高速光纤网络论文（共12篇）
高速光纤网络论文 篇1
科技的进步是社会快速发展的动力, 尤其是通信技术的发展, 为信息的传输带来了极大的便利。高速光纤网络的出现切合了当下对信息快速传输的需求, 当前网络发展正朝着高速光纤网络时代前进。中国铁通是高速光纤网络推动的佼佼者, 为我国信息化建设贡献了巨大的力量。
一、什么是高速光纤网络
(一) 光纤网络的概念及传输原理。
光纤即石英玻璃纤维, 光纤通信是一种以光为传播媒介的通信方式, 以光纤通信为基础而构筑的通信网络就是光纤网络。光纤通信的工作原理即是将信息源的信息转化为电信号, 电信号经过调制后, 通过激光将信号转化成频率和速度, 利用光纤将其发射出去, 而在接收端, 经过相反的转化后还原成电信号的信息。随着通信技术的不断提高, 光纤网络的传输速度越来越快、容量也越来越大, 高速光纤网络就是传输速度发展的标志。
(二) 光纤网络的特性。
与传统的网络通信方式相比, 光纤网络具有先天优越性。光纤网络的容量大、传输距离远;光纤传输的信号受干扰小、保密性能好, 能抵御各种电磁的干扰;光纤的尺寸小、重量轻, 铺设和运输便捷;光纤材料无辐射, 难于窃听, 安全性能高;光缆对环境的适应性强, 不怕腐蚀, 使用寿命长。光纤网络不足的是质地较脆, 因此机械性较差;操作要求较高, 在连接和切断光纤时, 需要一定的设备和技术才能正常操作。
二、高速光纤在铁通公司的运用
(一) 铁通公司简介。
2000年12月中国铁通集团股份有限公司成立, 它的前身是铁道通信信息有限公司, 隶属于中国铁道部。在确立了“立足铁路, 面向社会, 服务运输, 市场经营”方针后, 中国铁通很快站稳了脚跟, 发展了31家省级公司, 321个地市分公司, 员工达7万人。2004年1月, 中国铁通通过了国务院的批准, 由铁道部移交给国资委, 中国铁通也正式更名。2008年, 国家对电信体制进行进一步的改革, 铁通公司成为了中国移动通信集团公司的子公司, 业务上依然独立运营。
(二) 高速光纤应用下的铁通。
2001年7月, 由铁通公司投资建设的400G带宽的高速光纤网络正式投入使用。这条高速光纤网络起北京, 经上海直达广州, 跨越全国14个省市, 覆盖了我国东中部最发达地区及城市。这条网络的开通, 标志着铁通拥有国内最先进的宽带长途网络, 为铁通公司的综合电信服务奠定了基础。
高速光纤网络众多优势, 在铁通公司的建设中得到迅速的发展。目前为止, 中国铁通的光纤网络干线达到5万千米, 这是其它公司无法比拟的。铁通公司充分利用现有的光缆资源, 快速发展通信网络, 以适应铁路信息化和市场经营的需要。建设了以北京、上海、广州为核心的高速DWDM环网, 并以此为主体和骨架, 同时建成了东北、西南、西北及东南四个光纤环网, 全长3万千米, 覆盖到了铁路主要干线、铁路局和铁路分局枢纽。中国铁通的高速光纤网络正朝着稳步和快速的发展方向前进。
三、高速光纤网络对铁通的影响
(一) 发展了国家信息高速公路。
21世纪的竞争是信息的竞争, 信息的传递能力体现着国家的竞争力。美国早在上世纪90年代初就启动了信息化建设, 而且发展速度极快。高速光纤网络的发展, 不得不说发展了国家信息高速公路。中国铁通作为国有通信企业, 承担着发展国家信息高速的重任。中国铁通利用高速光纤网络, 实现了信息传输的大面积覆盖。光纤网络通信的使用, 是通信科学技术的一次转型, 为我国信息高速公路的发展做出了巨大的贡献。对于中国铁通而言, 光纤通信网络是其发展的重要力量, 加快了中国铁通走向世界通信巨头的步伐。
(二) 构建了立体化的信息网络。
经过几十年的发展, 中国铁路通信网络已经形成了以铁道部为中心、连接全国14个分局的专用通信网络, 覆盖面广, 而且具有独立性。中国铁通在电话网、传输网、数据网等基础上建成了无线移动通信网、会议电视网、指挥调度通信网、铁路应急处理网等多种业务服务网, 可以开展数据传送、图文传输、电话通信等多种业务。可以说, 一个立体化的庞大信息网络正在由中国铁通构建。需要说明的是, 这个立体化的信息网络的形成, 高速光纤在起着很大的作用。正式高速光纤网络的运行, 支撑着整个信息网络的快速畅通运转。高速光纤网络已经成为由中国铁通构筑的立体信息网络的骨架。
高速光纤网络的应用, 是当下社会信息传输需要的体现。铁通作为我国的大型通信企业, 有责任满足民众的需求。高速光纤网络在铁通中的使用, 不仅极大地推动了自身的发展, 也将为我国信息化产业中的重要力量。
摘要：光纤网络是当下的一种先进的信息传输媒介, 具有多种优势。中国铁通是我国较早发展的大型通信企业之一。探究高速光纤网络在铁通中的运用, 可以了解其在信息发展中的作用, 对把握我国以铁通为代表的通信企业的发展, 也十分有意义。
关键词：高速光纤网络,铁通,作用
参考文献
[1]吴亚峰.铁通公司光纤传输网发展思路[J].铁道通信信号.2001 (4) .
[2]李宽.高速光纤网络在铁通公司建设中的发展[J].信息通信.2012 (6) .
[3]文晖宇.采用GPON技术优化铁通网络[J].铁道通信信号.2011 (10) .
[4]王洁.浅谈光纤通信网络的发展[J].大观周刊.2011 (10) .
高速光纤网络论文 篇2
对这两种检测方案的区别进行简单分析，主要表现为本振激光器频率、相位与传输光信号频率、相位的关系，在相干检测的过程中，输出光信号要通过光滤波器，在光混频器中实现与本振激光器的相干，并且其输出的光信号在经过探测器的探测之后能够分为两部分来进行输出，一部分是经过锁相环电路，对本振激光器的频率、相位进行有效的.控制，另一部分则是作为基带信号，直接通过方法电路输出。
在零差相干检测工作中，能够有效的滤除信号中的直流与高频部分，从而得到基带信号，并且具有较高的灵敏度，但是其投入成本较高，而外差相干检测中，系统的灵敏度及信噪比较低。
3.2 自相干解调方案
为了解决零差相干检测与外差相干检测中存在的问题，提出了自相干解调方案，将接收光信号应用延时自相干的方式，对其相位及频率信息进行解调，通过原信号与延时信号的相干，能够得到相邻码元之间的相位或者频率的差值，能够实现差分编码信号基带信号的直接解调，而对于没有差分编码的信号，可以得到其基带信号的差分信号，实际的应用中，需要对其后端的电路进行适当的处理，在实际的应用中，如果应用的是自相干解调结构，通常调制信号应用差分编码结构。
通过上文中的分析，可以看出在高速相干光纤通信调制解调过程中，最适合的调制方案是相位调制方案，而最适合的解调方案是自相干解调方案，因此在实际的高速相干光纤通信中，最适合的调制解调技术是相位调制自相干解调方案。
4 结束语
高速相干光纤通信对于通信质量及通信效率的提升具有非常重要的作用，保证其应用高效的调制解调技术是非常必要的，本文通过对各种调制解调方案进行分析比较，发现最适合应用于高速相干光纤通信中的调制解调方式是相位调制自相干解调技术。
参考文献：
[1]赵洪,肖重庆.相干光纤通信研究新进展[J].光通信技术,2010(2).
高速光纤网络论文 篇3
关键词：高速光纤；通信系统；信号损伤缓解；补偿技术
随着信息化时代的到来，通信成为人们日常生活不可分离的一部分，通信容量呈现出不断上升的趋势。科学家预测未来每名通信用户的通信容量高达1000Mb/s，可见未来人们对通讯需求之大，因此，高速光纤通信系统的未来发展会逐渐向高速率和大容量发展。
1 高速光纤通信系统中信号损伤与补偿
高速光纤通信系统在传播过程中常常会发生信号损伤的问题，色散和光纤耗损是导致高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因。传统光纤系统中，多模光纤较为常见，在不同模式下光纤的信号传播速度不同，证明了信号传播过程中存在模间色散。随着科技的发展，单模光纤在光纤通信系统中使用广泛，在一定程度上减少了色散，也就缓解了模间色散的问题。 但是，随着通信容量的不断扩大，信号传输距离也越来越远，新的问题也随之出现，长距离运输过程中的光纤虚耗成为制约信号传播的关键。单模光纤能够解决模间色散问题，但是会受到材料和波导色散的干扰，导致色度色散问题的存在，在传播过程中损伤通信信号。
因此，人们开始采用色散补偿光纤来补偿色散问题，促进单载波速率的提高，进而解决信号损伤的问题。大量实践经验也表明，采取措施缓解和补偿高速光纤系统中的信号损伤能够大大提高通信的速率。
近年来，我国科学技术不断发展，偏振模色散使用广泛，相干接收和高级码型调制格式也获得了广泛的应用，导致偏振模色散和偏振串扰成为损伤通信系统的主要因素，加上光纤非线性和激光器的相位噪声的制约，信号损伤问题仍然是通信系统研究的主要问题。
2 高速光纤通信系统中偏振模色散
2.1 高速光纤中偏振模色散概念
单模光纤中，一个基模由两个相互之间垂直的偏振模组合而成，但是，单模光纤在实际运行过程中，会受到多种因素的制约，导致两个偏振模间的无法保持运行速度一致，导致脉冲展宽，进而导致偏振模色散的产生，偏振模色散产生的主要原因是：
首先，光纤自身具有双折射，光纤在运行过程中会有一些不规则的应力的产生，导致光纤信号发生折射；
其次，在铺设光缆时，光缆会受到不同程度的挤压，进而有些部位会发生弯曲和变形，加上在环境的制约下，信号在传播过程中出现偏振模的祸合效应，影响偏振模传播速度，导致偏振模色散的产生。
最后，一些信号需要经过通信器，例如滤波器和隔离器等，这些通信器的材料和结构缺陷会在一定程度上影响信号传播，导致双折射的产生，引起偏振模色散现象。在常规数学中，描述双折射和祸合效应一般采用参量和琼斯矩阵，也在很大程度上便于人们对双折射和祸合效应的理解。在理想状态下，光波速率不会导致双折射，双折射也与传送距离无关，但是，在实际运行过程中，双折射和祸合效应与距离和光波速率关系重大。
2.2 高速光纤中偏振模色散测量方式
偏振模色散能够以一个统计量来计算，也在一定程度上受到时间和温度变化的制约，同时测量环境也会影响到偏振模色散的测量。也就是说在不同的时间进行同一光纤的测量会有一定误差的存在。目前，国际上通行的偏振模色散测量方法有四种。本文暂不介绍波长扫描傅立叶变换法和波长扫描极值数计算法。
2.2.1 Jones矩阵本征值测量法
Jones矩阵本征值测量法最常用于测算偏振模色散值的计算依据测量光纤的偏振传输函数这种情形。Jones矩阵本征值测量法是测量光纤某一处的偏振传输函数，然后依据测试准确全面描述偏振模色散特征。在进行测试时，要采用激光器和分析仪来对光纤上等间距波长的矩阵进行测量，然后依据矩阵将本征矢量和本征值算出来，从而依据一定公式计算出PSP和DGD，然后将他们的平均值求出来，最后变可以得到偏振模色散的值。Jones矩阵本征值测量法具有一定优势，能够全面测量偏振模色散值，甚至能够十分准确地进行最小值的测量。但是Jones矩阵本征值测量法也存在一定的缺陷，Jones矩阵本征值测量法的测量结果受到外界干扰大，且需要较长时间，测量速度慢，测量效率低，只适用于科学研究中。
2.2.2 干涉仪法
干涉仪法适用于一定时间段内的测量，主要是通过试光纤将端电场将自相关函数输出，然后将振模色散的传输时间均方差计算出来。宽带LED是干涉仪法中需要使用到的光源，干涉仪扫描光纤输出端，确保在这个时间段内相关信号的存在，偏振模色散值即为测量出的自相关函数的二阶矩均方值。干涉仪法具有速度快且效率高的优点，具有较强的外界干扰抵御能力，但是，干涉仪法也存在一定的缺陷，这种方法难以提供一些相关信息。
3 高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术
在实际运行过程中，长距离输送时，偏振模色散速度为10Gb/S时，输送功率会在很大程度上受到损伤，影响信号传输速率，造成信号损失。因此，高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究时要考虑相关影响因素。据相关研究显示，信号损伤的主要原因是一阶偏振模色散效应，在此基础上，高阶偏振模色散会加剧信号损伤的恶化。因此，一阶偏振模色散效应的研究成为高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究的关键。光路和电路上的补偿是目前最常用的高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术。光路和电路上的补偿主要原理是采取措施延迟光或者电，然后控制反馈回路，进一步将偏振模色散中的两个偏振模之间的时差进行延长，来补偿高速光纤通信系统中的信号，然后统一输出两个偏振模的信号。大量实验表明，光路和电路上的补偿能够对高速光纤通信系统中信号损伤进行补偿。在此对光补偿进行一个案例分析。
光补偿案例分析：在此方案中，增设光延迟线，对两个偏振模间的时差进行调整，最终进行补偿来保证偏光纤。同时，在以上基础上安装偏振模控制器，来调整输入光的偏振态，确保光的偏振态与光纤切合，需要注意的是，在此过程中，控制器反应速度必须大于偏振器变换速度，从而确保光纤输出光信号，控制偏振器的信号。这种方案能够补偿高速率高速光纤信号，也能够补偿长距离高速光纤信号，同时在一定程度上降低功率损失。
4 结束语
总而言之，偏振模色散是引起高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因，目前，高速光纤通信系统中信号损伤已逐渐成为通信系统研究的重点。随着我国科学技术的发展，我国对高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术有待进一步发展，希望在未来我国能够采用更加科学的手段来解决高速光纤通信系统中信号损伤问题，为人们通信需求提供更好的服务。
参考文献：
[1]鲁力.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].华中科技大学，2012.
[2]翁轩.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[D].北京邮电大学，2013.
高速光纤网络论文 篇4
1 光纤通信网络概述
所谓的光纤通信网络,就是利用光纤作为传播介质,将光波作为载波,将需要处理的信息数据有效的传输到系统的处理段。第一代光纤以1085um的多模光纤材料为主,随着科技发展,技术、材料等更新换代速度越来越快,光纤产品也逐渐出现了二代、三代、四代、五代产品。利用光纤通信技术,能够提升数据采集系统的效率,并事先传输距离的增长。在很多测量工程中,光纤通信网络业是经常被运用,满足设备以及检测设备的需求。
高速数据采集系统的主要构成包括高速采集模块以及光纤通信网络。其中高速数据采集模块负责数据的高速采集,而光纤通信网络负责将采集的数据信息通过一定的技术向上位机传输。在多路通信分布中,高速数据采集模块有八组通道,并且每一个通道都能进行32为数据采集与转换,且速度可达到4m SPS,数据总量达到80Mb/s。进行高速数据传输,需要具有较大的总线传输容量,保证外界环境,包括噪音等不会对系统造成影响。光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,不仅能够满足宽带的需求,并且有效的避免了外界噪音对采集系统的影响,提升数据采集与处理的效率。
光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,主要优势体现在以下几个方面 :(1) 采用光波作为载波,具有传输容量大、高频率等优势 ;(2)保密性较强,能够避免电磁干扰 ;(3)传输距离较长,在传输过程中信号不容易中断或衰减 ;(4)光纤材料较为丰富、价格低廉,能够节约大量的有色金属 ;(5)光纤材料直径小、质量亲,可绕性较强。
2 光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用
2.1 高速采集模块
高速数据采集模块就是将芯片设置在数据采集系统的主控制器中,由CPLD产生时钟时序,完成对数据的高速采集与控制。
该系统的运行原理主要表现为 :模拟信号中带有的物理量信息通过传感器进行电压量的转化,然后通过ADC转化功能模块将其转化为模拟电压量,从而实现数据的采集、传输、存储与处理。整个高速数据采集系统由AVR以及CPLD共同控制,采集到的数据信息经过模拟转化后,其转化结果一般在FIFO中缓存,最后通过FLASH陈列进行结果的转存以及保存。在高速数据采集系统中。FIFO模块具有缓存功能,能够有效的解决A/D转换过程中相关的数据位数转换为题,对数据位数进行有效的调整。
2.2 系统控制程序设计
高速数据采集系统中,采集功能的实现主要是由编程完成的,首先选择两条通道完成相关时钟分析,如果控制信号为低电平,引脚工作,然后触发数据采集功能,EOC电平降低,将8路通道中的数据存储保存下来。在具体的数据采集过程中,每一路通道的采集原理一致,最终将所有采集到的数据集中存放的存储区。
在上述操作的基础上,将编程程序载入CPLD中,实现对电路的调试,并控制8路通道同时进行模数转换。转换过程中产生的波形如图1所示 :
从图1中可以看出,1路、3路、4路、5路分别产生8个连续的脉冲,脉冲的时序位置正确,说明控制系统中8路数据信号采集能够在同一时间进行,不会出现时序以及逻辑上的错误。这就说明,该控制系统的设计能够满足高速数据采集程序控制的相关要求。并且根据数据采集脉冲的宽度,能够计算出数据采集系统的采集数据最高为10mb/S。
将采集到的数字信号用过调制解调器(光电)的转换,将其转换为光信号,并将其加载到光纤通信网络中,通过其传输功能将其及时的传输到控制回路系统中,对系统相应的运行实施有效的控制。
2.3 外接存储器设计
光纤通信网络应用到高速数据采集系统中,以光的形式与功能模块相连,数据采集、处理的速率相比于FPGA来说具有很大的优势,能够实现实时、有效、准确的数据信息传输,这就说明外接存储器在系统中的设计相当必要。外接存储器的种类很多,包括双倍速率存储器、同步动态随机存储器、虚拟通信存续期、动态接口随机存储器等等。根据光纤通信网络大数据量、高速率等特点,加上控制系统以及系统硬件等设计的结合对比,决定选用双倍速率存储器。
双倍速率存储器凭借其双倍结构,能够提升数据采集数据过程中对数据的读取能力,应用双倍速率,系统结构中所有的时钟周期都实现读写操作,真正意义上实现了数据读写的双倍效率。
在外接存储器设计中,充分考虑高速数据采集系统的数据存储的容量的需求以及数据处理速度的要求,选用技术较为成熟的HY5DU(L)T芯片,该芯片具有32MB的超大容量,其数据总线宽度达到16位,在其最佳的状态下,芯片的吞吐率能够达到5.312Gb/s。结合光纤通信网络最大传输速率为10Gb/s,可以看出单个双倍速率存储器并不能满足光纤通信网络数据传输的具体要求,因此在设计中,采用四个芯片并联的模式,有效的提升了存储器的数据吞吐能力,满足光纤通信网络的具体要求。
3 系统测试
为了验证上诉设计的有效性与实用性,需要系统的性能进行有效的测试。在测试的过程中,需要对已知信号实施采集,并将其传输、存储,最后将存储的信号与已知信号进行对比,分析测试的结果。测试的具体步骤主要体现在以下几个方面 :(1)将特殊的已知信号用过光纤通信协议发送出去,其信号速率达到9.953GB/S,帧长为15520字节,为了为信号分析提供便利,可以将信号帧同步码设置为一定的序列,如F6 F6 F6 28 28 28 ,在帧头剩余部位设置0,将5设置在帧内的剩余部位 ;(2)避免对信号实施直接扰码与传输。在对光信号接收后,系统应该实施光电降速与转换处理,由系统中的FPGA对数据及时钟实施接收,对其相应处理后转入外部存储器实施缓存。(3)当外接存储器被数据存满后,可以暂停数据采集,并按照一定的顺序对存储器中的数据进行读取,并在计算机系统中,通过千兆以太网接口进行统计与分析。
通过实验测试结果,可以看出已知信号与最终存储器中的接受数据一致,说明了该系统设计的有效性。另外,需要对系统误码率进行测试,将固定的数据转化为伪随机码,对数据信号进行信号净荷,测试结果表明系统的误码率低于10。
4 总结
本文通过光纤通信网络,对高速数据采集系统进行有效的设计,通过多路采集以及光纤网络相结合的方式,提高了系统数据采集的能力。并通过有效的实验测试,证明了高速数据采集系统设计具有很强的实用性,能够提升数据采集速率,提高整个系统的运行性能。
摘要：随着科技水平的进步,特别是信息化技术的发展,网络通信技术得到了长足的发展。光纤通信技术是信息化技术中重要的一种,也是本世纪最为重要的战略性产业。在高速数据采集系统中,应用光纤通信网络,能够大大提升数据采集的效率,提高数据采集系统的各项性能。本文首先对光纤通信网络进行简单的介绍,然后分析其在高速数据采集系统中的应用,并通过系统测试验证光纤通信网络的应用效果。
高速光纤网络论文 篇5
采用高速FIFO和双CPU的光纤陀螺捷联系统
在光纤陀螺构成的.捷联惯导数据采集系统中,采用了双CPU结构的工作模式,用高速FIFO作为数据交换桥梁.采用FPGA+DSP构建系统,DSP用于捷联算法解算,FPGA用于DSP与各类传感器之间的接口,并用软FIFO成功解决了系统中断不够用的问题.最后对光纤陀螺进行了专项测漂与标定,验证了该系统的数据采集和传输的正确性和可靠性.
作 者：高延滨 曾建辉 孙华 常云萍 GAO Yan-bin ZENG Jian-hui SUN Hua CHANG Yun-ping 作者单位：哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001 刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)：2007 14(6) 分类号：V271.4 TP241.5 关键词：光纤陀螺 捷联惯导 数据交换 FPGA FIFO高速光纤网络论文 篇6
作为《通信业“十二五”发展规划》的一项重要子规划，规划指出，宽带网络作为实现信息化的重要载体，是经济社会发展的关键基础设施。
目前，我国网络和宽带接入用户规模均为世界第一。与“十五”期末相比，(固定)互联网宽带接入用户增长237%，达到1.26亿户，其中光纤入户用户和WLAN用户分别达到100万户与200万户。3G用户达到4705万户。但同时，我国在接入带宽、宽带普及率等方面与发达国家还有较大差距。高带宽业务应用的普及程度不高，种类不够丰富，宽带发展的业务驱动力不足。城乡和区域发展不平衡，特别是中西部农村地区网络建设成本高，回收周期长，仅靠市场机制难以推动宽带网络发展。行业间统筹发展机制不完善，宽带网络基础设施尚未纳入城乡规划。缺乏国家战略层面对宽带网络发展的指导，相关配套政策有待完善。
规划明确了“十二五”我国宽带基础设施建设的主要任务，为此，将启动光纤宽带网络推进工程、无线移动宽带网络推进工程、数据中心优化工程、下一代互联网推进工程、国际通信网络优化工程等多项重点工程。到“十二五”末期，将实现城市家庭互联网接入带宽基本达到20Mbps以上，其中东部地区基本达到30Mbps，部分发达城市基本达到100Mbps；农村家庭互联网接入带宽基本达到4Mbps以上。单位用户平均接入带宽超过100Mbps。光纤入户网络覆盖2亿个家庭。固定宽带接入用户超过2.5亿户，其中农村宽带接入用户增长170%，超过6800万户，3G用户超过4.5亿户。
高速光纤通信系统复用器件的探讨 篇7
1 波分复用技术 (WDM)
波分复用技术的本质是频分复用 (FDM) , 它可将不同波长的光通过光器件输送到1根光纤中传输, 在不改变一路一波长基本传输速率的情况下, 采用光纤传输多路信号, 从而提高传输数据总量。历史上最早出现的粗波分复用技术 (CWDM) , 即波长间隔>1.6 nm的复用技术, 由于其波长间隔相对较大, 所以对光收发器件的要求较低。目前, 最新的复用技术为密集波分复用技术 (DWDM) , 其波长间隔<0.8 nm, 甚至<0.4 nm。波分复用技术使用的器件主要为光收发器件、波分复用/解复用器和光插/分复用器。
1.1 波分复用的网络结构
从图1中可以看出, 单个WDM网络基本上包括光发射接收器件、波分复用、解波分复用器和光纤。
1.2 光发射接收器件
WDM光源一般采用半导体激光器, 由于波分复用技术具有特殊性, 要求光源工作波的范围大、稳定性高, 光谱线宽窄、波长在宽波段范围内可调、频率啁啾低和多波长等间隔集成。
光源按波长可分为固定波长激光器和可调波长激光器。固定波长激光器多采用多量子阱 (MQW) 分布反馈激光器 (DFB-LD) , 这种激光器在较大温度范围和高速率的情况下, 可保持动态单模特性, 同时, 还可确保低阈值特性和较高的边模抑制比 (SMSR) 。
固定波长激光器为波分复用网络中的光源, 波长不可改变, 且需要多个不同波长的激光器, 这样不仅会使生产工艺的难度增大, 还会使成本增加。如果具有一种可在一定波长范围内调谐的激光器, 则可以采用一种结构实现波分复用中光源的各种波长。可调激光器的分类较多, 一般有外腔式、多电极式、电调谐和热调谐等。
WDM对光接收器件的要求为波长响应范围大、波长可选择和串扰小等。除可采用普通的光电二极管 (PIN-PD和APD) 作为探测器外, 还可采用谐振腔增强型 (RCE) 光电二极管。
1.3 光波分复用器
波分复用器将多个波长的光信号耦合至1根光纤中传输, 并利用接收端的解波分复用器将各个波长耦合至不同的光纤中, 从而实现光信号的分离。光波分复用器也称为合波器, 常用结构为阵列波导光栅 (AWG) 。此外, 还有熔融拉锥型、介质膜型和平面型。
2 光正交频分复用技术 (O-OFDM)
OFDM应用在射频通信中, 其理论在1966年提出, 直至2005年才在光纤通信OFDM系统中实现。由此可见, OFDM理论具有很大的发展潜力。图2为光纤通信中OFDM系统与WDM中信号的对比图, 从中图2可以看出, 该理论的基本思路为将不同频率的信号调制到一起传输, 同时, 将高速数据信号分成多路低速数据信号, 并调制到同一组子载波上传输。
OFDM的基本结构如图3所示。OFDM包含有3大部分, 即OOFDM (光OFDM) 发送端、传输媒介 (光纤) 和OOFDM接收端。其中, X为频域;x为输入端的时域;Y表示接收端的频域;y为时域。OFDM系统可变换发射端IFFT, 并加载到2个正交信号合波后通过光纤传输;接收端分离出这2路信号后, 通过FFT变换到频域接收数据。在信号传输中, OFDM通过加入循环前缀CP (Cyclic Prefix) 到保护间隔提高系统性能, 可抑制ICI和ISI等现象。这是OFDM的优势所在, 但光OFDM系统也有缺点, 加入CP冗余信号后降低了运行速度, 同时, PAPR峰均比较高, 进而造成系统整体功率变大。
3 结束语
综上所述, 随着关键技术和光电元器件技术的发展, 光纤通信技术获得了飞速发展, 而复用技术的应用也有效促进了光纤通信技术的发展。
摘要：主要对高速光纤通信系统中的复用器件展开了探讨, 详细阐述了分复用和正交频分复用等技术, 并对所使用的复用器件作了系统分析研究, 以期能为相关单位的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：高速光纤通信系统,复用技术,复用器件,WDM
参考文献
[1]冯卫, 邵忆群, 罗玉娟, 等.光纤通信系统中波分复用技术的应用[J].电子技术与软件工程, 2013 (19) .
高速光纤网络论文 篇8
高帧频图像采集系统在图像诊断领域有着广泛的应用,目前此类系统的关键器件是高速固体图像传感器,而以CCD(Charge Coupled Device)图像传感器最常见。许多科学级高速摄像系统也是采用CCD图像传感器。为更好地提高CCD的灵敏度出现了许多新技术,如:背照式CCD技术、电子增益(EM,Electron Multiplying)CCD技术等。EMCCD技术能很好的提高CCD的灵敏度,使其达到微光应用要求[1]。但是EMCCD器件需要多种电源供电,同时需要摆幅很高的驱动时序,这往往成为设计EMCCD高速相机的技术难点。本文介绍了基于一种背照式EMCCD图像传感器CCD60设计高速高灵敏度相机的方法。
1 系统关键技术与组成
CCD60是e2v公司生产的新型高帧频电子倍增低照度CCD(EML3CCD,Electron Multiplying Low Light Level CCD)图像传感器[2]。芯片采用背照式技术来提高量子效率,在可见光波段内,其量子效率可高达90%,采用电子增益技术来提高灵敏度,使该芯片能够达到高帧频夜视效果。芯片最高帧频可达1 000 fps。设计建立高速高灵敏光纤传输EMCCD相机需要以下几个关键技术:
1)EMCCD驱动时序与电源管理技术。解决EMCCD所需要的各种直流偏置电源,提供EMCCD所需的行、场、像素的控制时序信号,从而建立EMCCD的工作环境,使其输出视频信号。
2)CCD视频信号处理与数字化技术。解决CCD输出视频信号的行场同步信号检测,视频时钟重建以及视频信号的数字化工作。
3)图像数据光纤传输与远程采集技术。解决数字化后的高速图像数据的光纤编码与传输,提供远程数据采集与图像数据恢复软硬件,获得高帧频图像数据。
根据建立高速高灵敏光纤传输EMCCD相机的技术不同,可把系统划分为以下组成单元:光学镜头单元、驱动电路与电源单元、视频信号处理与数字化单元、光纤传输单元、终端采集单元组成。系统结构框图如图1所示。在不采用虚线框内的光纤传输单元时,系统为近程PC互联相机。
2 系统驱动电路与电源设计
CCD60共需要9路时序驱动信号(见表1),而这些驱动信号的电压分为-5~+5 V、0~12 V、4~40 V三种,且这些信号上限电压必须可调。一般地说,能产生逻辑时序的可编程器件的输出电平多为1.8 V、2.5 V、3.3 V和5 V几种不同规格,不符合该种CCD时序驱动信号的电平要求,因而需要进行专门设计。我们采用集成器件DS0026对±5 V与12 V的8路信号进行驱动,采用分立器件对电平摆幅较高(高电平20~50 V)的RФ2HV信号进行驱动。逻辑时序信号可通过FPGA或CPLD器件产生,本文采用CPLD器件XC95108-7产生逻辑时序信号[4]。CCD60驱动电路的原理框图如图2所示。
CCD60芯片所需要的9路时序驱动信号之间有严格的相位关系。其中倍增控制信号RФ2HV与行时序控制信号RФ1,RФ2,RФ3之间的关系如图3(a)所示。它要求外部逻辑器件提供的信号满足图中所示的相互关系,即倍增控制RФ2HV在RФ1的下降沿之前到达最高电平。利用设计的驱动电路产生了符合要求的驱动时序,运行结果如图3(b)所示。
除倍增时序外,CCD60芯片还需要行时序与帧时序(见图4)。系统行时序由8个行同步周期、8个空像素周期与128个像素周期共144个周期构成。在编程实现中,参照了系统时序的基本特点,把时序分成帧、行、像素的方式组成完整的系统时序。由最基本的像素时序组成行时序,再由行时序组成帧读出时序,加入行起始时序与行转移时序,用不同的门信号对控制信号进行选择,组成一个完整的帧时序,用连续的帧时序组成系统工作时序。同时系统时序留有复位与触发信号,可根据需要进行适当的时序选择。
除系统时序外,CCD60还需要一些电源,一共8路,分别为:R_DC、OG、SS、OD、RD、IG、ABD、DG。这些电源从3~28 V不等,本文均采用LM317T产生所需电源,从实际运行结果可知,设计符合CCD60要求。
3 CCD视频信号处理与数字化
利用设计的驱动电路与电源,CCD60器件输出了正确的视频信号。一般的说,CCD输出的视频信号不能直接由普通图像采集卡或者其它视频采集设备完成视频的采集与还原,还需要对其信号进行一定的处理。常规的处理方法是先对CCD视频信号反向放大,而后钳位采样,得到模拟视频信号,再由图像采集卡或者视频采集设备完成对CCD输出视频的采集。这种方法原理简单,但中间环节较多,容易引入干扰的因素,不利于高速图像的采集。本文采用CDS(相关双采样)技术对CCD视频输出进行处理并数字化。CDS技术关键环节为对一个像素进行两次采样,一次采样位置在像素肩位置,作为参考电平;另一次采样位置在像素底位置,作为数据电平;将两次采样电平相减作为视频信号。这样可以简化CCD视频处理电路,并有效降低低频干扰。CDS技术的一个典型时序图如图5所示,CCD OUT为CCD输出的视频信号,REFCK为参考采样时钟,DATCK为数据采样时钟;在REFCK的低电平时间内完成一次对CCD OUT的采样,这时采样位置在视频信号的肩部,在DATCK的低电平时间内完成另一次对CCD OUT的采样,这时采样位置在视频信号的最底部,处理电路把两次采样结果相减得到的电平即为CCD的视频信号幅度。
本文选用带有CDS功能的CCD视频处理芯片VSP2000[5]完成CCD60器件输出的视频信号的数字化。VSP2000是一个带有CDS、VGA(压控增益)、10位数字化ADC的CCD视频专用处理芯片,其结构框图如图6所示。芯片还具有空像素校零、黑电平校正、电压钳位、输出放大器等功能。暗像素校零、黑电平校正由数字信号控制,可通过CPLD提供。电压钳位由芯片内部控制,钳位电压在1 V。CDS的控制信号REFCK、DATCK以及模数转换控制信号ADCK都是通过CPLD产生。这些信号共同组成VSP2000的控制时序。VSP2000工作电压为3 V,其输出端口负载能力不强,在使用时一般增加一级缓冲电路。本文采用61LVTH16244芯片完成输出端口的数据缓冲,接入数据总线。
4 高速图像数据光纤传输
前已述及,视频处理与数字化单元输出的为10位并行数字化图像数据,另外还有行同步、帧同步、像素时钟等同步控制信号,要对这些并行信号直接进行远程同步传输至少需要13路传输链路,显然不大现实。因此在对这些信号进行传输之前需要进行信号的复用与编码,从而仅采用一条数据链路就能把所有数据发送到后端。当然对信号的复用与编码不能占用过多的时间,否则无法保证系统的实时传输特点。在综合考虑了这些因素后,设计中采用CPLD控制编码芯片HDMP1032把并行数据直接复用编码,通过光收发模块RTXM171转换为光信号进行光纤远程传输,后端则由光收发模块RTXM171接收光信号并转换为电信号,通过HDMP1034解码芯片恢复出所有数据,再通过后端的CPLD进行图像数据识别复原进行缓存或采集。系统的数据远程实时传输框图如图7所示,应当说明的是数据远程实时传输单元在硬件上分为两个部分,数据发送部分与数据接收部分。
HDMP1032为Aglient公司生产的16位并行编码芯片,该芯片在一定的逻辑控制信号作用下,可以直接把16位并行数据复用成一路高速串行数据,输出为LVDS信号。HDMP1034为解码芯片,它在一定的逻辑控制信号作用下可以把接收到的一路高速LVDS信号恢复成原有数据。RTXM171为光收发一体模块,即具有光发送与光接收两种功能;它的电气接口信号为PECL信号,在与HDMP1032、HDMP1034连接时需要进行LVDS与PECL信号之间的转换[6]。由CPLD提供逻辑控制,利用三种芯片即可组建成多路并行数字信号光纤传输链路。
发送与接收的逻辑控制信号都是由CPLD器件XC95108产生的。前端的CPLD提供HDMP1032所需的控制信号与图像数据的同步信号。后端的CPLD对HDMP1034恢复的数据进行识别,恢复出图像数据与同步信号,并交采集单元进行处理。
5 数据采集与软件
本文设计时采用了USB数据采集、SRAM缓存采集卡采集两种不同的采集方式,以增强系统在数据采集时的可靠性。系统的数据采集硬件中采用两片CPLD器件相对独立的进行采集控制。一片用于USB的采集控制,根据需要把数据实时发送到USB端口,实现连续实时采集、单次触发采集、Binning采集等功能[7]。另一片用于SRAM缓存的采集卡的采集控制,根据需要把数据首先存储于SRAM之中,而后由采集卡采集;实现连续采集、单次触发采集的功能。两种不同的采集方式都有自己的特点与优点。USB采集方式能够实时采集图像数据,采集长度可达2 000帧,具有实时性强,记录容量大的优点。SRAM缓存方式把图像数据实时存储于SRAM当中,存储容量最多只有4帧,但在单次触发采集时,如果在采集数据时出现错误,它能够重新采集SRAM中存储的数据,从而保证单次触发数据不会丢失,这是USB采集方式没有的。两种方式互为补充,增强了系统的可靠性。
USB采集方式的硬件基于Cypress公司的CY7C68013芯片开发而成[8]。实现16位并行数据的USB2.0采集功能。通过与CY7C68013连接的CPLD芯片扩展其功能应用到CCD60的采集系统中。SRAM缓存方式的硬件基于ISSI公司61C1024芯片、ADlink公司的PCI-7296采集卡与CPLD器件XC95108开发而成。
相对应于两种不同的采集方式开发了两种专用软件。软件都使用模块化设计技术,VC++6.0编程语言开发,界面简洁[9]。两种软件运行效果如图8。其中USB采集程序能够连续采集2 000帧图像数据,并按专用格式存储。同时程序具有回放功能,能够把采集到的数据逐帧连续回放,从而找到采集时间内的感兴趣帧。两种软件都具有单次触发模式,且在触发模式中都能自动保存采集到的数据,从而确保数据安全。
6 系统运行结果
设计建立高帧高灵敏度成像系统软硬件之后,对系统进行了调试、组装与性能测试。建立了高帧频高灵敏度远程光纤传输式成像系统,如图9。系统最高帧频可达1 000 fps(frame per second)。
系统硬件电路可以选择不同的工作模式,包括连续工作模式、触发工作模式、Binning工作模式。在不同的工作模式下,对普通光照强度、夜晚光照强度、脉冲光照强度下的图像进行了拍摄,所得图像结果如图10所示。从图像结果可知,在夜晚光照强度下能够获得一定质量的图像,但图像噪声大,对比度较弱。其它光照下所得图像质量较好,具有较好的对比度。Binning模式时图像有效像素为128×64,帧频提高一倍,与理论相符。
摘要：针对高帧频摄像机灵敏度较低与无法远程实时传输的难题,本文采用EMCCD器件提高其灵敏度,并利用光纤通信与USB技术实现高帧频图像的远程实时传输与记录。文章详细介绍了基于EMCCD器件CCD60建立相机的一种方法。利用CPLD器件产生EMCCD控制时序及视频同步处理控制时序,采用集成器件与分立器件相结合的方式建立EMCCD垂直驱动电路,建立EMCCD工作环境;然后,采用具有CDS功能的集成器件对CCD视频信号进行数字化,获得高帧频数字图像数据;再使用CPLD器件与光传输编解码芯片结合的方式实现高速图像数据的远程实时传输,最后采用USB2.0技术实现高速数据的实时采集。系统像素分辨率128×128,最高帧频可达1000fps,能应用于低照度高速图像获取场合。
关键词：高灵敏度,EMCCD,光纤传输,高帧频图像,数据采集
参考文献
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高速高性能TE光纤解决方案 篇9
大连国际金融中心——大连期货大厦, 由世界第二大农产品期货市场大连商品交易所巨资打造。未来的星海湾将集金融商务区、会展经济圈、五星级酒店群、城市旅游带、高尚居住区、顶级商业场所为一体, 形成复合型、现代化国际湾区, 是大连全新黄金CBD核心。大连国际金融中心—大连期货大厦, 总建筑面积217 090平方米, 地上53层, 地下3层, 写字楼占地面积近12万平方米, 停车位1 600个, 建筑总高242.8米, 为东北目前建成的第一高建筑, 具有国际标准的硬件指标, 俯瞰山、海、城市3重景致, 整个区域绿化率高达43.8%, 独有近2万平米的城市中心绿化广场, 与世界第一大广场遥相呼应, 堪称“城中之城”。大连商品交易所同城灾备数据中心是继2009年期货大厦后的又一大型建设项目, TE安普布线以良好的产品质量优势取得了此项目并且沿用大厦采用的AMP布线品牌。
为保证大连商品交易所同城灾备数据中心的建设目标, 该项目采用了TE Connectiviy安普布线Cat6非屏蔽低烟无卤布线系统、MPOptimate OM3万兆多模预端接光缆系统。工作区全部采用6类模块, 便于数据和语音的互换。水平线缆全部采用6类低烟无卤阻燃型非屏蔽双绞线, 并有十字支撑架;线径不小于23AWG。垂直数据主干采用室内多模和单模24/48芯光缆, 充分满足期货大厦和交易所的应用复杂性。所有光缆端接均采用熔接方式, 接头均采用LC标准。多模光缆全部采用OM3标准, 支持300/500米万兆以太网传输或900米千兆以太网传输。单模光缆全部符合零水峰标准, 更好地支持万兆以太网及其他应用。垂直语音主干采用3类100对大对数电缆, 并考虑适当冗余。双绞线和光纤配线架均采用24/48口机架式配线架。布线线缆应满足较高防火等级要求, 主干线缆防火等级要求 (UL) CMR级, 主干光缆OFNR级;水平线缆防火等级要求CM或相应级别, 并采用低烟无卤外皮材料, 采用布线管理软件对综合布线系统进行管理。
高速公路光纤数字传输系统的检测 篇10
光纤数字传输系统是为高速公路提供话务通信 (业务电话、数字用户电话、收费热线电话) , 它还为监控, 收费系统的数据、传真、图像等非话业务提供传输通道。一旦传输系统出现问题, 后果不堪设想, 将严重影响高速公路的正常运营管理, 因此有必要对光纤数字传输系统进行定期的测试, 及时发现系统存在的问题, 确保系统的正常运行和消除潜在的风险。根据高速公路业务接入特点, 目前单条高速公路内部一般采用SDH与综合业务接入网相结合的光纤数字传输系统。基于高速公路传输的业务量和设备成本两点考虑, 多数选用STM-16及STM-16以下的传输速率等级。系统一般在通信分中心设置一套光纤线路终端 (OLT) , 其余通信站各设置一套光网络单元 (ONU) , 通过接入网系统为全线提供大容量数字通路、2M数字通路、音频/数据通路等多种数字信道和接口, 实现数据的上传及管理数据的下达;通信中心还设一套光传输本地网管终端, 实现对SDH设备的维护管理。根据省交通集团制定的企业标准《高速公路机电工程养护质量检验评定标准》, 光纤数字传输系统定期检测项目包括:系统接收光功率、平均发送光功率、2M传输通道误码指标、自动保护倒换功能、安全管理功能、公务电话功能等。下面就对这几个项目的检测进行一一介绍。
1系统实际接收光功率和平均发送光功率的测试
对于任何光纤传输系统的安装、运行和维护, 光功率测量必不可少。光功率的测量所采用的仪器是光功率计。测量光口的收发光功率时, 应注意选择对应测试波长, 光纤数字传输系统光纤的工作波长一般为:1310nm和1550nm, 测量光功率时需按照实际测量对象即光发射机光信号的工作波长选择光功率波长。根据光口的接头类型选择相应的尾纤接头, 然后用尾纤把光口和光功率计如图1、图2那样连接起来, 等光功率计上的数值稳定后读出该值即为光口的接收光功率值或平均发送光功率值。光功率的严格测试应该是用图案发生器发送规定的伪随机序列码至被测设备, 然后用光功率计测试接收光功率, 我们的日常维护检测是近似测试, 接收光功率一般在接收灵敏度和接收过载点之间。
光功率测量中的注意点: (1) 测试前应该仔细地用酒精棉球或者镜头纸充分清洗光连接器 (如尾纤头、法兰盘) 的表面。 (2) 如果尾纤已经上ODF架, 测试应该在ODF架一侧进行, 以免由于多次插拔设备的光口, 造成光连接头损坏和被污染。 (3) 固定光纤的放置状态, 避免震动, 减少光功率检测的不确定值。
2 2M传输误码指标的测试
2M传输通道误码性能是衡量光纤数字传输系统电路质量的最重要的维护指标, 对其的测试可以判断系统电路传输质量的好坏。2M传输通道误码指标的测试采用的仪器是2M误码议, 根据行业标准和企业内部标准, 2M传输通道测试的误码指标有:平均误块率BER、误码秒比ESR、严重误块秒比SESR、背景块差错率BBER。SDH系统是以一次群速率或一次群速率以上的数字通道进行传输, 故对误码的检测是以“块”为单位的。
测试模式可以分为在线 (In Service) 测试和中断业务 (Out of Se rvice) 测试, 在线测试指的是不中断业务的情况下, 实时监测SDH设备及网络。中断业务测试是在业务开通前或故障修复后对SDH设备性能和功能的测试。中断业务测试的项目比在线监测多, 大多用于要求较高的邮电检测标准中, 由于养护质量检测是在营运期进行的检测, 所以我们的检测均为在线测试, 即不中断传输业务的情况下进行测试。
测试方法:误码性能测试选择两个网元站点A和B, 测试两站间的2M传输通道, 误码仪接在站点A的一个2M口上, 在站点B对应的2M口上软件环回 (或硬件环回) 。2M传输通道检测数量和检测时长可依据标准规定, 测试的误码指标应符合标准要求。可将多条支路串接起来测试, 这里不做详细介绍。
测试仪器的接法如下图:
3自动倒换功能的测试
高速公路上光纤数字传输网主要采用通道保护的环形组网结构, 在本路段内通过隔站相连的方式组成二纤单向自愈通道保护环, 即PP保护环。自动倒换功能就是当主环通道出现故障或者大误码时, 无需人为干预, 可以由主环路自动转换到备用环路上, 通信不出现中断, 以实现较高的传输安全性。自动倒换功能的测试, 一般采用的是插拔光纤强制倒换测试。测试方法:先断开西侧光纤连接 (主环) , 业务应能完成倒换至备环, 网管上2M口出现PS保护倒换告警。然后再恢复西侧光纤, 断开东侧光纤连接 (备环) , 业务能立刻倒换回来, 表明自动倒换功能正常, 或者是恢复西侧光纤 (主环) , 不断开东侧光纤 (备环) , 10分钟后, 网管中2M口的PS保护倒换告警结束, 表明倒换恢复正常。自动倒换功能也也可以使用网管中“关闭激光器”的功能进行测试, 但注意测试完成后要记得打开激光器。
4安全管理功能、公务电话功能的检测
安全管理功能:网管系统管理员应根据网管的安全域和功能级别设定各级用户, 让各级用户拥有不同的操作权限。各级用户设置各自的安全登录口令, 未经授权的用户无法登录或进入网管系统, 并对试图接入的申请进行监控, 三次输入错误的登录口令, 网管系统进入锁定状态。建议定期对用户的登录密码进行修改, 以增加系统的安全性。
公务电话功能:公务电话是各网元间保持联系的一个重要工具, 虽然现在通信工具较发达, 可以通过多种方式进行联系, 没有必要设置公务电话, 但公务电话测试可以视为检验传输通路是否连通的手段之一, 对于用户今后的日常维护也很有用。在各站用公务电话选址呼叫其它各网元, 各网元应振铃, 且与各网元能通话;在各站拨会议电话号码呼叫其它各网元, 各网元均应振铃, 且各站之间均能相互通话。高速公路光纤数字传输网一般为环形组网, 在进行系统公务电话测试时, 还要进行断纤后的公务电话测试。断开主环上站点的光纤, 进行拨打测试应正常;恢复主环光纤再断开备环光纤, 再进行拨打测试正常。
参考文献
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高速光纤网络论文 篇11
[关键词] 光纤光缆 连接 技术发展 整定配合 稳定
随着网络技术的不断进步,光纤光缆产品不断获得市场大规模的使用。简单来说,光纤分多模光纤和单模光纤。多模光纤(Multi Mode Fiber):中心玻璃芯较粗(5O或62.5p.m),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。单模光纤(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10pan),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
1 常见的光纤连接器
光纤连接器按连接头结构型式可分为:FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT—RJ等型,在平时的网络工程中最常见到得最多的是SC、ST、LC、MT—RJ,只有认识了这些接口,才能在工程中正确选购光纤跳线、尾纤、GBIC光纤模块、SFP (mini GBlC)光纤模块、光纤接口交换机、光纤收发器、耦合器。
1.1 SC型光纤连接器
SC型光纤连接器是一种插拔销闩式的连接器,只要直接插拔就可以对接,外壳呈矩形,因此可以称为“方口”。所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同,其中插针的端面多采用PC或APc型研磨方式。SC型光纤连接器多应用在光纤收发器、GBIC光纤模块中。两头都是sc型是根sc—sc的光纤跳线。一般情况下,这种跳线用于连接两台带光模块的设备。
1.2 ST型光纤连接器
sT光纤连接器有一个卡销式金属圆环以便与匹配的耦合器连接,上有一个卡槽,直接将插孔的key卡进卡槽并旋转即可,因此也可以称为“卡口”。在出现SC之前sT一直被认为是标准连接器。sc后来同sT一起被11lA/EIA一568一B标准列为结构化布线推荐连接器。sT型光纤连接器多用在光纤终端盒或光纤配线架上。两头都是sT型是根sT—sT的光纤跳线。一般情况下,这种跳线通过耦合器用于连接两根带光纤。
1.3LC型连接器
LC型连接器采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通sc、FC等所用尺寸的一半,为1.25ram。LC型光纤连接器是为了满足客户对连接器小型化、高密度连接的使用要求而开发的一种新型连接器。它压缩了整个网络中面板、墙板及配线箱所需要的空问,使其占有的空间只相当传统sT和sc连接器的一半。特点:体积小,尺寸精度高;1.25ram陶瓷插芯;插入损耗低;回波损耗高。目前Lc型连接器多见应用在SFP (mini GBIC)光纤模块中,而SFP模块用在提供SFP扩展槽的交换机中。两头都是Lc型是根Lc—Lc的光纤跳线。一般情况下,这种跳线用于连接两台带LC光模块的设备。
1.4 MT—RJ型连接器
MT一砌型连接器是一种集成化的小型连接器,是双纤的。它有与RJI45型LAN电连接器相同的闩锁机构,通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤,为便于与光收发信机相连,连接器端面光纤为双芯排列设计,是主要用于数据传输的下一代高密度光连接器。MT—RJ的插口很象RJ45口,由于它横截面小,所以多见于含有光接口的交换机中,这样在交换机的前面板上不占用太多空间。这是l根sT—MTRJ的光纤跳线,即一头是ST型,另外一头是MTRJ型。一般情况下,这种跳线用于连接设备和光纤。SC—MTRJ的光纤跳线,一头是sc型,另外一头是MTRJ型。一般情况下,这种跳线用于连接两台设备。
1.5耦合器
光纤适配器主要用在光纤干线的两端接人的光纤终端盒上,光纤终端盒上前面板上有若干个贯穿的圆孑L,光纤适配器就安装在圆孔上。光纤干线拉到这里,要与相应接口的尾纤熔接,以最终形成可使用的接头,这个接头通过光纤适配器固定在光纤终端盒的前面板上。要使用时就可以用相应接口的光纤跳线来与对应光纤设备跳接。在网络工程中最常用的只有两种光纤适配器:分别是对应螺口尾纤的FC型或卡口尾纤的sT型,而其中sT型的光纤适配器敢也是最最常用是sT型耦合器。
2 光纤测试参数
光纤布线系统安装完成之后需要对链路传输特性进行测试,其中最主要的几个测试项目是链路的衰减特性、连接器的插入损耗、回波损耗等。光纤链路的关键物理参数:衰减:
(1)衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。
(2)对光纤网络总衰减的计算:光纤损耗(LOSS)是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值。
(3)损耗是同光纤的长度成正比的,所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身,还反映了光纤的长度.
(4)光纤损耗因子(d):为反映光纤衰减的特性,引进光纤损耗因子的概念。
(5)对衰减进行测量:因为光纤连接到光源和光功率计时不可避免地会引入额外的损耗。所以在现场测试时就必须先进行对测试仪的测试参考点的设置。回波损耗:反射损耗又称为回波损耗,它是指在光纤连接处,后向反射光相对输入光的比率的分贝数,回波损耗愈大愈好,以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的方法是,尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。插人损耗:插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后,其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。插入损耗愈小愈好。插人损耗的测量方法同衰减的测量方法相同。
3 网络的发展对光纤技术提出了新的要求
网络的发展对光纤提出新的要求引发了许多专家的观点和争论。无论下一代网络如何发展,必须达到3个世界,即服务层面上的IP世界、传送层面上的光世界和接人层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量,这非光纤网莫属。
光纤标准的细分促进了光纤的准确应用.光纤标准分为G.652.A、G.652.8和G.652.C 3类光纤;这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用,细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求(例:光纤几何参数的容差变小),明确了对不同网络层次和不同传输系统中使用的光纤不同指标要求,并提出了一些新的指标概念,这种合理使用光纤取得了很好的作用。这些新的提议,都意味着光纤分类及指标、测试方法有哪些改进,或有重要的提升,都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整,是值得注意的光纤技术新趋势。
4 结语
高速光纤网络论文 篇12
光波分复用是一种波长选择的技术, 是用来合成或者分离不同波长的光信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来 (复用) , 并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输, 在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开 (解复用) , 并作进一步处理, 恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用, 简称光波分复用技术。可以使光通信系统的容量提高至几十倍。
2、WDM系统的基本构成
WDM将光纤的可用波段分成若干小信道, 每个信道对应一波长, 使单波长传输变成多波长同时传输, 从而大大增加光纤的传输容量。
WDM系统的基本构成主要有两种形式:一是双纤单向传输;二是单纤双向传输。双纤单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送, 在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光复用器组合在一起, 并在一根光纤中单向传输, 在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开, 完成多路光信号的传输, 而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输, 所用的波长相互分开, 以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛, 而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响, 目前实际应用较少。
3、双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例, 一般而言, WDM系统主要由以下5部分组成:光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。见图1
3.1 光发射机
光发射机是WDM系统的核心部件, 除了对WDM系统中发射光信号激光器的中心波长有特殊的要求外, 还应该根据WDM系统的不同应用 (主要是传输光纤的类型和传输距离) 来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把不是特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号, 再利用合波器合成多通路光信号, 通过光功率放大器 (BA) 放大输出。
3.2 光中继放大器
光线路放大器需根据实际传输距离来选择。通常经过长距离 (80-120km) 光纤传输后, 需要对光信号进行光中继放大, 目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器 (EDFA) 。可根据具体情况来决定EDFA用作“线路放大”, “功率放大”, 或“前置放大”在WDM系统中必须采用增益平坦技术, 使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益, 并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3.3 光接收机
在接收端, 光前置放大器 (PA) 放大经传输而衰减的主信道信号, 采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道, 接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求, 还要能承受一定光噪声的信号, 要有足够的电带宽性能。
3.4 光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为λs (1550nm) 的光监控信号, 与主信道的光信号合波输出。在接收端, 将接收到的光信号分波, 分别输出λs (1550nm) 波长的光监控信号和业务信道光信号, 以实现对线路信号传输质量的检测。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的
3.5 网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理, 网络管理通常需要完成波长管理, 带宽管理, 协议管理, 网络保护和生存对策等。
4、WDM的主要应用
4.1 为宽带网络建设提供了拓展平台。
由于可提供话音、数据和图像等方式的完美汇聚传输, 因此伴随着光通信带宽需要的日益增加, WDM将成为光纤应用领域的首选技术。
4.2 应用与广泛的区域范围。
WDM不仅能应付信息流量的剧增, 保护原有线路投资, 降低建设和维护成本, 还可在建设和应用光子网络方面发挥独特的技术优势。此外, 它还将在发展超大容量的光传输、实现更为广阔的区域范围内的信息传递等方面发挥重要作用。
4.3 为日益增长的网络规模提供扩展空间。
由于具有透明性、可重构性、网络生存性强等优点, 未来的WDM光网络将向基于光波长选路、光波长交换的灵活组网方向发展, 并最终成为具有快速网络恢复及重构能力的光传输网。
5、结语
WDM技术充分利用光纤的巨大带宽资源, 使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍, 从而增加光纤的传输容量。根据需要, WDM技术可以有很多应用形式, 如长途干线网、广播式分配网络, 多路多地局域网等, 因此对网络应用十分重要。
参考文献
[1]乔桂红.光纤通信[M].北京:人民邮电出版社, 2005.
[2]原荣.光纤通信.北京, 电子工业出版社, 2003.