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光纖技術(shù)論文范文1

摘要：當(dāng)前信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信被廣泛的應(yīng)用于信息化的發(fā)展。城域傳送網(wǎng)傳作為承載城域范圍內(nèi)的固定、移動(dòng)和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò),在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中占有不可替代的地位。本文介紹了城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)，對(duì)主要技術(shù)進(jìn)行了分析，最后探討了其發(fā)展趨勢(shì)。

一、引言

城域傳送網(wǎng)是覆蓋城區(qū)、郊區(qū)或者部分規(guī)模較小的市縣，為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)，是承載城域范圍內(nèi)的固定、移動(dòng)和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)，它一般以多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以多種接入技術(shù)為輔，為多種業(yè)務(wù)和通信協(xié)議提供綜合傳送承載平臺(tái)。城域傳送網(wǎng)向上與省際和省內(nèi)干線相連，向下負(fù)責(zé)綜合業(yè)務(wù)引入，完成集團(tuán)用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務(wù)接入和電路出租的任務(wù)。

二、城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)

城域傳送網(wǎng)是非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)城市和每個(gè)城市都因現(xiàn)狀不同而有所不同，從網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)來說，城域傳送網(wǎng)一般分為核心傳送層、匯聚層和接入層。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的城市，可根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次。下面從通用角度分析城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)。

多業(yè)務(wù)。城域傳送網(wǎng)需要同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)，單一平臺(tái)支持多種協(xié)議和處理混合業(yè)務(wù)的特征是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)獲得足夠競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素，也是最重要的特點(diǎn)。多業(yè)務(wù)支持是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)的基石，可為運(yùn)營(yíng)商帶來許多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本顯著降低(減少了網(wǎng)絡(luò)分層和設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)化和配置工作量減少等。

安全可命性和可增位性。城域傳送網(wǎng)涉及到大量的客戶和服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性直接影響到客戶，傳送網(wǎng)應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的備份和線路保護(hù)，提供網(wǎng)絡(luò)安全措施，同時(shí)多種生存性有利于運(yùn)營(yíng)商向用戶提供更好的業(yè)務(wù)定義。同時(shí)城域傳送網(wǎng)應(yīng)當(dāng)要充分考慮業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力，能針對(duì)不同的用戶需求提供豐富的寬帶增值業(yè)務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)贏利。

動(dòng)態(tài)性。與骨干傳送網(wǎng)相比，城域傳送網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)，多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和不可預(yù)見性使得城域傳送網(wǎng)的相關(guān)需求加強(qiáng)，目前的發(fā)展趨勢(shì)是越來越多的客戶需要帶寬更靈活的業(yè)務(wù)。他們需要快速的業(yè)務(wù)配置、更短期的、可靈活增加的服務(wù)合同和基于QoS的價(jià)格，將來還可能出現(xiàn)對(duì)帶寬按需分配等新業(yè)務(wù)的需求。

網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。由于受用戶需求和地理分布動(dòng)態(tài)變化的影響，城域的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有多變性，城域傳送網(wǎng)要建設(shè)成完整統(tǒng)一、組網(wǎng)靈活、易擴(kuò)充的彈性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，留有充分的擴(kuò)充余地，能夠隨著需求變化，可允許運(yùn)營(yíng)商不斷地按照業(yè)務(wù)需求增加帶寬，而不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整體升級(jí)。

三、城域網(wǎng)中的相關(guān)技術(shù)分析

SDH多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)。SDH多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)是目前廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。為了適應(yīng)城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)的需求，SDH從單純支持2Mb/s,155Mb/s等話音業(yè)務(wù)接口向支持以太網(wǎng)和ATM等多業(yè)務(wù)接口演進(jìn)，將多種不同業(yè)務(wù)通過YC或VC級(jí)聯(lián)方式映射入SDH時(shí)隙進(jìn)行處理。SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)將傳送節(jié)點(diǎn)與各種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)融合在一起，各廠商只是融合程度不同。

MSTP的出發(fā)點(diǎn)是將2層或3層的功能作為SDH附加功能來完成的，其對(duì)2層或ATM層的處理都是與SDH處理相分離的，但都可以映射到SDH的VC時(shí)隙進(jìn)行重組。從功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，還具有2層、MAC層和ATM功能。

MSTP比較適合于已經(jīng)敷設(shè)大量SDH網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)公司，它可以方便有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)從電路交換網(wǎng)到分組網(wǎng)的過渡，適合支持混合型業(yè)務(wù)特別是以TDM業(yè)務(wù)為主的混合型業(yè)務(wù)，同時(shí)可以保證網(wǎng)絡(luò)管理的統(tǒng)一性。

彈性分組環(huán)技術(shù)。正在由IEEE802。17工作組制定的彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)，吸收了吉比特以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、SDH系統(tǒng)50ms環(huán)保護(hù)特性。RPR采用類似以太網(wǎng)的幀格式，結(jié)合絲絲標(biāo)記，基于MAC高速交換，簡(jiǎn)化IP前傳。RPR技術(shù)可以支持更細(xì)的帶寬粒度，網(wǎng)絡(luò)成本較低，可以承載具有突發(fā)性的IP業(yè)務(wù)，同時(shí)支持傳統(tǒng)語音傳送，有比較好的帶寬公平機(jī)制和擁塞控制機(jī)制。RPR環(huán)是在整個(gè)環(huán)上實(shí)現(xiàn)公平機(jī)制而不是在單獨(dú)鏈路上，容易實(shí)行全局的公平機(jī)制。服務(wù)供應(yīng)商可以利用源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率來控制上游節(jié)點(diǎn)和下游節(jié)點(diǎn)的速率。帶寬策略允許在無擁塞的情況下，把環(huán)上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所有的帶寬分配給這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，沒有SDH那種固定電路系統(tǒng)的不靈活性，同時(shí)又比點(diǎn)到點(diǎn)的以太網(wǎng)更加有效。

目前RPR標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，其中的一個(gè)重要問題是對(duì)時(shí)鐘的透明傳輸，RPR同步機(jī)制與SDH不同，必須確保TDM時(shí)鐘可以透明傳輸?shù)綄?duì)端。第二個(gè)挑戰(zhàn)來自RPR定義的是一個(gè)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的技術(shù)，無法工作在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下(甚至是環(huán)間互聯(lián))，而實(shí)際的城域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境則是十分復(fù)雜的。

RPR技術(shù)適合于以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主、TDM業(yè)務(wù)為輔的網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用范圍將逐漸擴(kuò)大，適合于新建網(wǎng)絡(luò)。

城域WDM光網(wǎng)絡(luò)。WDM技術(shù)不僅提高了光纖利用率，而且在業(yè)務(wù)信號(hào)復(fù)雜多變的城域網(wǎng)中對(duì)信號(hào)具有透明性，它可以對(duì)從不同設(shè)備出來的信號(hào)不進(jìn)行速率和幀結(jié)構(gòu)調(diào)整，直接進(jìn)行透明傳輸。這可給用戶、特別是租用波長(zhǎng)的用戶以最大的靈活性。同時(shí)，不同波長(zhǎng)間的信號(hào)互不干涉，每個(gè)波長(zhǎng)都可以自己靈活上下。WDM技術(shù)主要應(yīng)用于城域骨干網(wǎng)。

城域OADM環(huán)網(wǎng)可以承載大量客戶的多種協(xié)議和多種速率的業(yè)務(wù)，每個(gè)波長(zhǎng)承載一種業(yè)務(wù)的方式將很快耗盡波長(zhǎng)，為提高每個(gè)波長(zhǎng)的帶寬利用率，應(yīng)盡量避免低速率業(yè)務(wù)單獨(dú)占用一個(gè)光波長(zhǎng)通道。一種新興的經(jīng)濟(jì)有效的方法是將多個(gè)低速率客戶信號(hào)復(fù)用到一個(gè)波長(zhǎng)信道中，該技術(shù)被稱為子波長(zhǎng)復(fù)用，從而實(shí)現(xiàn)了每個(gè)波長(zhǎng)攜帶多種業(yè)務(wù)。這種子波長(zhǎng)復(fù)用器降低了城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)的應(yīng)用門檻，可以直接容納低速率信號(hào)，給組網(wǎng)帶來了靈活性。WDM環(huán)網(wǎng)解決了兩個(gè)重要問題：光纖短缺和多業(yè)務(wù)的透明傳輸。成本是限制其應(yīng)用的重要因素，目前它主要用來保護(hù)那些SDH還無法保護(hù)的業(yè)務(wù)，如ESCON,FiberChannel等。

在目前的光網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的提供需要經(jīng)過4層處理：首先將業(yè)務(wù)映射進(jìn)IP包，并以ATM信元封裝，然后將ATM信元映射進(jìn)SDH幀，最后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光網(wǎng)絡(luò)上傳送(采用WDM/DWDM方式)。隨著IP業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)日益暴露。人們開始研究將ATM層和SDH層從4層結(jié)構(gòu)中剝離出去，將其功能融合到IP/MPLS層和WDM/OTN(光傳送網(wǎng))層中，將IP業(yè)務(wù)直接在WDM光路上傳送(即IPoverOptical，目前主要為IPoverWDM/DWDM)。在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中引入信令控制和動(dòng)態(tài)交換功能，將IP層和光網(wǎng)絡(luò)層置于同一控制平面下，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)實(shí)施配置連接管理，在此思想下，一種能夠自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)連接的新型網(wǎng)絡(luò)ASON(自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò))應(yīng)運(yùn)而生。

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。ASON是在IPoverDWDM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，底層仍為OTN，主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通過信令交換完成對(duì)傳送平面的動(dòng)態(tài)控制。控制平面的引入帶來了以下好處：迅速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供，允許網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)分配路由和帶寬；容易管理，業(yè)務(wù)提供者無需為新的傳輸技術(shù)系統(tǒng)的配置管理而開發(fā)維護(hù)操作支持系統(tǒng)軟件;具有擴(kuò)展的信令能力，增加了補(bǔ)充業(yè)務(wù);在出現(xiàn)故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速的保護(hù)與恢復(fù)，比通常的傳送網(wǎng)節(jié)省了冗余容量和資源;控制平面的協(xié)議比管理平面的協(xié)議有更豐富的原語組，可用于各種傳輸技術(shù)。

四、通用標(biāo)簽交換（GMPLS）技術(shù)

為了使MPLS適應(yīng)時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用等不同的應(yīng)用環(huán)境，以支持在電路交換網(wǎng)中建立連接，IETF對(duì)MPLS中標(biāo)簽的概念和形式進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展，將時(shí)分系統(tǒng)和空間交換系統(tǒng)涵蓋了進(jìn)來，推出了通用標(biāo)簽交換--GMPLS。其具有許多新功能：

時(shí)隙、虛通道和波長(zhǎng)等均可作為標(biāo)簽。GMPLS所管理的對(duì)象不僅是分組，還可以是FR。ATM,SDH和WDM等，且這些設(shè)備上的接口還可以細(xì)分為PSC(分組交換功能)、TSC(TDM交換功能)、LSC(波長(zhǎng)交換功能)和FSC(光纖交換功能)等多種類型。

可以為離散單位分配帶寬，因?yàn)闀r(shí)隙、波長(zhǎng)和光纖等都是離散單位。

具有下行按需標(biāo)簽分配和使用上行標(biāo)簽的雙向LSP建立能力，并且可以通過從上游節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)傳送建議標(biāo)簽來簡(jiǎn)化倒換過程、減少雙向LSP的建立時(shí)延。

可以設(shè)置標(biāo)簽組，以縮小下游標(biāo)簽的選擇范圍。當(dāng)然，在引入GMPLS控制平面后，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(DCN)也提出了新的要求，特別是電路交換網(wǎng)絡(luò)。首先，DCN必須保證能為控制器之間提供控制信息的傳送，能夠直接或間接地為兩個(gè)LSR提供交換控制信息的信道：其次，所提供的信道必須是可靠的、安全的：最后，DCN必須支持IP，且必須具有較高的可靠性和QoS，以避免用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)出錯(cuò)而影響控制數(shù)據(jù)，確保控制信息的順利發(fā)送。

參考文獻(xiàn)：

光纖技術(shù)論文范文2

1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭(zhēng)論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對(duì)光纖提出了新的要求。

（1）擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量

目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對(duì)光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會(huì)議上，美國已提出對(duì)40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對(duì)其PMD傳輸中的一些問題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來就會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。

（2）實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸

無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。

（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對(duì)光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對(duì)光纖的非線性屬性及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測(cè)試指標(biāo)明確之后，對(duì)光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對(duì)G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。

1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用

2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變小），明確了對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對(duì)合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測(cè)試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。

1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)

為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新品種。

（1）用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖

主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級(jí)至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長(zhǎng)度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡(jiǎn)化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨福陂L(zhǎng)距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長(zhǎng)距離通信中效果也很好。

（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖

城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長(zhǎng)了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。

（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖

由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場(chǎng)份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對(duì)這些問題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場(chǎng)。

（4）前途未卜的空芯光纖

據(jù)報(bào)道，美國一些公司及大學(xué)研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長(zhǎng)了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會(huì)遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對(duì)于這種光纖的現(xiàn)場(chǎng)使用還需做進(jìn)一步的探討。

2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)

光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長(zhǎng)、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長(zhǎng)等。近年來，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。

1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；

2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；

3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。

不同的場(chǎng)合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。

·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾悾僮魇褂帽容^方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長(zhǎng)期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對(duì)移動(dòng)。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中，好處更加明顯。

·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭。現(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會(huì)放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對(duì)人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響最小化”建議，通過對(duì)光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對(duì)通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對(duì)此類問題開發(fā)了一些新材料，如對(duì)室內(nèi)用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長(zhǎng)距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對(duì)抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。

·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對(duì)于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動(dòng)安裝的方式是未來接入網(wǎng)，特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。

·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對(duì)光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長(zhǎng)光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。

·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對(duì)防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門對(duì)ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門在對(duì)抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。

·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，近年來一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會(huì)逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對(duì)OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。

2.2光纜的自動(dòng)維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸

光纜的維護(hù)對(duì)于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測(cè)應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過監(jiān)測(cè)空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測(cè)在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測(cè)正在通信的光纖。雖然ITU-T長(zhǎng)時(shí)間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書，對(duì)光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會(huì)議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測(cè)及修復(fù)時(shí)間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測(cè)試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預(yù)測(cè)及對(duì)斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。

·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對(duì)光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，保證有用信號(hào)在通過光纖選擇器測(cè)試證明良好的光纖上傳輸，對(duì)有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測(cè)出來及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對(duì)整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測(cè)外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會(huì)膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測(cè)中心的OTDR上就會(huì)反映出來·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測(cè)綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對(duì)光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測(cè)光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對(duì)地絕緣電阻的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。

比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動(dòng)適時(shí)測(cè)試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測(cè)，形成了一套較完整的自動(dòng)維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測(cè)光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。由此兩例可以看出全自動(dòng)的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。

3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)

3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)

原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對(duì)于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對(duì)于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對(duì)現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測(cè)試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實(shí)現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計(jì)和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。

美國已在1997年制定了用于寬帶的對(duì)絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對(duì)此問題也進(jìn)行過較長(zhǎng)時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對(duì)數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對(duì)、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會(huì)為這種電纜開辟一個(gè)新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄

隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對(duì)寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對(duì)地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少廠商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對(duì)等都改善了電纜的高頻特性。

3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景

由于移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場(chǎng)需求。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶）對(duì)移動(dòng)信號(hào)的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會(huì)有較好的發(fā)展前景。但對(duì)電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。

4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問題

4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)

雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請(qǐng)光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來，國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國自主申請(qǐng)的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭(zhēng)取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。4.2開發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品

電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對(duì)光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會(huì)對(duì)這一點(diǎn)有深刻的體會(huì)。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會(huì)基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對(duì)接入光纜也會(huì)有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會(huì)。應(yīng)該說，多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(chǎn)品。

4.3利用已有設(shè)備與技術(shù),改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性,為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)

對(duì)于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會(huì)出現(xiàn)干擾問題，而且還會(huì)影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對(duì)新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備。現(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。

4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法

目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對(duì)光纜網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對(duì)NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動(dòng)測(cè)試時(shí)的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測(cè)等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢(shì)在必行。

4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場(chǎng)的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。

光纖光纜及通信電纜的市場(chǎng)走勢(shì)雖然受到國際經(jīng)濟(jì)大形勢(shì)發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場(chǎng)必將增長(zhǎng)。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場(chǎng)將開始有較大的增長(zhǎng)，而到2004年的市場(chǎng)規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。應(yīng)該看到，信息通信業(yè)是一個(gè)充滿生機(jī)與活力的朝陽產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)有著強(qiáng)大的生命力，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，仍然是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要?jiǎng)恿Γ畔⒕W(wǎng)絡(luò)化仍然是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大趨勢(shì)。因此我們應(yīng)樹立信心，在全球經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)、通信市場(chǎng)復(fù)蘇及我國西部開發(fā)等有利條件下抓住機(jī)遇，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)取得更大的進(jìn)展。

光纖技術(shù)論文范文3

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、平臺(tái)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將人類帶入了高速的信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)和通信方式改變著人們的生活、工作方式，通信方式發(fā)生了質(zhì)的飛躍。同時(shí)，人們對(duì)通信系統(tǒng)的傳輸性能，也提出了更高的要求。通信方式從電纜通信、微波通信、光纖通信，再到目前的研究熱點(diǎn)高速光纖通信。光纖通信是三大支柱通信方式的主體。光纖通信系統(tǒng)，顧名思義，是利用光作為載波、以光纖作為傳輸媒介進(jìn)行傳輸信息的通信系統(tǒng)，光纖實(shí)際上是一種極細(xì)的光導(dǎo)纖維，由純度很高的玻璃拉制而成。普通光纖通信的傳輸速率一般是10Gb/s，高速光纖通信的傳輸速率可達(dá)到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事實(shí)上，在光纖通信的不同發(fā)展階段，高速的含義是不同的。目前通常把STM-16等級(jí)以上的系統(tǒng)稱為高速光纖通信系統(tǒng)，也有人稱之為超高速光纖通信系統(tǒng)。光纖通信作為當(dāng)前三大通信方式的主體，有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)：光纖通信的頻帶較寬，可用帶寬約50000GHz，容量大可同時(shí)傳輸更多的路數(shù)；光纖通信比任何的傳輸都具有更小的損耗，損耗小帶來的直接好處就是中繼距離長(zhǎng)，傳輸穩(wěn)定可靠；另外抗電磁干擾性強(qiáng)、保密性好。

2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也存在著一些問題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號(hào)與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣，OSNR過大，傳輸距離會(huì)相應(yīng)減小。另外，色散、非線性效應(yīng)等問題也是影響高速光纖通信傳輸?shù)闹饕蛩亍Ｉ?huì)使脈沖展寬、強(qiáng)度降低，增大誤碼率，信號(hào)畸變失真，直接降低通信質(zhì)量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會(huì)有明顯的損害。PMD的問題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸?shù)乃p、消耗和色散與光纖長(zhǎng)度為線性關(guān)系，光纖的帶寬與光纖長(zhǎng)度為非線性關(guān)系，這一非線性關(guān)系即為非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)分為散射效應(yīng)、與折射密切相關(guān)的自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)制XPM和四波混頻效應(yīng)FWM，其中XPM和FWM對(duì)系統(tǒng)影響較為嚴(yán)重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應(yīng)問題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質(zhì)量傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。

3高速光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

光纖技術(shù)論文范文4

筆者認(rèn)為,光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間,今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)。

光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)

1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展

FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式,對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗(yàn)。近來,由于光電子器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。

發(fā)達(dá)國家對(duì)FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點(diǎn)階段。

FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢(shì)。與FTTH相比:①價(jià)格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡(jiǎn)單③對(duì)于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。

對(duì)于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù),如:網(wǎng)上教育,網(wǎng)上辦公,會(huì)議電視,網(wǎng)上游戲,遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視,上下行傳輸不對(duì)稱的業(yè)務(wù),AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開發(fā),可壓縮到5～6Mbps。通常認(rèn)為對(duì)QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力。即HDTV業(yè)務(wù)到來時(shí),非FTTH不可。

FTTH的解決方案:通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和PON無源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。

F2P方案一一優(yōu)點(diǎn):各用戶獨(dú)立傳輸,互不影響,體制變動(dòng)靈活;可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊;傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn):為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區(qū)安置1個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。

PON方案——優(yōu)點(diǎn):無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單;原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn):需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時(shí),不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照目前市場(chǎng)價(jià)格,PEP比PON經(jīng)濟(jì))。

PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān),使維護(hù)不便,在FTTH中很少采用。

發(fā)達(dá)國家發(fā)展FTTH的計(jì)劃和技術(shù)方案,根據(jù)各國具體情況有所不同。美國主要采用A-PON,因?yàn)锳TM交換在美國應(yīng)用廣泛。日本NTT有一個(gè)B-FLETts計(jì)劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術(shù)。SCM-PON:是采用副載波調(diào)制作為多信道復(fù)用的PON。

中國ATM使用遠(yuǎn)比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點(diǎn)前面已經(jīng)說過,目前比較經(jīng)濟(jì),使用靈活,傳輸距離遠(yuǎn)等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術(shù)網(wǎng)絡(luò)效率高;可以有電話,適合SDH網(wǎng)絡(luò),與IP結(jié)合沒有EPON好,但目前GPON技術(shù)不很成熟。EPON:與IP結(jié)合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術(shù)。目前,中國的FTTH試點(diǎn)采用EPON比較多。FTTH技術(shù)方案的采用,還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。

近來,無線接入技術(shù)發(fā)展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達(dá)54Mbps,覆蓋范圍達(dá)100米以上,目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸,包括:上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù),對(duì)于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸,當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò),如果采用PON,就特別簡(jiǎn)單,因?yàn)榇薖ON無上行信號(hào),就不需要測(cè)距的電子模塊,成本大大降低,維護(hù)簡(jiǎn)單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢(shì),但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢(shì)。

2、光交換的發(fā)展什么是通信?

實(shí)際上可表示為:通信輸+交換。

光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?hào),交換是采用電子交換機(jī)。現(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。合理的方法應(yīng)該采用光交換。但目前,由于目前光開關(guān)器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網(wǎng)的交換,即把光信號(hào)變成電信號(hào),用電子交換后,再變還光信號(hào)。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān),以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò),特別是所謂ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?一般速度都是xGbps的,電子開關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速XGbDs的交換。當(dāng)然,也不是說,一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號(hào)的交換,應(yīng)采用成熟的電子交換,沒有必要采用不成熟的

大容量的光交換。當(dāng)前,在數(shù)據(jù)網(wǎng)中,信號(hào)以“包”的形式出現(xiàn),采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小,可采用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總后,數(shù)量很大時(shí),就應(yīng)該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。目前,由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制,通路數(shù)一般在8—16個(gè)。

電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式。在光交換中有“空分”、“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。

光空分交換:一般采用光開關(guān)可以把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來,采用集成技術(shù),開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān),其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)(Lucent),屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。

光波長(zhǎng)交換:是對(duì)各交換對(duì)象賦于1個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是,發(fā)送某1特定波長(zhǎng)就可對(duì)某特定對(duì)象通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)的相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長(zhǎng)路由交換的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),半徑5公里,共有43個(gè)終端節(jié),(試用5個(gè)節(jié)點(diǎn)),速率為2.5Gbps。

自動(dòng)交換的光網(wǎng),稱為ASON,是進(jìn)一步發(fā)展的方向。

3、集成光電子器件的發(fā)展

如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會(huì)有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻摹Ｄ壳罢诎l(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個(gè)光電子器件。要實(shí)現(xiàn)FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價(jià)的和集成的光電子器件。

日本NTT采用PLO技術(shù)研制出16x16熱光開關(guān);1x128熱光開關(guān)陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測(cè)集成在一起;8波長(zhǎng)每波速串為80Gbps的WDM的復(fù)用和去復(fù)用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構(gòu)成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進(jìn)。

中國的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。

光纖通信的市場(chǎng)

眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過剩。無論是光傳輸設(shè)備,光電子器件和光纖的價(jià)格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時(shí)期價(jià)格為羊1200,現(xiàn)在價(jià)格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場(chǎng)何時(shí)能恢復(fù)?

根據(jù)RHK的對(duì)北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),如圖2.在2002年是最低谷,相當(dāng)于倒退4年。現(xiàn)在有所回升,但還不能恢復(fù)。按此推測(cè),在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場(chǎng)也隨IT市場(chǎng)好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn),在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動(dòng)的。

光纖技術(shù)論文范文5

在應(yīng)用過程中，按照用途將光纖進(jìn)行分類，可分為傳感光纖和通信用光纖；按照制作工藝分類，可分為材料組成類、制造工藝類和光學(xué)特性類；按照傳輸介質(zhì)分類，可分為專用和通用兩種，并且，功能器件光纖可以應(yīng)用于放大光波、分頻、整形和光振蕩等方面，從而以不同形態(tài)呈現(xiàn)在人們眼前。根據(jù)光纖通信的應(yīng)用情況可知，光纖通信的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)包括光源、光纖和光檢測(cè)器三部分，具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）信號(hào)干擾小、保密性強(qiáng)。

（2）通信容量超大，可完成遠(yuǎn)距離傳輸。一般一根光纖的帶寬在20THz以上，在沒有中繼傳輸?shù)那闆r下，可傳輸?shù)綆资镆陨稀?/p>

（3）重量較輕、細(xì)徑較細(xì)，一般制作材料是石英，大大降低了有色金屬的耗損，使資源得到合理利用。

（4）不受外界因素影響，在任何情況下可使用，具有較長(zhǎng)使用壽命。

（5）較強(qiáng)抗電磁干擾能力和絕緣性能，因此，信息傳輸質(zhì)量非常好。

（6）沒有輻射，不容易被竊聽，提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

（7）環(huán)繞性好、抗腐蝕能力強(qiáng)，在使用過程中，不會(huì)出現(xiàn)火花，減少安全事故。

2光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

在電力通信中，電力特種光纖包括OPGW(光纖復(fù)合地線)、MASS(金屬自承光纜)、OPPC(光纖復(fù)合相線)、ADL(相/地捆綁光纜)、ADSS(全介質(zhì)自承光纜)和GWWOP(相/地線纏繞光纜)等六種，而我國應(yīng)用較多的電力特種光纜是ADSS和OPGW兩種，大大提高了電力通信的工作效率，使電能損耗得到大量減少。

2.1ADSS(全介質(zhì)自承光纜)

根據(jù)我國電力通信的發(fā)展來看，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)在35KV、110KV、220KV的電壓等級(jí)輸電線路上得到了廣泛應(yīng)用，尤其是目前已建成的線路上使用范圍非常廣，使電力部門利用高壓輸電線桿塔建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)變得更加方便和快捷，大大減低工作人員的工作量和建設(shè)成本。在進(jìn)行光纜設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)溫差、風(fēng)速和氣候等外界因素進(jìn)行了充分考慮，因此，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)具有很強(qiáng)的抗震動(dòng)性、抗沖擊性，可以隨意彎折和抗老化性，并且，成本較低、安裝非常方便、易攜帶，給桿塔帶來的負(fù)載非常小。由于ADSS(全介質(zhì)自承光纜)具有光纖傳輸性能強(qiáng)、環(huán)境性能好和光纜機(jī)械性能卓越等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以與高雅電力傳輸線架設(shè)在同一根電桿上，因此，成為了電力系統(tǒng)中最完美的電網(wǎng)通信傳輸介質(zhì)，確保了電網(wǎng)通信的信號(hào)質(zhì)量，使光纜傳輸效果得到大大提高。我國現(xiàn)代化建設(shè)中，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)在山區(qū)、跨度較大區(qū)域和雷電集中區(qū)等地方的線纜架空敷設(shè)中非常適用，在滿足了電力部門自身的通信要求的同時(shí)，為通信業(yè)務(wù)不斷發(fā)展和開展新業(yè)務(wù)提供新的途徑。

2.2OPGW(光纖復(fù)合地線)

在電力通信中，OPGW(光纖復(fù)合地線)是電路傳輸線路的地形中含有供通信用的光纖單元，由此可見，架空地線中含有光纖，OPGW(光纖復(fù)合地線)是架空地線和光纜的復(fù)合體。由于OPGW(光纖復(fù)合地線)的一次性投入較大，在新建線路或舊線路更換時(shí)會(huì)選擇使用，具有可靠性高和不需要維護(hù)的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，OPGW(光纖復(fù)合地線)擁有兩種功能：一是，與復(fù)合在地線中的光纖一起完成信息傳輸，二是作為輸電線路的防雷線，可以對(duì)輸電導(dǎo)線起到屏蔽保護(hù)的作用。一般情況下，OPGW(光纖復(fù)合地線)有鋁管型、鋼管型和鋁骨架型三種，具有光學(xué)性能、電氣性能和機(jī)械性能，可以應(yīng)用于具有架空接地線的輸配電線路中，從而使光纖的可靠性和安全性得到大大提高，使我國輸電容量得到機(jī)一部提高。在新建線路的應(yīng)用中，OPGW(光纖復(fù)合地線)不需要增加建設(shè)成本，在舊線路更換中，只需要將原來的地線更換掉就可以了，并且不需要對(duì)桿塔進(jìn)行加固或重新設(shè)計(jì)等，從而大大減少工作人員的工作量。另外，OPGW(光纖復(fù)合地線)的安裝非常方便，不需要特殊的工具，成為我國電力事業(yè)未來發(fā)展的重要研究方向。

3結(jié)束語

光纖技術(shù)論文范文6

【關(guān)鍵詞】nRF9E5；射頻；無線通信；光機(jī)鼠標(biāo)；鼠標(biāo)

1.引言

nRF9E5是NordicVLSI公司于2004年2月5日推出的系統(tǒng)級(jí)RF芯片，其內(nèi)置nRF905433/868/915MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80kspsAD轉(zhuǎn)換器，是真正的系統(tǒng)級(jí)芯片。內(nèi)置nRF905收發(fā)器與nRF905芯片的收發(fā)器一樣，可以工作在ShockBurstTM(自動(dòng)處理前綴、地址和CRC)方式。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.9V到3.6V的工作電壓。nRF9E5符合美國通信委員會(huì)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線光機(jī)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)。

2.nRF9E5功能介紹

2.1微控制器

nRF9E5的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)51兼容。指令時(shí)序與標(biāo)準(zhǔn)51稍有區(qū)別，典型的區(qū)別是nRF9E5的片內(nèi)微控制器的指令周期為4到20個(gè)指令周期。中斷控制器支持5個(gè)擴(kuò)展的中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO2中斷和喚醒定時(shí)器中斷。片內(nèi)控制器還有3個(gè)與8052相同的定時(shí)器。一個(gè)和8051相同的串口，可以用定時(shí)器1和定時(shí)器2來作為異步通信的波特率產(chǎn)生器。此外，還擴(kuò)展了兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，以方便于從XRAM區(qū)讀取數(shù)據(jù)。

微處理器中有256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM和512字節(jié)的ROM。上電復(fù)位或軟件復(fù)位后，處理器自動(dòng)執(zhí)行ROM中的引導(dǎo)區(qū)中的代碼。用戶程序通常是在引導(dǎo)區(qū)的引導(dǎo)下，從EEPROM加載到1個(gè)4K的RAM中，這個(gè)4K的RAM也可作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。如果應(yīng)用當(dāng)中不用掩膜ROM（也即內(nèi)含的ROM），程序代碼必須從外部非易失性存儲(chǔ)器中加載，比較常見的是通過SPI接口擴(kuò)展型號(hào)為25320的EEPROM。

nRF9E5的大部分寄存器和標(biāo)準(zhǔn)8051相同，只是為了控制一些8051沒有的功能，增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO(P2)、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。nRF9E5中的P0、P1和P2口寄存器地址和標(biāo)準(zhǔn)8051中的相同，都是0x80，0x90，0xA0，但功能和標(biāo)準(zhǔn)8051中的有所不同。

圖1nRF9E5功能圖[1]

2.2PWM

nRF9E5內(nèi)有一個(gè)可編程控制的PWM(脈寬調(diào)制)輸出，使用時(shí)，通過程序改變P0.7的功能來實(shí)現(xiàn)，并可編程決定PWM工作于6位、7位或8位。PWM的頻率與晶振有關(guān)，可編程控制。

2.3SPI接口

SPI(串行外設(shè)接口)的接口引腳有MISO(接收EEPROM的SDO送來的數(shù)據(jù))、SCK(給EEPROM的SCK提供時(shí)鐘信號(hào))、MOSI(送數(shù)據(jù)到EEPROM的SDI)、EECSN(給EEPROM的CSN送使能信號(hào))。SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位重用，通過寄存器SPI_CTRL控制來控制功能間的撤換。SPI硬件不產(chǎn)生任何片選信號(hào)，可以用GPIO口來進(jìn)行片選。通常，系統(tǒng)上電時(shí)，SPI自動(dòng)和片外的25320相連，當(dāng)程序加載完成后，MISO(P1.2)、MOSI(P1.0)和SCK(P1.0)可能會(huì)用作其它用途，比如其它的SPI器件或GPIO。

2.4LF時(shí)鐘，RTC喚醒定時(shí)器，GPIO喚醒和WTD

nRF9E5內(nèi)有一個(gè)低頻的時(shí)鐘CKLF，該時(shí)鐘常開。當(dāng)晶振開始工作后，CKLF頻率為4kHz；晶振不工作時(shí)，CKLF是一個(gè)低功耗RC晶振并且不能禁能，只要VDD1.8V，其連續(xù)工作。RTC喚醒定時(shí)器、WTD(看門狗)和GPIO喚醒全都工作在CKLF頻率，以保證芯片低功耗工作時(shí)能夠完成這三個(gè)功能。

RTC喚醒定時(shí)器是個(gè)24位可編程控制的遞減計(jì)數(shù)器，WTD則是個(gè)16位可編程控制的遞減計(jì)數(shù)器。RTC喚醒定時(shí)器和WTD的循環(huán)周期一般在300us和80ms之間，默認(rèn)為1ms。

2.5AD轉(zhuǎn)換器

nRF9E5片內(nèi)有10位ADC，AD轉(zhuǎn)換參考電壓可以通過軟件設(shè)置在AREF和1.22V之間(內(nèi)部參考電壓)。AD轉(zhuǎn)換器的4個(gè)輸入可通過軟件進(jìn)行選擇，通道0到3可以把對(duì)應(yīng)引腳AIN0到AIN3上的電壓值分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，通道4用于對(duì)nRF9E5工作電壓的監(jiān)控。AD轉(zhuǎn)換器默認(rèn)工作于10位方式，可通過軟件使其工作于6位、8位或12位方式。

2.6射頻收發(fā)器

nRF9E5收發(fā)器通過內(nèi)部并行口或內(nèi)部SPI口與其它模塊進(jìn)行通信，具有同單片射頻收發(fā)器nRF905相同的功能。DuoCeiver接收器輸出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備信號(hào)，可通過程序使其為微處理器的中斷或通過GPIO口的傳給CPU。

nRF9E5工作于433/868/915ISM頻段。收發(fā)器由一個(gè)完整的頻率合成器、一個(gè)功率放大器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和兩個(gè)接收器組成。輸出功率、頻道和其它射頻參數(shù)可通過對(duì)特殊功能寄存器RADIO（0xA0）編程進(jìn)行控制。發(fā)射模式下，射頻電流消耗僅為11mA，接收模式下為12.5mA。為了節(jié)能，可通過程序控制收發(fā)器的開/關(guān)。

3.無線鼠標(biāo)的基本知識(shí)[2]

無線鼠標(biāo)的基本功能和普通鼠標(biāo)相同，唯一的區(qū)別是無線鼠標(biāo)通過無線方式傳送鼠標(biāo)信息給PC機(jī)，而普通鼠標(biāo)是通過電線。這意味著無線鼠標(biāo)檢測(cè)鼠標(biāo)移動(dòng)和按鍵信息的方法和普通有線鼠標(biāo)一樣，也是用開關(guān)來檢測(cè)按鍵，用球和滾軸來檢測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)。無線鼠標(biāo)使用電池供電，所以應(yīng)該盡量考慮節(jié)能問題，盡量用最少的次數(shù)就能把檢測(cè)到的鼠標(biāo)信息發(fā)送到PC機(jī)。無線鼠標(biāo)在PC機(jī)處還應(yīng)有一個(gè)接收器，一般該接收器是通過USB接口或串口與PC機(jī)相連，目前發(fā)展的趨勢(shì)是采用USB接口。

4.無線光機(jī)鼠標(biāo)方案

無線光機(jī)鼠標(biāo)器，即將滾輪的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后變?yōu)閿?shù)字電信號(hào)再通過無線的方式發(fā)送給和PC機(jī)相連的接收器。無線光機(jī)鼠標(biāo)器底部有一個(gè)露出一部分的塑膠小球,當(dāng)鼠標(biāo)器在操作桌面上移動(dòng)時(shí)，小球隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在鼠標(biāo)器內(nèi)部裝有三個(gè)滾軸與小球接觸，其中有兩個(gè)分別是X軸方向和Y軸方向滾軸，用來分別測(cè)量X軸方向和Y軸方向的移動(dòng)量，另一個(gè)是空軸，僅起支撐作用。拖動(dòng)鼠標(biāo)器時(shí)，由于小球帶動(dòng)三個(gè)滾軸轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸方向和Y軸方向滾軸又各帶動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)軸（稱為譯碼輪）轉(zhuǎn)動(dòng)。譯碼輪(見圖2)[3]的兩側(cè)分別裝有紅外

圖2譯碼輪和光敏傳感器工作原理

發(fā)光二極管和光敏傳感器，組成光電耦合器。光敏傳感器內(nèi)部沿垂直方向排列有兩個(gè)光敏晶體管A和B。由于譯碼輪有間隙，故當(dāng)譯碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線時(shí)而照在光敏傳感器上，時(shí)而被阻斷，從而使光敏傳感器輸出脈沖信號(hào)。光敏晶體管A和B被安放的位置使得其光照和阻斷的時(shí)間有差異，從而產(chǎn)生的脈沖A和脈沖B有一定的相位差，利用這種方法，就能測(cè)出鼠標(biāo)器的拖動(dòng)方向。塑膠小球的移動(dòng)帶動(dòng)滾軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，鼠標(biāo)位置計(jì)數(shù)器加1，每隔一定時(shí)間，nRF9E5就把鼠標(biāo)位置計(jì)數(shù)器的值讀出，通過計(jì)算得出鼠標(biāo)移動(dòng)的位移，再把位移信息發(fā)送給PC機(jī)。

鼠標(biāo)的按鍵是典型的開關(guān)，每個(gè)開關(guān)和nRF9E5的一個(gè)GPIO口相連。與開關(guān)相連的GPIO口配置為輸入狀態(tài)，并通過外部上拉電阻把其置高。按鍵在被按下的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，所以在軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候一般要考慮到去抖動(dòng)，一般的方法是延時(shí)15-25ms再去檢測(cè)按鍵。一般的鼠標(biāo)按鍵有：左鍵、中鍵和右鍵。系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

射頻部分基于nRF9E5設(shè)計(jì)，系統(tǒng)晶振為16MHz，EEPROM存儲(chǔ)程序，使用nRF9E5的ShockBurstTM工作方式發(fā)送鼠標(biāo)信息包。ShockBurstTM工作方式在芯片硬件設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到節(jié)能，因此使用該工作方式可以延長(zhǎng)電池壽命。

5.無線光機(jī)鼠標(biāo)電池壽命算法[2]

5.1工作狀態(tài)分析

無線光機(jī)鼠標(biāo)中，最耗電是紅外發(fā)光二極管，而不是射頻收發(fā)部分，因此，要使發(fā)光二極管盡量少耗電并且鼠標(biāo)又能正常工作。下文給出一個(gè)節(jié)電的方法，首先把發(fā)光二極管的工作狀態(tài)分為以下三種：

狀態(tài)1：鼠標(biāo)在移動(dòng)并且要求以最大的精確度測(cè)出移動(dòng)信息。此狀態(tài)下，tledon=10us，tkedoff=200us，每隔10ms，鼠標(biāo)信息被精確算出并發(fā)送給PC機(jī)。

狀態(tài)2：鼠標(biāo)剛剛被用過但現(xiàn)在不用。此狀態(tài)下tledon=10us，tledoff=25000us。當(dāng)用戶再次拖動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，也不會(huì)感覺得出25000us的短延時(shí)。鼠標(biāo)從狀態(tài)1進(jìn)入狀態(tài)2一般應(yīng)在5ms左右，當(dāng)鼠標(biāo)檢測(cè)到移動(dòng)時(shí)，應(yīng)立刻從狀態(tài)2進(jìn)入狀態(tài)1。

狀態(tài)3：當(dāng)鼠標(biāo)很長(zhǎng)時(shí)間沒用時(shí)，進(jìn)入狀態(tài)3。此狀態(tài)下tledon=10us，tledoff=100000us。同樣，很久沒有使用之后再次拖動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，用戶感覺不出來100000us的延時(shí)。一旦檢測(cè)出鼠標(biāo)被移動(dòng)時(shí)，鼠標(biāo)應(yīng)該馬上進(jìn)入狀態(tài)1，從狀態(tài)2進(jìn)入狀態(tài)3一般要1到2分鐘。

5.2工作電流的計(jì)算

發(fā)光二極管的工作電流是10mA。nRF9E5在工作狀態(tài)時(shí)工作電流為3mA，空閑狀態(tài)時(shí)工作電流是25uA，傳送ShockBurstTM數(shù)據(jù)包時(shí)工作電流為11mA。各個(gè)狀態(tài)時(shí)的平均電流可根據(jù)公式(1)來計(jì)算：

至于狀態(tài)1，要考慮到ShockBurstTM發(fā)射所消耗的電流。假設(shè)數(shù)據(jù)包共為124位，發(fā)射速度為1Mbit/s，則nRF9E5所用時(shí)間為124us，此外，起動(dòng)時(shí)間為202us，ShockBurstTM的工作時(shí)間加起來應(yīng)該是326us。因此，可得到狀態(tài)1的平均電流算式，如式(4)

nRF9E5推薦外接晶振頻率為16MHz，當(dāng)外接晶振工作頻率降低時(shí)，無線光機(jī)鼠標(biāo)的平均工作電流也會(huì)明顯降低。經(jīng)過計(jì)算，nRF9E5外接晶振是4MHz的無線光機(jī)鼠標(biāo)的電池壽命約為外接晶振是16MHz時(shí)的1.33倍。同樣，降低nRF9E5的射頻發(fā)射速度，無線光機(jī)鼠標(biāo)的電池壽命也會(huì)增大。

5.結(jié)論

nRF9E5尺寸小，使用中元件少，433/868/915MHz三個(gè)工作頻率，非常適合用來做無線光機(jī)鼠標(biāo)與PC機(jī)進(jìn)行通信。nRF9E5的ShockBurstTM技術(shù)，使得無線光機(jī)鼠標(biāo)的功耗更低，設(shè)計(jì)中為節(jié)約用電而編寫的程序更少，并且電池監(jiān)管更方便。此外，nRF9E5更易于實(shí)現(xiàn)安全的無線光機(jī)鼠標(biāo)信息的發(fā)送，如果設(shè)計(jì)需要，還可以擴(kuò)展更多的鼠標(biāo)按鍵。

參考文獻(xiàn)