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光导纤维

光导纤维是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。在当今的信息时代,人们在经济活动和科学研究中有大量的信息及数据需要加工和处理,而光纤正是传输信息的最理想的工具。以光导通信技术为基础的信息系统与传统的电缆系统比较,在同样多的时间内它可以进行更大量和更多类型信息的传送。一根光导纤维电缆相当于100 根传送电话所使用的同轴电缆所传送的信息。而且传送时的损耗低,接点数目可以减少1/20。光导系统的波带很宽,由几十MHZ/km 到几百GHz/km,而且可以防止电讯号的噪音。另外,光导纤维消耗材料少,与同轴电缆相比可节省大量有色金属。

拼音:guāngdǎo xiānwéi

英文名:light-guide fiber

光通讯是人类最早应用的通讯方式之一。从烽火传递信号,到信号灯旗语等通讯方式,都是光通讯的范畴。但由于受到视距大气衰减地形阻挡等诸多因素的限制,光通讯的发展缓慢。

1870年的一天,英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理,他做了一个简单的实验:在装满水的木桶上钻个孔,然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到,放光的水从水桶的小孔里流了出来,水流弯曲,光线也跟着弯曲,光居然被弯弯曲曲的水俘获了。如图一。

人们曾经发现,光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输;人们还发现,光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢?难道光线不再直进了吗?这些现象引起了丁达尔的注意,经过他的研究,发现这是全反射的作用,即光从水中射向空气,当入射角大于某一角度时,折射光线消失,全部光线都反射回水中。表面上看,光好像在水流中弯曲前进。实际上,在弯曲的水流里,光仍沿直线传播,只不过在内表面上发生了多次全反射,光线经过多次全反射向前传播。

光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1~100μm左右。它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在内芯和外套的界面上经多次全反射,从另一端射出。

光导纤维为混合物,属于非晶体。

光网络的基本结构类型有星形、总线形(含环形)和树形等3种,可组合成各种复杂的网络结构。光网络可横向分割为核心网、城域/本地网和接入网。核心网倾向于采用网状结构,城域/本地网多采用环形结构,接入网将是环形和星形相结合的复合结构。光网络可纵向分层为客户层、光通道层(OCH)、光复用段层(OMS)和光传送段层(OTS)等层。两个相邻层之间构成客户/服务层关系。

客户层:由各种不同格式的客户信号(如SDH、PDH、ATM、IP等)组成.

光通道层:为透明传送各种不同格式的客户层信号提供端到端的光通路联网功能,这一层也产生和插入有关光通道配置的开销,如波长标记、端口连接性、载荷标志(速率、格式、线路码)以及波长保护能力等,此层包含OXC和OADM相关功能.

光复用段层:为多波长光信号提供联网功能,包括插入确保信号完整性的各种段层开销,并提供复用段层的生存性,波长复用器和高效交叉连接器属于此层.

光传送段层:为光信号在各种不同的光媒体(如G.652、G.653、G.655光纤)上提供传输功能,光放大器所提供的功能属于此层。

从应用领域来看,光网络将沿着"干线网→本地网→城域网→接入网→用户驻地网"的次序逐步渗透。 [1]

通信用的激光一般在特殊的管道-------光导纤维里传播。光导纤维的主要成分是二氧化硅。

光纤传输有许多突出的优点:

频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高,可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段,载波频率为48.5MHz~300Mhz。带宽约250MHz,只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz,比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗,使频带宽度受到影响,但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫,好的单模光纤可达10GHz以上),采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波,进行波分复用,可以容纳上百万个频道。

在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。相比之下,光导纤维的损耗则要小得多,传输1.31um的光,每公里损耗在0.35dB以下若传输1.55um的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍,使其能传输的距离要远得多。此外,光纤传输损耗还有两个特点,一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗,不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡;二是其损耗几乎不随温度而变,不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

因为光纤非常细,单模光纤芯线直径一般为4um~10um,外径也只有125um,加上防水层、加强筋、护套等,用4~48根光纤组成的光缆直径还不到13mm,比标准同轴电缆的直径47mm要小得多,加上光纤是玻璃纤维,比重小,使它具有直径小、重量轻的特点,安装十分方便。

因为光纤的基本成分是石英,只传光,不导电,不受电磁场的作用,在其中传输的光信号不受电磁场的影响,故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此,在光纤中传输的信号不易被窃听,因而利于保密。

因为光纤传输一般不需要中继放大,不会因为放大引来新的非线性失真。只要激光器的线性好,就可高保真地传输电视信号。实际测试表明,好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交调指标cM也在60dB以上,远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

我们知道,一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多,发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器),可靠性自然也就高,加上光纤设备的寿命都很长,无故障工作时间达50万~75万小时,其中寿命最短的是光发射机中的激光器,最低寿命也在10万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

有人提出了新摩尔定律,也叫做光学定律(Optical Law)。该定律指出,光纤传输信息的带宽,每6个月增加1倍,而价格降低1倍。光通信技术的发展,为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富,随着技术的进步,成本还会进一步降低;而电缆所需的铜原料有限,价格会越来越高。显然,今后光纤传输将占绝对优势,成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。

光导纤维传播信息时发出的噪声很小。在传输信息容量非常大时,光导纤维也不会发出大的噪音。 [2]

在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制,就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不象强度检测那样只是改变光的强度),这就需要光信号有确定的频率和相位(而不象自然光那样没有确定的频率和相位),即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测,就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频,得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号

在发射端,频率稳定、具有确定相位的光载波在调制器中被数字信号调制成已调光,进入光匹配器,使已调光的空间分布与光纤基模相匹配,已调光的偏振状态与光纤本征偏振态相匹配。从光匹配器输出的已调光经过光纤传输到接收端,先要经过接收端的光匹配器,使信号光的空间分布和极化方向与本振光信号相匹配以便进入混频器与本振光信号混频时能获得尽可能大的混频增益。从混频器输出的中频信号一般属于微波频段,进入工作频率为数吉赫兹的中频放大器进行中频放大和滤波。然后进入解调器进行解调,得到基带信号,经过基带放大器放大、滤波,再进行判决再生,输至终端设备。

若接收端选择本振光频率正好等于发射端调制时的光载波频率,混频后所得的差频载波的频率为零,直接得到基带信号。这种方式称为零差检测,它的灵敏度很高,但技术上困难较大。

在相干光通信中,只有光信号具有确定的频率和相位,才能进行相干解调。这就要求激光器发出光的单色性好(谱线宽度非常窄)、频谱纯、频率非常稳定。此外,还要求激光器的结构紧凑,体积小;激光器发出激光的频率可变,调谐范围宽。能够满足这些条件的激光器主要有长外腔激光器(LEC)、分布反馈激光器(DFB)和分布布拉格反射激光器(DBR)等。

由于相干光通信具有灵敏度高、选择性好的优点,可以用来做成大容量、长距离的干线网。例如利用其灵敏度高的优点在1.55um窗口组成传输速率为622Mb/s,中继距离为150km的数字传输网。如果再利用选择性好的优点,采用波分复用技术,把相邻信道间隔取为10GHz,折合0.08nm,以32个信道为一组,需要2.5nm,留2.5nm的保护带,共需5nm宽。在1.31umh和1.55um两个窗口的总带宽为200nm,可纳40组,总容量可达800Gb/s。

在光纤有线电视系统中,如果采用相干光通信技术,可以建成光纤到户的系统。在该系统中,由于选择性的提高,可以传输多得多的频道;由于接收机灵敏度的提高,使带动的用户数大大增加;采用可调谐本振接收机,用户可以方便地随时选择信道。例如采用调谐范围为500GHz的DBR激光器进行FSK调制,可传输码率为100Mb/e的高清晰度电视200套。在试验系统中,光发射机输出光功率为2.2dBm,接收机灵敏度达4.5dBm,传输10Km的光纤损耗为2.2dB,连接器损耗2dB,留4.5dB的余量,还可直接带动2048个用户。

激光是光通讯的最理想光源。可以生产多种激光器,可产生多种功率和波长的激光。由于激光是以受激辐射的光放大为基础的发光现象,同以自发辐射为基础的普通光源相比,具有许多鲜明的特点。

我们知道,不同颜色的光具有不同的波长。所谓单色光,实际是波长范围很小的一段辐射。谱线宽度越窄(即波长范围越小),光的单色性就越好。需要说明的是,这里的谱线宽度是未调制前激光所包含的波长范围,它与激光调制后的频带宽度是两个不同的概念。调制前的谱线宽度越窄,调制后可以有效利用的频带宽度就越宽。

因为激光是在特定能级之间实现粒子数反转后产生的受激辐射,又经过谐振腔的选频作用,使其输出光的谱线宽度很小,即具有很好的单色性。

利用激光的单色性好,谱线分辨率高,可用来研究物质的能级和光谱的精细结构,制成一年内误差不超过一微秒的标准钟。

我们通常用光的发散角来描述其方向性,发散角越小,方向性越好。普通光源中最好的探照灯,其发散角为0.1rad(弧度)。如果把它照射到离地球40万公里的月球上(这实际是不可能的),其光斑直径有几万公里。在激光器中,由于受激原子发光的方向与外来光相同,再加上谐振腔只允许沿轴线传播的光得到放大,使输出激光的方向性很好,发散角可达10 rad,把它照射到月球上,光斑直径不到2km。利用激光的方向性好,可用于测距、定位、导航等。

由于激光器可以做到断续发光,使其能量积累到一定程度再突发出来,因而具有很高的功率,最大可达10 W,再加上激光的方向性好,使其亮度极高,比太阳的亮度还高出上千亿倍,只有氢弹爆炸瞬间的强烈闪光才能与之相比。利用激光的高亮度,可以在局部范围产生10万度以上的高温,进行打孔、焊接、手术以及可控热核反应等等。

所谓相干性是指两束光能够发生干涉,形成稳定的明暗相间干涉图像的特性。由于受激辐射原子发出的光在频率、位相、振动方向等方面都同外来光子一样,使激光具有很好的相干性比较接近于理想的、完全相干的电磁波。一般单色光源发出光的相干长度不超过0.1m,但激光的相干长度可达几十公里。这里的相干长度是指把一束光分成两束,让它们经过不同的路程,能够产生干涉的最大光程差。利用激光的相干性好,可以进行全息摄影,进行精密测量。

现代光纤网干线长度一般较长(几十公里以上),且传输频道较多,从系统质量、可靠性,以及经济上各方面考虑,都应该选择调幅光纤系统。 [3]

为了进一步提高光通信传输效率可以采用光复用技术。所谓光复用,是在光域上进行时分复用、频分复用和波分复用,而不是在无线电波段进行复用。

光时分复用也是把信号的传输时间分成一个个时隙,不同路的光信号在不同的时隙中传输。

锁模激光器产生激光脉冲,其频率(不是光信号的频率,而是单位时间内的光脉冲数)为5GHz,即光脉冲串中相邻光脉冲之间的间隔为200ps,而每个光脉冲的3dB宽度为14ps,说明相邻两个光脉冲之间的间隔较大,还可以用来传输其它光脉冲,这就为时分复用创造了条件。该脉冲串经过光纤放大器放大以后,由分光器分成四条支路,分别进入四个马赫一曾德尔干涉仪式调制器(Mz调制器),被四个电信号调制,得到四个比特率为5Gb/s的光数字信号流,后面三个光信号经过不同的时间延迟进入光合路器,正好镶嵌在第一列光脉冲之间,合成为比特率20Gb/s的光数据流,完成了光的时分复用。复用后的信号经过光纤放大器放大,送入光纤传输。在接收端,经过相反的过程进行解复用、解调,又可得到四条支路的电信号。该系统在5GHz的频率上得到了20Gb/s的数据流,具有较高的传输效率。这就是采用光时分复用的优点。

所谓光波分复用,是将波长间隔为数十纳米的多个光源独立进行调制,让其在同一条光纤中传输,可使光纤中传输的信息容量增加几倍至几十倍。光的波分复用按传输方向可分为单向波分复用和双向波分复用。在单向波分复用系统中,发射端有N个发出不同波长光的激光器,把它们分别进行调制后,利用光的复用器合起来,耦合进一根光纤中传输。在接收端再利用解复用器把这N束波长不同的光载波分开,分别送至相应的光检测器得出各自的信息。

波分复用系统的主要器件是具有不同波长的光源和调制器、解调器、复用器和解复用器等,最具有特色的是复用器和解复用器。复用器和解复用器是双向可逆器件,即同一器件既可作复用器,又可作解复用器,我们把它们统称为波分复用器件。

描述波分复用器件的指标主要有插入损耗、隔离度和信道带宽等。插入损耗是指由于波分复用器件的引入而造成的信号损失,我们希望它越小越好。隔离度是指不同信道之间互相影响的程度,其值越大越好。但一般在发射端由于光源的线宽较窄,对隔离度的要求不太高;而在接收端,由于光检测器在很宽的频率范围内都有较高的灵敏度,对波分复用器件隔离度的要求较高。信道带宽是波分复用器件各输入光源的最小波长间隔,也希望它越小越好。

按照波分复用的原理,有干涉滤光器型、光纤耦台型和光栅型三种波分复用器件。它们分别是由干涉滤光器、光纤耦合滤光器和光栅型滤光器所组成。

同波分复用一样,频分复用也是将多个光源独立进行调制,让其在同一条光纤中传输。但频分复用时,光载波之间的波长(或频率)间隔更小些(例如波长间隔小于1nm),可以容纳更多的光载波。我们知道,在光纤的1.31um窗口中低损耗区为1.26um~1.36um,带宽约100nm,在1.55um窗口中低损耗区为1.48um~1.58um,带宽也是100nm。在这200nm带宽范围内,如果采用后面介绍的相干光通信技术,可使频分复用光载波之间的波长间隔小到0.1nm,则在200nm范围内可以安排2000个光载波,若每一光载波传输100套电视节目,则在一根光纤中可以传输20万套电视节目。由于频分复用光载波之间的间隔更小,更适于用频率来描述。 [4]

综合信息网技术

中国光纤网最早应用与电信系统的干线传输网和有线电视干线网。随着经济的发展,信息浪潮风起云涌,全球范围内对通信基础设施的需求空前高涨。新数据业务、商务用户、住宅用户、互联网应用及家用电脑和internet的普及,迫切要求宽带网的发展。并在其上整和话音、数据和视频业务,包括VOD、交互式远程教学、远程医疗、网上购物、E-mail、Internet 浏览等多种功能。

在电信网和广电网的改造建设中骨干层主要采用下面几种技术:

1异步转移模式(ATM)

IP over ATM的基本原理和工作方式为:将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元,以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时,它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理,按路由转发。随后,按已计算的路由在ATM网上建立虚电路(VC)。以后的TP数据包将在此虚电路VC上以直通(Cut一Through)方式传输而下再经过路由器,从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题,并将IP包的转发速度提高到交换速度。

IP Over ATM具有以下优点:

(1)由于ATM技术本身能提供QoS保证,因此可利用此特点提高IP业务的服务质量。

(2)具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力,网络可靠性高。

(3)适应于多业务,具有良好的网络可扩展能力。

(4)对其它几种网络协议如IPX等能提供支持。

缺点:

(1)IP over ATM还不能提供完全的QoS保证。因为还没有一种标准方法实现:P优先级(Cos)分类映射到ATM的06。

(2)对IP路由的支持一般,IP数据包分割加入大量头信息,造成很大的带宽浪费(20-~30-)。

(3)在复制多路广播方面缺乏高效率。

(4)由于ATM本身技术复杂,导致管理复杂。

POS技术(IP over SDH技术)

IP Over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及PPP协议对IP数据包进行封装,把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中,然后向下,经过SDH传输层和段层,加上相应的开销,把净荷装入一个SDH帧中,最后到达光层,在光纤中传输。

IP over SDH具有以下优点:

(1)对IP路由的支持能力强,具有很高的IP传输效率

(2)符合Internet业务的特点,如有利于实施多路广播方式。

(3)能利用SDH技术本身的环路,故可利用自愈合(Self-healing Ring)能力达到链路纠错;同时又利用OSPF协议防止备和链路故障造成的网络停顿,提高网络的稳定性。

(4)省略了不必要的ATM层,简化了网络结构,降低了运行费用。

缺点:

(1)仅对IP业务提供好的支持,不适于多业务平台。

(2)不能像IP crver ATM技术那样提供较好的服务质量保障(QoS)。

(3)对IPX等其它主要网络技术支持有限。

IP over WDM IP over WDM,光因特网其基本原理和工作方式是:在发送端,将不同波长的光信号组合(复用)送入一根光纤中传输,在接收端,又将组合光信号分开(解复用)并送入不同终端。IP over WDM是一个真正的链路层数据网。在其中,高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤,由它控制波长接入、交换、选路和保护。IP over WDM的帧结构有两种形式:SDH帧格式和千兆以太网帧格式。DWDM(密集波分复用)一般峰值波长在1~10nm量级的WDM系统称为DWDM。此系统中,每一种波长的光信号称为一个传输通道(channel)。每个通道都可以是一路155Mb/s、62Mb/s、2.5G/b甚至10Gb/s的ATM或SDH或是千兆以太网信号等。DWDM提供了接口的协议和速率的无关性,在一条光纤上,可以同时支持ATM、SDH和千兆以太网,保护了已有投资,并提供了极大灵活性。

优点:

(1)充分利用光纤的带宽资源,极大地提高了带宽和相对的传输速率

(2)对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH/Sonet和千兆以太网格式的业务。

(3)不仅可以与现有通信网络兼容,还可以支持未来的宽带业务网及网络升级,并具有可推广性、高度生存性等特点。

缺点:

(1)对于波长标准化还没有实现。一般取193.1THz为参考频率,间隔取100GHz。

(2) WDM系统的网络管理应与其传输的信号的网管分离。但在光域上加上开销和光信号的处理技术还不完善,从而导致WDM系统的网络管理还不成熟。

(3)WDM系统的网络拓扑结构只是基于点对点的方式,还没有形成“光网”。

通过以上的分析比较,我们可以发现,在高性能、宽带的IP业务方面,IP over SDH技术由于去掉了ATM设备,投资少、见效快而且线路利用率高。发展高性能IP业务,IP over SDH是较好选择。而IP over ATM技术则充分利用已经存在的ATM网络和技术,发挥ATM网络的技术优势,适合于提供高性能的综合通信服务,因为它能够避免不必要的重复投资,提供Vcrice、Video、Data多项业务。对于IP over WDM技术,它能够极大地拓展现有的网络带宽,最大限度地提高线路利用率,并且在外围网络以千兆以太网成为主流的情况下,这种技术能真正地实现无缝接入。应该说,IP over WDM将代表着宽带IP主干网的未来。

宽带网接入技术

带宽接入技术的分类

1光纤接入方式(FTTX)

光纤接入网可以有光纤到户(FTTH)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)、光纤到小区(FTTZ)等多种形式,利用光纤传输介质,提供高带宽、高可靠性和高抗干扰性的数据传送

2高速数字环路(XDSL)技术

基于XDSL技术的铜线接入技术适应于已有的电话基础网络,通过2B1Q、CAP(无载波调幅调相)、DMT(离散多音)等频带编码技术,挖掘双绞线高频段带宽的资源,通过带宽倍增技术实现宽带接入,满足高数据通信需求,主要技术有ADSL、HDSL、VDSL SDSLDDN等。

①ADSL可在现有电话线上提供宽带业务,上下传速率"不对称",避免了常规对称传输中的用户侧干扰,提高传输速率,延长传输距离。下行信道速率2.048、4.096、6.144、8.192Mbps,分成数个1536Kbps的A信道,A信道能传送MPEG-1质量的图像;上行信道速率640Kbps;可选双工信道速率为160、384、544、576Kbps,传输距离3~6公里。ADSL局端设备支持ATM/OC3接口,用户端设备支持ATMF/25Mbps或10BaseT接口。ADSL调制技术主要有DMT(离散多音频)和CAP(无载波幅度相位调制),将0-1.1MHz频段划分成256个频宽4.3KHz的子频带;其中4KHz以下频段传送传统电话业务,20-138KHz传送上行信号,138K-1.1MHz传送下行信号,电话业务不受数据传送影响。ADSL大规模推广存在问题:①提供的最高速率对距离和铜线质量敏感;②产品标准待完善,不同调制技术产品不兼容;③提供的最高速率仍然有限;④设备价格较高。

②HDSL使用两对或三对双绞铜线,典型速率2Mbps,可实现高速双向传输,距离3-5Km,误码率(BER)低;通过复用技术同时传送多路语音、视频和数据。HDSL主要用于替代传统T1/E1接入技术,为用户提供30B+D或2Mbps租用线,也可传送30路话音,适用于连接PBX(专用小交换机)、数字局间中继、ISP和校园网等。没有标准的HDSL设备,不同厂家的设备互不兼容。

③VDSL是传输距离很短的铜线技术,上下信道用频分复用分开,采用CAP、DMT和DWMT(离散小波多音频)三种编码方式。VDSL上下行速率不对称,下行速率3档:13M、26M、52Mbps,相应传输距离1500m、1000m、300m;上行速率也有3档:1.6M、2.3M、19.2Mbps;主要适用于ATM网络,规范制定刚完成,一些产品已推出。VDSL局端设备支持ATM/OC3/OC12接口,用户端设备支持ATMF/25Mbps连接。

④SDSL也是一种对称铜线传输技术,使用单根双绞线,提供双向高速可变速率连接,速率范围160K-2.084Mbps,0.4mm双绞线上最大传输距离3Km。

⑤DDN以及帧中继(FR)等主要是专线用户使用,传输端和尾端连接专用设备,通过专网通信,头端出口(如DDN路由器)都有10M、100M以太网接口。

3宽带无线接入方式(如MMDS、LMDS)

主要适应于不便于铺设光纤,尤其是电话基础网络较薄弱的地区。用此技术可以拓展宽带用户的接入,利用无线信道实现高速数据、VOD视频点播、广播视频和电话业务等。主要技术有LMDS(本地多点分配业务)、MMDS(多通道多点分配业务)。LMDS这种新型宽带无线接入技术,工作在10GHz~40GHz的频段范围,可用的频谱带宽最大能达到1GHz以上,能够提供从普通话音到2Mbps~32Mbps甚至高达155Mbps的宽带数据业务,LMDS系统主要由骨干网、基站、用户终端设备、网管系统组成,而且中国无线电频率主管部门正在进行LMDS的频率规划工作,中国网通也正在进行LDMS接入的测试。MMDS系统组成与LMDS相似,工作频段在3GHz左右,因而可利用的频谱资源比LMDS少,但其传输距离远远超过LMDS。

4HFC(混合光纤同轴网络)Cable Modem 接入

基于同轴电缆接入的HFC方式是在传统同轴CATV 技术基础上发展起来的,利用频分复用技术实现模拟电视、数字电视、电话和数据同时传送。系统成本比光纤用户环路低,并有铜线及双绞线无法比拟的传输带宽,适合当前模拟制式的高质量视象业务市场和CATV网使用。电缆调制解调器又名线缆调制解调器,英文名称CableModem,它是随着网络应用的扩大而发展起来的,主要用于有线电视网进行数据传输。CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调,传输机理与普通Modem相同,不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。而普通Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的,即用户独享通讯介质。CableModem属于共享介质系统,其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞,其速率已达10Mbps以上,下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率56Kbps的产品,但其理论传输极限为64Kbps,再想提高已不大可能。CableModem也是组建城域网的关键设备,混合光纤同轴网(HFC)主干线用光纤,光结点小区内用树枝型总线同轴电缆网连接用户,其传输频率可高达550/750MHz。在HFC网中传输数据就需要使用CableModem。我们可以看出CableModem是未来网络发展的必备之物,但是,尚CableModem的国际标准,各厂家的产品的传输速率均不相同。因此,高速城域网宽带接入网的组建还有待于CableModem标准的出台。

光通信的传输材料。光通信的线路采用像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的光缆。在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。远距离通信的效率高,容量极大,抗干扰能力较强。

现代科学创造的奇迹之一,是使像电流一样沿着导线传输。不过,这种导线不是一般的金属导线,而是一种特殊的玻璃丝,人们称它为光导纤维,又叫光学纤维,简称光纤。

1870年,英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验:让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出,以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现,细光束不是穿出这股水流射向空气,而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。

光导纤维正是根据这一原理制造的。它的基本原料是廉价的石英玻璃,科学家将它们拉成直径只有几微米到几十微米的丝,然后再包上一层折射率比它小的材料。只要入射角满足一定的条件,光束就可以在这样制成的光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端,而不会在中途漏射。科学家将光导纤维的这一特性首先用于光通信。一根光导纤维只能传送一个很小的光点,如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束,并使每根光导纤维在两端的位置上一一对应,就可做成光缆。用光缆代替电缆通信具有无比的优越性。比如20根光纤组成的像铅笔精细的光缆,每天可通话7.6万人次,而1800根铜线组成的像碗口粗细的电缆,每天只能通话几千人次。光导纤维不仅重量轻、成本低、敷设方便,而且容量大、抗干扰、稳定可靠、保密性强。因此光缆正在取代铜线电缆,广泛地应用于通信、电视、广播、交通、军事、医疗等许多领域,难怪人们称誉光导纤维为信息时代的神经。中国自行研制、生产、建设的世界最长的京汉广(北京、武汉、广州)通信光缆,全长3047公里,已于1993年10月15日开通,标志中国已进入全面应用光通信的时代

光纤传导光的能力非常强,能利用光缆通讯,能同时传播大量信息。例如一条光缆通路同时可容纳十亿人通话,也可同时传送多套电视节目。光纤的抗干扰性能好,不发生电辐射,通讯质量高,能防窃听。光缆的质量小而细,不怕腐蚀,铺设也很方便,因此是非常好的通讯材料。许多国家已使用光缆作为长途通讯干线。中国也开始生产光导纤维,并在部分地区和城市投入使用。随着时代的进步和科学的发展,光纤通讯必将大为普及。

光纤除了可以用于通讯外,还可以用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。例如,可将光导纤维内窥镜导入心脏,测量心脏中的血压、温度等。在能量和信息传输方面,光导纤维也得到了广泛的应用。 [5]

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