光纤通信基本概念范文第1篇

关键词：光纤通信;通信工程专业;教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）45-0082-02

光纤通信由于其具有频带宽、通信容量大、损耗低、中继距离长、抗电磁干扰等优点，已成为现在通信网的支柱。伴随着现在通信技术的发展，光纤通信深刻改变着现代人们的生活方式和生活内容。目前，光纤通信已经成为最主要的有线信道传输方式。光纤通信课程作为通信类、电子类专业开设的一门多学科交叉渗透的专业课，综合了材料、通信、光学和半导体光电子等众多学科内容，其具有内容覆盖面广、基础理论深、知识更新快等特点。而在光纤通信课程的教学过程中，由于其课程本身的特点，使得教与学的难度比较大。加之部分学生基础理论知识不足，使得学生对这门课程的很多概念理解不够，对该门课程的学习感到无从下手。因此，在开设光纤通信这门课程时，需要根据该课程的特点，合理安排课程内容，既抓住重点，又要更新相关知识点，跟上新技术的发展进程。针对光纤通信课程目前面临教与学双向的压力，对本课程的教学改革势在必行。作者通过结合自身教学实践，就当前光纤通信课程教学中存在的一些问题谈谈自己的看法，提出一些尝试性的改革方案，希望对光纤通信课程的教学改革提供帮助。

一、光纤通信教学过程中存在的主要问题

光纤通信课程是一门多学科交叉渗透的专业课，其内容综合了通信、光波导和半导体光电子等相关的理论知识。本课程对本科生的培养要求是：通过对光纤通信的基本原理、光端机、光无源器件以及光网络进行阐述和讲解，使学生掌握光纤通信的基本概念，熟悉光有源器件、光无源器件的工作原理、特性以及光纤通信网基本设计方法，了解光纤通信技术实际应用和最新研究进展。经研究表明目前各专业光纤通信课程在授课过程中，普遍存在一下几个方面的问题：

1.课程设置有一定缺陷。针对通信工程专业的学生，由于数学、物理基础相对薄弱，对课程的学习存在一定的难度。而且光纤通信课程本身与物理、材料、半导体光电子、光刻等技术知识联系密切，很多的知识点都是建立在大量理论物理和数学模型的基础上。如果学生对这些课程没有一定的涉猎，对一些基本器件，如半导体器件、光检测器等没有一定的物理概念的理解或者接触。那学生对光纤通信这门课程的学习将会比较困难。此外，对于通信、电子类专业，对于物理学科不重视，只学过普通物理的课程，导致学生对物理概念的理解以及物理模型的分析能力相对薄弱，造成学生在听课或学习时感觉内容过于抽象，对一些概念和公式理解很模糊，难以真正理解理论知识，往往知其然不知其所以然。

2.教学形式以及教学模式陈旧。光纤通信是一门应用十分广泛的应用学科。但是在目前的教学过程中，教师更多的照本宣科，按书上的内容进行每一章节的讲解，在不自觉中，学生就以为光纤通信就是一门理论课程和讲解器件原理的课程，而忘记了光纤通信课程的实际应用，导致学生更多地认为这是一门与物理、数学相关的课程，特别是对于光纤传导模式内容，学生更多的认为学习的重点是如何求解方程，而不是一门应用类的课程，导致学生认为本课程对于实践指导的意义不大。同时，教材的更新无法和光纤通信发展的实际情况吻合，造成教材的内容过于老化，使得学生对整门课程的学习感觉乏味、枯燥，无法提高对课程的学习兴趣。

3.教学内容设置有缺陷。光纤通信课程是一门交叉学科，涉及的内容很广泛。一般来讲，由于课程教学学时的限制，不可能把所有关于光纤通信的内容以及光纤器件全部囊括。这就导致在教学内容的选择方面存在一定的随意性和盲目性，教师往往根据自身对课程的理解来讲解，或完全依附于所选教材，导致教学的片面性、重点不突出。而对于学生来说，感觉课程的知识点过于零散和繁琐，没有连贯性。

4.教学方法不科学。由于光纤通信课程涉及内容广泛，信息量大，使得教师在授课时主要将注意力放在课堂讲授和板书上。学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力，感觉课程比较枯燥。由于课堂讲授的理论性很强，使得学生不能将所学理论知识和实际应用结合起来，虽然学到了一些理论知识，但不知道这些知识用在何处、如何运用。另外，光纤通信的考试方法比较传统，无法全面涵盖课程的核心内容。

针对教学中出现的上述问题，本文针对教学中出现的上述问题进行了系统深入的研究，提出一个比较合理的课程设置方案，而且提出一个教学模式的改革方案。

二、光纤通信课程教学改革的探索

针对目前光纤通信课程教学过程中出现的问题，结合通信工程专业的学生以及光纤通信这门学科本身的特点，我们主要从优化课程设置、优化教学方法、科研促进课程深化改革以及改进考核体系这四个方面进行考虑，具体的讨论内容如下：

1.优化课程设置。光纤通信课程的应用范围非常广泛，很多专业都开设了光纤通信课程，但不同专业对光纤通信的要求是不一样的，同时各专业掌握的基础知识也差别很大。考虑到光纤通信对材料、物理、数学的要求相对较高，而光纤通信又是一门与通信息息相关的学科，因此学生在学习光纤通信课程之前，应具备一定程度的数学物理通讯基础，使得学生在学习光纤通信课程是有一定通信背景以及数理知识。此外，由于通信工程专业是一门实用性很强的专业，我们培养的学生应该从事通信、电子类的工作，因此也需要开设一些专业课程（如移动通信、现代通信网概论、光网络技术等）来强化光纤通信的运用。

2.优化教学方法，激发学习热情。光纤通信是一门交叉学科，涉及学科知识比较多。因此，教学方法的优化要从理论教学和实践教学两方面来考虑。

理论是学好一门课的基础，对学生充分掌握理解系统、器件本身的特性以及应用具有重要作用。对于学生反映比较难懂的理论，有计划地复习和补充一些前导知识进行理论铺垫。例如信息光学、高等数学、导波光学等知识都是本课程中要用到的重要理论。同时课堂内容的讲授要特别注重思路，对于难以理解的概念采用不同的分析方法，由浅入深，由宏观到微观，先通过介绍器件的理论模型架构，再用严格的理论分析推导，说明器件工作原理、特性以及应用。由于课时的限制，想要把所有的理论内容都讲深讲透是不切实际的。因此，根据专业需要在课堂讲授时，要抓住重点、突破难点，做到主次分明，以点盖面，每次课只讲一个重点内容。不需要所有内容都要面面俱到，在有限的时间内让学生获得最有价值、最重要的信息。在课堂教学中主要采用板书和多媒体相结合的授课方式。传统的板书教学模式使得教学内容框架清晰、重点突出，方便理解，学生有充分的时间整理笔记，思路清晰。其缺点是信息量小、形式古板，内容缺乏生动性和形象性。因此可适时、适当、适度地引入多媒体辅助教学，其优点是有利于提高教学质量和效果，增加上课的趣味性，而且能加快教学速度，减少教学难度，加深理解教材的深度。例如在课件中，插入一些图片、动画、影音等多媒体文件，除了可以帮助学生能够形象直观地理解专业知识、增强教学效果外，还可以增加上课的趣味性，活跃课堂气氛，提高学生学习的兴趣。

实践教学主要从课堂实践、课后团体实践等方面进行加强。通过课堂演示、课堂讨论，强化学习效果，激发学生的思考和探索。例如借助光学仿真软件，在课堂上直接演示光纤色散对光传输线路的影响，通过改变光纤长度来说明光纤色散对光信号传输特性的影响。另外开设实验课，可以借助光学模拟软件以及光纤通信实验设备来进行光纤连接以及光学传输系统特性的操作实验，加深学生对光纤通信系统的理解，提高学生学习的积极性，让学生知道所学知识有什么用，怎么用。

3科研促进课程的深化改革。光纤通信技术由于发展迅速快，专业知识更新快，新技术更新快，导致教材内容相对滞后。教材中现有的新技术主要包括光波分复用技术、光交换技术、光孤子技术和相干光通信、光接入网等，这些技术中有的已经相当的成熟，而且很多技术还在不断更新，同时很多新出现的技术还没有涉及到。为了让学生了解光纤通信技术发展的最近前沿，可以尝试将将最近的科技进展融入到教学方法和教学环节中，课堂上针对不同的教学内容引入最新的研究成果，一方面可以以丰富教学形式，加深学生对相关教学内容的理解，另一方面可以为学生打开一扇科研的窗口，充分发挥学生的创新能力，鼓励和引导探索式、研究式的学习，相应的以科研推动光纤通信精品课程建设。

4改革考核体系。闭卷考试一直是考察学生对所学知识的掌握程度的唯一方式。而这种方式往往易造成学生死记硬背，扼杀学生学习的主动性以及创造性。光纤通信课程的考核方式应当根据课程本身的特点以及教学要求加以重新设置，既要体现学生对基本知识的掌握能力，还要突出学生的实践能力与创新能力。因此在成绩考核方面应当包括基础知识考核、实践能力考核、创新能力考核等方面。基础知识考核可通过学生对每堂课课后习题作业的完成情况来考察;实践能力主要考核学生对光纤系统组建、光纤熔接、光纤损耗测量等实验情况的考察;创新能力考核可通过只提出对于光纤系统的总体要求（传输容量、带宽、响应度等），要求学生通过模拟软件以及试验箱进行相关的仿真实验，同时对仿真过程中出现的问题进行分析，提出改进问题的方法，解决问题。

光纤通信基本概念范文第2篇

关键词：光传输技术 教学改革 课程建设

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）09-0002-02

进入21世纪后，随着信息需求的急剧增加，光纤通信技术凭借其巨大的潜在带宽容量，成为支撑通信业务量增长的最重要的通信技术之一。目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质。光纤通信系统也必将成为国家信息基础设施的支柱。在我们这样一所具有通信系统行业背景的高校，光纤通信类课程无论是对自己在未来工作岗位上的实践或是今后的进一步深造都具有重要的意义。

一、课程建设的目的

光传输技术是主要研究以光作为信息载体的信号在光波导（如光纤）中传输原理、传输特性、光发送机和光接收机的工作原理和基本特征及其在局域网中基本应用的一门课程。它的许多理论广泛应用于与光通信有关的各个领域，是光通信技术的基础。

《光传输技术》课程是光纤通信类课程群中的重要专业基础课，通过对《光传输技术》课程的学习应使学生对光纤传输和光纤通信系统的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。光传输技术是每个从事光电信息产业的工程技术人员的必备知识，对光电信息科学与工程专业的学生进一步学习后续课程起着很重要的铺垫作用。通过本课程的教学和实践，应使学生分别从了解、理解和掌握三个层次把握光传输技术中的有关研究方法、基本理论、概念和应用，并能充分运用所学知识进行一些简单的光传输系统设计。

二、教学内容的改革

《光传输技术》课程主要介绍以光作为信息载体的信号在光波导（如光纤）中传输原理、传输特性、光发送机和光接收机的工作原理和基本特征及其在局域网中基本应用的一门课程。它的许多理论广泛应用于与光通信有关的各个领域，是光通信技术的基础。通过本课程的学校让学生了解光纤通信系统的构成，掌握光信号发射、光信号接收、光信号在光纤中传输原理与设计；掌握时分复用、波分复用光纤传输系统的原理与设计；了解光纤局域网、相干光通信系统和全光光纤通信网的结构等理论知识，为学生进一步学习专业课程和今后从事与信息通信领域的工作和研究奠定良好的理论和思想方法基础。

在教材方面，我们选择了袁国良、李元元编写的《光纤通信简明教程》（清华大学出版社）作为教材。这本教材的内容章节安排合理，知识点覆盖面广，理论体系较为完整，同时这本教材是在大学的普通物理学的基础上编写的，从光纤通信的物理学基础出发，着重阐明光通信系统的物理概念并对光纤通信系统各部分的基本理论都有较好的介绍，尽量避免过多的理论计算，以掌握光纤通信系统的基本原理和特点为主要目的。因此这本教材的内容对学生来讲不难理解，所讲授的内容比较容易掌握。

三、教学手段的改革

为适应新时期“培养创新型人才”的需求，结合我校培养应用型人才的特点，以及我院光电信息科学与工程专业特点，充分吸收多种教学模式的优点，认真探索和实践有效的课堂教学模式。在近几年的教学中，围绕课堂教学质量的提高，也为了改变传统的“教师一言堂”的死板局面，提出了“教师指导下的学生自主式教学模式”。对于少部分不是非常重要的章节，先由教师提出一些带有线索性的思考题，再由学生带着问题去自学，然后主动上讲台就某个思考题发表演讲，痛快地过把“教师瘾”，以充分调动学生的学习热情，锻炼学生的能力和胆量，培养学生的上进心和自信心。学生讲解不足之处再由教师做纠正和补充。这样，可以有效地帮助学生快速地抓着问题的本质和核心，理清知识条理和脉络，找到自学的窍门。

教学过程中引入计算机的多媒体功能。比如为了增强光在光纤传输过程中教学中关于光场模式分布的直观性，采用快速傅立叶变换法求解傍轴近似波动方程，计算模拟光场模式分布，可以直观地给出三维稳态分布图，融合计算机的灵活性、新颖性和光学现象的直观性及趣味性。通过演示实验，让同学们观察到各种光学现象，展现了“百闻不如一见”的效果，使学生进一步加深了对课程内容的理解，激发学生的求知欲和好奇心，刺激同学们的思考。

同时，我们建立了课程学习网站，将《光传输技术》课程的教学大纲、授课教案、习题和实验指导、参考目录等内容放到课程学习网站上并做到及时更新，建立完善基于网络资源的远程学习环境，逐步完善支持服务规范，为学生的个性化学习提供高质量的支持服务。学生可以在任意地点下载教师的教案进行学习，并且就学习中遇到的问题通过讨论版提出，寻求老师或者同学们的帮助。

四、考核方式的改革

光纤通信基本概念范文第3篇

【关键词】　光纤传感技术；物联网；原理与现状；应用；传感网络

1 引言

物联网是通过射频识别技术（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按照约定的协议把一些有联系的实体通过互联网相互连接到一起进行信息的传输和传递，可以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络实现概念。这种概念是在互联网的概念基础上发展起来的，是将用户端延伸并扩展到任何物品与物品之间进行通信和信息交换的网络概念。近年来，随着光纤通信技术的不断发展，进而出现了光纤传感技术。

自光纤传感技术开始发展以来，光纤传感器因具有多种优点而得到了快速发展，例如体积偏小、灵敏度非常高、抗干扰能力强等，现如今，已经被广泛应用到很多领域，如：医药制造、船舶、土木工程等。特别是当前物联网快速发展的情况下，光纤传感技术的地位越来越重要。我们将在本文中对物联网中的光纤传感器的结构、分类以及一些其他在物联网中的应用实例进行详细的介绍，例如光纤陀螺、光纤水听器、光纤光栅传感器和光纤电流传感器。对于在物联网前沿应用中的应用十分广泛的布里渊效应的连续分布式光纤传感技术也会有介绍。

2 关于物联网的界定和构成

物联网指的是借助红外感应器、定位系统、激光扫描等传感设备，遵循特定的协议，将物品和互联网紧密联系在一起，从而完成信息交换与通讯，从而最终实现智能化识别、跟踪、定位和管理的网络。物联网指的是在任何时间、地点把任何人、物品等以任何方式连接在一起，从而满足人们的多种需求的网络。也就是说，物联网是实现物物相连的一种网络。

物联网主要由三部分组成，即感知层、网络层以及应用成。其中，感知层是实现智能感知的功能，涉及到信息的采集、获得与识别功能。而网络层是传送信息与进行通信的。但是，对于应用层来说，主要涉及到各类的应用，例如：电网应用、农业应用、工程建设安全等方面。

3 光纤传感器的原理与发展现状分析

3.1 光纤传感器原理和分类

光纤传感器由几部分组成，包含光源、传输纤维、探测器、信号处理设备等构成。它的工作原理是把光通过光纤输送到调制器，这样一来，测量参数和调制区内的光进行作用后，从而使光的性质发生巨大的改变，使光源发出的光变为被调制的信号光，然后，再借助光纤把光传送到光电探测器，进而把光信号转变为电信号，最终由信号处理设备将北侧物理量进行还原。

在实际生活中，光纤传感器种类是非常多的，但是，我们将这些传感器类型归结为两大类型，即传感型与传光型。和传统电传感器进行比较，光纤传感器具有很多的优点，例如抗干扰能力较强、绝缘性好、灵敏度偏高，所以，当前在各个领域都有光纤传感器的身影。

3.2 光纤传感器的现状分析

自出现光纤传感器后，它的优势与应用引起了各个国家人们的高度关注。并且对光纤传感技术进行了深入的研究。现如今，通过光纤传感器可以对位移、温度、速度、角度等物理量进行测量。现如今，很多西方发达国家将对光纤传感器研究的重点放在光纤控制系统、核辐射监控、民用计划等多个方面，同时已经取得了可喜的成绩。

我国对光纤传感器的研究起步较晚，有很多研究所、企业等对光纤传感器的深入研究促进了光纤传感技术的发展。在2010年，张旭平的关于“布里渊效应连续分布式光纤传感技术”通过了专家的鉴定。专家组都认为此技术有很强的创新性，技术已达到世界先进水平，因此，有广阔的发展前景。此技术的发展主要是应用了物联网技术，从而加速了我国物联网的发展。

4 光纤传感技术在物联网中占据的地位

传感器成为物联网极其重要的一组成部分。因此，传感器性能好坏决定了物联网的性能好坏。可以说，物联网获得信息的主要手段为传感器。这样一来，传感器所采集信息的可靠性与准确性都会对控制节点处理和传输信息产生一定影响。由此看来，传感器的可靠性、抗干扰性等都会对物联网应用性能发挥举足轻重的作用。

5 光纤传感技术在物联网中的应用

光纤通信基本概念范文第4篇

关键词:光纤网络 传输容量 超高速 超长距离 DWDM 自动交换光网络

1 光纤网络的发展现状和发展需求

光纤通信是以光波为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网，基本上都是采用光纤通信的方式实现的。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去;光纤则负责信息传输的重任。目前，我国累计敷设光缆近400万公里，累计光纤用量近8000万公里。随着当代社会和经济的发展，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信技术有了突破性的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。

随着网上办公、3G移动通信、远程移动存储等新业务的应用，人们对光纤通信网的传输速度和容量需求不断增长，甚至有些地区的单用户接入速度要求达到1Gb/s，因此必须建设速度更快、容量更大的光纤通信网才能满足人们日益增长的通信需求。为了满足更高的用户服务质量要求，对基层传输协议的更新也是很重要的。光纤网络快速发展的另一个应用领域是网格计算以及商业化的云计算，在未来几年，这样的计算将不再仅仅局限于科学计算，而将进一步扩展到商业领域和军事应用领域。如在军事上成功应用的传感器网格和美国国防部耗资几十亿美元的 “全球信息栅格”计划，都是网格计算的应用。

2 光纤网络的新技术

2.1光纤高速传输技术

人们需要光纤网络的超高速、超大容量，但到目前为止我们能够利用的最理想传输媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。单一光纤的数据传输容量在20年里提升了万余倍;超长距离实现了1.28T(128x10G)无再生传送8000Km;波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb。

2.2宽带接入

光纤网络必须要有的支持，各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。宽带接入技术五花八门，主要有以下四种:一是基于高速数字用户线(VDSL);二是基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH);三是自由空间光系统(FSO);四是无线局域网(WLAN)。

2.3无源光网络

无源光网络(PON)的概念由来已久，它具有节省光纤资源、减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，节省维护成本、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网(Ethernet)技术以其简便实用，价格低廉、易维护、可扩展、标准化和广泛的商用软硬件支持的特性，几乎完全统治了局域网，随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和PON的优点，被认为是下一代网络中主要的宽带接入技术。它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH是宽带接入的最终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，使得全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。

2.4自动交换光网络

下一代的光网络是以软交换技术为核心，采用容量巨大高密集波分系统，具有自动配置功能的大容量光交换机，新一代的光路由器，各种适合于不同场合运用的低端光系统(如MSTP和RPR)，组成的智能光网络。早在2002年AT&T在OFC上就称“智能光网络目前就已经成为现实”。构建高效灵活的自动交换光网络的重要节点设备光交叉连接设备(OXC)和光分插复用设备(OADM)，随着这些设备的发展，智能光网络有了新的发展，也就是自动交换光网络(ASON)，其最突出的特征是在光传送网中引入了独立的智能控制平面，利用控制平面来完成路由自动发现、呼叫连接管理、保护恢复等，从而对网络实施动态呼叫连接管理。

目前，光网络的发展主要是利用DWDM技术扩大传输容量，但是，随着光分插复用(OADM)和光交叉连接(OXC)技术的逐步成熟，原来只是提供带宽传送的波长本身也能成为组网(分插、交换、路由)的资源。同时，在扩大传输容量的同时，如何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经被人们提上日程。目前，光网络的管理与控制仍然采用类似于SDH网络的传统模式，光网络只作为简单的传送介质。这种传统的传输业务与通信业务分别控制与管理的模式，使当前提供宽带通道仍然只能采用静态配置方式，不能灵活提供各种需要的带宽。

随着IP业务快速的增长及IP业务量本身的不确定性和不可预见性，使得对网络带宽的动态分配要求越来越迫切。这种不可预见的业务需求要求具有很强动态性能的新型光网络出现，以适应新业务的需求。另外，在当前竞争激烈的通信市场上，提供"即时服务"已经成为电信运营商竞争的关键优势。因此，人们将在未来核心光网络中引入动态的网络配置方式，或称"自动交换"，以满足数据/互联网的无法预测的动态特性。这将充分提高网络的资源利用率，从而降低网络成本。为此，ITU-T等国际标准化机构提出自动交换光网络(ASON)的概念作为下一代光网络的标准草案。ASON这一概念的提出，是光传送网的一大突破，它将交换功能引入了光层，促进了通信网两大技术--传输和交换的进一步革新和融合。

ASON是一个智能化的光网络，它采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构，具有定义明确的接口，可以使网络资源按照用户的需求快速动态的分配，同时具有快速的网络恢复和自愈能力，能够保证网络的可靠性和提供灵活的路由功能。现有的光通信系统大都采用电路交换技术，而发展中的自动交换光网络凭借其"智能"交换技术为用户提供了交叉连接、交换和路由等强大的功能，从而实现了网络的高速率和协议透明性。

ASON网络体系主要由智能光传输设备、智能光交换设备和智能光终端设备组成，并通过专门的智能化的分布式控制软件平台完成ASON内的自动连接和交换的控制。ASON通过将网元智能化，改集中式管理为分布式管理，将原来网管的许多功能下放到各网元中，从而实现了网络的实时管理。使许多原来需要人工参与的工作使得网络本身去完成，这极大地增强了整个网络的服务效率，使ASON能够给用户提供灵活、快速的服务。

光纤通信基本概念范文第5篇

关键词:光纤网络 传输容量 超高速 超长距离 DWDM 自动交换光网络

1 光纤网络的发展现状和发展需求

光纤通信是以光波为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统。从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网,基本上都是采用光纤通信的方式实现的。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱,计算机负责把信息数字化,输入网络中去;光纤则负责信息传输的重任。目前,我国累计敷设光缆近400万公里,累计光纤用量近8000万公里。随着当代社会和经济的发展,信息容量日益剧增,为提高信息的传输速度和容量,光纤通信技术有了突破性的发展,成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。

随着网上办公、3G移动通信、远程移动存储等新业务的应用,人们对光纤通信网的传输速度和容量需求不断增长,甚至有些地区的单用户接入速度要求达到1Gb/s,因此必须建设速度更快、容量更大的光纤通信网才能满足人们日益增长的通信需求。为了满足更高的用户服务质量要求,对基层传输协议的更新也是很重要的。光纤网络快速发展的另一个应用领域是网格计算以及商业化的云计算,在未来几年,这样的计算将不再仅仅局限于科学计算,而将进一步扩展到商业领域和军事应用领域。如在军事上成功应用的传感器网格和美国国防部耗资几十亿美元的 “全球信息栅格”计划,都是网格计算的应用。

2 光纤网络的新技术

2.1光纤高速传输技术

人们需要光纤网络的超高速、超大容量,但到目前为止我们能够利用的最理想传输媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。单一光纤的数据传输容量在20年里提升了万余倍;超长距离实现了1.28T(128x10G)无再生传送8000Km;波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb。

2.2宽带接入

光纤网络必须要有的支持,各种宽带服务与应用才能开展起来,网络容量的潜力才能真正发挥。宽带接入技术五花八门,主要有以下四种:一是基于高速数字用户线(VDSL);二是基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH);三是自由空间光系统(FSO);四是无线局域网(WLAN)。

2.3无源光网络

无源光网络(PON)的概念由来已久,它具有节省光纤资源、减少线路和外部设备的故障率,提高系统可靠性,节省维护成本、对网络协议透明的的特点,在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时,以太网(Ethernet)技术以其简便实用,价格低廉、易维护、可扩展、标准化和广泛的商用软硬件支持的特性,几乎完全统治了局域网,随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升,以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进,逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合,便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和PON的优点,被认为是下一代网络中主要的宽带接入技术。它通过一个单一的光纤接入系统,实现数据、语音及视频的综合业务接入,并具有良好的经济性。业内人士普遍认为,FTTH是宽带接入的最终解决方式,而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点,宽带入户的特殊优越性,使得全世界的专家都一致认为,无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。

2.4自动交换光网络

下一代的光网络是以软交换技术为核心,采用容量巨大高密集波分系统,具有自动配置功能的大容量光交换机,新一代的光路由器,各种适合于不同场合运用的低端光系统(如MSTP和RPR),组成的智能光网络。早在2002年AT&T在OFC上就称“智能光网络目前就已经成为现实”。构建高效灵活的自动交换光网络的重要节点设备光交叉连接设备(OXC)和光分插复用设备(OADM),随着这些设备的发展,智能光网络有了新的发展,也就是自动交换光网络(ASON),其最突出的特征是在光传送网中引入了独立的智能控制平面,利用控制平面来完成路由自动发现、呼叫连接管理、保护恢复等,从而对网络实施动态呼叫连接管理。

目前,光网络的发展主要是利用DWDM技术扩大传输容量,但是,随着光分插复用(OADM)和光交叉连接(OXC)技术的逐步成熟,原来只是提供带宽传送的波长本身也能成为组网(分插、交换、路由)的资源。同时,在扩大传输容量的同时,如何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经被人们提上日程。目前,光网络的管理与控制仍然采用类似于SDH网络的传统模式,光网络只作为简单的传送介质。这种传统的传输业务与通信业务分别控制与管理的模式,使当前提供宽带通道仍然只能采用静态配置方式,不能灵活提供各种需要的带宽。

随着IP业务快速的增长及IP业务量本身的不确定性和不可预见性,使得对网络带宽的动态分配要求越来越迫切。这种不可预见的业务需求要求具有很强动态性能的新型光网络出现,以适应新业务的需求。另外,在当前竞争激烈的通信市场上,提供"即时服务"已经成为电信运营商竞争的关键优势。因此,人们将在未来核心光网络中引入动态的网络配置方式,或称"自动交换",以满足数据/互联网的无法预测的动态特性。这将充分提高网络的资源利用率,从而降低网络成本。为此,ITU-T等国际标准化机构提出自动交换光网络(ASON)的概念作为下一代光网络的标准草案。ASON这一概念的提出,是光传送网的一大突破,它将交换功能引入了光层,促进了通信网两大技术--传输和交换的进一步革新和融合。

ASON是一个智能化的光网络,它采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构,具有定义明确的接口,可以使网络资源按照用户的需求快速动态的分配,同时具有快速的网络恢复和自愈能力,能够保证网络的可靠性和提供灵活的路由功能。现有的光通信系统大都采用电路交换技术,而发展中的自动交换光网络凭借其"智能"交换技术为用户提供了交叉连接、交换和路由等强大的功能,从而实现了网络的高速率和协议透明性。

ASON网络体系主要由智能光传输设备、智能光交换设备和智能光终端设备组成,并通过专门的智能化的分布式控制软件平台完成ASON内的自动连接和交换的控制。ASON通过将网元智能化,改集中式管理为分布式管理,将原来网管的许多功能下放到各网元中,从而实现了网络的实时管理。使许多原来需要人工参与的工作使得网络本身去完成,这极大地增强了整个网络的服务效率,使ASON能够给用户提供灵活、快速的服务。