光纤光缆与通信电缆的发展和思考1.docx
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光纤光缆与通信电缆的发展和思考1
重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目光纤光缆与通信电缆的发展和思考
学生姓名系别电子信息工程专业通信技术班级
指导教师职称讲师联系电话
指导教师所在单位重庆邮电大学移通学院
主
要
研
究
内
容
、
方
法
和
要
求
研究主要内容:
光纤光缆与通信电缆的通信原理,光缆与电缆的主要特点和运用,光缆与电缆的发展现状,光缆与电缆的发展趋势及未来。
研究方法和要求:
通过查看指纹识别的相关文献、书籍、杂志,学习相关知识,研究指纹识别的原理和特性,分析指纹识别系统的工作情况,研究指纹识别技术的应用情况。
进
度
计
划
4月5日~4月10日资料整理收集阶段,审查研究阶段
4月10日~5月1日完成论文初稿阶段
5月1日~5月20日修改论文阶段
5月20日~5月25日论文定稿阶段
5月25日~5月30日准备答辩阶段
主
要
参
考
文
献
[1]孙强,周虚.光纤通信系统及其应用.北京:
清华大学出版社2004.
[2]刘增基,周洋溢.光纤通信.西安:
西安电子科技大学出版社2001.
[3]张开栋,通信光缆施工.北京:
人民邮电出版社2008.
[4]袁国良,李元元.光纤通信简明教程.北京:
清华大学出版社2006.
[5]胡庆等,通信光缆和电缆工程.北京:
人民邮电出版社2005.
指导教师签字:
年月日
教研室主任签字:
年月日
备注:
此任务书于第一学期第十六周前各系发放给指导教师,指导教师填写完整后于下学期第一周内交回各系,由各系进行统计并组织学生于第二周进行选题,确定选题后,交至辅导员于第三周发放给学生。
毕业设计于第四周开始进行。
摘要
光纤通信与光缆通信在我国近年来发展迅速,前景可观,由其是光纤通信有着长远的发展价值,进入21世纪,光纤通信成为一种发展迅速,技术更新快,技术不断涌现的领域,21世纪人类会进入一个前所未有的信息爆炸时代,IP业务呈指数式增长,信息传递量不断扩大,这也就带动光纤通信的飞速发展,传输率成百倍增长,三网的合并,必将成为现实。
从信息技术发展来看,由于电缆通信的不足,与光纤通信的优势,因此,决定的光纤通信发展的必要,为适应信息技术革命发展的需求,随着光纤技术的不断提高,生产成本的降低,光纤通信将逐渐代替光缆通信。
本论文就光缆通信与电缆通信的特点介绍,光纤通信质量小、体积小、传输质量高,而电缆通讯远逊于光纤通信。
其次两者的发展现状、区别,光纤通信有着较好的发展优势,最后为两者的发展趋势与未来,光纤通信以它独特的优点将会为通信史上一次革命性的变革,必将会主导未来信息网,通信电缆行业的发展趋势,由于需求下降,线缆产业产能相对过剩,企业竞争加剧,使得电缆通信发展举步维艰甚至于退出市场,会逐步形成少数巨头垄断的竞争格局。
关键词
光纤光缆通信电缆区别特点发展
Abstract
OpticalfibercommunicationandopticalcommunicationrapiddevelopmentinChinainrecentyears,byitsisgoodprospects,opticalfibercommunicationhasthelong-termdevelopmentvalue,enteringthe21stcentury,opticalfibercommunicationbecomeadevelopingrapidly,technicalupdatesfaster,technologyconstantlyemergingfield,the21stcenturyhumanswillenteraunprecedentederaofinformationexplosion,theIPbusinessisestablished.anexponentialgrowth,informationtransferquantityincreasing,itwilldrivetherapiddevelopmentofopticalfibercommunication,transferratethreenetsintohundredfoldgrowth,willbecomethemerger,thereality.Judgingfromtheinformationtechnologydevelopment,duetoinsufficient,andthecablecommunicationopticalfibercommunication,sotheadvantageoftheopticalfibercommunication,decided,inordertoadaptthedevelopmentnecessarytheneedsofthedevelopmentoftheinformationtechnologyrevolution,asopticalfibertechnologyunceasingenhancement,theproductioncostreduction,opticalfibercommunicationwillreplacegraduallyfibercommunications.
Thisthesiswillcablecommunicationandcablecommunicationfeaturesintroduction,opticalfibercommunicationqualitysmall,smallsize,hightransmissionquality,andcablecommunicationfarinferioropticalcommunications.Secondlybothdevelopmentpresentsituation,theopticalfibercommunicationhasgoodgrowthadvantage,finallyforbothdevelopmenttendencyandthefuture,opticalcommunicationswithitsuniqueadvantageswilllastforthecommunicationhistoryarevolutionarychangewilldominatethefutureinformationnetwork,communicationcableindustrydevelopmenttrend,becausedemandfalls,cableindustryrelativesurplusproductioncapacity,enterprisecompetition,makescablecommunicationdevelopmentropeyevenexitthemarket,willgraduallyformedafewgiantmonopolyofthecompetition.
Keyword
Opticalfibercablecommunicationcabledifferencecharacteristicdevelopment
前言.............................................................................................................................1
第1章概述.............................................................................................................2
1.1光纤通信简介...........................................................................................2
1.2前期光纤通信...........................................................................................2
1.3现在光纤通信...........................................................................................4
第2章光纤光缆与通信电缆原理.........................................................................6
2.1光通信与电通信.......................................................................................6
2.2光缆与电缆的区别...................................................................................7
2.3光纤通信原理...........................................................................................8
2.4通信电缆的充气维护系统.......................................................................8
第3章光缆和电缆的主要特点和应用...............................................................10
3.1光纤光缆技术的主要特点.....................................................................10
3.2光纤光缆的应用.....................................................................................13
3.3通信电缆的分类及主要特点.................................................................15
3.4通信电缆的发展特点.............................................................................16
3.5通信电缆的应用.....................................................................................18
第4章光纤光缆与通信电缆的发展...................................................................20
4.1光纤光缆的发展现状.............................................................................20
4.2通信电缆的发展现状.............................................................................21
4.3光纤光缆与通信电缆的发展趋势.........................................................22
4.4光纤光缆技术的未来发展走向.............................................................23
4.5通信电缆技术的未来发展走向.............................................................23
结论.........................................................................................................................25
致谢.........................................................................................................................26
参考文献.................................................................................................................27
论文附件.................................................................................................................28
一、英文原文...................................................................................................28
二、英文翻译...................................................................................................35
前言
光纤通信在社会信息化发展的进程中扮演着重要的角色,是通信技术的一个重要分支。
随着新型光电器件的不断出现,光纤通信技术也得到了迅速的发展,使其传输容量得到了极大提高。
目前,光纤已经在很多场合取代了铜线而成为主要的传输媒介。
无论是电信骨干网还是以太网或校园网乃至智能建筑内的综合布线系统,无论是陆地还是海洋,都有光纤的存在,都涉及到光纤传输技术。
对于从事信息技术的人员而言,了解光纤通信的基础知识是至关重要的。
该论文在介绍光纤通信所涉及的基本理论时,力求条理清晰,简明扼要,叙述通俗易懂。
在文章的内容选择上,注重了实用性,突出工作特性以及产品技术规范,在内容的选择上,增强了光纤通信系统的设计和光缆线路施工与测试。
全文共分4章,第1章介绍了光纤通信的基本概念、光纤通信系统的组成、基本技术和性能指标,并对该领域做了回顾与展望。
第2章介绍了光通信与电通信,分析了光纤通信原理与电通信原理。
第3章介绍了光纤通信的主要特点、应用以及通信电缆的分类与特点。
第4章介绍了光纤通信的发展,光纤通信的现状,光纤光缆与通信电缆的发展趋势,以及未来发展走向。
第1章概述
人们的日常生活离不开信息交换,这就是通信。
本章介绍了通信的一些基本概念,回顾光纤通信的历程。
1.1光纤通信简介
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信(optic-fibercommunication;fiber-opticcommunications)是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信技术(opticalfibercommunications)从光通信中脱颖而出,已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,其近年来发展速度之快、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。
1.2前期光纤通信
什么是光纤通信:
自古以来,通信就是人们的基础需求之一,这种需求不断地促使人们开始发明能源信息从一个地方迅速,有效地传送到另一个遥远地方的通信技术,从广义的角度来说,通信就是彼此之间传递信息,现代的通信一般是指电信,在漫长的科学发展道路中,通信经历了电通信(electricalcommunication)和光通信(opticalcommunication)两个阶段,电通信又可分为有线电通信和无线电通信。
类似于电通信,广义的光通信指的是一切运用光波作为载体传送信息的所有通信方式的总称。
而不管传输所使用的介质是什么。
光通信又可分为利用大气进行通信的无线光通信和利用石英光纤或者塑料光纤进行通信的有线光通信。
人们则通常把应用石英光纤的有线光通信简称为光纤通信(opticalfibercommunication)。
谈到光纤通信的发展可以追溯到3000年前的烽火台,古埃及也出现过烽烟塔。
但是它们所能传递的信息量都十分的有限。
20世纪60年代初期,光纤通信发展史上迎来了一个里程碑。
1960年,世界上第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世。
1961年9月中国科学院长春光学精密机械研究所也研制成功中国第一台红宝石激光器。
激光器可产生频谱度很高的光波。
它的出现激起了世界性的光通信研究热潮,给沉寂已久的光通信研究注入了活力。
1962年半导体激光器出现,尽管其还不能工作再室温下。
但它还是给光通信的实用化光源带来了希望。
这个时期,美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信实验。
实验证明:
用承载信息的光波,通过大气的传播,实现点对点的通信是可行的,但是通信能力和质量受气候的影响十分严重。
由于雨雾雪和大气灰尘的吸收和散射光波的能量减很大。
例如,浓雾衰减高达120B/km.另一方面,大气点的密度和温度不均匀,造成折射华伦。
是光速位置发生偏移。
因而通信的距离和稳定性都受到了极大地限制,不能实现全天候通信。
1910年称为光纤通信元年,经过几十年的迅速发展,光纤通信已经逐步点对点通信向多点的全光速密集波复用系统网络推进。
从宏观来看,光纤通信主要包括光纤光缆,光电子器件及光纤通信系统设备三部分,光电子器件包括有源器件和无源器件。
有源器件包括光源(发光二极管,半导体激光器)光电栓测(光电二极管,雪崩光电二极管)和光放大器(掺稀土光纤放大器,半导体激光放大器,光纤拉曼放大器等)以及由这些器件组成的各种模块等。
无源器件包括光连交器,光耦合器,光衰减器,光隔离器,光开关和波分复用器。
光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术,在发信端,信息被转换和处理成便于传输的电信号,电信号控制一光源,时发出的光信号具有所要传输的信号特点,从而实现信号的电二光转换,发位端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端,经光电二极管等转换成电信号,从而实现信号的光一转换。
早在1910年,Debye等人就开始了介质波导的理论研究,1920年就行了介质波导的实验。
1951年出现了传光用的玻璃纤维,但当时的波导纤维仅用于一些医疗设备或光学机械设备中,并不能用于通信,因为他的传输损耗太大,即使是最好的玻璃纤维的衰减损耗仍在1000Db/km以上。
这是什么概念呢?
每公里10dB损耗就是输送的信号1km后就剩下10%,20dB就表示只剩下1%,30dB就只剩下0.1%........1000dB的含义就是只剩下亿万分之一,这是无论如何也不可能用于通信的。
因此,当时有很多科学家和发明家认为用玻璃纤维通信渺茫,失去了信心,放弃了光纤通信的研究。
由于缺乏稳定可靠和低损耗的传输介质,光纤通信一度几乎停顿。
1.3现代光纤通信
一般认为光纤通信的发展只有几十年的历史。
1966年,被称为“光通信之父”的英籍华人高锟(C.K.Kao)博士等,根据介质波导理论,提出光纤的通信概念。
他预见到,只要设法消除玻璃中的杂质,做出有实用价值的低损耗光纤是完全有可能的,并指出光纤的损耗为20dB/km的要求还远大于材料的机理所确定的损耗极限。
然而当时绝大多数的人认为这不可能,只有少数机构有远见卓识的领导人和科学家进行了研究工作。
直到1970年,美国康宁公司的Maurer等人首先研制出损耗为20dB/km的光纤,并在1972年又把光纤的损耗降到4dB/km,此时,各国都开始重视光纤通信这一新的通信方式,继而是光纤通信的研究有了飞速的发展。
1973年贝尔实验室发明的MCVD(改进的化学气相沉积法)制造光纤,使光纤损耗下降到1dB/km以下,1974年日本解决了光纤的现场敷设及接续问题。
1975年出现了光纤活动连接器。
1976年在日本NTT和富士通把光纤损耗降到0.5dB/km(1.2um)。
这一年,美国首先在亚特兰大成功进行了44.736Mb/s传输10km的光纤通信系统现场试验,是光纤通信向实现化迈出了第一步。
1977年美国在芝加哥进行了44.736Mb/s现场试验。
1978年日本开始了32.064Mb/s和992.728Mb/s的光纤通信系统现场测试。
1979年AT&T和日本NTT均研制出1.55um的半导体激光器(LD),日本也做出了超低损耗你的光纤(0.2dB/km,1.55um),同时进行了多模光纤1.3um长波长系统的现场测试。
到1980年,多模光纤通信系统已经投入了商用,单模光纤通信系统也进入了现场试验。
1983年日本兴建了一条北海道到冲绳纵贯南北的光缆干线,全线3400km,采用24芯单模光缆,400Mb/S系统。
美国也在东,西海岸各敷设了一条光缆干线,长度分别为600km和270km,芯数为144芯,接着又在1985年敷设了2000km长的南北干线,而且继之又建设了总长500000km的光缆,把22个州用的光缆连连起来,且绝大多数是400Mb/s系。
直到20世纪90年代初,1.7Gb/s系统已经投入了商用,并在发展24Gb/s系统。
欧洲的德国、法国、荷兰、意大利、北美的加拿大,亚洲的韩国等光纤通信技术的发展都很快。
所以综上所述,人们认为光纤通信的发展可粗略的分为以下几个阶段:
第一阶段(1970~1979年):
光纤纤维与半导体激光器的研制成功,使光纤通信进入实用化。
第二阶段(1979~1989年):
光纤技术取得进一步突破,光纤衰耗降至0.5dB/km以下。
第三阶段(1989至今):
光纤数字系统由PHD向SDH过渡,传输速率进一步提高。
1989年掺铒光纤放大器(EDFA)的问世给光纤通信技术带来了巨大的变革。
光纤传输性能的改进,光放大技术,传输色散补偿技术的应用,使光纤通信的优越性进一步显现,系统传输速率与容量大幅度提高
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