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光纤通信原理范文1
【关键词】光纤通信 哑设备 资源管理 物联网
1 引言
截至2012年9月份，中国3G用户数量突破了2亿；在未来几年中，3G用户数量仍将会快速增长。3G产业的不断发展，必然会对光纤网络的覆盖面提出更高的要求。光纤到户（FTTH）需要建立分支到末端的光纤网，我国大规模实施光纤到户后每年所需光纤在1亿公里以上，光纤光缆整个产业链条都将从中受益。
面对快速增长的市场需求，光纤通信产业的发展趋势体现在以下几个方面：（1）通信业务种类和业务量快速增长；（2）光纤通信向超大容量超长距离发展；（3）传送节点向融合的多业务节点发展。
光纤通信[1-4]已成为现代通信的支柱之一，由于其网络架构建设复杂，建设过程中出现大量的人井、管道、杆塔、吊线等支撑设施，以及光缆、光交接设备等通信设施（下文统称“哑设备”），导致通信资源管理面临重大的挑战。
哑设备[5]承载着数据信号传输的责任，哑设备资源的维护和使用是实现企业信息化的关键，其面临的严峻问题包括：闲置网络资产难以清查、网络资源资料无序、规划建设缺乏依据、资源调度效率慢和数据准确性低、缺乏重要资源预警机制、缺乏统一重要业务资源视图、缺乏日常工作规范化流程管理等。解决上述问题，需要研发新的技术手段，建立能够直接管理哑设备的、并实现信息自动采集和数据处理的通信资源管理系统。
本文运用新兴的物联网[6-8]关键技术，包括哑设备资源管理电子标签、资源管理型移动终端、通信物联网中间件等，通过省部产学研创新平台，建立从定位、巡检、查勘、核查等环节的端到端的、开环应用的通信哑设备资源管理系统，使运营商实现由传统经营管理模式向现代基于物联网的精细化管理模式的战略转型。
2 物联网技术概述
2.1 电子标签
电子标签物理上由芯片、天线与封装材料构成。在不同的应用中，芯片、天线及封装材料有所差异。电子标签最重要的是其工作频率，因为它不仅决定着射频识别系统工作原理、识别距离，还决定着实现电子标签及读写器的难易程度和成本。不同工作频段或频点的电子标签具有的特点也不同。电子标签的核心技术主要有防冲突、数据加密等，具有功耗低、寿命长等特点。
2.2 读写器及传感器
RFID读写器按使用频率分为低频、高频、超高频等。其频率不仅决定射频识别系统的工作频段，也影响识别距离。目前，读写器的设计主要有空间传播模型、调制解调、MIMO等关键技术，这些影响着读写器读写电子标签的准确度和抗干扰能力。传感器技术有MEMS、新一代固态传感器微结构制造、集成等。随着RFID标签与传感器技术的发展，二者的结合已成为一个新的研究方向。
2.3 中间件
中间件是处在阅读器和计算机Internet之间的一种软件系统。它可为企业应用提供一系列计算和数据处理功能，其主要任务是对阅读器读取的标签数据进行捕获、过滤、汇集、计算、校对、解调、传送、存储和任务管理，从而减少从阅读器传往工厂应用的数据量。
2.4 哑设备资产管理应用与管理系统软件
哑设备资源的数据管理和维护如大部分设施一样，具有分布在户外、点多面广、网络结构复杂、埋于地下或架空、外部环境多变等特征，所以网络哑设备资产难以清查。目前，国内哑设备资产的管理尚停留在建设工程图纸的管理录入阶段，从而导致无法跟踪资产的变动[9]。如国信朗讯、亿阳信通等公司，因没有把握通信行业哑设备资源固有的特点和业务支持的需要，所以大多数产品还停留在静态资源管理阶段。欧美发达国家虽然实现了哑设备的资源管理系统，但还没有与物联网技术相结合。因此，至今还没有出现哑设备与物联网结合进行资源管理的系统。
3 哑设备资源管理的物联网技术实现
哑设备资源管理系统构筑管杆网管理、光缆网管理和业务流程管理等端到端的应用，实现信息的开环共享。系统管理内容如图1所示：
以带有电子标签的光纤通信哑设备为信息源，将哑设备信息通过网络构建端到端的信息系统，规划设计人员、工程建设人员、网络维护人员等通过哑设备资源管理系统写存各自需要的应用信息，同时各应用者之间在一定的规则下相互开放信息，“联”系起来，最终形成一个信息的“网”。本文建立的光纤通信行业哑设备资源管理物联网应用系统，具有以下功能和特色：
（1）单件管理：整个系统信息流的关联核心是要能够标识哑设备，通过采用电子标签技术，在每单位哑设备上粘贴电子标签，赋予其一个身份证标识；这样在每个环节通过识别电子标签信息即可识别哑设备单件，从而实现将整个哑设备管理提升到单件管理。
（2）开环应用：各环节之间的信息是相互开放的，哑设备整个业务流程中的人井、管道、杆路、吊线、光缆等环节形成一个端到端的环，成为一个开环应用，实现哑设备业务流程中采集的信息共享。
（3）全程监管：建立面向光纤通信行业的检测、监控和认证保证的质量服务平台，实现哑设备业务流程的监控和质量管理。
通过对哑设备业务流程的信息管理，最终可以提高生产管理精度，实现哑设备的自动数据采集，改进数据采集的实时性；实现对哑设备的可视化管理，提高准确率与效率，使JIT（Just In Time）管理模式更准确、及时、有效；可以优化运营渠道管理，使得交接流程更为简捷；可以巡查哑设备特征和维护记录，使得维修过程更加便捷高效。
3.1 核心技术研究
（1）哑设备电子标签技术
研究哑设备标签制造的高可靠长寿命封装工艺与制造方法，解决电子标签在业务流程管理中的寿命问题；研究UHF标签的抗金属封装材料与覆合制造工艺，解决哑设备电子标签的抗金属问题；研究标签的低成本封装工艺与材料特性，解决哑设备电子标签的使用成本问题；研究远距离电子标签天线设计与性能仿真技术，解决哑设备电子标签使用中的读写距离问题。
（2）M2M移动终端技术
针对哑设备物联网应用的要求[10]——所有加贴了电子标签的哑设备能够将设备信息上传至应用网络系统，同时能够接受应用系统反馈的信息指令并实现相应的操作，特别是在哑设备物联网的节点内能完成实时自动交互操作，需要开发物联网中哑设备产品之间、或者哑设备产品与其它物品之间实现信息交互和关联操作的M2M移动终端技术。哑设备资源管理型移动终端功能架构见图3：
（3）中间件技术
哑设备应用物联网的中间件要求能够衔接物联网底层硬件设备，如标签、移动终端和系统管理软件等，成为资源管理系统的一个重要组成部分。本系统中间件技术的研究内容包括：建立哑设备业务流程数据预处理的规则、哑设备报告信息、规则状态、针对光纤通信行业应用的API接口等，同时还需要研究满足哑设备物联网的可理解性、可扩展性、可重构性、可插入性、可重用性等质量属性的中间件设计技术。
（4）无线通信技术
为确保哑设备工作状态下的应用数据采集和在复杂环境中数据的有效、可靠传输，同时网络能灵活部署和扩展，需要研究基于Zigbee的适应工业环境的无线局域网技术。其内容包括：研究网络管理功能，主要包括网络形成、网络维护功能、设备加入/离开网络过程以及设备加入网络的认证鉴权功能；研究系统管理功能，主要包括研究地址映射功能，实现设备之间64位的IEEE长地址和16位的短地址（SADDR）之间的有效通讯；研究进程通信机制，保障系统通讯的实时性。
3.2 哑设备资源管理系统
（1）存量资源管理
利用GIS在空间地理数据方面的分析能力，建立网络资源的可视化管理系统，来更好地管理哑设备通信资源。把人井、管道、杆塔、吊线等支撑设施，以及光缆、光交接设备等哑设备资源在电子地图上呈现，并将这些设备的空间数据和属性数据详细记录到数据库中，同时与原来的设计施工（竣工）资料建立关联，实现在计算机中形象逼真地表达和管理实际网络资源。
（2）资源应用管理
资源数据的管理，是为了更好地支撑日常工作以及优化资源。系统应提供资源的查询应用管理功能，同时应根据技术革新、市政工程、网络建设与优化等原因，不同程度地去调整全部或局部网络资源结构的内部关系，并为相关用户重新配置的功能。
（3）基础资源管理
基础资源的管理，需要实现对资源进行元数据定义，提炼资源的结构和关联；需要实现基于GIS的地图管理和图层资源展现；需要保证资源数据的维护便捷以及数据质量；需要提供接口和服务封装，达到系统开发性建设的效果。
（4）资源分析管理
资源分析管理是应实际生产的需要，提供资源预警分析、同路由分析、故障定位及分析、统计报表分析等功能，统计和发现资源整体状况，提高故障处理能力和应急效率。
（5）系统性能管理
为更好地支撑业务运营发展，引导哑设备资源管理系统朝着精细化与提高效益方向转化，本系统在吸收中移动集团公司相关技术需求的基础上，提出了新型资源管理系统的考核技术要求；同时通过系统性能管理随时监控系统性能，帮助了解系统状态和优化系统，保证安全性、稳定性。
3.3 系统实施框架
系统实施框架见图4，实现功能如下：
（1）实现了基于物联网的智能传感器技术，开发了相关的嵌入式软件，实现智能化的数据采集、数据处理等功能；
（2）开发满足哑设备资源管理系统实时性能要求的无线通信协议，制定多种网络集成的规范，实现不同协议网络之间的数据交换和透明访问；
（3）实现了可编程控制系统的组态软件技术，根据哑设备资源管理系统的需求，实现网络中设备之间的协同工作能力；
（4）实现了哑设备资源管理的中间件技术，提供面向对象的开发工具，开发信息存储、集成和传输平台，实现信息的智能汇聚和分发，并提供灵活的信息接口；
（5）开发了具有远程数据分析诊断的业务流程管理和资源管理软件，通过采集并分析现场设备状态信息，根据现场设备的工作性能生成维护信息和维护方案，提高现场设备的稳定性与可靠性；
（6）提供易用的二次开发接口，用户可进行定制开发，同时可通过组态直接无缝集成第三方系统和设备。
4 结束语
本文采用物联网技术，通过研制用于哑设备资源管理的物联网信息采集和数据处理系统，支撑哑设备资源管理系统，包括：存量资源、资源应用、基础资源、资源分析和系统性能等管理模块。具体内容包括：开发基于物联网的通讯网络资产标识产品，实现对通讯哑终端的无线标识和感知；开发基于物联网的通讯资源检测终端，支持对通讯机房、室外人井、管道、光路等资产和资源的定位、巡查及业务跟踪；开发基于物联网的通讯资源动态管理和实时监控数据处理系统，通过对通信网络进行抽象，结合业务流程，构建相应的功能模型框架，实现通讯资产和资源的精确管理；通过行业示范应用，在发展物联网技术产品、拓展物联网技术应用领域的同时，提升通信行业资源和资产管理的水平。
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光纤通信原理范文2
关键词：光纤通信；实验教学；优化研究
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0259-02
一、引言
近年来光纤通信技术日新月异，光纤的损耗越来越小，长距离光纤通信终于走向实用，而且成本大大降低。我们国家也在九十年代中期开始建设光纤通信系统，各个城市出现了大大小小的生产光纤通信方面设备的公司。目前90%以上的信息都是通过光纤传输，光纤通信技术是一项迅速得到应用的新技术，大部分高校信息类专业都开设的有光纤通信这门课程，我校通信系电子信息工程专业在大三开设光纤通信这门课程，是一门专业选修课，近几年选修的比例非常大，大部分同学都选修这门课程，因为和他们将来的就业息息相关。该课程共44学时，其中理论学时36学时，实验学时8学时，主要内容包括光纤、光发射机、光接收机、光放大器工作原理，光纤通信系统，光纤通信网络等内容，这些内容对学生专业知识的提升和专业技能的培养起到相当重要的作用，为他们以后走上工作岗位从事光纤通信系统的设计、施工以及维护打下良好的基础。
二、实验教学的现状
2007年开设光纤通信这门选修课之初，实验室里购买了8套武汉凌特电子技术有限公司生产的光纤通信原理实验箱（型号：LTE-GX-03A），该实验箱验证性实验二十七个，综合性实验三个，另外还进行二次开发实现各种编码程序设计以及时分复用程序设计，该实验箱除了能够满足光纤通信课程的实验外，还可以进行设计性实验以及开设光纤通信方面的课程设计，甚至让学生在实验箱上进行光纤通信方面的毕业设计课题。目前课内实验我校电子信息工程专业开设有四个实验：光纤损耗特性测量，光发射机指标测试，光接收机指标测试，电话语音光纤传输系统测试。前三个实验是光器件的原理及特性测试，第四个实验是搭建电话语音光纤传输系统。
在选用实验教材方面，选用的是LTE-GX-03A光纤通信实验箱配备的实验指导书，指导书对相关原理的介绍不够详细，实验操作步骤过于详细，学生在做实验的时候可能根本不明白其中的工作过程，但是只要按照实验步骤操作照样能得出正确的实验结果。这更加造成学生对实验课的不重视，课前不预习，做实验时不需要思考，上课不认真听讲，甚至有的同学上实验课时玩手机，下课抄袭实验报告，实验数据罗列到报告上，根本没有数据分析，达不到通过实验更好的理解相关理论知识的目的。
由于实验套数的限制，每次做实验只能进一个班，3～4人共用一个光纤通信实验箱，大部分同学做实验时应付，4个人中只有一个人做实验，其他同学等着抄抄数据，四个人的实验报告一模一样。从2007年到2014年连续8届学生的使用，实验箱一些模块（比如光发射机），做每个实验都要用到这个模块，学生在做实验是有时候操作不当，容易造成设备的损坏，实验箱配备的光功率计也是容易损坏的配件，光纤活动连接器由于连接时用力过大也容易造成损坏。这些器件的损坏使原来都很紧张的实验设备更加短缺，甚至影响实验课程的正常开设。
三、改革优化的思路
1.重视实验教学。光纤通信是一门实用性很强的课程，做好实验一方面可以加深对理论部分的理解，更为重要的是，通过做实验可以锻炼学生的动手能力，建立学生对光纤、对光发射机、光接收机、一些简单光器件的初步认识，培养学生学习的兴趣，光纤通信中介绍的很多内容可能同学们走上工作岗位马上就要用到。通信行业需要大量的人才从事通信系统的设计、建设、维护工作，如果学生从来没有接触过光纤通信的一些基本的原件、设备，应聘这方面工作的时候就处于劣势，所以为了提高毕业生的就业竞争力，拓宽就业途径，培养高素质的技术型人才，不仅老师同学们都有改变对待实验课的态度，老师要更新自己的知识，结合自己的科研成果，开发一些新的实验内容，引导学生认认真真的做好光纤通信实验。
2.优化实验设备。随着课程建设的发展，实验设备的数量不能满足学生的使用需求，2014年我院又从武汉凌特电子技术有限公司购进24套型号为LTE-GX-03E的光纤通信实验箱，该实验箱是在LTE-GX-03A光纤通信实验箱上改进而来，主要的变化是在03A光纤通信原理实验箱主板的架构上增加了光功率计和误码测试仪两大模块。光纤通信原理实验箱LTE-GX-03E包含以下模块：光功率计模块、误码测试仪模块、1310nm和1550nm光发模块、1310nm和1550nm光收模块、数字信号源模块、固定速率时分复用模块和解复用模块、变速率时分复用模块和解复用模块，2M接口模块、加扰和解扰模块、CMI编译码模块、PCM编译码模块、PCM时分复用及解复用模块、模拟信号源模块、眼图模块、电话接口模块、RS232模块、视频接口模块、液晶显示模块。可以做的实验共四十五个，包括：光器件认知实验八个、光发射机与光接收机实验十一个、模拟信号光纤传输系统实验三个、数字信号光纤传输系统实验四个、光纤综合传输实验十个、二次开发实验九个。这批设备大大满足了电子信息工程专业学生进行光纤通信实验，目前基本可以保证1～2人一台设备，让学生人人都有机会动手实验。这批设备可以做的实验数量也比较多，满足有兴趣的学生进行自我的开发设计，二次开发实验学生可以自己编写程序，写入实验箱，进行一些编码、扰码、复用等方面的软件设计和硬件操作，在近2年的毕业设计中我们安排了一些这方面的题目，取得了一些好的效果，学生也得到了很好的锻炼，做出了自己的一些作品。
3.优化实验教学内容。按照培养计划，光纤通信课程有8个学时的实验，开设有认知性、验证型和综合性共四个实验。认知型实验一个，实验题目是光纤活动连接器，实验目的是了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用和了解光纤的各种性能参数。验证型实验两个，实验一是光发射机的特性参数测试，实验目的是理解半导体激光器的重要特性参数，掌握半导体激光器的P-I特性曲线的测试方法，掌握数字光发射机的消光比的测试方法，掌握数字光发射机平均光功率的测试方法。实验二是光接收机的特性参数测试，实验目的是了解光接收机的灵敏度和动态范围指标要求，掌握光接收机的灵敏度测试方法，掌握光接收机眼图的观测方法。综合性实验一个，四路数据信号+两路电话光纤综合传输系统实验，实验目的掌握时分复用、PCM编码和波分复用的原理及实现方法。通过开设光纤通信的开放性实验，把设备利用起来，给学生更多的时间认识、研究、开发实验箱，会取得意向不到的结果。
4.优化实验考核方法。实验课程的考核是对学生们学习效果的检查和督促，对激发学生们的学习兴趣，端正整个班级同学的学习风气都有不可或缺的作用，因此，真实公正地对学生的学习情况进行考核至关重要。在具体的操作过程中从预习、实验操作、实验报告的撰写，需要把握好每一个环节。我们具体操作是这样是规定的，实验预习占实验总成绩的20%，要求写预习报告，写出实验目的、实验内容、实验仪器、实验原理以及实验步骤；实验操作过程占实验总成绩的50%，主要考察学生做实验过程的实验态度、操作规范以及得到的实验结果；实验报告占实验总成绩的30%，考查实验报告书写的规范程度、实验数据的处理是否正确，实验数据的分析是否充分合理，作图是否规范等。通过对实验前预习、实验过程中操作过程和实验结果的处理三个方面的综合考查，来端正和规范学生对实验课的态度，改变以前不重视预习、不重视实验操作，只交实验报告的应付态度，最终达到同学们都能对实验内容的掌握的目的。
四、结论
通过近几年对光纤通信实验课程的改革与探索，光纤通信实验条件得到了一定的改善，同学们学习光纤通信的学习积极性和对光纤通信课程的重视程度有了很大的提高，改变了过去实验课不预习、不动手、只交实验报告的应付状态，光纤通信实验教学的效果和质量明显提高，当然，要做好光纤通信实验教学的改革和发展，还需要我们付出长久的努力，有些方面还需要加强，比如，利用目前的实验条件，开设光纤通信课程设计，让学生自己查资料，设计实验内容，独立的发现问题并解决问题；还可以多开设光纤通信方面毕业设计，让学生进入实验室，利用现有的实验设备，开发新的实验模块和功能。
参考文献：
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光纤通信原理范文3
【关键词】 光纤通信 技术应用 发展历程
一、光纤通信技术发展的现状
1.1 波分复用技术
波分复用技术原理是依据不同频率和波长的光波将光纤的损耗窗口分成许多信道，利用低损耗的单模光纤来节约宽带资源，同时以光波作为信号的载体，利用波分复用器将不同的信号光载波并在一起通过发送端口传输出去，之后利用波分复用器通过接收端接受不断不同的光载波信号。
1.2 光纤接入技术
光纤接入网在信息高速公路的发展中实现了高速化的信息传输，主干传输的宽带网络和用户接入部分迎合了大众的基本需求。根据不同的到达位置，光纤接入的类型可以分为四种，分别是FTIB、FTIC、FTTCab和FTTH。
1.3 掺铒光纤放大器
掺铒光纤放大器工作原理包括三个环节：首先是用来分析光纤通信前端发射机的输出光线，其次是对发射往各个方向的光线进行进一步的优化分配，第三个环节是在发射前端介入掺铒光纤放大器，从而能够发挥线路放大的功能，完成在传输中的分支损耗。当前，正是由于掺铒光纤放大器所具有的独特的补偿能力，使得其在光纤通信技术中得到了极为广泛的应用。
二、光纤通信技术具有的特点
2.1 光纤通信容量大且频带宽
光纤具有容量大和频带宽的特点。光纤和以往的微波技术相比较，光纤的传输信号比微波的传输信号容量大几十倍，光纤和以往的电波频率进行比较，光纤的光波频率比电波的光波频率高出几倍甚至十几倍。所以综合通信容量和频度宽度来讲，光纤所具备的传输信息容量大和传输距离远的优势是其他通信技术所不能匹敌的。
2.2 光纤损耗低，可为企业降低施工成本
在日常生活中，常见的光纤就是石英光纤，这是由于石英光纤相比较其他光纤损耗较低，比较经济，能够降低企业施工成本。同时，由于玻璃材质具有特殊的电器性质和石英光纤在施工时由于其绝缘性能够不安装接地和回路设施，这又一程度上的降低了企业的施工成本。睦砺鄣慕嵌壬侠纯悸牵石英光纤还具有降低施工成本的潜质，这一潜质希望在不久的将来因为技术的突破能够实现。
三、光纤通信技术的发展历程
3.1 传输技术的不断优化
光纤通信技术发展的首要趋势就在于满足人们日益提高的信息传输要求，即超大传输容量、超远传输距离、超快传输送率，这也是光纤通信行业技术人员不断追求的目标。而这些技术的开发应用也使得光纤传输效率有了长足的进步，但目前这些传输技术还存在着不同程度的局限，因而光纤通信技术未来的发展趋势首先是进一步的克服存在的局限性，开发优化更具多元化的传输技术，实现传输容量、速率以及距离的更大提高，从而适应市场对光纤通信技术的新要求。
3.2 光孤子通信发展
光孤子通信发展是未来光纤通信技术的进一步发展的构想，目前的光孤子技术的开发也为其实现全面应用提供了可行性。以光线折射率的非线性效果作为原理，借助压缩光脉冲，从而达到光纤传输信息过程中光孤子不发生性质变化的要求，如此便能够打破传输距离的限制。因此，在今后的光纤通信发展中，极有可能实现全光非线性通信手段，届时传输速率将能够得到飞跃式的发展，实现10-100Gbit/s，以及100000km的传输距离。
3.3 全光网络发展
达到超高的信息传输效率是当前社会生活中的人们对光纤通信的新要求，而市场在资源配置中的基础性作用下，光纤通信技术也必须朝着相应的方向去发展。光纤通信技术实现全光网络是一个阶段性的发展目标。
四、光纤通信技术在多个领域里的广泛应用
4.1 光纤通信技术在军事领域的广泛应用
国防军事通信技术的先进程度可以反映一个国家军事力量的水平。现如今的国防军事讲究用科技来武装人民军队，可靠且实用的通信技术越来越受到军方高层人员的重视。将光纤通信技术广泛运用于军事领域，可以加强我国的军事通信力量，与此同时，光纤在通信容量和质量上较以往的通信技术都与很大的优势，强大的抗干扰能力是以往传统的通信技术望尘莫及的。信息化技术的拉锯战早已打响，这是一种无声的、无硝烟的技术革命拉锯战。信息战的基础设备之一就是被我们广泛应用的光纤通信技术。
4.2 光纤通信技术在电力通信领域的应用
光纤通信技术的优势使得光纤在电力通信领域得到了广泛的运用。在我国，电力通信领域在逐渐的推广光纤网络，这其中的代表就有中国电信和中国移动，电信和移动已经在逐渐的完善光纤布局工作。
4.3 光纤通信技术在广播电视网中的应用
光纤通信技术凭借本身优势，已逐渐成为当前广播电视网中的主流信息媒介传输方式。在广播电视领域现阶段，光纤通信技术已形成了以光纤网络单元模块为基础构成的网络新型建设，在电视台节目数字化不断进展的今天，这样的网络新型建设有助于向电视台提供更高质量的电视信号传输质量，为高质量的电视音频制作提供技术支持。
4.4光纤通信技术在电信通信网络的应用
伴随着移动信息的扩展，电信信息传递业务发展迅猛，各大专业电信信息网络运营商积极应用光纤通信容量大的特点，以北京市为中心、朝向四面八方做出了通信光纤网的全国覆盖，本世纪初我国的“八纵八横”光纤通信网已基本建成，在光纤通信技术的支持下，以光发射机、光接收机、光中继器、光纤连接器以及镇合器的无源器件组成的光纤通信系统通过将电信通信行业中的客户信号以光为载体在光纤通信系统中的光发射器中发射，再传送到最终端的光接收器，转化为信号，这一过程极大程度的缩短了相应的声音信号的传播时间。
五、结语
综合上述所言，作为通信技术来说光纤通信可能成为未来信息发展的主流，为满足时代需求光纤技术还需不断改进。光纤通信的优势是容量大和传输距离远。光纤通信给人们代来便利的同时，也有利于国家信息技术发展。
光纤通信原理范文4
【关键词】光纤通信技术优势应用弊端分析
随着人们对信息沟通与交流的要求不断提高，通信技术也面临着一次次的改革与发展。快速、高效、准确成为了通信的新要求。因此，先进的通信技术不断涌现。光纤技术就是在这一时代要求下，诞生的目前为止最为先进的通信技术。其多方面的优势，让人们的生产与生活得到满足，但是其存在的弊端又影响着通信的可靠性等。本文重点分析光纤通信的优势以及应用弊端。
一、光纤通信的技术优势
光纤通信是一种通过传输媒介命名的方式来命名的一种最为先进的通信技术，很容易分析出，其通信的媒介是光纤。从通信的基本原理分析，可以得知，通信需要至少三个要素：信息源、信道以及信息接收端。通信的原理中，可以非常清楚的体现：信息传递的要求是快速与准确。其中，快速需要信道来实现。而准确同样需要信道来保证，保证接收端接收到信息是信息源发出的正确信息。长期发展过程中，通信技术一直在通过不同的技术形式来提高信息传输的效率。从信号的载体就已经更新换代很多了，例如电信号、光信号以及目前应用最多的电磁波也就是无线电信号。这些作为信息的载体，将信息的量增加，信息的传播速率也得以增加。但是信道一直是通信技术急需解决的难题。即便拥有最好的载体，但是没有良好的信道作为传播的途径，依然无法实现通信的高质量以及高效率。
光纤是一种晶体载体，其制作工艺非常复杂，一般采用抽丝的方式来进行生产。光纤具有非常优秀的信道特质，其感光性好，传播速度快，传播信号稳定。此外，对于目前采用的电磁波或者是无线电作为载体的信号，光纤依然能够进行传播。光纤最大的优势在于其全反射的功能，当信号通过光信号的形式在光纤内传播的时候。一般的材料都会出现不同程度上的损耗，也就是通信技术中被经常提到的信号损耗。信号发生损耗与衰减，就会造成信号的传播效率降低，传播质量下降。在接收端一般要采用信号增益的方式进行增益，来补偿在传播过程中衰减的信号。但是，这样的接受手段是非常被动的，而且接收的正确性也比较低。而光纤通信则可以实现信号在传播媒介中的全反射。因此，光纤通信的优势在于能够减少信号源的信息失真率，从而提高信息接收端的正确性。信号在传播的过程中，由于很少发生衰减，而降低了接收端的增益成本，提高了原信号的质量。通过光纤通信，接收端只需要简单的进行译码即可，就可以得到正确的信息。此外，由于传播的媒介以及途径，都大大提高了信号传播的速度，满足了人们对于通信速度方面的需求。
二、光纤通信的应用弊端
光纤通信实现了通信技术上的突破，但是其应用弊端也比较明显。首先就是光纤的造价比较高，由于光纤的制作工艺比较复杂，材料选取比较稀缺，造成光纤的造价比较高。在投放市场的时候，市场份额比较小。其次，光纤容易发生断裂以及损坏。光纤材料实际上也是一种晶体，晶体的耐磨以及抗压能力都不是非常好，因此在收到外界侵害时，造成的损失比较大。最后，光纤的使用寿命并不是很长，至少与其他传输媒介相比，其使用时间也成为了一种弊端。总之，虽然光纤的优势很多，但是在实际市场投放的过程中还是比较小的。收到应用方面的限制，其使用范围并没有得以扩展。
三、结语
通过对光纤通信的技术解析，对于光纤通信的最大优势就是其光纤的媒介特性。光纤的优势有很多，应用于通信的过程中，则展现其独有的特色。光纤作为一种较为先进的传输媒介，通过利用光的全反射原理，将信息几乎通过无损的方式传递给接受端，从而实现信息传递的效率以及速度都有着非常大的进步。通信传输媒介因为无损而使得信道更加畅通，保证了信息的正确性与安全性。对此进行的加密技术也非常有效，从而实现高效通信。但是，在应用与普及的过程中，经常会遇到技术难题。光纤的材料不易提取，此外造价昂贵，非常容易受到破坏，造成巨大的信息与经济损失。因此，在开发新技术的同时，也要考虑其弊端与造价问题，才能保证技术飞速发展。
参考文献
光纤通信原理范文5
[关键词]光纤通信 煤炭企业 稳定性
中图分类号：U285.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0396-01
1、引言
光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A.Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想。近几年，光纤通信技术脱颖而出，已经成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
2、光纤通信
2.1 光纤
光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成，是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅，里面掺有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纤芯外面有包层，包层与纤芯有不同的光折射率， 纤芯的光折射率较高， 用以保证光信号主要在纤芯里进行传输。 包层外面是一层涂料，主要用来增加光纤的机械强度，以使光纤不受外来损害。光纤的最外层是外套，也是起保护作用的。
光纤的两个主要特征是损耗和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或损耗，用db/km表示，该参数关系到光信号的传输距离，损耗越大，传输距离越短。光纤的色散是由光纤中传输的光信号的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播而产生的，光纤的色散现象对光纤通信极为不利，光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。
2.2 光纤通信的原理
光纤通信的原理是：在发送端首先把要传送的语音信号变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度变化而变化，并通过光纤发送出去。在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
2.3 光纤通信的特点
（1）频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有更大的传输带宽。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps。
（2）损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0―20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。
（3）抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界中雷电、电离层变化的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高电压输电线平行架设。这一点对于强电领域的通信系统特别有利。
（4）无串音干扰，保密性好。光波在光纤中传输，因为光信号被完全的限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，泄漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点外，光纤还有径细、重量轻、柔软、易于敷设，光纤的原材料资源丰富、成本低，温度稳定性好、寿命长等特点。
3、光纤环网通信
光纤环网是为了防止光纤网络中任何一条连接线断掉，影响连接中的一个区域所带来的网络安全隐患。它能防止任意一处连接发生故障而影响整体网络，使网络处于冗余模式，大大提高了通信系统的稳定性。
3.1 光纤环网通信的原理
光纤环网在物理连接上成环形，但在工作时整个网络成链状结构，环网上的每一个设备都知道并且能随时通知其他设备自己的状态。一旦有某一段网络发生故障，临近交换机就会马上通知其他交换机，在极短的时间内这一信息就会传遍整个网络，当所有设备都知道这一信息时，原来没有数据通过的那段链路马上进行数据传输。当损坏的网络修复后，网络便会恢复到初始的工作状态。所以，如果在系统工作时交换机的连接介质发生故障，环网的环形结构将会在设定时间内切换成拓扑结构的网络，从而保证系统的可靠性。
3.2 光纤环网通信在煤矿企业中的应用
近些年随着开采技术的迅速发展，很多大中型煤炭企业的采掘面延的伸距离远远超过了通信电缆的通信距离，通信质量不能满足生产需要。研究显示光纤通信具有频带极宽、损耗低、抗电磁干扰能力强、无串音干扰、资源丰富、成本低、温度稳定性好、寿命长等优点。因此，更多大中型煤炭企业相继引入了光纤环网通信。
（1）煤矿工业以太环网组建。工业以太环网可将煤矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业视频图像、数字语音、调度数据等信息集成到环网中。
（2）煤矿工业以太环网中各子系统组建。井下工人员定位系统、无线通讯系统、安全监测监控系统、电力监控系统等各子系统的建设，在煤矿工业以太环网建成以后，可以统一接入以太环网进行数据传输，可以省去光纤线路的重复敷设。
（3）电话信号传输。主要用于企业部门之间、井上下员工及企内较远距离的电话信号传输及调度。
（4）局域网信号传输。主要用于各内部办公网络、销售网络、财务管理网络等。通过上述范围的光纤应用，各办公及井下各采区工作面的通信达到了快速清晰，计算机网络数据得到了快捷稳定的传输，给职工工作来了极大的便利。井下人员作业情况、环境情况、设备运转情况等都能通过以太环网集成后传到调度指挥中心，调度指挥中心能够高质高效地对煤炭生产各环节、各子系统的监控监测信息进行实时显示，使调度室和相关人员能够及时掌握矿井安全生产的信息，以达到集中控制和指挥调度，使企业的安全生产有了有力保障。
4、结束语
光纤通信在煤矿企业中的应用，各办公电话通信达到了快速清晰，井下监测网络数据得到了准确的传输。而且计算机网络数据的快捷稳定的传输，为煤矿企业的安全生产提供了强有力的保障，确保煤矿的安全生产。
参考文献
光纤通信原理范文6
本文介绍了什么是光纤通信和光纤通信的历史以及原理，阐述其优点和缺陷，并针对FTTH的缺陷提出光纤通信未来发展的出路。
【关键词】
光纤；通信；历史；优势；缺陷；FTTH(Fiber To The Home )；发展出路
中图分类号： E965文献标识码：A 文章编号：
【正文】
光纤通信的概念
光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。它首先要在发射端将需传送的电话、电报、图像和数据等信号进行光电转换，即将电信号变成光信号，再经光纤传输到接收端，接收端将接接收到的光信号转变成电信号，最后还原成原信号。
光纤通信的历史
随着社会的快速发展，信息的传输量需求大幅度提高，传统的通信方式已不能满足人们的要求，于是聪明的人类注意到了光通信上。
其实在人类发展的早期，人类已经开始用光传递信息了，这样的例子有很多，如打手势、烽火台。
在近代历史上，1880年，美国的贝尔发明了“光电话”。它的出现证明了用光波作为载波来传输信息是可行的，而且也给了后人启示：要实现光通信，最重要是找到合适的光源和传输介质。
1966年，被誉为“光纤之父”的英籍华裔科学家高锟首次提出了光纤传输光信号的理论。
1970年，康宁公司研制出衰减为20dB/km光纤。同年，贝尔实验室在温室下成功研制出可以连续工作的半导体激光器。
1977年，在芝加哥相距7km的两个电信局之间进行了数字光纤通信系统传输实验，迈出了第一代光纤通信的第一步。
1980年，进入了工作波长为1310nm、使用多模光纤传输的第二代光纤通信时代。
1983年，实现了使用单模光纤在1310nm波长的第三代光纤通信。
20世纪80年代后期，进入了使用单模光纤在1550nm波段上传输的第四代光纤通信阶段。
自1995年以来，光纤通信的发展进入了第五代。
光纤通信的原理
光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纤通信。
光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
光纤通信的优势
光纤通信与其他形式通信的主要区别有两点，一是载波频率很高，二是用光纤作为传输介质，其优势体现在以下几个方面。
信道带宽极宽，传输容量大
有线通信从明线发展到电缆，无线通信从短波发展到微波和毫米波，都是试图通过提高载波频率来提高信道容量。而光纤中传输的光波是迄今为止使用频率最高的载波，其传输量无疑也是最高的。
中继距离长
中继距离是指传输线路上不加放大器时信号所能传输的最大距离。这样就能有效的降低成本，提高通信的可靠性和稳定性。
抗干扰
影响通信质量的重要原因就是干扰。通信系统的干扰源有很多，有天然干扰源，如雷电、电离层的变化和太阳黑子活动等；有工业干扰源，如电动机和高压电力线，还有无线通信的相互干扰等。光纤通信系统能从根本上解决多年来困扰人们的干扰问题。
保密性好
保密性好是对通信系统的一个重要要求。现代侦听技术已能做到在离同轴电缆几千米的地方窃听电缆中传输的信号。但光波在光纤中传输，不易泄漏出来，难以用传统的方法窃听其中的信息，同时，它也不会干扰其他通信设备的正常工作。
节约有色金属
光纤通信技术的推广将节约大量的金属材料。光纤还具有线径细、重量轻、寿命长等优点。由于光纤的诸多优点，除了在通信中使用外，它还在其他许多领域，如测量、传感、自动控制及医疗卫生等方面得到了广泛的应用。
光纤通信的缺陷
光纤本身也存在一些缺陷。光纤在生产过程中其表面存在微裂纹，从而使光纤的抗拉强度低；光纤的连接必须使用专门的工具和仪表，光分路、耦合不是十分方便，光纤弯曲半径不能太小等。
上面也都只是光纤本身的缺陷，这些影响在实际工程和维护工作中都可以避免或解决。光纤通信的缺陷主要在FTTH上。FTTH(Fiber To The Home )，顾名思义就是一根光纤直接到家庭，其发展遇到的问题如下。
1．市场需求的培育发展和产业链的形成尚需时日。
2.技术和成本瓶颈。首先从技术层面来讲,目前广泛采用的ADSL技术提供宽带业务有一定的优势,与FTTH相比,价格便宜,利用原有铜线网使工程建设简单,是FTTH目前推广的主要竞争对手。
3．政策和法规相对滞后,各项标准还没有出台。目前我国推广光纤到户的发展基本处于各自为战的状态, 各个地方政府政策各不相同,零星破碎,有的地方根本还没有鼓励优惠政策。
六、我国光纤通信的发展出路
