影響光纖通信傳輸距離的因素與對策

　　影響光纖通信傳輸距離的因素與對策【1】

　　【摘 要】光纖傳輸是一項先進的技術，該技術提高了通信的質量與效率。

　　光纖通信是信息技術不斷發展的產物，其主要是以光作為信息載體，并以光纖作為主要的通信傳輸方式。

　　一般情況下，光纖傳輸的距離越遠，通訊的信號以及通信的效果則越好。

　　本文分析了影響光纖通信傳輸距離的因素，筆者結合自身經驗，提出了幾點相應的對策，希望可以促進我國光纖通信事業更好的發展。

　　【關鍵詞】光纖通信;傳輸距離;因素;功率;改善措施

　　光纖通信是我國重要的信息傳輸方式，其應用的范圍比較廣，而且通訊信號比較強，有著較好的通信效果。

　　延長光纖通信的傳輸距離，可以提高通信的效率以及信息傳輸的質量，所以，相關技術人員一定要了解與掌握影響光纖通信傳輸距離的因素，還要通過相關的措施降低光信號的損耗，提高信號出阿叔的質量，防止通信距離遭到限制。

　　延長光纖通信傳輸距離的方式很多，常見的是在光纖線路上增設中繼器，其可以起到擴大信號的作用，而且提高了信號傳輸的速率，是一種較為經濟的改善措施。

　　1.影響光纖通信傳輸距離的因素

　　光纖通信的方式應用范圍比較廣，在通信傳輸的過程中，信號的強弱影響了信息傳輸的質量，另外，光纖的損壞、電子器件的性能以及光網絡結構的優化程度，都是影響光纖通信傳輸距離的重要的因素。

　　1.1光發送機與光接收機

　　光纖通信的信息載體主要是光，其傳輸通訊的方式主要是光纖，所以，光接收靈敏度、發送機效率以及光纖光纜線路的質量，都對光纖傳輸系統有著較大影響，這些因素決定了系統的中繼長度。

　　計算光纖傳輸系統中繼距離的公式是：

　　L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc(km)

　　該公式中，Ps是指發送光功率，PR：出纖光功率即接收靈敏度。

　　這里減除了耦合器的衰減和色散的影響;Me：設備富余度;∑Ac：其他耦合器引起的衰減;Af：光纖的衰減系數;As：光纖固定接頭的平均熔接衰減;Mc：光纜富余度。

　　從上述公式中可以看出，光發送機以及接收機的入纖光功率是影響光纖通信傳輸距離的主要因素。

　　1.2功率消耗情況

　　光纖通信系統中，光發射機的發射功率有限，而光接收機在運作的過程中會產生一定噪聲，為了保證系統接收信號的質量與能力，必須保證信號光功率的穩定輸出，還要降低光纖傳輸的損耗，這樣才能避免光纖通信傳輸距離受到限制，才能降低功率的損耗。

　　當光纖系統帶寬大于信號帶寬時，光纖傳輸系統的傳輸距離最遠，其計算公式可以表示為：

　　L=[Ltotal-(Lcoup+Lc+L(fm)+Lm)]/α

　　其中：假設光源發射的平均光信號功率為Ps，光接收機接收的最小平均光功率為PRmin，那么系統從光發射機到接收機之間允許的光功率總損耗為：

　　Ltotal=10lg(Ps/PRmin)

　　Ltotal表示光源與光纖的耦合損耗和光纖與光探測器的耦合損耗的和;Lc表示光纖之間各種連接損耗的總和;L(fm)表示由于光源和傳輸光纖的有限頻帶寬度導致的光信號強度下降的等效損耗;Lm表示光纖系統設計時留的富余量;L為傳輸距離，α為每公里光纖傳輸損耗系數;αL表示光纖的傳輸損耗。

　　光在傳輸過程中的各種損耗也是影響光通信系統傳輸距離的主要因素。

　　2.改善光纖通信傳輸距離受到限制的措施

　　2.1提高光發送機的性能與質量

　　光纖通信傳輸距離的大小與光發送機入纖光功率有關，所以，相關工作人員要努力改善光發送機的性能，并提高其質量，避免強光對光纖折射率的影響，還要注意對光信號相位的調整，避免光脈沖頻率出現較大變化。

　　如果光脈沖的寬度過大，則會限制系統的帶寬，進而影響光纖通信傳輸的距離。

　　為了改善光發送機的性能，相關人員必須選擇碼型適合的光發送機，這樣可以保證在增加其他設施后，有效延長光纖傳輸距離。

　　當光纖傳輸距離較長，而且傳輸速率較高時，發送機色度色散、光纖非線性效應都會發生較為明顯的物理效應，這會嚴重影響傳輸容量的增加，也會降低信號的覆蓋范圍。

　　所以，工作人員必須對光發送機的碼型進行調制。

　　由于RZ碼對光纖非線性效應有著一定免疫能力，所以改變其脈沖，則可以減小信道間的制約作用。

　　此外，為了盡可能利用全部的光源功率輸出、延長系統傳輸距離，通信系統應采用外調制技術。

　　2.2增強光接受機的性能

　　光接受機是光纖通信系統中重要的設備，其可以將光纖傳輸后衰減的脈沖信號轉變為電脈沖信號，還可以對光纖進行放大以及再生還原，使其成為標準的數字脈沖信號。

　　數字光接收機的輸入光功率和誤碼率兩者是互相矛盾的，因此必須對其中一個進行人為的規定，一般規定誤碼率為10-9.根據這一要求，就可以找到數字光接收機所接收到的最小光功率作為其性能指標，即接收靈敏度。

　　提高光接收機的靈敏度也可以延長光纖通信的傳輸距離。

　　色散導致脈沖展寬，當脈沖展寬超過分配給它們的時隙時，一部分脈沖能量進人相鄰時隙而導致碼間干擾。

　　而本時隙內脈沖能量降低，使判決電路的SNR降低，從而導致接收機靈敏度的惡化。

　　因此要盡量減小通信系統中的色散。

　　頻率啁啾是限制廣播系統性能的重要因素。

　　對半導體激光器進行調制時，有源區的折射率、傳播常數及光脈沖的相位均發生變化，這種由調幅到調相的轉換導致光譜的加寬，稱為頻率啁啾。

　　帶有頻率啁啾的光脈沖在色散光纖中傳輸時，脈沖形狀將發生變化。

　　由于光譜移動，當脈沖在光纖中傳輸時，包含在脈沖啁啾分量的部分功率將逸出比特時隙。

　　該功率損耗降低了接收機的SNR，使靈敏度惡化。

　　可采用EAM和MZ-M等預啁啾調制技術來改善系統性能。

　　2.3減小系統傳輸損耗

　　影響系統傳輸距離的損耗主要有連接損耗、傳輸損耗和耦合損耗。

　　現在光纖連接器技術發展已經比較成熟，連接損耗可以忽略。

　　傳輸損耗與光纖傳輸損耗系數有關，可以通過選擇合適的通信窗口來減小傳輸損耗。

　　光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入損耗小、隔離度大、帶內損耗平坦、帶外插入損耗變化陡峭、低的偏振相關性、溫度穩定性好、復用道路多等。

　　目前在WDM系統中使用的光分波合波器主要有陣列波導光柵(AWG)、相控陣列分波器、可調諧濾波器、干涉膜濾波器、光柵耦合器等。

　　3.結語

　　光纖通信傳輸是我國當前信號傳輸的主要方式，其傳輸速率比較高，而且信號覆蓋面比較廣，提高光纖通信傳輸的距離，可以有效促進通訊行業的發展。

　　影響光纖通信傳輸距離的因素很多，利用光纖放大器這一設備，可以有效延長光纖傳輸系統的傳輸距離;通過在光纖中增加中繼器的方式，可以拓寬信號的覆蓋率，使光網絡傳輸體系得到更好的優化，還可以提高新型光器件的生產效率，使超長距離的通信傳輸成為可能。

　　本文對改善光纖通信傳輸距離受限的對策進行了介紹，希望對相關技術人員改善傳輸技術有所幫助。

　　【參考文獻】

　　[1]李偉新，汪曉巖.P型環網結構的配電線載波組網方式研究[J].電力系統通信，2006(11).

　　[2]孫強，龐翠珠，文冀萍.一種新的實現光通信傳輸的系統[J].鐵道學報，1995(02).

　　[3]龔倩，徐榮，葉小華，等.高速超長距離光傳輸技術[M].北京：人民郵電出版社，2005.

　　光纖通信實驗教學的改革與實踐【2】

　　摘 要： 本文從光纖通信實驗課程的實際情況出發，對光纖通信實驗教學進行分析和研究。

　　從實施情況看，需要將實驗成績、實驗管理和實驗手段結合起來，從而取得較好的教學效果。

　　關鍵詞： 光纖通信 實驗教學 實驗管理 教學方法 成績考核

　　1.引言

　　《光纖通信》是高等學校電子信息工程、通信工程等專業的專業必修課程，其目的是培養具有光纖通信理論和一定操作能力的技術人才。

　　該課程主要講述光纖的傳輸理論、光纖通信系統的組成及工作原理、光纖通信的新技術等。

　　由于光纖通信以光為載體實現信息的傳輸，區別于傳統以電信號為載體的有線通信技術，為了讓學生更好地理解光纖通信的教學內容，并為以后從事相關技術工作奠定一定的基礎，通常在開設理論課的同時，也會開一定課時的實驗教學課程。

　　下面我就《光纖通信》實驗教學，對教學中的一些問題進行研究和探討。

　　2.光纖通信實驗系統介紹

　　我校采用的光纖通信實驗系統為RC-GT-Ⅲ(+)型光纖通信實驗系統。

　　其系統含1310nm和1550nm兩大模塊，相當于一個實驗箱上有兩個光端機，可以獨立做兩個波長的光纖通信實驗。

　　整個實驗箱系統包含的模塊如下：

　　(1)信源/信宿模塊。

　　包括模擬信號源、固定速率數字信號源、電話接口、視頻接口、計算機接口、眼圖模塊。

　　(2)編譯碼模塊。

　　包括PCM編譯碼模塊、CMI編譯碼模塊、HDB3編譯碼模塊各兩個。

　　(3)時分復用/解復用模塊。

　　包括固定速率和變速率時分復用解復用模塊。

　　(4)光發送/接收模塊。

　　包括1310nm和1550nm兩個波長的光發送和接收模塊。

　　(5)輔助和二次開發模塊。

　　輔助模塊包括電源、時鐘模塊，可以基于CPLD/FPGA進行二次開發。

　　該實驗系統所需配套的其他設備包括20MHz通用示波器、功率計、光纖活動連接器(光纖跳線)、FC-FC型WDM波分復用器、衰減器、誤碼測試儀等。

　　3.實驗內容的確定

　　《光纖通信》實驗課實驗內容是根據本學院開課情況和實驗室條件確定的。

　　(1)開課情況。

　　學院通信工程和電子信息工程開通《光纖通信》理論和實驗課。

　　通信工程專業該課程為必修課，實驗課時為16課時，共8次課，電子信息工程專業該課程為8課時，4次課。

　　開展實驗課教學時，以24～30人左右為一組同時進行一次實驗。

　　(2)實驗室條件。

　　光纖通信系統實驗箱16套及一些配套的儀器。

　　沒有計算機，也沒有多媒體。

　　(3)實驗內容的確定。

　　要讓學生熟悉光纖通信的整個流程，同時熟悉各模塊組成的原理。

　　從實驗指導書提供的29個實驗中，我們確定通信工程專業和電子信息工程專業各自的實驗內容，如表1所示。

　　表1 光纖通信實驗課選取的實驗內容

　　固定速率時分復用解復用實驗演示通信中的信源部分及多路的合一和分離;光纖通信線路碼實驗演示通信中的編碼過程;P-I特性曲線實驗則讓學生理解激光器的工作原理和調制特性;數字模擬電光光電轉換實驗則讓學生掌握光纖通信的整個傳輸過程。

　　對通信工程專業來說，眼圖觀測實驗觀察整個系統傳輸性能;波分復用實驗演示波分復用在光纖的應用過程;綜合性光纖通信實驗將電話語音、WDM在一起完成的綜合性光纖通信實驗。

　　4.實驗教學的開展

　　我校光纖通信課程安排在大三下學期和大四上學期。

　　這個時候學生不是考慮考研就是考慮工作，學習態度遠不如低年級。

　　實驗中必須考慮這個問題。

　　經過幾年探索，筆者將實驗教學、實驗管理和成績考核綜合起來實施取得了較好的教學效果。

　　(1)將平時實驗納入實驗成績考核范圍，并占據60%以上的比重。

　　傳統實驗考核方式里，學生成績主要通過實驗報告、實驗考試或者二者兼顧進行評定。

　　平時實驗成績的比重不大，一般用來規范學生是否到課。

　　由于平時實驗做得好壞對總成績沒有什么影響，導致多數學生平時實驗時候態度隨意。

　　針對這種情況，筆者將平時實驗的成績考核比重增加到實驗總成績的60%以上。

　　通信工程8個實驗每個實驗8分，共計64分，實驗報告每個實驗4分共32分，另外4分作為平時綜合表現優異的特殊加分，總計100分。

　　電子信息工程4個實驗，每個實驗15分，共計60分。

　　實驗報告每個實驗8分，共計32分，剩余8分根據學生表現進行加分。

　　自從平時實驗成績比重增加后，學生實驗態度明顯有了好轉。

　　(2)將平時成績適度量化，嚴格實驗管理。

　　傳統實驗過程，教師對學生實驗介入很少。

　　學生到實驗室后隨機選擇實驗箱，隨機進行組合開展實驗，隨意搬動實驗設備。

　　結果，實驗室秩序混亂，實驗設備容易損壞，實驗效果不佳。

　　針對這種情況，筆者采取了一系列措施進行規范。

　　首先是學生定組、定位、定箱。

　　學生第一次實驗時完成自動組合和實驗箱選擇后，其組別、位置和實驗箱就固定下來。

　　這樣實現學生和實驗箱的綁定管理。

　　學生需要對實驗箱及其他相關設備承擔起一定的保管責任。

　　造成實驗箱損壞的同學視情況扣除一定的實驗成績。

　　其次要求學生遵守實驗室規范。

　　實驗過程中如設備問題需要換實驗箱，需要別組同學完成之后接手，并且人動箱不動。

　　學生實驗完成后將實驗器材收拾如初，經老師檢查后方能離開。

　　再次，每個實驗都需要老師檢查后通過才能完成，教師根據學生實驗情況給予實驗成績。

　　(3)實驗教學以圖解、問題引導和答疑、提問考察等方式促使學生做好實驗。

　　實驗前將實驗模塊和連線圖畫到黑板上對實驗進行講解。

　　這樣學生對整個實驗情況有直觀印象，節省學生按照書上實驗步驟連線所用的時間。

　　講解中除了對實驗中的注意事項進行提醒外，還設置問題引導學生做實驗時思考，從而讓學生加深對實驗內容的理解，實驗中和學生互動答疑。

　　最后檢查學生實驗并進行成績評定時，用提問考查學生實驗認真情況。

　　采用上述措施后，實驗情況大大改善。

　　首先，學生做實驗有了動力，實驗態度認真，實驗效果顯著;其次，實驗秩序井然，實驗氛圍濃厚;再次，實驗設備性能保存良好，實驗有了保障。

　　幾年下來16臺實驗箱12臺可以做實驗，保證了實驗所需，好于其他專業課的實驗箱。

　　當然，代價也是有的，那就是教師付出額外精力和時間。

　　5.結語

　　經過幾年探索，將實驗成績、實驗管理和實驗教學綜合起來開展教學，能夠取得較好的教學效果。

　　雖然取得了一定的成效，但仍然存在諸多需要改善的地方。

　　首先，改善實驗條件，如增加電腦和多媒體設備，延長實驗室開放時間。

　　其次，開發一些設計型和創新型實驗，增強學生動手能力和創新能力。

　　最后，對實驗進行考試，防止部分學生渾水摸魚。

　　參考文獻：

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　　[2]龍青云等.光纖通信實驗教學存在的問題及其對策.韶關學院學報，2007(09).

　　[3]王文珍.光纖通信實踐教學探索.中國電力教育，2013(01)：134+147.

　　[4]曹雪，李新營.《光纖通信》實驗教學的優化探討.實驗科學與技術，2013(01)：97-99.

　　影響光纖通信傳輸距離的因素與對策【3】

　　摘 要：文章描述光纖通信技術的種類，介紹了光纖傳輸的歷史淵源，以及光纖通信的特點。

　　分析了光以太網彈性分組環技術、光傳送網、異步傳輸模式、MSTP技術等技術。

　　同時結合實際情況，說明光纖通信傳輸技術的使用情況，具有一定的借鑒　　關鍵詞：通信;光纖;數據傳輸

　　光傳輸理論于上世紀六十年代的高錕提出，真正產品的實現是在十年之后的1976年，出現了實用化的光纖傳輸產品。

　　上世紀八十年代開始有規模的使用PDH了，二十世紀九十年代初組建和完善了SDH標準，其主力仍然為PDH。

　　在1994年的時候，通信傳輸的首選設備就是SDH了，到了1998年，開始建設了DWDM網絡，同時開始探討ASON技術，也著手研究ASON了。

　　在上世紀末的時候，開始大規模的對DWDM進行組建，出現了全光網的試驗工作。

　　到了本世紀初，開始出現了MSTP技術，并在工業生產中逐漸投入了試運行，到了2003年的時候，人們已經在通信技術中使用了ASON/OADM技術。

　　同時在2005年的時候，大規模的建設和運用ASON技術，同時在骨干網絡傳輸介質中也出現了ROADM技術。

　　這時候，光纖通信技術就逐漸出現在了很多行業，我國各行各業現在都使用過光纖通信傳輸技術，并且很多地方都是采用光纖技術來進行數據傳輸的。

　　1 通信中的光通信技術

　　光通信傳輸技術近幾十年興起的一種新技術，在網絡發達的今天，利用光通信技術來進行數據交換，使用很頻繁。

　　所謂的光通信，是一種以光的波為媒介來進行傳輸信息的通信方式。

　　無線電波是發源比較早的通信傳輸數據技術，光波和無線電波一樣都屬于電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長要短一些。

　　因此，相比之下光波具有傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強和通信數據量大的優點。

　　根據光波波長的長短，可以分為紫外光、可見光和紅外光。

　　其中只有可見光才能為人所看得見，其他波長的光是人看不見的。

　　但是這些不同波長的光都能用來傳輸數據。

　　如果從光源的特性上來分，可以將光分為非激光通信和激光通信。

　　如果按照廣的傳輸媒介來區分，可以將光分為有線光通信和無線光通信。

　　常說的光通信傳輸，一般有這五種：紫外線通信、紅外線通信、大氣激光通信、藍綠光通信和光纖通信。

　　2 光纖通信技術內涵

　　文章中的光通信傳輸技術在專業領域的應用主要是指在油氣田和長輸管線上的傳輸。

　　文章將光通信傳輸介質的四種不同技術進行對比分析，這四種技術是：RPR技術(也叫光以太網彈性分組環技術)、ATM技術(Asynchronous Transfer Mode顧名思義就是異步傳輸模式技術)、OTN技術(光傳送網技術)、SDH及基于SDH的多業務傳送平臺(MSTP技術)。

　　SDH也稱為同步數字體系。

　　2.1 光以太網彈性分組環技術

　　光以太網彈性分組環技術(RPR技術)對于實時性的時分復用業務，RPR技術定義了協議,在實際中需要得到進一步的驗證。

　　對于數據業務而言，RPR技術具備絕對的優勢，可以根據用戶的需求來分配帶寬，該技術支持統計復用技術和空間復用技術，在網絡正常運營的情況下，可使帶寬利用率相對SDH網絡提高3-4倍。

　　RPR技術還可以對數據業務進行優化，能有效的支持IP的突發特性。

　　2.2 光傳送網

　　光傳送網也就是OTN技術，它是采用基于TDM體制的一種復用技術，每路信號占用在時間上固定的比特位組，信道通過位置進行標識，有獨特的幀結構，可以區分不同等級速率，還能在同一網絡中綜合不同的網絡傳輸協議，對于非實時性業務和實時性業務都能提供相應的承載，該技術實現了從窄帶到寬帶的綜合業務傳輸。

　　該技術的傳輸設備可以直接提供工業標準的通信協議接口，不需要借助其他的接入設備。

　　缺點是該技術被壟斷，設備的維護受原廠家的束縛，與其他非OTN網絡進行連接總會有些莫名其妙的故障，設備的兼容性比較差。

　　2.3 異步傳輸模式

　　異步傳輸模式技術也稱為ATM技術，ATM雖然可以承載實時性業務中的時分復用業務，但每一個節點的延時都要大于SDH傳輸制式，特別是故障時系統切換時間較SDH傳輸制式長，所以一般在時分復用業務的承載方面不用ATM技術。

　　2.4 MSTP技術

　　MSTP技術是SDH及基于SDH的多業務傳送平臺的縮寫，該技術也是一種光纖傳輸體制，它以同步傳送模塊為基本概念，其模塊由三部分構成：段開銷(SOH)、管理單元指針(AU)和信息凈負荷。

　　MSTP技術的特點有：第一，克服了SDH設備中的一些不足，多數情況下不需要額外的接入設備，但新技術產品的增加可能會需要增加新的接入設備。

　　第二，能利用虛容器方式來兼容各種PDH的體系。

　　第三，SDH傳輸網具有智能化的路由配置能力、能方便的上下電路、監控維護管理的能力比較強、光接口的標準相對統一。

　　3 光纖通信傳輸技術的應用

　　根據上文所描述，可知這四種技術各有優缺點。

　　在實際應用中應該充分考慮各個技術的特點綜合性的來運用這些技術服務于生產。

　　在實際生產中，一般將光纖通信傳輸技術與實際的工程情況相結合，進行核算，計算出合理的工程成本。

　　計算中需要參考光纖通信傳輸介質的各項參數，如表1所示。

　　根據實際情況參數比對表中的參數，經過分析在具體的通信傳輸中，其設計思路如下。

　　先進行優化設計，選擇跟實際情況相匹配的數據傳輸技術，其次根據實際情況和相關費用，計算出合情合理的投資費用，最后根據實際情況來選擇相應的光纖傳輸方式，進行實地使用。

　　既節約了成本，又保證了通信數據傳輸的順暢和安全。

　　參考文獻

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