光纖通信原理及其傳輸可靠性技術分析

1、    光纖通信原理及其傳輸可靠性技術分析    樊玥彤摘 要 光纖通信可以說是人類通信歷史上一次深遠的變革。光纖通信以光為信號傳輸介質，具備抗電磁干擾、傳輸容量大、傳輸損耗小等諸多優(yōu)點。雖然光纖通信問世的時間比較短，但是它一問世便得到廣泛應用并迅速發(fā)展。光纖本身受外力破壞性小，可靠性高，雖然其本身造價相比于金屬傳輸介質要高，但施工建設成本低，穩(wěn)定性好。文章對光纖通信原理及其傳輸可靠性技術進行詳細分析，從技術層面對光纖通信的穩(wěn)定性進行探討。關鍵詞 光纖通信；原理；可靠性tn91 a 1674-6708（2018）224-0128-03光纖通信技術自問世以

2、來，因為其特殊的物理特性，使其在傳輸信息的過程中能夠具備較大的通信容量，其本身也具有遠距離傳輸過程中損耗較小的優(yōu)點 1 。由于光波長的不同，所以攜帶的信息也不同，因而能夠傳輸大量不同類型的信息數據，且光本身性能穩(wěn)定，抗干擾能力強2-3。所以光纖通信一經問世便廣泛應用于各種通信網絡，極大地滿足了人們日益增長的生活和業(yè)務溝通的需要。光纖通信是利用光導纖維作為傳播載體傳輸光信號，通過不同波長的光信號傳播以實現(xiàn)不同信息之間的傳遞交流?，F(xiàn)代的光纖通信傳輸系統(tǒng)的主要組成部分包括將電信號轉換為光信號的發(fā)射器和傳遞光信號的光纖。除此之外系統(tǒng)中還包括各類光路放大器，以及將光信號再轉換為電信號的光接收器4-5。1

3、 光纖通信技術概述1.1 光纖通信結構模型光纖的主要組成部分包括內芯和包層兩部分5-6，內芯的成分主要就是傳輸光信號的石英玻璃，其寬度一般為幾微米到幾十微米；顧名思義，包層的作用自然就是保護內芯。實際上，如今生活中規(guī)模龐大的光纖通信系統(tǒng)僅靠單根的光纖傳遞信息自然是不夠的，在一般情況下，是由大量的光纖緊密結合，由此組成光纜。光纖主要是由石英玻璃制成，石英玻璃具有電氣絕緣的特性，因此沒有必要考慮接地回路的問題。由于光纖寬度較小，所以光纜布設時占用的體積也很小，這也解決了光纜在布設過程中的空間問題。光纜的基本模型如圖1所示。一整套的光纖通信系統(tǒng)主要由五大部分組成：信號的發(fā)射，信號的合波，信號的傳輸和

4、放大，信號的分離，信號的接收 4 ，其基本示意圖如圖2所示。1.2 光纖通信原理分析6光纖通信是通信技術與光電技術的結合，它涉及了光在光纖波導中傳輸的方式及信號傳輸時遵守的協(xié)議。光纖的內部組成是兩層光學性質不同的石英玻璃。當光線以一定的臨界角由光密介質入射到光疏介質時，產生全反射現(xiàn)象，光纖通信就是利用這一現(xiàn)象以全反射的方式，在光纖中不斷向前傳輸。光本身也是一種電磁波，而電磁波就能夠滿足麥克斯韋方程組通解的表達式，帶入不同的數據就可以得到相應的特解，每一種特解就能表示一種獨立的電磁波分布。因此光在傳輸的過程中，不同分布的光信號也就代表了光所攜帶的信息的不同。在通信信號由電信號轉變?yōu)楣庑盘柡?，信?/p>

5、中往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多傳輸信道卻不能傳輸低頻或者直流的信號。因此，必須先對信號進行調制。當經過調制的光信號在光纖中傳輸時，有光脈沖相當于1，沒有光脈沖相當于0。而在任何傳輸信道中，傳輸的速率是有上限的，如果傳輸速率過大就會出現(xiàn)嚴重的串擾問題，為了盡可能高地提高信道的利用率，在實際光纖傳輸的過程中往往通過提高信噪比來實現(xiàn)這一目的。1.2 光纖通信關鍵技術分析7由于如今社會信息傳輸量十分巨大，所以除了在提高信噪比提高利用率之外。波分復用技術成為了光纖通信中提高傳播效率的重要技術手段。波分復用技術主要指在同一時刻，利用一根光纖同時傳輸多個光載波。如果這些光的波長間有足夠的

6、間隔，則每路光信號就可以在一根光纖上同時傳輸而不會相互干擾，這就是光纖通信使用的波分復用技術。如果一根光纖利用n路的分頻復用，每路光信號帶有10gbit/s的數字信號，則光纖傳輸容量將為？n×l0gbit/s，這樣就打破了電子瓶頸對傳輸速率的限制。由此可見，復用技術是在不改變光纖數量和規(guī)模的前提下擴容的一種優(yōu)良方法。目前光纖的單波長傳輸速率已經能夠達到40gbit/s。而經過波分復用技術后，一條線路上的光纖在同一時間段內能夠傳輸的信息容量將是巨大的。2 光纖傳輸可靠性技術分析2.1 光纖傳輸可靠性的技術措施2.1.1 光纜的可靠技術正如前文所述，光纜本身可容許的頻帶極寬，通信容量大，

7、光纜比其他材料制成的線纜的傳輸帶寬大得多，長波長窗口，目前單模光纖就已經具有了50ghz/km80ghz/km的帶寬。尤其是如今通信行業(yè)廣泛采用的密集波分復用技術，更是以幾何倍率增加了光纜在同一時刻的傳輸容量。除此之外，由于光通過全反射傳輸的過程中損耗極低，中繼距離就能夠變得更長。目前大部分光纖的損耗率已經能夠低于0.2db/km。因此對于國家干線，省際干線這樣的超長途傳輸線路而言，由于中繼站數目的減少，傳輸線路的建設成本和維護成本大大降低。這對于提高信號傳輸過程中可靠性和穩(wěn)定性都具有十分重大的意義。2.1.2 組網的可靠性技術在光纖通信中，組網的方式多種多樣。如果按照拓撲結構進行分類的話光纖

8、通信中組網結構可分為星型結構，環(huán)形結構，總線型結構，分布式結構，樹形結構幾大類。每一種組網結構都有自身的特點和適應范圍，對于不同的傳輸需求，可以選擇于其相匹配的光纖組網結構，以此來保證傳輸效率和的最大化和傳輸信息的準確性。2.2 光纖傳輸可靠性的管理措施2.2.1 控制光纜接入端口通過前文的分析可知，光纖傳輸過程中不易受到外界干擾，傳輸速率較快且信號的損耗極小。所以光信號的輸入段，即光纜的接入端口的穩(wěn)定可靠也就決定了光纖通信傳輸過程中的可靠性。通常端口在設置時通常選擇靠近光纖組網拓撲圖中的光節(jié)點附近，這樣進入光纖通信系統(tǒng)的光信號可傳輸的方向也就更廣。除此之外，為了便于對接入端口的日常維護，端口

9、通常設置在便于維護人員維護的光纜出入口或者光纜的匯集點上，同時設置的位置應該安全隱蔽，避免因施工維護，自然災害等外部損傷而導致的端口損壞問題，從而導致該路光纖傳輸系統(tǒng)無法正常運行。以上是對光纜接入端口在技術和維護層面的管理措施分析。另一方面，出于通信保密性的需要，接入端口應該設定專有的ip通信協(xié)議，在此基礎上靈活地選用不同的接入方式和信號輸入方式，以保證信號傳輸過程中的保密性。該安全隱蔽，避免因施工維護，自然災害等外部損傷而導致的端口損壞問題，從而導致該路光纖傳輸系統(tǒng)無法正常運行。以上是對光纜接入端口在技術和維護層面的管理措施分析。另一方面，出于通信保密性的需要，接入端口應該設定專有的ip通信

10、協(xié)議，在此基礎上靈活地選用不同的接入方式和信號輸入方式，以保證信號傳輸過程中的保密性。2.2.2 建立科學的維護機制光纖傳輸系統(tǒng)的維護主要分為硬件設備的維護和傳輸網絡的維護。對硬件系統(tǒng)的維護顧名思義就是要建立科學的巡檢制度，在發(fā)現(xiàn)光纜或相關系統(tǒng)的故障后能夠及時進行解決。對傳輸網絡的維護主要依靠在傳輸網絡中建立并完善防火墻維護技術，以此避免通信信息的泄露，保證信息安全。光纖通信網絡防火墻必須做到實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)存在破壞系統(tǒng)的程序時要及時進行查殺，防火墻的防御水平要不斷提升，彌補缺陷，使通信信息的保密性更高。3 結論光纖通信的發(fā)展掀起了人類社會通信方式的巨大變革。光纖通信的出現(xiàn)，直接推動了人類社會進

11、入了信號系統(tǒng)高速發(fā)展的時代。光纖通信系統(tǒng)給我們的生活創(chuàng)造了許許多多的便利，電話，電視網絡系統(tǒng)和計算機網絡系統(tǒng)也在光纖通信發(fā)展的過程中不斷的發(fā)展，結合，達到新的高度。然而光纖通信系統(tǒng)帶來的優(yōu)勢遠遠不止這些，就目前的發(fā)展形勢來看，光纖通信系統(tǒng)還有更為可觀的發(fā)展前景，它將在未來帶給人們一次又一次的震撼。從光纖通信系統(tǒng)問世到現(xiàn)在僅僅經過了四十年的時間，而光傳輸的速率卻在這40年中以驚人的速度高速增長 8 。在短短10年的發(fā)展過程中，光傳輸的速率就增長了幾乎百倍，令人驚嘆。在光纖通信系統(tǒng)誕生之后，各式各樣的光通信新技術也隨之誕生，成為了人類社會發(fā)展的新動力。而人類對通信的無止境需求，將促使著光纖通信系統(tǒng)繼續(xù)向前迅速發(fā)展，這必將對電子通信行業(yè)的進步，乃至整個人類社會經濟的發(fā)展產生十分深遠的影響。參考文獻1陳鑫.通訊工程中有線傳輸技術的應用及改進探討j.中國新通信，2017，19（6）：102-103.2李廣群.淺議光纖通信的特征與運用j.農村實用科技信息，2014（8）：45.3朱小龍.淺論光纖通信技術的特點和發(fā)展趨勢j.通訊世界，2016（14）：47.4譚明威.淺談電信光纖通信技術j.信息通信，2014（7）：240-241.5方躍生，陳皓，曾凡興.光纖技術發(fā)展及其在電力通