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光纖技術論文范文1
摘要：當前信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信被廣泛的應用于信息化的發(fā)展。城域傳送網傳作為承載城域范圍內的固定、移動和數據等多種業(yè)務的基礎傳送網絡,在整個光網絡中占有不可替代的地位。本文介紹了城域傳送網的特點，對主要技術進行了分析，最后探討了其發(fā)展趨勢。
一、引言
城域傳送網是覆蓋城區(qū)、郊區(qū)或者部分規(guī)模較小的市縣，為城域多業(yè)務提供綜合傳送平臺的網絡，是承載城域范圍內的固定、移動和數據等多種業(yè)務的基礎傳送網絡，它一般以多業(yè)務光傳送網絡為基礎、以多種接入技術為輔，為多種業(yè)務和通信協(xié)議提供綜合傳送承載平臺。城域傳送網向上與省際和省內干線相連，向下負責綜合業(yè)務引入，完成集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務接入和電路出租的任務。
二、城域傳送網的特點
城域傳送網是非常復雜的網絡，每個城市和每個城市都因現狀不同而有所不同，從網絡分層結構來說，城域傳送網一般分為核心傳送層、匯聚層和接入層。對于網絡規(guī)模較小的城市，可根據實際情況簡化網絡層次。下面從通用角度分析城域傳送網的特點。
多業(yè)務。城域傳送網需要同時支持多種業(yè)務，單一平臺支持多種協(xié)議和處理混合業(yè)務的特征是城域光傳送網絡獲得足夠競爭優(yōu)勢的關鍵因素，也是最重要的特點。多業(yè)務支持是城域光傳送網絡的基石，可為運營商帶來許多競爭優(yōu)勢，如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本顯著降低(減少了網絡分層和設備)、網絡管理簡化和配置工作量減少等。
安全可命性和可增位性。城域傳送網涉及到大量的客戶和服務，網絡的安全可靠性直接影響到客戶，傳送網應支持網絡節(jié)點的備份和線路保護，提供網絡安全措施，同時多種生存性有利于運營商向用戶提供更好的業(yè)務定義。同時城域傳送網應當要充分考慮業(yè)務擴展能力，能針對不同的用戶需求提供豐富的寬帶增值業(yè)務，使網絡可持續(xù)贏利。
動態(tài)性。與骨干傳送網相比，城域傳送網的動態(tài)性較強，多種數據業(yè)務的動態(tài)性和不可預見性使得城域傳送網的相關需求加強，目前的發(fā)展趨勢是越來越多的客戶需要帶寬更靈活的業(yè)務。他們需要快速的業(yè)務配置、更短期的、可靈活增加的服務合同和基于QoS的價格，將來還可能出現對帶寬按需分配等新業(yè)務的需求。
網絡擴展性。由于受用戶需求和地理分布動態(tài)變化的影響，城域的數據業(yè)務具有多變性，城域傳送網要建設成完整統(tǒng)一、組網靈活、易擴充的彈性網絡平臺，留有充分的擴充余地，能夠隨著需求變化，可允許運營商不斷地按照業(yè)務需求增加帶寬，而不需要進行網絡整體升級。
三、城域網中的相關技術分析
SDH多業(yè)務傳送平臺。SDH多業(yè)務傳送平臺(MSTP)是目前廣泛應用的產品。為了適應城域網多業(yè)務的需求，SDH從單純支持2Mb/s,155Mb/s等話音業(yè)務接口向支持以太網和ATM等多業(yè)務接口演進，將多種不同業(yè)務通過YC或VC級聯(lián)方式映射入SDH時隙進行處理。SDH多業(yè)務平臺將傳送節(jié)點與各種業(yè)務節(jié)點融合在一起，各廠商只是融合程度不同。
MSTP的出發(fā)點是將2層或3層的功能作為SDH附加功能來完成的，其對2層或ATM層的處理都是與SDH處理相分離的，但都可以映射到SDH的VC時隙進行重組。從功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，還具有2層、MAC層和ATM功能。
MSTP比較適合于已經敷設大量SDH網的運營公司，它可以方便有效地支持分組數據業(yè)務，實現從電路交換網到分組網的過渡，適合支持混合型業(yè)務特別是以TDM業(yè)務為主的混合型業(yè)務，同時可以保證網絡管理的統(tǒng)一性。
彈性分組環(huán)技術。正在由IEEE802。17工作組制定的彈性分組環(huán)(RPR)技術，吸收了吉比特以太網的經濟性、SDH系統(tǒng)50ms環(huán)保護特性。RPR采用類似以太網的幀格式，結合絲絲標記，基于MAC高速交換，簡化IP前傳。RPR技術可以支持更細的帶寬粒度，網絡成本較低，可以承載具有突發(fā)性的IP業(yè)務，同時支持傳統(tǒng)語音傳送，有比較好的帶寬公平機制和擁塞控制機制。RPR環(huán)是在整個環(huán)上實現公平機制而不是在單獨鏈路上，容易實行全局的公平機制。服務供應商可以利用源節(jié)點發(fā)送數據包的速率來控制上游節(jié)點和下游節(jié)點的速率。帶寬策略允許在無擁塞的情況下，把環(huán)上任意兩個節(jié)點之間所有的帶寬分配給這兩個節(jié)點，沒有SDH那種固定電路系統(tǒng)的不靈活性，同時又比點到點的以太網更加有效。
目前RPR標準尚未完成，其中的一個重要問題是對時鐘的透明傳輸，RPR同步機制與SDH不同，必須確保TDM時鐘可以透明傳輸到對端。第二個挑戰(zhàn)來自RPR定義的是一個環(huán)網結構下的技術，無法工作在復雜的網絡環(huán)境下(甚至是環(huán)間互聯(lián))，而實際的城域網絡環(huán)境則是十分復雜的。
RPR技術適合于以數據業(yè)務為主、TDM業(yè)務為輔的網絡，其應用范圍將逐漸擴大，適合于新建網絡。
城域WDM光網絡。WDM技術不僅提高了光纖利用率，而且在業(yè)務信號復雜多變的城域網中對信號具有透明性，它可以對從不同設備出來的信號不進行速率和幀結構調整，直接進行透明傳輸。這可給用戶、特別是租用波長的用戶以最大的靈活性。同時，不同波長間的信號互不干涉，每個波長都可以自己靈活上下。WDM技術主要應用于城域骨干網。
城域OADM環(huán)網可以承載大量客戶的多種協(xié)議和多種速率的業(yè)務，每個波長承載一種業(yè)務的方式將很快耗盡波長，為提高每個波長的帶寬利用率，應盡量避免低速率業(yè)務單獨占用一個光波長通道。一種新興的經濟有效的方法是將多個低速率客戶信號復用到一個波長信道中，該技術被稱為子波長復用，從而實現了每個波長攜帶多種業(yè)務。這種子波長復用器降低了城域網WDM系統(tǒng)的應用門檻，可以直接容納低速率信號，給組網帶來了靈活性。WDM環(huán)網解決了兩個重要問題：光纖短缺和多業(yè)務的透明傳輸。成本是限制其應用的重要因素，目前它主要用來保護那些SDH還無法保護的業(yè)務，如ESCON,FiberChannel等。
在目前的光網絡中，數據業(yè)務的提供需要經過4層處理：首先將業(yè)務映射進IP包，并以ATM信元封裝，然后將ATM信元映射進SDH幀，最后轉換為光信號在光網絡上傳送(采用WDM/DWDM方式)。隨著IP業(yè)務的飛速發(fā)展，這種結構的缺點日益暴露。人們開始研究將ATM層和SDH層從4層結構中剝離出去，將其功能融合到IP/MPLS層和WDM/OTN(光傳送網)層中，將IP業(yè)務直接在WDM光路上傳送(即IPoverOptical，目前主要為IPoverWDM/DWDM)。在傳統(tǒng)的光網絡中引入信令控制和動態(tài)交換功能，將IP層和光網絡層置于同一控制平面下，對光網絡實施配置連接管理，在此思想下，一種能夠自動完成網絡連接的新型網絡ASON(自動交換光網絡)應運而生。
自動交換光網絡。ASON是在IPoverDWDM基礎上發(fā)展起來的，底層仍為OTN，主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通過信令交換完成對傳送平面的動態(tài)控制。控制平面的引入帶來了以下好處：迅速實現業(yè)務提供，允許網絡資源動態(tài)分配路由和帶寬；容易管理，業(yè)務提供者無需為新的傳輸技術系統(tǒng)的配置管理而開發(fā)維護操作支持系統(tǒng)軟件;具有擴展的信令能力，增加了補充業(yè)務;在出現故障時可實現快速的保護與恢復，比通常的傳送網節(jié)省了冗余容量和資源;控制平面的協(xié)議比管理平面的協(xié)議有更豐富的原語組，可用于各種傳輸技術。
四、通用標簽交換（GMPLS）技術
為了使MPLS適應時分復用、波分復用等不同的應用環(huán)境，以支持在電路交換網中建立連接，IETF對MPLS中標簽的概念和形式進行了相應的擴展，將時分系統(tǒng)和空間交換系統(tǒng)涵蓋了進來，推出了通用標簽交換--GMPLS。其具有許多新功能：
時隙、虛通道和波長等均可作為標簽。GMPLS所管理的對象不僅是分組，還可以是FR。ATM,SDH和WDM等，且這些設備上的接口還可以細分為PSC(分組交換功能)、TSC(TDM交換功能)、LSC(波長交換功能)和FSC(光纖交換功能)等多種類型。
可以為離散單位分配帶寬，因為時隙、波長和光纖等都是離散單位。
具有下行按需標簽分配和使用上行標簽的雙向LSP建立能力，并且可以通過從上游節(jié)點向下游節(jié)點傳送建議標簽來簡化倒換過程、減少雙向LSP的建立時延。
可以設置標簽組，以縮小下游標簽的選擇范圍。當然，在引入GMPLS控制平面后，對傳統(tǒng)數據通信網絡(DCN)也提出了新的要求，特別是電路交換網絡。首先，DCN必須保證能為控制器之間提供控制信息的傳送，能夠直接或間接地為兩個LSR提供交換控制信息的信道：其次，所提供的信道必須是可靠的、安全的：最后，DCN必須支持IP，且必須具有較高的可靠性和QoS，以避免用戶數據業(yè)務出錯而影響控制數據，確保控制信息的順利發(fā)送。
參考文獻：
光纖技術論文范文2
1.1網絡的發(fā)展對光纖提出新的要求
下一代網絡（NGN）引發(fā)了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發(fā)展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節(jié)約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網光纖的規(guī)格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關注這一技術的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統(tǒng)長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發(fā)展特點
2.1光網絡的發(fā)展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發(fā)展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據使用的網絡環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統(tǒng)一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發(fā)展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優(yōu)點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應用于室內、樓房及家庭。現有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規(guī)定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關注的問題，也應配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監(jiān)測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規(guī)定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內發(fā)出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監(jiān)測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會反映出來·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進行監(jiān)測，發(fā)現有衰減變化即發(fā)出警報，并進行故障定位，同時也能連續(xù)監(jiān)測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業(yè)務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業(yè)務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區(qū)，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業(yè)務發(fā)展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業(yè)發(fā)展中幾個值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產權的技術已在發(fā)揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統(tǒng)計，1997～1999年國內企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發(fā)具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。4.2開發(fā)具有先進技術水平、與使用環(huán)境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發(fā)展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發(fā)現，光纜的結構越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數字業(yè)務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業(yè)務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業(yè)務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務作好準備。現有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業(yè)務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監(jiān)測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發(fā)相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監(jiān)測維護系統(tǒng)和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發(fā)展，促進光纖光纜和通信電纜產業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數字電纜的市場必將增長。據KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設量最高的2000年。應該看到，信息通信業(yè)是一個充滿生機與活力的朝陽產業(yè)，網絡經濟有著強大的生命力，信息技術、網絡技術的發(fā)展，仍然是推動社會進步的重要動力，信息網絡化仍然是當今世界經濟、社會發(fā)展的強大趨勢。因此我們應樹立信心，在全球經濟好轉、通信市場復蘇及我國西部開發(fā)等有利條件下抓住機遇，促進光纖光纜和通信電纜技術與產業(yè)取得更大的進展。
光纖技術論文范文3
隨著科學技術的日新月異，互聯(lián)網的大數據、云計算、平臺、移動互聯(lián)網將人類帶入了高速的信息時代，互聯(lián)網和通信方式改變著人們的生活、工作方式，通信方式發(fā)生了質的飛躍。同時，人們對通信系統(tǒng)的傳輸性能，也提出了更高的要求。通信方式從電纜通信、微波通信、光纖通信，再到目前的研究熱點高速光纖通信。光纖通信是三大支柱通信方式的主體。光纖通信系統(tǒng)，顧名思義，是利用光作為載波、以光纖作為傳輸媒介進行傳輸信息的通信系統(tǒng)，光纖實際上是一種極細的光導纖維，由純度很高的玻璃拉制而成。普通光纖通信的傳輸速率一般是10Gb/s，高速光纖通信的傳輸速率可達到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事實上，在光纖通信的不同發(fā)展階段，高速的含義是不同的。目前通常把STM-16等級以上的系統(tǒng)稱為高速光纖通信系統(tǒng)，也有人稱之為超高速光纖通信系統(tǒng)。光纖通信作為當前三大通信方式的主體，有著較為明顯的優(yōu)勢：光纖通信的頻帶較寬，可用帶寬約50000GHz，容量大可同時傳輸更多的路數；光纖通信比任何的傳輸都具有更小的損耗，損耗小帶來的直接好處就是中繼距離長，傳輸穩(wěn)定可靠；另外抗電磁干擾性強、保密性好。
2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應用的同時，也存在著一些問題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號質量的優(yōu)劣，OSNR過大，傳輸距離會相應減小。另外，色散、非線性效應等問題也是影響高速光纖通信傳輸的主要因素。色散會使脈沖展寬、強度降低，增大誤碼率，信號畸變失真，直接降低通信質量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應對系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會有明顯的損害。PMD的問題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸的衰減、消耗和色散與光纖長度為線性關系，光纖的帶寬與光纖長度為非線性關系，這一非線性關系即為非線性效應。非線性效應分為散射效應、與折射密切相關的自相位調制SPM、交叉相位調制XPM和四波混頻效應FWM，其中XPM和FWM對系統(tǒng)影響較為嚴重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應問題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質量傳輸的關鍵技術。
3高速光纖通信系統(tǒng)的關鍵技術
光纖技術論文范文4
筆者認為,光纖通信技術尚有很大的發(fā)展空間,今后會有很大的需求和市場。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢和市場。
光纖通信的發(fā)展趨勢
1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認為是理想的接入方式,對于實現信息社會有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務和寬帶內容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗。近來,由于光電子器件的進步,光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低;加上寬帶內容有所緩解,都加速了FTTH的實用化進程。
發(fā)達國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認為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年內采用FTTH改造網絡。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現在已經有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點階段。
FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現在廣泛采用的ADSL技術提供寬帶業(yè)務尚有一定優(yōu)勢。與FTTH相比:①價格便宜②利用原有銅線網使工程建設簡單③對于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。
對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務,如:網上教育,網上辦公,會議電視,網上游戲,遠程診療等雙向業(yè)務和HDTV高清數字電視,上下行傳輸不對稱的業(yè)務,AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經過壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發(fā),可壓縮到5～6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業(yè)務到來時,非FTTH不可。
FTTH的解決方案:通常有P2P點對點和PON無源光網絡兩大類。
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:無源網絡維護簡單;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,不單是要網絡擴容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照目前市場價格,PEP比PON經濟)。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網絡。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網技術的PON,0EPON是千兆畢以太網的PON。(5)WDM-PON:采用波分復用來區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長有關,使維護不便,在FTTH中很少采用。
發(fā)達國家發(fā)展FTTH的計劃和技術方案,根據各國具體情況有所不同。美國主要采用A-PON,因為ATM交換在美國應用廣泛。日本NTT有一個B-FLETts計劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術。SCM-PON:是采用副載波調制作為多信道復用的PON。
中國ATM使用遠比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點前面已經說過,目前比較經濟,使用靈活,傳輸距離遠等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術網絡效率高;可以有電話,適合SDH網絡,與IP結合沒有EPON好,但目前GPON技術不很成熟。EPON:與IP結合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術。目前,中國的FTTH試點采用EPON比較多。FTTH技術方案的采用,還需要根據用戶的具體情況不同而不同。
近來,無線接入技術發(fā)展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達54Mbps,覆蓋范圍達100米以上,目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數據傳輸,包括:上下行數據和點播電視VOD的上行數據,對于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g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,當然在需要時也可包含一些下行數據。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網絡。這種家庭網絡,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,維護簡單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設專用的WLAN。接入網采用無線是趨勢,但無線接入網仍需要密布于用戶臨近的光纖網來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。
2、光交換的發(fā)展什么是通信?
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,通信網都是由金屬線纜構成的,傳輸的是電子信號,交換是采用電子交換機。現在,通信網除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸的是光信號。合理的方法應該采用光交換。但目前,由于目前光開關器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網的交換,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,是效串不高和不經濟的。正在開發(fā)大容量的光開關,以實現光交換網絡,特別是所謂ASON-自動交換光網絡。
通常在光網里傳輸的信息,一般速度都是xGbps的,電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現電子交換。而光交換可實現高速XGbDs的交換。當然,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。當前,在數據網中,信號以“包”的形式出現,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,數量很大時,就應該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實用。如用于保護、下路和小量通路調度等。一般采用機械光開關、熱光開關來實現。目前,由于這些光開關的體積、功耗和集成度的限制,通路數一般在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:一般采用光開關可以把光信號從某一光纖轉到另一光纖。空分的光開關有機械的、半導體的和熱光開關等。近來,采用集成技術,開發(fā)出MEM微電機光開關,其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(Lucent),屬于試驗性質的。
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。實現光波長交換的關鍵是需要開發(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陣列等。已開發(fā)出640x640半導體光開關+AWG的空分與波長的相結合的交叉連接試驗系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構成非常靈活的光交換網。日本NTT在Chitose市進行了采用波長路由交換的現場試驗,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,稱為ASON,是進一步發(fā)展的方向。
3、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,但會有相當的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導線路,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。
日本NTT采用PLO技術研制出16x16熱光開關;1x128熱光開關陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測集成在一起;8波長每波速串為80Gbps的WDM的復用和去復用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構成32通路的OADM。其中有些已經商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進。
中國的集成光電子器件也有一定進展。集成的小通道光開關和屬于PLO技術的AWG有所突破。但與發(fā)達國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會重復如同微電子落后的被動局面。
光纖通信的市場
眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產業(yè)生產規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產品生產過剩。無論是光傳輸設備,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羊1200,現在價格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復?
根據RHK的對北美通信產業(yè)投入的統(tǒng)計和預測,如圖2.在2002年是最低谷,相當于倒退4年。現在有所回升,但還不能恢復。按此推測,在2007-2008年才能復元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉。這些好轉,在相當大的程度是由FTTH和寬帶數字電視所帶動的。
光纖技術論文范文5
在應用過程中，按照用途將光纖進行分類，可分為傳感光纖和通信用光纖；按照制作工藝分類，可分為材料組成類、制造工藝類和光學特性類；按照傳輸介質分類，可分為專用和通用兩種，并且，功能器件光纖可以應用于放大光波、分頻、整形和光振蕩等方面，從而以不同形態(tài)呈現在人們眼前。根據光纖通信的應用情況可知，光纖通信的基本構成結構包括光源、光纖和光檢測器三部分，具有如下幾個特點：
（1）信號干擾小、保密性強。
（2）通信容量超大，可完成遠距離傳輸。一般一根光纖的帶寬在20THz以上，在沒有中繼傳輸的情況下，可傳輸到幾十公里以上。
（3）重量較輕、細徑較細，一般制作材料是石英，大大降低了有色金屬的耗損，使資源得到合理利用。
（4）不受外界因素影響，在任何情況下可使用，具有較長使用壽命。
（5）較強抗電磁干擾能力和絕緣性能，因此，信息傳輸質量非常好。
（6）沒有輻射，不容易被竊聽，提高信息傳輸的安全性。
（7）環(huán)繞性好、抗腐蝕能力強，在使用過程中，不會出現火花，減少安全事故。
2光纖通信技術在電力通信中的應用
在電力通信中，電力特種光纖包括OPGW(光纖復合地線)、MASS(金屬自承光纜)、OPPC(光纖復合相線)、ADL(相/地捆綁光纜)、ADSS(全介質自承光纜)和GWWOP(相/地線纏繞光纜)等六種，而我國應用較多的電力特種光纜是ADSS和OPGW兩種，大大提高了電力通信的工作效率，使電能損耗得到大量減少。
2.1ADSS(全介質自承光纜)
根據我國電力通信的發(fā)展來看，ADSS(全介質自承光纜)在35KV、110KV、220KV的電壓等級輸電線路上得到了廣泛應用，尤其是目前已建成的線路上使用范圍非常廣，使電力部門利用高壓輸電線桿塔建設通信網絡變得更加方便和快捷，大大減低工作人員的工作量和建設成本。在進行光纜設計時，對溫差、風速和氣候等外界因素進行了充分考慮，因此，ADSS(全介質自承光纜)具有很強的抗震動性、抗沖擊性，可以隨意彎折和抗老化性，并且，成本較低、安裝非常方便、易攜帶，給桿塔帶來的負載非常小。由于ADSS(全介質自承光纜)具有光纖傳輸性能強、環(huán)境性能好和光纜機械性能卓越等特點，在實際應用過程中，可以與高雅電力傳輸線架設在同一根電桿上，因此，成為了電力系統(tǒng)中最完美的電網通信傳輸介質，確保了電網通信的信號質量，使光纜傳輸效果得到大大提高。我國現代化建設中，ADSS(全介質自承光纜)在山區(qū)、跨度較大區(qū)域和雷電集中區(qū)等地方的線纜架空敷設中非常適用，在滿足了電力部門自身的通信要求的同時，為通信業(yè)務不斷發(fā)展和開展新業(yè)務提供新的途徑。
2.2OPGW(光纖復合地線)
在電力通信中，OPGW(光纖復合地線)是電路傳輸線路的地形中含有供通信用的光纖單元，由此可見，架空地線中含有光纖，OPGW(光纖復合地線)是架空地線和光纜的復合體。由于OPGW(光纖復合地線)的一次性投入較大，在新建線路或舊線路更換時會選擇使用，具有可靠性高和不需要維護的特點。在實際應用過程中，OPGW(光纖復合地線)擁有兩種功能：一是，與復合在地線中的光纖一起完成信息傳輸，二是作為輸電線路的防雷線，可以對輸電導線起到屏蔽保護的作用。一般情況下，OPGW(光纖復合地線)有鋁管型、鋼管型和鋁骨架型三種，具有光學性能、電氣性能和機械性能，可以應用于具有架空接地線的輸配電線路中，從而使光纖的可靠性和安全性得到大大提高，使我國輸電容量得到機一部提高。在新建線路的應用中，OPGW(光纖復合地線)不需要增加建設成本，在舊線路更換中，只需要將原來的地線更換掉就可以了，并且不需要對桿塔進行加固或重新設計等，從而大大減少工作人員的工作量。另外，OPGW(光纖復合地線)的安裝非常方便，不需要特殊的工具，成為我國電力事業(yè)未來發(fā)展的重要研究方向。
3結束語
光纖技術論文范文6
【關鍵詞】nRF9E5；射頻；無線通信；光機鼠標；鼠標
1.引言
nRF9E5是NordicVLSI公司于2004年2月5日推出的系統(tǒng)級RF芯片，其內置nRF905433/868/915MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80kspsAD轉換器，是真正的系統(tǒng)級芯片。內置nRF905收發(fā)器與nRF905芯片的收發(fā)器一樣，可以工作在ShockBurstTM(自動處理前綴、地址和CRC)方式。內置電壓調整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.9V到3.6V的工作電壓。nRF9E5符合美國通信委員會和歐洲電信標準學會的相關標準。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線光機鼠標設計。
2.nRF9E5功能介紹
2.1微控制器
nRF9E5的片內微控制器與標準51兼容。指令時序與標準51稍有區(qū)別，典型的區(qū)別是nRF9E5的片內微控制器的指令周期為4到20個指令周期。中斷控制器支持5個擴展的中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO2中斷和喚醒定時器中斷。片內控制器還有3個與8052相同的定時器。一個和8051相同的串口，可以用定時器1和定時器2來作為異步通信的波特率產生器。此外，還擴展了兩個數據指針，以方便于從XRAM區(qū)讀取數據。
微處理器中有256字節(jié)的數據RAM和512字節(jié)的ROM。上電復位或軟件復位后，處理器自動執(zhí)行ROM中的引導區(qū)中的代碼。用戶程序通常是在引導區(qū)的引導下，從EEPROM加載到1個4K的RAM中，這個4K的RAM也可作存儲數據用。如果應用當中不用掩膜ROM（也即內含的ROM），程序代碼必須從外部非易失性存儲器中加載，比較常見的是通過SPI接口擴展型號為25320的EEPROM。
nRF9E5的大部分寄存器和標準8051相同，只是為了控制一些8051沒有的功能，增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO(P2)、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。nRF9E5中的P0、P1和P2口寄存器地址和標準8051中的相同，都是0x80，0x90，0xA0，但功能和標準8051中的有所不同。
圖1nRF9E5功能圖[1]
2.2PWM
nRF9E5內有一個可編程控制的PWM(脈寬調制)輸出，使用時，通過程序改變P0.7的功能來實現，并可編程決定PWM工作于6位、7位或8位。PWM的頻率與晶振有關，可編程控制。
2.3SPI接口
SPI(串行外設接口)的接口引腳有MISO(接收EEPROM的SDO送來的數據)、SCK(給EEPROM的SCK提供時鐘信號)、MOSI(送數據到EEPROM的SDI)、EECSN(給EEPROM的CSN送使能信號)。SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位重用，通過寄存器SPI_CTRL控制來控制功能間的撤換。SPI硬件不產生任何片選信號，可以用GPIO口來進行片選。通常，系統(tǒng)上電時，SPI自動和片外的25320相連，當程序加載完成后，MISO(P1.2)、MOSI(P1.0)和SCK(P1.0)可能會用作其它用途，比如其它的SPI器件或GPIO。
2.4LF時鐘，RTC喚醒定時器，GPIO喚醒和WTD
nRF9E5內有一個低頻的時鐘CKLF，該時鐘常開。當晶振開始工作后，CKLF頻率為4kHz；晶振不工作時，CKLF是一個低功耗RC晶振并且不能禁能，只要VDD1.8V，其連續(xù)工作。RTC喚醒定時器、WTD(看門狗)和GPIO喚醒全都工作在CKLF頻率，以保證芯片低功耗工作時能夠完成這三個功能。
RTC喚醒定時器是個24位可編程控制的遞減計數器，WTD則是個16位可編程控制的遞減計數器。RTC喚醒定時器和WTD的循環(huán)周期一般在300us和80ms之間，默認為1ms。
2.5AD轉換器
nRF9E5片內有10位ADC，AD轉換參考電壓可以通過軟件設置在AREF和1.22V之間(內部參考電壓)。AD轉換器的4個輸入可通過軟件進行選擇，通道0到3可以把對應引腳AIN0到AIN3上的電壓值分別轉換為數字值，通道4用于對nRF9E5工作電壓的監(jiān)控。AD轉換器默認工作于10位方式，可通過軟件使其工作于6位、8位或12位方式。
2.6射頻收發(fā)器
nRF9E5收發(fā)器通過內部并行口或內部SPI口與其它模塊進行通信，具有同單片射頻收發(fā)器nRF905相同的功能。DuoCeiver接收器輸出的數據準備信號，可通過程序使其為微處理器的中斷或通過GPIO口的傳給CPU。
nRF9E5工作于433/868/915ISM頻段。收發(fā)器由一個完整的頻率合成器、一個功率放大器、一個調節(jié)器和兩個接收器組成。輸出功率、頻道和其它射頻參數可通過對特殊功能寄存器RADIO（0xA0）編程進行控制。發(fā)射模式下，射頻電流消耗僅為11mA，接收模式下為12.5mA。為了節(jié)能，可通過程序控制收發(fā)器的開/關。
3.無線鼠標的基本知識[2]
無線鼠標的基本功能和普通鼠標相同，唯一的區(qū)別是無線鼠標通過無線方式傳送鼠標信息給PC機，而普通鼠標是通過電線。這意味著無線鼠標檢測鼠標移動和按鍵信息的方法和普通有線鼠標一樣，也是用開關來檢測按鍵，用球和滾軸來檢測鼠標的移動。無線鼠標使用電池供電，所以應該盡量考慮節(jié)能問題，盡量用最少的次數就能把檢測到的鼠標信息發(fā)送到PC機。無線鼠標在PC機處還應有一個接收器，一般該接收器是通過USB接口或串口與PC機相連，目前發(fā)展的趨勢是采用USB接口。
4.無線光機鼠標方案
無線光機鼠標器，即將滾輪的機械轉動轉換成光信號，然后變?yōu)閿底蛛娦盘栐偻ㄟ^無線的方式發(fā)送給和PC機相連的接收器。無線光機鼠標器底部有一個露出一部分的塑膠小球,當鼠標器在操作桌面上移動時，小球隨之轉動，在鼠標器內部裝有三個滾軸與小球接觸，其中有兩個分別是X軸方向和Y軸方向滾軸，用來分別測量X軸方向和Y軸方向的移動量，另一個是空軸，僅起支撐作用。拖動鼠標器時，由于小球帶動三個滾軸轉動，X軸方向和Y軸方向滾軸又各帶動一個轉軸（稱為譯碼輪）轉動。譯碼輪(見圖2)[3]的兩側分別裝有紅外
圖2譯碼輪和光敏傳感器工作原理
發(fā)光二極管和光敏傳感器，組成光電耦合器。光敏傳感器內部沿垂直方向排列有兩個光敏晶體管A和B。由于譯碼輪有間隙，故當譯碼輪轉動時，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線時而照在光敏傳感器上，時而被阻斷，從而使光敏傳感器輸出脈沖信號。光敏晶體管A和B被安放的位置使得其光照和阻斷的時間有差異，從而產生的脈沖A和脈沖B有一定的相位差，利用這種方法，就能測出鼠標器的拖動方向。塑膠小球的移動帶動滾軸轉動，滾軸每轉動一個小角度，鼠標位置計數器加1，每隔一定時間，nRF9E5就把鼠標位置計數器的值讀出，通過計算得出鼠標移動的位移，再把位移信息發(fā)送給PC機。
鼠標的按鍵是典型的開關，每個開關和nRF9E5的一個GPIO口相連。與開關相連的GPIO口配置為輸入狀態(tài)，并通過外部上拉電阻把其置高。按鍵在被按下的時候可能會出現抖動，所以在軟件設計的時候一般要考慮到去抖動，一般的方法是延時15-25ms再去檢測按鍵。一般的鼠標按鍵有：左鍵、中鍵和右鍵。系統(tǒng)原理圖如圖3所示。
射頻部分基于nRF9E5設計，系統(tǒng)晶振為16MHz，EEPROM存儲程序，使用nRF9E5的ShockBurstTM工作方式發(fā)送鼠標信息包。ShockBurstTM工作方式在芯片硬件設計時就已經考慮到節(jié)能，因此使用該工作方式可以延長電池壽命。
5.無線光機鼠標電池壽命算法[2]
5.1工作狀態(tài)分析
無線光機鼠標中，最耗電是紅外發(fā)光二極管，而不是射頻收發(fā)部分，因此，要使發(fā)光二極管盡量少耗電并且鼠標又能正常工作。下文給出一個節(jié)電的方法，首先把發(fā)光二極管的工作狀態(tài)分為以下三種：
狀態(tài)1：鼠標在移動并且要求以最大的精確度測出移動信息。此狀態(tài)下，tledon=10us，tkedoff=200us，每隔10ms，鼠標信息被精確算出并發(fā)送給PC機。
狀態(tài)2：鼠標剛剛被用過但現在不用。此狀態(tài)下tledon=10us，tledoff=25000us。當用戶再次拖動鼠標時，也不會感覺得出25000us的短延時。鼠標從狀態(tài)1進入狀態(tài)2一般應在5ms左右，當鼠標檢測到移動時，應立刻從狀態(tài)2進入狀態(tài)1。
狀態(tài)3：當鼠標很長時間沒用時，進入狀態(tài)3。此狀態(tài)下tledon=10us，tledoff=100000us。同樣，很久沒有使用之后再次拖動鼠標時，用戶感覺不出來100000us的延時。一旦檢測出鼠標被移動時，鼠標應該馬上進入狀態(tài)1，從狀態(tài)2進入狀態(tài)3一般要1到2分鐘。
5.2工作電流的計算
發(fā)光二極管的工作電流是10mA。nRF9E5在工作狀態(tài)時工作電流為3mA，空閑狀態(tài)時工作電流是25uA，傳送ShockBurstTM數據包時工作電流為11mA。各個狀態(tài)時的平均電流可根據公式(1)來計算：
至于狀態(tài)1，要考慮到ShockBurstTM發(fā)射所消耗的電流。假設數據包共為124位，發(fā)射速度為1Mbit/s，則nRF9E5所用時間為124us，此外，起動時間為202us，ShockBurstTM的工作時間加起來應該是326us。因此，可得到狀態(tài)1的平均電流算式，如式(4)
nRF9E5推薦外接晶振頻率為16MHz，當外接晶振工作頻率降低時，無線光機鼠標的平均工作電流也會明顯降低。經過計算，nRF9E5外接晶振是4MHz的無線光機鼠標的電池壽命約為外接晶振是16MHz時的1.33倍。同樣，降低nRF9E5的射頻發(fā)射速度，無線光機鼠標的電池壽命也會增大。
5.結論
nRF9E5尺寸小，使用中元件少，433/868/915MHz三個工作頻率，非常適合用來做無線光機鼠標與PC機進行通信。nRF9E5的ShockBurstTM技術，使得無線光機鼠標的功耗更低，設計中為節(jié)約用電而編寫的程序更少，并且電池監(jiān)管更方便。此外，nRF9E5更易于實現安全的無線光機鼠標信息的發(fā)送，如果設計需要，還可以擴展更多的鼠標按鍵。
參考文獻
