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光纤通讯技术介绍

2015-7-2 20:35| 发布者: zhaibase| 查看: 407| 评论: 0

摘要:   光纤为光导纤维的简称,由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。它透明、纤细,虽比头发丝还细,却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光 ...
  光纤为光导纤维的简称,由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。它透明、纤细,虽比头发丝还细,却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光导纤维为传输介质的一种通信方式。
  

  ◆光纤的优点
  光纤有许多优于铜线和同轴电缆的优点。因为它的抗张强度好,质量小,而且比较小巧,所以光缆能最大限度的扩大配线管道的使用率,并且能够尽可能的减小安装问题。这就是电话公司喜欢使用光纤的原因。许多现有的电缆管道已经完全装满了,不可能再增加新的电缆。把所有的电缆用光纤来代替可以节约很多空间,并且铜材料制造商在制造铜线时加价很多。光纤比铜线轻很多,1,000根1km长的双绞线重达8,000kg,而容量更大的1km长的两根光纤的重量只有100kg重,这就极大减少了必须维护的昂贵机械支撑系统的需要。对于新的线路,因为安装费用低廉,所以光纤要胜过铜线。
  

  因为光纤不带电,所以它们是用于易燃、易爆等危险环境的理想方法,在这种环境下,如果使用铜线,当铜线破裂时从缺口处爆出的火花将会引起爆炸事故的发生。而且,如果光纤被破坏,对人类也不会造成电击的危险。另外,并不像用于结构性配线安装的传统铜线和铝线会发生腐蚀一样,玻璃纤维是耐蚀的材料。
  

  尤其是在信号传输方面,光缆有着传统电缆所无可比拟的优点。因为光纤不会受电磁场的干涉影响,所以光纤提供了比铜线更清晰的信号。光纤也不会受到发动机转动或电源故障的影响。而且,光纤中的信号衰减较小,在长的线路上每30km才需要一个中继器,而铜线每5km就需要一个中继器,这使得光纤可以节约很多资金。另外,光缆完全可以连续使用550米(1800英尺)的长度。
  

  光纤技术为迎合未来的需要提供了不可比拟的弹性和扩展性。光纤可以提供比铜线高的多的带宽,这使得它被用于高级网络。超过10Gbps的数据传输率已经实现,这就使得光纤成为用于明日宽带网的理想基础光缆技术。
  最后,光纤不漏光并且难于拼接,所以光纤网络很难被网络侦听,安全系数很高。
  光纤优于铜线的原因是由于内部的物理结构不同。当电子沿铜线运动时,它们互相影响并且也会受到铜线外面的电子的影响。但是,光纤中的光子不仅不会互相影响(没有充放电),并且也不受光纤外光子的影响。
  正是因为光纤具有以上众多优点,所以从八十年代开始,宽频带的光纤逐渐代替窄频带的金属电缆。但是,光纤本身也有缺点,如质地较脆、机械强度低就是它的致命弱点。稍不注意,就会折断于光缆外皮当中。施工人员要有比较好的切断、连接、分路和耦合技术。然而,随着技术的不断发展,这些问题是可以克服的。
  在结构化布线系统中,光纤不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面,还可以支持CATV/CCTV及光纤到桌面(FTTD),因而它和铜缆共同成为结构化布线中的主角。
  当今,国际上流行的布线标准主要有两个,一个是北美的标准EIA/TIA-568A;一个是国际标准ISO/IECIS   11801。EIA/TIA-568A和ISO/IECIS   11801推荐使用62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆和8.3/125um多模光缆。
  单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。
  多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。
  目前,光通信使用的光波波长范围是在近红外区内,波长为0.8至1.8um。可分为短波长段(0.85um)和长波长段(1.31um和1.55um)。由于光纤通信具有一系列优异的特性,因此,光纤通信技术近年来发展速度无比迅速。可以说这种新兴技术是世界新技术革命的重要标志,又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。
  

  光纤布线中使用光波的几个波段:800nm~900nm短波波段;1250nm~1350nm长波波段和1500nm~1600nm长波波段。
  在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。两种规定差别不大,都是非常严格的。因而光纤作为主干布线的最长距离也有了规定。光缆应用于主干时,每个楼层配线间至少要用6芯光缆,高级应用最好能使用12芯光缆。这是从应用、备份和扩容三个方面去考虑的。
  至于光纤的组网方式也很灵活。可以实现:(1)点对点。在两台计算机之间建立起高速通道。传输速率为几个Mbps至几百个Mbps,距离可达2公里,(多模)至5公里(单模)。(2)星型网络。通过光纤网络设备,建立起星型的网络拓扑结构。(3)环形网络。由光纤把信号再生器连接,形成环路。
  随着科技的发展,对光纤提出了更高、更新的要求。旧的布线标准经过实践的检验,现在正在修订。除了修订原有规范,也会加入一些新的要求。相信光纤在其中将会担任更重要的角色。也不难预料光纤通信、光纤布线的光明前景。  

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