光纖傳輸

詞語解釋

光纖傳輸是一種以光纖為媒介的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它可以把數(shù)據(jù)以光信號的形式傳輸，從而實(shí)現(xiàn)高速、高容量、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢在于它可以提供高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸，它的傳輸速率可以達(dá)到千兆，甚至更高，而且它可以支持多種傳輸模式，如Ethernet、ATM等。此外，光纖傳輸還具有高可靠性的優(yōu)勢，因?yàn)樗梢园褦?shù)據(jù)以光信號的形式傳輸，這種信號不受電磁波的干擾，因此可以提供更可靠的數(shù)據(jù)傳輸。光纖傳輸?shù)膽?yīng)用非常廣泛，它可以用于寬帶網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)等，它可以把數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的距離，而且它還可以用于多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如光纖到家、光纖到戶等。光纖傳輸還可以用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它可以把企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的距離，而且它還可以支持多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如以太網(wǎng)、ATM等，從而提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。此外，光纖傳輸還可以用于視頻傳輸，它可以把視頻信號以光信號的形式傳輸，從而提高視頻傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。總之，光纖傳輸是一種具有高速、高容量、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它可以用于寬帶網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和視頻傳輸?shù)�，從而提高�?shù)據(jù)傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。

     簡介

   光纖，不僅可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，而且不滿足視頻傳輸?shù)男枨蟆Ｆ鋽?shù)據(jù)傳輸率能達(dá)幾千Mbps。如果在不使用中繼器的情況下，傳輸范圍能達(dá)到6-8km。綜觀近年來國內(nèi)外配線系統(tǒng)的發(fā)展，我們可看出這樣三個(gè)階段：1、雙絞線階段。在這個(gè)階段語音同大規(guī)模數(shù)據(jù)通信不能混用也適應(yīng)這樣的數(shù)據(jù)通信。2、同軸電纜 +雙絞線階段。它能滿足用戶的大量數(shù)據(jù)傳輸和視頻的需求，但需要更多的接入設(shè)備，造價(jià)相對提高許多，且不易今后的擴(kuò)展需求。3、光纖階段。即我們所說的最終階段，在此時(shí)，各相應(yīng)附屬設(shè)備更完善，數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)，擴(kuò)展性更好。近年來發(fā)展也特別快，接入設(shè)備價(jià)格目前有所調(diào)整，可以說這是一步到位的綜合通信階段。分析光纖中光的傳輸，可以用兩種理論：射線光學(xué)（即幾何光學(xué)）理論和波動光學(xué)理論。射線光學(xué)理論是用光射線去代替光能量傳輸路線的方法，這種理論對于光波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波到尺寸的多模光纖是容易得到簡單而直觀的分析結(jié)果的，但對于復(fù)雜問題，射線光學(xué)只能給出比較粗糙的概念。
　　波動光學(xué)是把光纖中的光作為經(jīng)典電磁場來處理，因此，光場必須服從麥克斯韋方程組及全部邊界條件。從波動方程和電磁場的邊界條件出發(fā)，可以得到全面、正確的解析或數(shù)字結(jié)果，給出波導(dǎo)中容許的場結(jié)構(gòu)形式（即模式）
　　光纖通信技術(shù)應(yīng)用迅速增長，自1977年光纖系統(tǒng)首次商用安裝以來，電話公司就開始使用光纖鏈路替代舊的銅線系統(tǒng)。今天的許多電話公司，在他們的系統(tǒng)中全面使用光纖作為干線結(jié)構(gòu)和作為城市電話系統(tǒng)之間的長距離連接。提供商已開始用光纖／銅軸混合線路進(jìn)行試驗(yàn)。這種混合線路允許在領(lǐng)域之間集成光纖和同軸電纜，這種被稱為節(jié)點(diǎn)的位置，提供將光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號的光接收機(jī)，然后信號再經(jīng)過同軸電纜被傳送到各個(gè)家庭。近年來，作為一種通信信號傳輸?shù)那‘?dāng)手段，光纖穩(wěn)步替代銅線是顯而易見的，這些光纜在本地電話系統(tǒng)之間跨越很長的距離并為許多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供干線連接。
　　
   使用情況

   光纖是一種采用玻璃作為波導(dǎo)，以光的形式將信息從一端傳送到另一端的技術(shù)。今天的低損耗玻璃光纖相對于早期發(fā)展的傳輸介質(zhì)，幾乎不受帶寬限制并具有獨(dú)一無二的優(yōu)勢，點(diǎn)到點(diǎn)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)由三個(gè)基本部分構(gòu)成：產(chǎn)生光信號的光發(fā)送機(jī)、攜帶光信號的光纜和接收光信號的光接收機(jī)。
　　1、光纖傳輸材料：
　　綜合布線系統(tǒng)中使用的光纖為玻璃多模850nm波長的LED，傳輸率為100M/bps，有效范圍約20Km.其纖芯和包層由兩種光學(xué)性能不同的介質(zhì)構(gòu)成。內(nèi)部的介質(zhì)對光的折射率比環(huán)繞它的介質(zhì)的折射率高。由物理學(xué)可知，在兩種介質(zhì)的界面上，當(dāng)光從折射率高的一側(cè)射入折射率高的一側(cè)時(shí)，只要入射角度大于一個(gè)臨界值，就會發(fā)生反射現(xiàn)象，能量將不受損失。這時(shí)包在外圍的覆蓋層就象不透明的物質(zhì)一樣，防止了光線在穿插過程中從表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光線才有折射發(fā)生，并且在很短距離內(nèi)就被外層物質(zhì)吸收干凈。
　　目前生產(chǎn)的光纖，無論是玻璃介質(zhì)還是塑料介質(zhì)，都可傳輸全部可見光和部分紅外光譜。用光纖做的光纜有多種結(jié)構(gòu)形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結(jié)構(gòu)光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護(hù)套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設(shè)了一排光纖。
　　用光纖做的光纜有多種結(jié)構(gòu)形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結(jié)構(gòu)光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護(hù)套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設(shè)了一排光纖。
　　2、光纖傳輸過程：
　　由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號沿光媒體傳播，在
　　另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號。對光載波的調(diào)制為移
　　幅鍵控法，又稱亮度調(diào)制（IntensityModulation）。典型的做法是在給定的頻率下，以光的出現(xiàn)和消失來表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號都可以用這種方法調(diào)制，PIN和ILD檢波器直接響應(yīng)亮度調(diào)制。
　　功率放大──將光放大器置于光發(fā)送端之前，以提高入纖的光功率。使整個(gè)
　　線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大──建筑群較大或樓間距離較遠(yuǎn)時(shí)，可起中繼放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光電檢測器之后將微信號進(jìn)行放大，以提高接收能力。
　　3、光纖傳輸特性：
　　光纜不易分支，因?yàn)閭鬏數(shù)氖枪庑盘�，所以一般用于點(diǎn)到點(diǎn)的連接。光
　　的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)性多點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)建成，但是價(jià)格還太貴。原則上，由
　　光纖功率損失小、衰減少，有較大的帶寬潛力，因此，一般光纖能夠支持的
　　接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。目前低價(jià)可靠的發(fā)送器為0.85um波長
　　發(fā)光二極管LED，能支持100Mbps的傳輸率和1.5～2KM范圍內(nèi)的局域網(wǎng)。
　　激光二極管的發(fā)送器成本較高，且不能滿足百萬小時(shí)壽命的要求。運(yùn)行在0.85um波長的發(fā)光二極管檢波器PIN也是低價(jià)的接收器。雪崩光二極管
　　的信號增益比PIN大，但要用20～50V的電源，而PIN檢波器只需用5V電源。如果要達(dá)到更遠(yuǎn)距離和更高速率，則可用1.3um波長的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)衰減很小，但要比0.85um波長系統(tǒng)貴源。另外,與之配套的光纖連接器也很重要，要求每個(gè)連接器的連接損耗低于25dB，易于安裝，價(jià)格較低。光纖的芯子和孔徑愈大，從發(fā)光二極管LED接收的光愈多，其性能就愈好。芯子直徑為100um，包層直徑為140um 的光纖，可提供相當(dāng)好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纖的多4dB，比50/125um光纖多8.5dB。運(yùn)行在0.8um波長的光纖衰減為6dB/Km，運(yùn)行在1.3um波長的光纖衰減為4dB/Km。0.8um的光纖頻寬為150MHz/Km，1.3um的光纖頻寬為500MHz/Km。
　　綜合布線系統(tǒng)中，主干線使用光纖做為傳輸介質(zhì)是十分合適的，而且是必要的。
　　目前采用一種光波波分復(fù)用技術(shù)WDM（WAVELENGTH DIVISION MULTI-PLEXING），可以在一條線路上復(fù)用、發(fā)送、傳輸多個(gè)位，一般按一個(gè)字節(jié)八位并行傳輸，對每個(gè)位流使用不同的波長，所以它所需的支持電路可在低速率下運(yùn)行。WDM的光纖鏈路適合于字節(jié)寬度的設(shè)備接口，是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
　　4、光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)優(yōu)勢及傳輸原理
　　光纜傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)與發(fā)展形成了它的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。相對于銅線每秒1.54MHZ的速率

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