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本专业介绍了利用光纤的物理介质作为传输手段的相关内容,包括光电器件部分的器件、模块、组件等;光纤光缆部分的多模/单模(G.651G.652G.653G.655等)光纤技术、各形式各应用的光缆技术等;光复用与光网络部分的SDH/SONET技术、RPR/MSTP技术、WDM技术、PTN技术、OTN技术及ASON/ASTN技术等。

光通信网络简介

所谓光通信,顾名思义,即利用光波进行通信信号传递的通信方式称为光波通信,简称光通信。既然光通信是利用光波进行通信,而光波是一种波长在0.76到0.4微米左右的电磁波,那么可以利用它作为有线通信,也可以利用它作为无线通信。因此请通信人务必注意:现在大家日常经常提到的光通信多是指光的有线通信,严格意义上应称之为光纤通信。

光通信是随着通信技术的不断发展、是为了不断满足人们对综合通信业务、多媒体通信业务等宽带业务的日益增长的需求而发展的,它解决了通信网络中的传输系统的传输带宽的制约瓶颈。

纵观通信网络中的传输系统的发展经历,为了满足日益增长的传输带宽需求,传输系统总体上经历了一个由无线通信有线通信无线通信有线通信的周而复始的过程,而这个周而复始的过程正好反映了,传输带宽在不断的、快速的增加的过程。第一个无线通信时代的代表就是电报通信技术,已是多世纪之前的事情,它的传输带宽只有几百波特,业务非常单纯。到第一个有线通信时代的代表就是载波通信技术,那是上个世纪的事情,那时的明线(铁、铝、铜)载波和电缆(同轴)载波设备是长途传输的主力军,明线载波可以提供几十个话路,电缆载波最多可以提供近万个话路,提供的业务主要是以话音为主,也可以提供低波特数据业务。到第二个无线通信时代的代表就是微波通信技术,应该是上个世纪中后期的事情,微波通信的传输带宽得到了极大的提高,它的一个无线信道可以传送近200Mbit/sPDH的四次群),它不但可以提供话音、数据通信业务,也可以提供广播级的电视信号的传输。到第二个有线通信时代的代表就是光纤通信技术了,进入大规模的应用应该是在2021新旧世纪交替之时,光通信所提供的带宽容量是不可想象(目前一对光纤的信息传输总速率可达数千Gbit/s,还有望提高),所提供的业务可以包括目前的所有通信业务。通信人应该注意,当通信传输技术发展到光纤通信技术的时候,它不仅仅是一个传输带宽宽、传输容量大,提供的通信业务的全包括,而在于光纤通信的组网能力和应用能力。前面提到的无论是载波通信也好,微波通信也好,他们主要是用以点到点的长距离传输,组网简单、用途简单,而光纤通信不但可以形成链型网,还可以组成环型网(自愈环)等。光通信中的自愈环技术是一个非常重要且很有用的技术。另外,从应用上来讲,光通信可以用以用户驻地网(CPN)、局域网(LAN)、城域网(MAN)、接入网(AN)、长距离骨干传输网等。可以预见,将来的光通信网络不仅用于光传输,而且可以实现光交换,进而形成全光网络。

光波通信以其极大的带宽资源、海量的信息传送、良好的组网能力、较强的抗干扰能力、优质的误码特性,以及低廉的成本等特点,将作为下一代宽带通信网的基础之一。光纤通信应主要包括如下的有关技术:光电子器件技术和光纤光缆技术是光通信得以实现的基础;光复用技术和光网络技术是光通信得以广泛应用的前提。

光电器件分为用电驱动工作的有源器件和靠光学信号处理工作的无源器件两类。如激光器、光滤波器、光衰减器、光放大器等;及各种应用的光模块及光组件;集成光电子器件等。

光纤通信之所以属于有线通信,是因为光波信号传输是在一种特殊的介质中,就是光纤。现在常使用的光纤是一种掺合了特殊杂质的玻璃纤维。分为多模光纤和单模光纤,多模光纤(如G.651)常使用于局域网中,不适宜长距离传输。现在网上使用较多的,用于长距离传输的单模光纤是符合ITU-T G.652标准的单模光纤;由于光学的色散特性而影响到光波的传输衰耗性能,因此出现了诸如G.652CG.653G.655等标准的光纤,以适应于不同传输距离和速率要求的场合。光纤必须成缆才能在各种场合下使用,如:中心管式、层绞式与光纤带式;室内型与室外型;管道/架空/水下、气吹/微槽等敷设类型;核心网与接入网用类型;等等。

对于光复用技术,仅有目前使用的波分复用(WDM)技术,才是真正意义上的光复用技术,它一般分为密集波分复用DWDM(一般用于超长距离、超大容量的系统)和稀疏波分复用CWDM(常用于低成本、中短距离、相当容量的系统,如城域网中)。而SDH/SONET则是以电时分复用为机理、定义了标准的光接口和丰富的开销字节,才使其在光通信中,能够实现光接口可横向兼容、可灵活的分插电路、适用于光网络管理等。

光网络技术,是光纤通信技术的应用不断进入的一个更高的层次。由刚开始的SDH自愈环技术和弹性分组环(RPR)技术,到后来是将点到点的波分复用系统,采用光交叉互连(OXC)和光分插复用(OADM)技术,而形成了以波长通道为单位的光传送网络(OTN)。进而在OTN的基础上引入光波长自动交换(ASON)技术,而形成自动交换光网络(ASTN),此时,真正形成了全光网络(AOTN)。ASON与传统的OTN不同,传统的OTN只有传送平面和管理平面,而ASON又引入了控制平面,由于控制平面的引入,使得ASON高度的智能化,实现光的交叉或交换。ASON/ASTN代表了下一代网络(NGN)的传送平台的发展方向。

针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计的一种网络,称之为分组传输网络(PTN)在城域网(或称之为本地网)中得到了广泛的应用。它以分组业务为核心,然而能提供多业务支持,具有更低的总体使用成本,同时秉承光传输的传统优势,包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。它的组网架构分为和核心层、汇聚层和接入层。

在光纤通信网络专业内主要介绍如下图所示的内容:

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