影响光纤通信传输距离的因素与对策

影响光纤通信传输距离的因素与对策

　　影响光纤通信传输距离的因素与对策【1】

　　【摘 要】光纤传输是一项先进的技术，该技术提高了通信的质量与效率。

　　光纤通信是信息技术不断发展的产物，其主要是以光作为信息载体，并以光纤作为主要的通信传输方式。

　　一般情况下，光纤传输的距离越远，通讯的信号以及通信的效果则越好。

　　本文分析了影响光纤通信传输距离的因素，笔者结合自身经验，提出了几点相应的对策，希望可以促进我国光纤通信事业更好的发展。

　　【关键词】光纤通信;传输距离;因素;功率;改善措施

　　光纤通信是我国重要的信息传输方式，其应用的范围比较广，而且通讯信号比较强，有着较好的通信效果。

　　延长光纤通信的传输距离，可以提高通信的效率以及信息传输的质量，所以，相关技术人员一定要了解与掌握影响光纤通信传输距离的因素，还要通过相关的措施降低光信号的损耗，提高信号出阿叔的质量，防止通信距离遭到限制。

　　延长光纤通信传输距离的方式很多，常见的是在光纤线路上增设中继器，其可以起到扩大信号的作用，而且提高了信号传输的速率，是一种较为经济的改善措施。

　　1.影响光纤通信传输距离的因素

　　光纤通信的方式应用范围比较广，在通信传输的过程中，信号的强弱影响了信息传输的质量，另外，光纤的损坏、电子器件的性能以及光网络结构的优化程度，都是影响光纤通信传输距离的重要的因素。

　　1.1光发送机与光接收机

　　光纤通信的信息载体主要是光，其传输通讯的方式主要是光纤，所以，光接收灵敏度、发送机效率以及光纤光缆线路的质量，都对光纤传输系统有着较大影响，这些因素决定了系统的中继长度。

　　计算光纤传输系统中继距离的公式是：

　　L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc(km)

　　该公式中，Ps是指发送光功率，PR：出纤光功率即接收灵敏度。

　　这里减除了耦合器的衰减和色散的影响;Me：设备富余度;∑Ac：其他耦合器引起的衰减;Af：光纤的衰减系数;As：光纤固定接头的平均熔接衰减;Mc：光缆富余度。

　　从上述公式中可以看出，光发送机以及接收机的入纤光功率是影响光纤通信传输距离的主要因素。

　　1.2功率消耗情况

　　光纤通信系统中，光发射机的发射功率有限，而光接收机在运作的过程中会产生一定噪声，为了保证系统接收信号的质量与能力，必须保证信号光功率的稳定输出，还要降低光纤传输的损耗，这样才能避免光纤通信传输距离受到限制，才能降低功率的损耗。

　　当光纤系统带宽大于信号带宽时，光纤传输系统的传输距离最远，其计算公式可以表示为：

　　L=[Ltotal-(Lcoup+Lc+L(fm)+Lm)]/α

　　其中：假设光源发射的平均光信号功率为Ps，光接收机接收的最小平均光功率为PRmin，那么系统从光发射机到接收机之间允许的光功率总损耗为：

　　Ltotal=10lg(Ps/PRmin)

　　Ltotal表示光源与光纤的耦合损耗和光纤与光探测器的耦合损耗的和;Lc表示光纤之间各种连接损耗的总和;L(fm)表示由于光源和传输光纤的有限频带宽度导致的光信号强度下降的等效损耗;Lm表示光纤系统设计时留的富余量;L为传输距离，α为每公里光纤传输损耗系数;αL表示光纤的传输损耗。

　　光在传输过程中的各种损耗也是影响光通信系统传输距离的主要因素。

　　2.改善光纤通信传输距离受到限制的措施

　　2.1提高光发送机的性能与质量

　　光纤通信传输距离的大小与光发送机入纤光功率有关，所以，相关工作人员要努力改善光发送机的性能，并提高其质量，避免强光对光纤折射率的影响，还要注意对光信号相位的调整，避免光脉冲频率出现较大变化。

　　如果光脉冲的宽度过大，则会限制系统的带宽，进而影响光纤通信传输的距离。

　　为了改善光发送机的性能，相关人员必须选择码型适合的光发送机，这样可以保证在增加其他设施后，有效延长光纤传输距离。

　　当光纤传输距离较长，而且传输速率较高时，发送机色度色散、光纤非线性效应都会发生较为明显的物理效应，这会严重影响传输容量的增加，也会降低信号的覆盖范围。

　　所以，工作人员必须对光发送机的码型进行调制。

　　由于RZ码对光纤非线性效应有着一定免疫能力，所以改变其脉冲，则可以减小信道间的制约作用。

　　此外，为了尽可能利用全部的光源功率输出、延长系统传输距离，通信系统应采用外调制技术。

　　2.2增强光接受机的性能

　　光接受机是光纤通信系统中重要的设备，其可以将光纤传输后衰减的脉冲信号转变为电脉冲信号，还可以对光纤进行放大以及再生还原，使其成为标准的数字脉冲信号。

　　数字光接收机的输入光功率和误码率两者是互相矛盾的，因此必须对其中一个进行人为的规定，一般规定误码率为10-9.根据这一要求，就可以找到数字光接收机所接收到的最小光功率作为其性能指标，即接收灵敏度。

　　提高光接收机的灵敏度也可以延长光纤通信的传输距离。

　　色散导致脉冲展宽，当脉冲展宽超过分配给它们的时隙时，一部分脉冲能量进人相邻时隙而导致码间干扰。

　　而本时隙内脉冲能量降低，使判决电路的SNR降低，从而导致接收机灵敏度的恶化。

　　因此要尽量减小通信系统中的色散。

　　频率啁啾是限制广播系统性能的重要因素。

　　对半导体激光器进行调制时，有源区的折射率、传播常数及光脉冲的相位均发生变化，这种由调幅到调相的转换导致光谱的加宽，称为频率啁啾。

　　带有频率啁啾的光脉冲在色散光纤中传输时，脉冲形状将发生变化。

　　由于光谱移动，当脉冲在光纤中传输时，包含在脉冲啁啾分量的部分功率将逸出比特时隙。

　　该功率损耗降低了接收机的SNR，使灵敏度恶化。

　　可采用EAM和MZ-M等预啁啾调制技术来改善系统性能。

　　2.3减小系统传输损耗

　　影响系统传输距离的损耗主要有连接损耗、传输损耗和耦合损耗。

　　现在光纤连接器技术发展已经比较成熟，连接损耗可以忽略。

　　传输损耗与光纤传输损耗系数有关，可以通过选择合适的通信窗口来减小传输损耗。

　　光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入损耗小、隔离度大、带内损耗平坦、带外插入损耗变化陡峭、低的偏振相关性、温度稳定性好、复用道路多等。

　　目前在WDM系统中使用的光分波合波器主要有阵列波导光栅(AWG)、相控阵列分波器、可调谐滤波器、干涉膜滤波器、光栅耦合器等。

　　3.结语

　　光纤通信传输是我国当前信号传输的主要方式，其传输速率比较高，而且信号覆盖面比较广，提高光纤通信传输的距离，可以有效促进通讯行业的发展。

　　影响光纤通信传输距离的因素很多，利用光纤放大器这一设备，可以有效延长光纤传输系统的传输距离;通过在光纤中增加中继器的方式，可以拓宽信号的覆盖率，使光网络传输体系得到更好的优化，还可以提高新型光器件的生产效率，使超长距离的通信传输成为可能。

　　本文对改善光纤通信传输距离受限的对策进行了介绍，希望对相关技术人员改善传输技术有所帮助。

　　【参考文献】

　　[1]李伟新，汪晓岩.P型环网结构的配电线载波组网方式研究[J].电力系统通信，2006(11).

　　[2]孙强，庞翠珠，文冀萍.一种新的实现光通信传输的系统[J].铁道学报，1995(02).

　　[3]龚倩，徐荣，叶小华，等.高速超长距离光传输技术[M].北京：人民邮电出版社，2005.

　　光纤通信实验教学的改革与实践【2】

　　摘 要： 本文从光纤通信实验课程的实际情况出发，对光纤通信实验教学进行分析和研究。

　　从实施情况看，需要将实验成绩、实验管理和实验手段结合起来，从而取得较好的教学效果。

　　关键词： 光纤通信 实验教学 实验管理 教学方法 成绩考核

　　1.引言

　　《光纤通信》是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的专业必修课程，其目的是培养具有光纤通信理论和一定操作能力的技术人才。

　　该课程主要讲述光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。

　　由于光纤通信以光为载体实现信息的传输，区别于传统以电信号为载体的有线通信技术，为了让学生更好地理解光纤通信的教学内容，并为以后从事相关技术工作奠定一定的基础，通常在开设理论课的同时，也会开一定课时的实验教学课程。

　　下面我就《光纤通信》实验教学，对教学中的一些问题进行研究和探讨。

　　2.光纤通信实验系统介绍

　　我校采用的光纤通信实验系统为RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实验系统。

　　其系统含1310nm和1550nm两大模块，相当于一个实验箱上有两个光端机，可以独立做两个波长的光纤通信实验。

　　整个实验箱系统包含的模块如下：

　　(1)信源/信宿模块。

　　包括模拟信号源、固定速率数字信号源、电话接口、视频接口、计算机接口、眼图模块。

　　(2)编译码模块。

　　包括PCM编译码模块、CMI编译码模块、HDB3编译码模块各两个。

　　(3)时分复用/解复用模块。

　　包括固定速率和变速率时分复用解复用模块。

　　(4)光发送/接收模块。

　　包括1310nm和1550nm两个波长的光发送和接收模块。

　　(5)辅助和二次开发模块。

　　辅助模块包括电源、时钟模块，可以基于CPLD/FPGA进行二次开发。

　　该实验系统所需配套的其他设备包括20MHz通用示波器、功率计、光纤活动连接器(光纤跳线)、FC-FC型WDM波分复用器、衰减器、误码测试仪等。

　　3.实验内容的确定

　　《光纤通信》实验课实验内容是根据本学院开课情况和实验室条件确定的。

　　(1)开课情况。

　　学院通信工程和电子信息工程开通《光纤通信》理论和实验课。

　　通信工程专业该课程为必修课，实验课时为16课时，共8次课，电子信息工程专业该课程为8课时，4次课。

　　开展实验课教学时，以24～30人左右为一组同时进行一次实验。

　　(2)实验室条件。

　　光纤通信系统实验箱16套及一些配套的仪器。

　　没有计算机，也没有多媒体。

　　(3)实验内容的确定。

　　要让学生熟悉光纤通信的整个流程，同时熟悉各模块组成的原理。

　　从实验指导书提供的29个实验中，我们确定通信工程专业和电子信息工程专业各自的实验内容，如表1所示。

　　表1 光纤通信实验课选取的实验内容

　　固定速率时分复用解复用实验演示通信中的信源部分及多路的合一和分离;光纤通信线路码实验演示通信中的编码过程;P-I特性曲线实验则让学生理解激光器的工作原理和调制特性;数字模拟电光光电转换实验则让学生掌握光纤通信的整个传输过程。

　　对通信工程专业来说，眼图观测实验观察整个系统传输性能;波分复用实验演示波分复用在光纤的应用过程;综合性光纤通信实验将电话语音、WDM在一起完成的综合性光纤通信实验。

　　4.实验教学的开展

　　我校光纤通信课程安排在大三下学期和大四上学期。

　　这个时候学生不是考虑考研就是考虑工作，学习态度远不如低年级。

　　实验中必须考虑这个问题。

　　经过几年探索，笔者将实验教学、实验管理和成绩考核综合起来实施取得了较好的教学效果。

　　(1)将平时实验纳入实验成绩考核范围，并占据60%以上的比重。

　　传统实验考核方式里，学生成绩主要通过实验报告、实验考试或者二者兼顾进行评定。

　　平时实验成绩的比重不大，一般用来规范学生是否到课。

　　由于平时实验做得好坏对总成绩没有什么影响，导致多数学生平时实验时候态度随意。

　　针对这种情况，笔者将平时实验的成绩考核比重增加到实验总成绩的60%以上。

　　通信工程8个实验每个实验8分，共计64分，实验报告每个实验4分共32分，另外4分作为平时综合表现优异的特殊加分，总计100分。

　　电子信息工程4个实验，每个实验15分，共计60分。

　　实验报告每个实验8分，共计32分，剩余8分根据学生表现进行加分。

　　自从平时实验成绩比重增加后，学生实验态度明显有了好转。

　　(2)将平时成绩适度量化，严格实验管理。

　　传统实验过程，教师对学生实验介入很少。

　　学生到实验室后随机选择实验箱，随机进行组合开展实验，随意搬动实验设备。

　　结果，实验室秩序混乱，实验设备容易损坏，实验效果不佳。

　　针对这种情况，笔者采取了一系列措施进行规范。

　　首先是学生定组、定位、定箱。

　　学生第一次实验时完成自动组合和实验箱选择后，其组别、位置和实验箱就固定下来。

　　这样实现学生和实验箱的绑定管理。

　　学生需要对实验箱及其他相关设备承担起一定的保管责任。

　　造成实验箱损坏的同学视情况扣除一定的实验成绩。

　　其次要求学生遵守实验室规范。

　　实验过程中如设备问题需要换实验箱，需要别组同学完成之后接手，并且人动箱不动。

　　学生实验完成后将实验器材收拾如初，经老师检查后方能离开。

　　再次，每个实验都需要老师检查后通过才能完成，教师根据学生实验情况给予实验成绩。

　　(3)实验教学以图解、问题引导和答疑、提问考察等方式促使学生做好实验。

　　实验前将实验模块和连线图画到黑板上对实验进行讲解。

　　这样学生对整个实验情况有直观印象，节省学生按照书上实验步骤连线所用的时间。

　　讲解中除了对实验中的注意事项进行提醒外，还设置问题引导学生做实验时思考，从而让学生加深对实验内容的理解，实验中和学生互动答疑。

　　最后检查学生实验并进行成绩评定时，用提问考查学生实验认真情况。

　　采用上述措施后，实验情况大大改善。

　　首先，学生做实验有了动力，实验态度认真，实验效果显著;其次，实验秩序井然，实验氛围浓厚;再次，实验设备性能保存良好，实验有了保障。

　　几年下来16台实验箱12台可以做实验，保证了实验所需，好于其他专业课的实验箱。

　　当然，代价也是有的，那就是教师付出额外精力和时间。

　　5.结语

　　经过几年探索，将实验成绩、实验管理和实验教学综合起来开展教学，能够取得较好的教学效果。

　　虽然取得了一定的成效，但仍然存在诸多需要改善的地方。

　　首先，改善实验条件，如增加电脑和多媒体设备，延长实验室开放时间。

　　其次，开发一些设计型和创新型实验，增强学生动手能力和创新能力。

　　最后，对实验进行考试，防止部分学生浑水摸鱼。

　　参考文献：

　　[1]周建华，邱琪，周晓军.《光纤通信》实验教学改革探讨.电子科技大学学报(社科版)，2003(02)：89-91+100.

　　[2]龙青云等.光纤通信实验教学存在的问题及其对策.韶关学院学报，2007(09).

　　[3]王文珍.光纤通信实践教学探索.中国电力教育，2013(01)：134+147.

　　[4]曹雪，李新营.《光纤通信》实验教学的优化探讨.实验科学与技术，2013(01)：97-99.

　　影响光纤通信传输距离的因素与对策【3】

　　摘 要：文章描述光纤通信技术的种类，介绍了光纤传输的历史渊源，以及光纤通信的特点。

　　分析了光以太网弹性分组环技术、光传送网、异步传输模式、MSTP技术等技术。

　　同时结合实际情况，说明光纤通信传输技术的使用情况，具有一定的借鉴　　关键词：通信;光纤;数据传输

　　光传输理论于上世纪六十年代的高锟提出，真正产品的实现是在十年之后的1976年，出现了实用化的光纤传输产品。

　　上世纪八十年代开始有规模的使用PDH了，二十世纪九十年代初组建和完善了SDH标准，其主力仍然为PDH。

　　在1994年的时候，通信传输的首选设备就是SDH了，到了1998年，开始建设了DWDM网络，同时开始探讨ASON技术，也着手研究ASON了。

　　在上世纪末的时候，开始大规模的对DWDM进行组建，出现了全光网的试验工作。

　　到了本世纪初，开始出现了MSTP技术，并在工业生产中逐渐投入了试运行，到了2003年的时候，人们已经在通信技术中使用了ASON/OADM技术。

　　同时在2005年的时候，大规模的建设和运用ASON技术，同时在骨干网络传输介质中也出现了ROADM技术。

　　这时候，光纤通信技术就逐渐出现在了很多行业，我国各行各业现在都使用过光纤通信传输技术，并且很多地方都是采用光纤技术来进行数据传输的。

　　1 通信中的光通信技术

　　光通信传输技术近几十年兴起的一种新技术，在网络发达的今天，利用光通信技术来进行数据交换，使用很频繁。

　　所谓的光通信，是一种以光的波为媒介来进行传输信息的通信方式。

　　无线电波是发源比较早的通信传输数据技术，光波和无线电波一样都属于电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长要短一些。

　　因此，相比之下光波具有传输频带宽、抗电磁干扰能力强和通信数据量大的优点。

　　根据光波波长的长短，可以分为紫外光、可见光和红外光。

　　其中只有可见光才能为人所看得见，其他波长的光是人看不见的。

　　但是这些不同波长的光都能用来传输数据。

　　如果从光源的特性上来分，可以将光分为非激光通信和激光通信。

　　如果按照广的传输媒介来区分，可以将光分为有线光通信和无线光通信。

　　常说的光通信传输，一般有这五种：紫外线通信、红外线通信、大气激光通信、蓝绿光通信和光纤通信。

　　2 光纤通信技术内涵

　　文章中的光通信传输技术在专业领域的应用主要是指在油气田和长输管线上的传输。

　　文章将光通信传输介质的四种不同技术进行对比分析，这四种技术是：RPR技术(也叫光以太网弹性分组环技术)、ATM技术(Asynchronous Transfer Mode顾名思义就是异步传输模式技术)、OTN技术(光传送网技术)、SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP技术)。

　　SDH也称为同步数字体系。

　　2.1 光以太网弹性分组环技术

　　光以太网弹性分组环技术(RPR技术)对于实时性的时分复用业务，RPR技术定义了协议,在实际中需要得到进一步的验证。

　　对于数据业务而言，RPR技术具备绝对的优势，可以根据用户的需求来分配带宽，该技术支持统计复用技术和空间复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3-4倍。

　　RPR技术还可以对数据业务进行优化，能有效的支持IP的突发特性。

　　2.2 光传送网

　　光传送网也就是OTN技术，它是采用基于TDM体制的一种复用技术，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标识，有独特的帧结构，可以区分不同等级速率，还能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对于非实时性业务和实时性业务都能提供相应的承载，该技术实现了从窄带到宽带的综合业务传输。

　　该技术的传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口，不需要借助其他的接入设备。

　　缺点是该技术被垄断，设备的维护受原厂家的束缚，与其他非OTN网络进行连接总会有些莫名其妙的故障，设备的兼容性比较差。

　　2.3 异步传输模式

　　异步传输模式技术也称为ATM技术，ATM虽然可以承载实时性业务中的时分复用业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长，所以一般在时分复用业务的承载方面不用ATM技术。

　　2.4 MSTP技术

　　MSTP技术是SDH及基于SDH的多业务传送平台的缩写，该技术也是一种光纤传输体制，它以同步传送模块为基本概念，其模块由三部分构成：段开销(SOH)、管理单元指针(AU)和信息净负荷。

　　MSTP技术的特点有：第一，克服了SDH设备中的一些不足，多数情况下不需要额外的接入设备，但新技术产品的增加可能会需要增加新的接入设备。

　　第二，能利用虚容器方式来兼容各种PDH的体系。

　　第三，SDH传输网具有智能化的路由配置能力、能方便的上下电路、监控维护管理的能力比较强、光接口的标准相对统一。

　　3 光纤通信传输技术的应用

　　根据上文所描述，可知这四种技术各有优缺点。

　　在实际应用中应该充分考虑各个技术的特点综合性的来运用这些技术服务于生产。

　　在实际生产中，一般将光纤通信传输技术与实际的工程情况相结合，进行核算，计算出合理的工程成本。

　　计算中需要参考光纤通信传输介质的各项参数，如表1所示。

　　根据实际情况参数比对表中的参数，经过分析在具体的通信传输中，其设计思路如下。

　　先进行优化设计，选择跟实际情况相匹配的数据传输技术，其次根据实际情况和相关费用，计算出合情合理的投资费用，最后根据实际情况来选择相应的光纤传输方式，进行实地使用。

　　既节约了成本，又保证了通信数据传输的顺畅和安全。

　　参考文献

　　[1]高嵩，裴丽，祁春慧，安丽靖，李卓轩，赵瑞峰. 色散对ROF系统性能的影响[J].光电技术应用，2009，(06).

　　[2]韩红霞，曹立华，耿爱辉，郭劲.光纤通信在数字化经纬仪中的应用[J].长春理工大学学报，2005，(02).

　　[3]周熹，邱昆，张崇富.二维CWH-M矩阵在空频OCDMA网络中的应用[J].电子科技大学学报，2005，(S1).

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