求。
新技术不断涌现，大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。
一、光纤通信技术原理及传输系统1、光纤通信的原理在发送端首先将欲传送的信息（如声音、图像和数据等）变为电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，转换成光信号，并通过光纤传输到信宿；在接收端，检测器收到光信号后把光信号进行光／电转换，经解调后恢复原信息。
可见，光纤通信与电缆通信相比，主要有两点不同，其一传输信号使用光信号而非电信号；其二传输介质选用光纤而非电缆。
2、基本光纤传输系统1、光发射机光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。
目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED) 和半导体激光二极管(也称激光器)（LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB) 激光器和固体激光器。
光发射机把电信号转换为光信号的电/光转换是通过电信号对光的调制实现的。
2、直接调制和间接调制直接调制是用电信号直接调制激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号频率变化。
这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。
间接调制(外调制)把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。
08年试卷名词解释1.PSTN和IP网络PSTN (Public Switched Telephone Network)：公共交换电信网络，是一种用于全球语音通信的电路交换网络。
IP网络：它是独立于数字网络的专用通信网，计算机网络相互连接进行通信的网络，是通过分组交换网络传送信号，采用的是分组交换技术。
IP网络是指釆用分组交换技术完成的连接,这个分组就是IP分组，也称为IP包,它是相对于电路交换而言的【PPT上的】。
2・TDD、FDD各是什么意思？请加以解释，这两种模式各有何优缺点？试简要回答。
TDD：时分双工；优点:TDD模式能根据业务需要灵活调度使用各种频率资源，且上下行不需要成对的频率；TDD模式采用在周期性重复的帧里传输，上下链路的转折点可以因业务的不同而任意调整，可以实现3G要求的两类通信业务。
缺点：终端的移动速度较低；TDD模式覆盖范围小；FDD：频分双工；缺点：FDD模式上下行链路是相互独立的，资源不能相互利用，故对于(上下行)不对称业务，其频率利用率有所降低；缺点：但是对于对称的业务，其频带的利用率较高；3•简要解释什么是OFDM、FDMA、TDMA、CDMA、WDMA：OFDM正交频分复用：由并行的多分频子载波来传输信息，低数码率传输，各分频载波Z间相互正交。
FDMA 频分多址：FDMA是把使用的频带划分成若干较窄的、频域上互不重叠的频带，每个频带就是一个通信信道，供一个用户在接入时使用。
TDMA时分多址:TDMA是把时间分成周期性的帧，每一帧再分成若干时隙，各用户依照指定的时隙通话。
时分复用技术在固定电话网中也多使用。
CDMA码分多址：用户使用相同的频率，但是依靠不同的码片序列加以处理，形成不同的信息码，接收时再根据码片序列加以检出。
WDMA波分多址：光纤中的不同窗口传送不同波长的激光。
4•通信系统中的“一次群”、“二次群”。
通信信号每8bit为一时隙，32个时隙为一帧，每16帧组成一复帧，其速率为：1帧：64Kb/SX32= 2048Kb/S = 2・048Mb/S,称为2M,俗称一次群。
光纤通信的原理和技术随着现代信息的迅速发展，人们对快速高效的通信需求越来越大。
而光纤通信作为一种高速传输技术，已经被广泛运用于现代通信行业中。
本文将介绍光纤通信的原理和技术。
一、光纤通信的原理光纤通信是利用光学原理传输信息，通信信号在光纤中以光信号形式传输。
光纤传输能够最大限度地利用光的不带宽特性，减少损失。
1. 光纤的基本结构和属性光纤是用高纯度的二氧化硅、石英玻璃等材料制作的细长、柔软的玻璃线。
它由纤芯、包层和外护层三个部分构成。
其中纤芯是光信号的传输通道，通常是数百至数千微米宽的玻璃或塑料芯线。
包层是覆盖在纤芯表面的一层低折射率材料，其作用是使光束一致地沿纤芯传播。
外护层是一层透明的保护层，通常是塑料或玻璃。
2. 光信号的传输原理光纤通信的数据传输过程包括信号转换、调制、传输和解调四步。
传输信号时，发射器把电子信号转化为光信号，通过信号调制将数字信号转变为模拟信号，以光在纤芯中传输，然后通过解调将接收到的模拟信号转化为数字信号。
光纤的折射率很高，因此传输过程中，光束会一直沿着纤芯传送。
同时，光的传播速度很快，大约是空气中光速的三分之二。
这就保证了光信号的高速传输性能。
二、光纤通信的技术1. CWDM技术CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技术是一种低成本、使用方便的多波长分复用技术。
使用CWDM技术，可以将多个通道的信号通过同一个光纤线路进行传输，从而实现光纤通信的传输效率和带宽资源的充分利用。
CWDM技术可以在单根光纤上传输多达16个波长，每个波长之间的带宽可达10Gbps。
2. DWDM技术DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技术则可以将更多的信道传输到同一条光纤线路中。
DWDM技术可以将光纤的带宽分成40个波长，每个波长的带宽则可达到10Gbps，可直接实现3.2Tbps的传输速率。
光通信技术原理及应用随着信息时代的发展，人们对于通信技术的要求越来越高。
传统的有线通信方式已经不能满足人们的需求，而光通信技术因为其高带宽、远距离、抗干扰等优势逐渐取代了有线通信技术，成为现代通信领域中的主要技术之一。
本文将介绍光通信技术的原理及应用。
一、光通信技术原理光通信技术主要基于光纤传输原理。
光纤是一种将光信号传送的导光材料，其由纤芯和包层两部分构成。
纤芯是传输光信号的主要部分，包层则是起保护作用的，有时还需要加上一层包层增加强度。
光通信技术主要通过光发射器将电信号转换为光信号，通过光纤传输，在接收端再通过光接收器将光信号转化为电信号。
其中，光发射器主要由激光器和调制器组成，激光器将电信号转换成一束强光，而调制器则通过改变强光的强度或频率来实现对信息的编码。
光接收器主要由一块半导体器件和一个放大器构成，将通过光纤传输来的光信号转换成相应的电信号后进行放大和处理即可。
二、光通信技术的应用1. 光纤通信光纤通信是光通信技术的主要应用。
光纤通信比传统的有线通信技术具有更高的带宽、更远的传输距离和更好的抗干扰能力，尤其在长距离传输和高速数据传输上占有绝对优势。
目前绝大部分的国际互联网流量都是通过光纤传输的。
2. 光纤传感光纤传感是一项新兴的技术，通过相应的光纤传感器可以实现对环境参数如温度、压力、湿度等的实时监测和控制。
相较于传统的传感器技术，光纤传感技术具有更高的灵敏度和更好的可靠性。
3. 光学成像光学成像逐渐成为了现代医疗和科学研究中不可或缺的方式。
例如，经光学成像技术可以在体内进行准确、无创的诊断和手术操作。
4. 光波导技术光波导是利用折射率差异来导引和反射光线的一种技术。
利用光波导技术可以制作光耦合器、光衰减器、光分路器等元件，广泛应用于光通信、传感等领域。
5. 光存储光存储是将信息通过光信号编码后储存到介质中的一种技术。
与传统的磁盘存储和闪存不同，光存储技术可以实现更高的数据存储密度和更长的保存时间。
光纤通信原理
光纤通信是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
它利用光的
全反射特性，将光信号传输到远距离，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
光纤通信的原理主要包括光源、光纤、光探测器和光电转换器。
光源产生光信号，光信号经过光纤传输到目标地点，然后通过光探测器将光信号转换为电信号，最后通过光电转换器将电信号转换为可识别的信息。
在这个过程中，光纤作为传输介质起到了至关重要的作用。
光纤是一种细长的玻璃纤维，具有高折射率和全反射特性。
当光信号进入光纤时，由于光纤的高折射率，光信号会被完全反射在光纤内部，从而实现了信号的传输。
光纤的直径非常细小，因此光信号可以在其中以全内反射的方式传输，减少了能量损耗和信号衰减，保证了信号的传输质量。
光纤通信的原理还涉及到光的调制和解调。
在光纤通信中，光信号需要经过调
制器进行调制，将电信号转换为光信号，然后在接收端经过解调器将光信号转换为电信号。
这样可以实现光信号的传输和接收，从而完成信息的传输过程。
除了光源、光纤和光探测器等硬件设备外，光纤通信还需要配套的调制解调器、光纤连接器等设备来实现光信号的传输和接收。
这些设备的配合使得光纤通信系统能够稳定可靠地工作，满足各种通信需求。
总的来说，光纤通信原理是基于光的全反射特性和光的调制解调技术，利用光
纤作为传输介质，实现了高速、大带宽、低损耗的信息传输。
随着科技的不断进步，光纤通信技术将会得到进一步的发展和应用，为人们的通信生活带来更多的便利和可能性。
光纤通信与IP传送技术学生姓名：学号：专业班级：指导教师：西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）摘要本文对光纤通信的发展现状作一简要总结与分析，并对未来的可能发展趋势作了展望；结合ATM，SDH，WDM等技术特点讨论了几种IP传送新技术。
关键词：光纤通信；IP传送- 1 -光纤通信与IP传送技术目录摘要 ........................................................... - 1 - 引言 (1)1.绪论 (2)1.1光纤通信 (2)1.2光纤通信系统的组成 (2)1.2.1光纤光缆技术 (3)1.2.2光有源器件 (5)1.2.3光无源器件 (6)1.2.4光复用技术 (6)1.2.5光放大技术 (7)2.光纤通信 (8)2.1光纤通信的现状 (8)2.2光纤通信的展望 (9)3.光纤通信技术的发展历史与未来展望 (11)3.1光纤通信技术的发展及现状 (11)3.2光纤通信技术的趋势及展望 (11)3.2.1向超高速系统的发展 (11)3.2.2向超大容量WDM系统的演进 (12)3.2.3实现光联网 (12)3.2.4开发新代的光纤 (12)3.2.5解决全网瓶颈的手段一光接入网 (13)4.1IP over ATM (14)4.1.1 ATM面向连接与IP非连接的统一 (15)4.1.2 OSI第3层与第2层的捆绑 (16)4.1.3 路由与交换的优化结合 (18)4.2 IP over SDH (18)4.2.1 IP over SDH概述 (18)4.2.2 问题的提出 (18)4.2.3 关于SDH帧结构中的信号标签 (19)4.2.4 IPoverSDH与IpoverOptical (19)结束语 (20)致谢 (21)参考文献 (22)I光纤通信与IP传送技术引言在当今世界向知识经济时代迈进过程中，计算机互联网技术的应用成为重要的促进因素，它的不断发展形成推动世界经济高速发展新的源动力。
随着国民经济信息化进程的深入发展，整个社会对现代化通信需求进一步增加，新一代宽带通信网络将成为新一代电信的明显特征，宽带IP网络技术应运而生。
随着技术条件的成熟，网络的融合正成为电信发展的大趋势。
首先是数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一编码进行传输和交换。
其次是光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输质量，是三网业务的理想平台。
再就是软件技术的发展，使得三大网及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。
最后，也是最重要的是统一的TCP/IP协议的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。
人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。
1西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）1.绪论1.1光纤通信各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信。
光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤传输光波。
虽然光和电都是电磁波，但频率范围相差很大。
一般通信电缆最高使用频率约9-24兆赫(10(6)Hz)，光纤工作频率在10(14)-10(15))Hz之间。
光纤通信最主要的优点是：(1) 容量大。
光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级，故所开发的容量很大。
(2) 衰减小。
光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。
(3) 体积小，重量轻。
同时有利于施工和运输。
(4) 防干扰性能好。
光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。
(5) 节约有色金属。
一般通信电缆要耗用大量的铜、铝或铅等有色金属。
光纤本身是非金属，光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。
(6) 成本低。
目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格却有所下降。
这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。
光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路，继而广泛地用于长途干线网上，成为宽带通信的基础。
光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。
目前，各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。
随着光纤放大器、光波分复用技术、光弧子通信技术、光电集成和光集成等许多新技术不断取得进展，光纤通信将会得到更快的发展。
1.2光纤通信系统的组成光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。
光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。
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。
1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。
85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。
1981年又实现了两电话局间使用103微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通2光纤通信与IP传送技术信系统。
1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。
80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。
用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。
新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。
光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。
在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。
就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
1.2.1光纤光缆技术光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。
早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。
近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。
其中特别重要的是无水峰的全波窗口。
这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。
这一技术成果将带来巨大的经济效益。
另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
特种光纤具体有以下几种:1.2.1.1. 有源光纤这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。
如掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等，以此构成激光活性物质。
这是制造光纤光放大器的核心物质。
不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA)应用于1550nm附近(C、L波段);掺镨光纤放大器(PDFA)主要应用于1310nm波段;掺铥光纤放大器(TDFA)主要应用于S波段等。
这些掺杂光纤放大器与喇曼(Raman)光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。
它的显著作用是:直接放大光信号，延长传输距离;在光纤通信网和有线电视网(CATV网)中作分配损耗补偿;此外，在波分复用(WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。
正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。
也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。
3西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）1.2.1.2. 色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF)常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm×km。
当速率超过2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。
若在CATV系统中使用，会使信号失真。
其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。
为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控制整个系统的色散大小。
这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。
在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm×km。
为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0.5~1dB/km)。
色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。
为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，最近又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的"双补偿"光纤(DDCF)。
该光纤的特点是色散斜率之比(RDE)与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。
1.2.1.3. 光纤光栅(Fiber Grating)光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在紫外光的照射(通常称为紫外光"写入")下，于光纤芯部产生周期性的折射率变化(即光栅)而制成的。
使用的是掺锗光纤，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射(在载氢气氛中)，使纤芯的折射率产生周期性的变化，然后经退火处理后可长期保存。
相位掩膜板实际上为一块特殊设计的光栅，其正负一级衍射光相交形成干涉条纹，这样就在纤芯逐渐产生成光栅。
光栅周期模板周期的二分之一。
众所周知，光栅本身是一种选频器件，利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。
例如:色散补偿器、增益均衡器、光分插复用器、光滤波器、光波复用器、光模或转换器、光脉冲压缩器、光纤传感器以及光纤激光器等。
1.2.1.4. 多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。
这种光纤的明显优势是成本较低,生产成本较普通的光纤约低50%。
此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。
以上是光纤技术在近几年里所取得的主要成就。
至于光缆方面的成就，我们认为主要表现在4带状光缆的开发成功及批量化生产方面。
这种光缆是光纤接入网及局域网中必备的一种光缆。
目前光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。
1.2.2光有源器件光有源器件的研究与开发本来是一个最为活跃的领域，但由于前几年已取得辉煌的成果，所以当今的活动空间已大大缩小。
超晶格结构材料与量子阱器件，目前已完全成熟，而且可以大批量生产，已完全商品化，如多量子阱激光器(MQW-LD，MQW-DFBLD)。
除此之外，目前已在下列几方面取得重大成就。
1.2.2.1. 集成器件这里主要指光电集成(OEIC)已开始商品化，如分布反馈激光器(DFB-LD)与电吸收调制器(EAMD)的集成，即DFB-EA，已开始商品化;其它发射器件的集成，如DFB-LD、MQW-LD分别与MESFET或HBT或HEMT的集成;接收器件的集成主要是PIN、金属、半导体、金属探测器分别与MESFET或HBT或HEMT的前置放大电路的集成。
