时间：2022-02-15 18:41:18
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1光纤模型
对于一些较为复杂的矢量信息的调制，光通信系统当中则一般都是用IQ调制器进行；光纤模型是为了将通信相干系统内处理数字信号进行提高，因此必须要具体研究整个系统内信号进行光纤传输的现象，而该现象则需要从物理以及数学的模型当中入手，对对应的补偿或均衡技术进行研究过程中将数字信号处理技术的作用发挥出来，使得光信号变换成为电磁波的形式，具体的解是在麦克斯韦方程组导出的波动方程中进行的，表达式是：其中X是信号偏振方向的单位向量，是初始振幅的傅立叶表示，是常数，最终将光信号基态模式分布成F（x，y）看成是近似高斯函数。另外在研究接收端过程中，一般都是将光相干接收机作为主要组成进行研究，其能够对接收机进行直接测探，让所检测的信号强度信息得以增强，同时还能够将强度调制信号进行光电转换前对其进行除匹配滤波之外的处理。
2信号处理
研究相干光通信系统内处理数字信号的技术主要是：光纤信道是信号进行传输的通道，而其中所出现的不同形式的失真或者损伤就会在结合过程中出现线性或者非线性的失真。而线性失真的补偿是不存在因果关系，即无需顾虑其顺序问题，不过需要在具体算法当中遵循以下原则：分离所需估计的线性失真为单独形式的变量，并补偿态应该优先估计，对于算法较为简单的变量，然后再补偿随机变量，最后才是对所有变量进行完整补偿。算法流程：每个方框所代表的都是相干接收机内的数字信号处理系统的子系统，且子系统之间所可能出现的反馈线路的具体图表也要进行表示，在预处理算法的研究中，它是指在进行实质的信道均衡、载波恢复之前，对采样后的信号进行一定程度的预先处理，为形成数字信号处理算法做出充分的准备。
3信号补偿
使用数字信号处理算法之后，相干光通信系统对信号补偿是在接收端，具体使用过程当中则会根据情况的不同来使用不同形式的数字信号处理子系统。去偏移系统可以针对偏振之间的采样时刻偏移进行补偿。正交化系统可以补偿因调制器和混频器缺陷造成的欠正交状况。归一化系统能够将信号具备单位的能力和幅度，进而使得信号发生色度色散后可利用静态信道的均衡系统对其进行补偿。即使出现不当采样而导致误差出现时，也能够使用采样时钟来对系统进行相关补偿。即自适应的信道均衡系统能够对于偏振所出现的相关损伤进行补偿，载波相位回复系统是估计载波相位的噪声，进而对所出现的失真进行补偿。载波频率恢复系统则是对发送端和接收端之间载波所出现的频率偏移进行补偿和估计。对于光线非线性造成的信号损伤可以借助非线性补偿系统进行补偿。
4相关耦合
在应用数字信号处理算法过程当中，先在接收端破和所输入的光信号和本振光，进而根据上述的数字信号处理技术子系统来对所耦合的光信号进行模数转化、去偏移以及正交化恢复等处理，然后根据实际的应用环境来选择具体形式的反馈和补偿。即相干光通信系统中有了数字信号处理算法的应用将会对其色散、偏振等造成的信号失真有了非常有效的补偿，进而更好的促进了相干光通信系统的发展。
二、小结
考虑到高灵敏度的激光相干通信更适用于远距离的通信，这里以GEO轨道为例，综合考虑文献［8，12］的参数，以传输速率为2Gb／s的2PSK零差系统为例，选定的参数如表1所示。对信号光束与本振光束的要求按照文献［7］执行。为了更清晰地说明像差对接收系统可靠性的影响，分两步进行讨论，首先探讨接收系统各种像差各自所产生的影响，然后再探讨它们相互是否具有校正补偿功能。
不同像差单独作用时
先来考查倾斜、离焦、彗差及像散这4种像差对系统可靠性的影响。把表1的数据代入（13）式，并对倾斜、离焦、彗差及像散的像差进行归一化处理，即令W1x，W20，W31，W22分别除以λ，以此作为自变量，依次把（9）～（12）式代入（13）式进行运算，并对所得误码率进行以10为底的对数变换，得到图1和表2所示的像差与误码率关系。
图1横坐标表示归一化的像差系数，纵坐标是取对数后的误码率。从图看到，对于星间相干光通信接收系统其可靠性容易受各种像差的影响。从图1两坐标轴的起点和表2第1列数据可以看到，在表1设定的参数下，在没有像差的影响的情况下，系统最小误码率接近10－8；当有像差时，从图中4条曲线并比较表格第2～5行的数据，可以看到，接收系统的误码率随着像差的增加而递增，其中倾斜像差对接收系统误码率的影响最大，离焦和彗差相当，而像散的影响最小。若以εBER≤10－6为标准，系统能承受的最大倾斜像差W1x仅为0．2λ，最大离焦W20及彗差W31大约为0．32λ，最大像散W22不超过0．41λ。可能的原因是：系统一旦有倾斜像差，信号光束将完全偏离焦点，它与本振光束所形成的有效混频区域锐减，从而混频效率急降，使误码率快速攀升。离焦像差将使信号光束的聚焦光斑沿光轴在焦点前后变动，从而改变焦点处的光斑质量，影响它与本振光斑在焦点处的混频效果，使误码率上升；与倾斜像差导致的混频面积减少相比，这种信号光束聚焦特性的劣变是温和的，所以离焦像差对系统可靠性的影响比倾斜像差小。另外，考虑到接收光学系统已经进行过高阶像差的优化设计，且采取了抗扰动措施，所以彗差与像散的影响将更小，这也从侧面说明优化设计后的系统无需考虑更高阶像差的影响。
像差间的相互校正
根据文献［7］，倾斜像差与彗差之间、离焦与像散之间具有部分校正效应，接下来将进行比较分析。此时把（11）式改写成（14）式，而（12）式改写成（15）式。把（14），（15）式分别代入（13）式，并采用归一化像差系数，令W31／λ和W22／λ分别取：0．00，0．25，0．50，0．75，1．00，得到图2，3和表3，4所示结果。
图2表示倾斜像差与彗差之间的校正效果。以εBER≤10－6为标准，当倾斜像差W1x／λ＝0，从纵坐标轴上看，彗差W31／λ＝0．50时，系统的误码率接近10－4，已超出标准2个数量级；当W31／λ＝1．00时，误码率更是接近10－2。所以，若对彗差不进行校正，随着其数值的增大，误码率呈指数增长。但是，从图2也可看到，对于归一化的彗差W31／λ，可以通过调整归一化的倾斜像差W1x／λ来部分校正，从而降低系统误码率，提升系统可靠性。譬如，同样是W31／λ＝0．50，但只要调整W1x，使W1x／λ大致在－0．34～－0．24之间，则可以维持误码率εBER≤10－6。不仅如此，从图2来看，即便W31／λ＝1．00，只要W1x／λ大致在－0．44～－0．66之间，误码率依然可以小于等于10－6，而此时若不进行校正，误码率已接近10－2。因此，当W31／λ≤1．00时，为了保证系统误码率εBER≤10－6，通过调整W1x，倾斜像差与彗差之间能实现部分相互校正。
表3给出了通过调整倾斜来校正彗差而提升系统误码性能的效果。观察第4～7行，单独看每行时，发现随着归一化倾斜像差系数－W1x／λ绝对值的递增，误码率会经历变小、稳定、再变大的过程，这正是倾斜对彗差校正的体现，且对于不同取值的彗差，有相应的最佳倾斜调整参数，譬如当W31／λ＝0．25时，令－W1x／λ＝0．16，系统误码率由补偿前的10－6．7降低至最小值10－7．7，系统误码性能提升一个数量级；而比较第4、5、6、7行的数据，可以看到，随着彗差的增大，倾斜对其校正效果越来越弱。
回顾（8）与（14）式，可以发现，彗差W31ρ3cosθ（其中W31＝W131H）与x方向性的倾斜W1xρcosθ具有相似性。对于相同的θ，若令ρ取1，则彗差由W31决定，而倾斜由W1x决定，因此，只要两者取值相反，便能相互抵消，从而提高混频效率，降低误码率。对于W1yρcosθ有相同的结论。
图3和表4表示了离焦与像散的相互校正作用。其变化趋势与图2相似，从图3看到，当W22／λ≥0．75后，不管离焦像差W20如何变化，系统的误码率不可能满足εBER≤10－6，与之相比，即便是彗差W31／λ＝1．00，通过调整W1x，依然可以实现误码率εBER≤10－6的目标。以误码率εBER≤10－6为标准，经计算，此时的W22／λ＝0．53。因此，只有当W22／λ≤0．53时，才能通过调整W20对W22进行部分校正。
（一）普通光纤
普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。
（二）核心网光缆
我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。
（三）接入网光缆
接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。
（四）室内光缆
室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
（五）电力线路中的通信光缆
光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。
仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。
（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。
光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。
（三）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。
全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
三、结语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
参考文献：
[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）
[2]毛谦，我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006,(8).
[3]王磊、裴丽，光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，（4）：59-60.
[论文摘要]光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信和军用通信等领域。综述我国光纤通信研究现状及其发展。
近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围
不断扩大。
一、我国光纤光缆发展的现状
（一）普通光纤
普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。
（二）核心网光缆
我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。
（三）接入网光缆
接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。
（四）室内光缆
室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
（五）电力线路中的通信光缆
光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。
（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。
光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。
（三）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。
全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
三、结语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
参考文献：
[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。
目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。
二、光纤通信技术的趋势及展望
目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。
（一）向超高速系统的发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
（二）向超大容量WDM系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
（三）实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。
由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
（四）开发新代的光纤
传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。
（五）IPoverSDH与IpoverOptical
以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。
（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网
近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。
参考文献：
[1]赵兴富，现代光纤通信技术的发展与趋势.电力系统通信[J].2005(11):27-28.
[2]韦乐平，光纤通信技术的发展与展望.电信技术[J].2006(11):13-17.
1.1选择良好施工环境
为了进一步保证光缆线路敷设的质量，要注意选择良好的施工环境，选择在气温适中时进行施工，当气温过冷和过热时，要进行相应的保温和降温措施，另外在空气中尘土较多的大风天要停止作业，避免在敷设过程中受到尘土的污染。
1.2施工人员选择
在进行光缆敷设施工时，首先要选择具有一定经验和资格的人员进行施工，并且建立良好的通讯基础，因为许多人为的因素很可能会影响光缆线路敷设的质量。
1.3施工注意事项
在进行光缆敷设时，除了按照相关设计规范施工外，还应注意以下几方面。首先要注意光缆的弯曲半径不能小于外径的20倍。其次要注意牵引的过程，在牵引时要控制好牵引的速度，通常控制在每分钟10米左右，而且牵引的长度要控制好，不能太长。在牵引时要将主要受力点选择在加强芯上，而且牵引张力不能过大，通常不能超过设计值的80%，而且在启动阶段的瞬间牵引力不能超过设计值。最后要注意对沟槽回填时，避免一些石块等杂物进入沟槽内，先回填一层细土，在利用人工踩平后再将原土进行回填。
1.4光缆接续
通常每一段光缆的长度在2千米，所以在整个敷设过程中要进行多次的光缆接续，能否处理好光缆接续对于整个工程的质量是非常关键的，光缆接续工作可以分为两部分进行，一方面是光纤接续，另一方面是护套接续，以下对光纤接续的几个关键点进行详细分析。
（1）光纤端面处理，在制备的过程中首先将涂覆层去掉，这个过程要保持光纤的平稳，操作时间要短，在涂覆层去掉后对裸纤进行清理，最后进行断面切割，在断面切割时要准备好清洁的切割刀，切割面与光纤垂直而且没有破损和毛刺。
（2）光纤熔接，在进行熔接时要保持光纤的平稳，光纤的端面要保持清洁，不能与其他地方接触，而且熔接时两个端面的距离要掌握适中。
（3）是熔接质量的控制，在光纤熔接过程中，通常会由于一些干扰因素使熔接质量受到影响，所以在熔接时一定要做好监测工作，在发现熔接不合格时及时重新进行。
（4）减少损耗，在光缆接续时有许多的影响因素会造成损耗增加，通过选择性能较好的工具，在熔接过程中及时去除熔接设备和切割刀的槽中碎末，可以降低光纤的损耗。
2光缆线路敷设后的测试阶段
在光缆线路敷设完成后，要对光缆进行测试，通过背向散射曲线的方式来检验光纤的连接是否稳定，光纤的整体衰减程度是否均匀，在光纤上是否存在损伤。在光纤测试时要对光时域反射仪的参数进行设置，不合理的参数将无法达到测试的目的，除了常规参数外，需要设置的关键参数为折射率、余长系数、距离范围和脉冲宽度，以下对其进行简要分析：折射率能够决定测试的最终精度，余长系数要充分考虑光缆长度与光缆中光纤长度的差。距离范围的设置要大于测试光纤的长度，通常选择为测试光缆长度的1.5-2倍。短脉冲能够提高分辨率，适合于长度较短的光纤，长脉冲可以提高动态范围，适合于长度较长的光纤。
3光缆敷设的规定
光缆敷设的规定需要做到实处，只有真正按照规定做好光缆敷设，才能够真正确保光缆线路的质量。下文中，笔者简要分析光缆敷设的相关规定。
第一，需要考虑光缆敷设的静态弯曲半径。从理论上来说，光缆敷设的静态弯曲半径需要大于光缆外径的15倍，在实际的施工过程中，光缆敷设的动态弯曲半径需要大于光缆外径的20倍。只有这样，才能够确保光缆敷设工作的正常开展。
第二，就笔者的研究来看，在实际是施工过程中，相关工作人员需要注意，布放光缆的牵引力不能超过允许张力的百分之八十，而最大的牵引力也需要在张力的控制范围内才可以。
第三，在安置光缆的过程中，一定要确保光缆不会出现扭曲、浪涌等状况。从理论上来说，光缆的安置一般都是通过弧形的状态来安置的，尽量不要出现安置光缆过程中出现急弯的情况。
（1）在电力通信中，完成通信需要多个设备的参与，而这主要是由于设备的性质不同、功能不同，且所承担的任务也不同，因此，这就使得电力系统通信网络结构复杂，由于传统的通信已无法适应电力系统通信网络发展的要求，因此，把光纤通信作为介质，提高通信质量也就成为一种趋势。（2）电力通信与其它通信之间的区别在于，其不仅对传输信息质量要求高，而且在通信实时性方面有着较高要求。随着中国经济社会发展的转型升级，电网规模的扩大，通信信号的种类日渐繁杂，同样要求在电力系统通信领域应用光纤通信，不仅包括继电保护信号，也包括语音信号，通过应用光纤通信，可提高信号传输质量。（3）由于电力系统的覆盖范围广，在通信这一领域，对传输范围和抗冲击能力均有较高的要求，为了最大程度上降低通信的损耗，保证传输的质量，特别是长距离传输的质量，也要求应用光纤通信。
2电力系统中光纤通信的特点
光纤通信的特点，主要是相对于传统电力通信方式来说的，这些特点同时也可视为光纤通信的优点，主要包括以下几个方面：（1）电力系统中的光纤通信的通信容量相当大，一般情况下，一对光纤便足以满足上百路甚至上千路信息路径通过，同时在一根光缆中，含有几十根甚至上百根光纤纤芯。（2）众所周知，光纤的制作材料一般为硅或者玻璃，所以这也就意味着光纤制作的原料来源非常丰富，所以对于节约金属材料的使用量具有重要的意义。（3）在电力系统通信领域中，光纤通信的保密性良好，外界的电磁干扰不容易对其造成影响，同时光纤通信也不受雷击、潮湿等因素的影响。（4）电力系统用的光纤，主要是OPGW光缆，其敷设与地线一次性完成，比较简单。（5）由于光纤通信无感应性能，所以电力系统中的光纤通信不容易受到电位升高的影响，毫无疑问，光纤通信技术是电力通信系统最为理想的通信技术。
3光纤通信在电力系统中的应用领域
光纤通信在电力系统中主要在以下方面有应用：（1）电网监控与调度自动化。电网智能化和自动化程度提高，在电网中应用光纤通信技术成为一种常态，在监控与调度中的应用表现为：把监控传感器采集到的状态信息传输给上级系统，同时下达有关的指令。（2）在配网自动化中的应用。确保系统运行的安全性与可靠性，要求在电力系统通信领域应用光纤通信，在状态监测、调度管理与分层控制等方面具有重要的作用。此外，光纤通信在继电保护器中也有着应用，主要是用于保护电流纵差中的导引线、保护继电保护装置、智能变电站或控制室内的信号传输线等。
4光纤通信在电力系统中的发展前景
现阶段，光纤通信在快速发展的形势下，已经发展到第五代光纤通信阶段，在这一阶段的光纤通信技术，具有容量大、信号传输速率快等诸多的优点。随着技术的进度与经贸水平的提高，全球的信息化程度逐步提高，因此对光纤通信的通信距离、容量和速度等提出了更高的要求。电力系统中，光纤通信的发展前景包括下面几个方面：
4.1光纤传送网新技术
目前，传输40GE/100GE网络的技术中，主要包括两种技术：①40Gbit/s技术；②100Gbit/s技术。同时，这两种技术中又包含有编码调制技术、色散补偿技术与非线性抑制技术，以及OSNR保证对策等几个方面。在未来电力系统发展过程中，为有效保证长距离光纤通信的要求，应使用光纤传输网新技术，主要是FEC技术，也就是多种增强前向纠错技术，以及动态增益均衡技术、新型编码调制技术等，通过利用电均衡接收机、功率调整技术等，可实现增加容量的目的。而频分复用技术、偏振复用技术和波分复用技术等，在未来的电力系统通信中，毫无疑问将会有越来越广泛的应用。
4.2光纤通信接入网新技术
在现阶段，电力系统中光纤通信接入技术主要存在传输距离、分光比、业务支持能力等方面的差距。目前光纤接入技术包括EPON技术（即太无源光网络）、GPON技术（即基于I-TU-TG984标准的新宽带无源光网络），以及基于星型结构的以太网接入技术、基于树形拓扑的APON/BPON技术等。一般情况下，EPON技术的实现，相比于GPON技术来说要简单不少，但是对于多业务的支持能力不如GPON技术。而基于星型结构的光纤接入技术是在传统的以太网的基础上实现的电力系统光纤通信的接入技术，这种技术适宜在单用户对宽带的要求大的区域（此种光纤接入情况下只能对单个用户进行连接）或者具有丰富光纤资源的区域，因此，相对来说基于星型结构的光纤接入技术的范围比较窄，并不是主流光纤接入技术的发展方向。
4.3光纤通信光交换新技术
对于光网络来说，典型属性之一便是光交换。当前，基于实现特征与交换颗粒进行光交换技术的划分，可以分为OPS即光分组交换、OBS即光突发交换、OCS即光路/波长交换。OCS的交换单位是波长，具有易于实现，交换颗粒大的优势，然而宽带的利用率以及复用特性非常差；OPS的交换单位是分组，并且交换的颗粒较小，因此不易于实现，然而其宽带的利用率以及统计复用特性非常好。基于光路/波长光交换技术与光分组交换技术的OBS，相对来说较为容易实现，同时，宽带利用率和复用特性能较好，因此，在未来电力系统通信中光纤通信的应用中，OBS会处于主导位置。
5结语
光纤通信系统主要包括接收、发射以及基本光纤传输系统，详见图1。二、矿山通信(一)矿山通信的现状自二十世纪80年代中期以来，世界各大厂商就推出了多种标准。到目前为止，在50多种国际标准中有十几种常用的。例如工业以太网、基金会现场总线(FF)等。现场总线的传输介质有很多种，主要有视频监控支持信号线、人员定位支持双绞线、环境监测支持双绞线、光缆、通信联络支持无线通信等。这些业务都有向以太网兼容发展的趋势。例如基于工业以太网的各种监测系统，基于WIFI通信的信息传输系统，其中WIFI的使用范围和发展尤为迅速且日益壮大。
二、矿山通信的制约因素
矿山通信企业的特点主要是设备更新速度慢、建设时间长等。由于每个时期的通信设备都一起运行，所以会有信息孤岛现象的问题存在。且其内部系统有不少不同来源的信息。例如矿山系统和外部环境间有信息流动和交换的现象，其中包括矿产品销售、人力供应、电力供应等。这类信息相互制约、相互影响。矿山井下施工建设中，由于井下结构复杂、空间狭小、接收不到信号等因素，急需先进的矿山通信技术，以便在施工过程中能准确、及时的传输信息，为优化方案提供参考的依据。
三、光纤通信与矿山通信系统建设的实际应用
(一)矿区网络连接系统中的应用
光纤的高宽带、低成本等特点能满足矿山信息传输日益增长的需求［2］。国家已经制定了光缆使用的相关标准，很多矿山企业也投入生产使用。目前一些普通光缆线、架空地线复合光缆以及阻燃光缆等都被矿山企业利用，以连接各矿山建筑设施和采矿点。这类光缆的使用大大提高了施工的便捷性和线路的稳定性，同时还能有效节约施工建设的成本。因为增加光纤芯数并对光纤价格的影响不大，所以在需要光纤芯数的基础上再适当预留一点，以免日后需要时能及时提供，以满足业务多样性的需求。由于光纤通信技术具有一致性传输系统介质的特点，所以，现代矿山通信系统的建设中，可以将光纤以太网作为介质，其传输距离远，损耗低，承载力强，其接入方法即介质转换，光纤两端都是光猫，从光猫出来有的需要接入光端转换设备，把光纤带的光信号转换成网线携带的数字信号，有些光猫集成的转换功能，可以直接转换输出数字信号。利用光纤线路构建一个矿山骨干通信网，再加入无线设备和该通信网配合使用，为矿区提供无线设备或有线光缆的双重信息传输和接收口。图2矿业光纤以太网结构模型例如，某矿业根据矿区的实际情况，经过建设和相关系统的整合，建立了光纤以太网，该组网可以全面覆盖整个矿区的建筑。其中工业环网的整个线路连接选用变电所、两个大车间以及办公楼，矿区的地表到井下被全部覆盖;其分支线路覆盖了所有生活区域。光缆可以传输人员定位、电力调度、视频监测、环境监测、有线电视等业务数据，实现一条光缆线的多种业务同时使用，既节约施工费用又节约工程建设的成本。关于该矿山企业的光纤以太网的构建结构见图2。将光纤通信技术运用到矿山企业工程中，建设完整的光纤骨干网，为各种业务传输信息数据，以解决数据传输过程中的链路问题。
(二)矿区电力中的应用
当前，矿山电力系统中很多自动化设备只应用于漏电保护、防爆开关和配电网等相关功能，它们之间没有互相连接的网络系统，都是单独运行的状态。矿井复杂的内部结构对供电系统的工程量提出更高要求，配电供电服务系统以及变电所建设的主要目的是保障开挖采掘运输的过程是畅通的。但在实际井下挖掘作业时，由于井下复杂的地质条件，供电系统经常会出现故障，一旦失去电力服务，井下的挖掘工作就没有办法进行，这将严重影响施工进度，从而降低矿井开采的生产量。利用特种光纤技术能有效改善井下的供电现状，在矿山供电系统中应用复合电线可以为井下施工的机械设备提供源源不断的稳定电力，保证这些设备的正常操作和运行，利用光纤技术建立完整的网络系统，合理使用和分配电力资源，确保矿山施工区域供电的稳定性。同时，还可以在一定程度上节省建设供电系统的成本，在电力系统运行的过程中，也能有效缩减成本，从而有效提高矿山企业工程建设的整体经济效益。在完成网络系统的建设基础上，再采用以太网络技术，构建更加完善的网络监测系统。除此之外，光纤技术还可以结合多媒体显像技术，对井内的实际运行状况进行实时监控，在很大程度上提高了矿井开采的工作效率。工作人员通过监测系统可以充分掌握矿井内部的实际施工情况。如果井下有设备故障等问题，监测系统可以及时准确地反映故障的实际情况和具置，并第一时间切断故障发生的局部电源，同时发出警报，提示工作人员，以便在第一时间实施具体可行的解决措施，并在最快时间内恢复井内供电，将故障带来的影响和损失降到最低。
四、结束语
本课程内容分为：光通信基本理论、光纤通信基本原理、光纤通信新技术特征等三大部分.主要内容为：绪论、光纤发展、光波导理论与光纤特性、光缆及工程应用、光发送与接收、光无源器件、光放大器、光纤通信系统与设计等.采用的教学方法以课堂教学为主，辅以实习实训等.授课对象为我校本科专业自动化、通信工程、电子信息工程等专业，授课理论学时54，实习实训18，各教学环节学时分配从近4年的教学看，大家普遍认为该课程理论较难、实训操作难、而且理论与实训结合较少.导致大学生们对该课程缺乏学习的主动性、积极性，不利于专业技能人才的培养.作者根据近4年的经验和学生获取该课程的知识、技能的效果，从课程的教学内容、教学方法、手段及见习实训等几个方面提出教研教改的意见.
2光纤通信课程理论教学
针对同学们反映本课程中难懂的理论知识、课前我补充了一些基础知识.比如光波导理论、高等数学、光电子技术、电磁学等知识在该课程中要用到的重要理论.列出一些参考书目供学有余力的同学选读，比如杨祥林编著的《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社出版的顾畹仪编著《光纤通信系统》教材.我们采用多种方法分析一些抽象概念，逐步阐述.例如，光纤传输的波动理论是光纤通信理论中的一个重要内容，通常采用的方法就是波动方程和电磁场表达式求解，其过程繁杂，同学们很难将推导出的理论结果和实际上的物理意义对应.因此在该部分的教学中采用先引入并重点讲解波导、导波等概念的方法，然后解释传输模式，不同的模式对应不同的传播角，产生不同的离散模式是由于光波在芯区和包层分界面上发生反射时产生相位移动引起的，在理解概念的基础上，再运用特征方程理论推导出结论.充分利用多媒体的优势，多媒体PPT教学与传统教学模式相结合，以便提高教学质量.结合该学科的实际，作者制作了适合实际情况的PPT课件，课件的教学效果良好，比如在讲解数字光纤通信系统组成的时候，结合PPT课件图，直观、形象生动的看出了系统由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成.此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等.
3光纤通信实训教学环节
本课程的实训环节除了安排常规的8个实验，模拟信号电—光、光—电转换传输实验、数字信号电—光、光—电转换传输实验、光发送、接收模块实验、光纤无源器件特性测试实验、数字光发送接口指标测试实验、光纤传输特性测量实验波分复用（WDM）光纤通信系统实验等.另外，笔者引入了OpticSimu仿真实训软件，该软件恰好可以克服以上硬件实验平台的不足，可以方便地配置各种光纤通信系统和网络，形象地得到仿真实验结果，配置各种光纤通信系统和光网络，仿真其传输性能，方便、形象地获得系统和网络中各点的光谱、波形、眼图、光信噪比和接收灵敏度.软件界面如图2所示.图3是利用原子功能器件搭建的光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）结构.运用OADM和OXC，构建WDM光网络，并对其进行传输性能仿真，为光网络的设计和规划提供参考.
4结束语
