摘 要:数字光纤通信是现代新兴的通信系统传输技术,相比于模拟光纤通信具有很多优势。本文就数字光纤通信系统的组成及原理进行了介绍,并与模拟光纤通信的特点进行了优劣分析。
关键词:数字光纤 传输 优点
中图分类号:TN913.7文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)01-0019-01
光纤传输被认为是传输视频、音频、数据及各种模拟信号的上佳选择,在许多行业的各种应用中都得到了广泛的采用。随着技术的发展,新一代运用了纯数字信令技术的光纤传输系统诞生了,它为提升传输标准提供了机遇,将光纤传输推向了一个全新的水平。
1、数字光纤通信系统
光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较,数字通信有很多的优点,灵敏度高、传输质量好。因此,大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。
在光纤通信系统中,光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码,它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的,称为PCM(pulse code modulation),即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号,由PCM电端机产生。从PCM设备(电端机)送来的电信号是适合PCM传输的码型,为HDB3码或CMI码。信号进入光发送机后,首先进入输入接口电路,进行信道编码,变成由"0"和"1"码组成的不归零码(NRZ)。然后在码型变换电路中进行码型变换,变换成适合于光线路传输的mBnB码或插入码,再送入光发送电路,将电信号变换成光信号,送入光纤传输。
1.1 光中继器
目前,实用的光纤数字通信系统都是用二进制PCM信号对光源进行直接强度调制的。光发送机输出的经过强度调制的光脉冲信号通过光纤传输到接收端。由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线路损耗、甚至色散等因素的影响及限制,光端机之间的最大传输距离是有限的。
例如,在1.31μm工作区34Mb/s光端机的最大传输距离一般在50～70km,140Mb/s光端机的最大传输距离一般在40～60km。如果要超过这个最大传输距离,就必须增加光中继器,以放大和处理经衰减和变形了的光脉冲。目前的光中继器常采用光电再生中继器,即光一电－光中继器,这相当于光纤传输的接力站。如此,就可以把传输距离大大延长。
目前常用的光中继器有三种功能:再放大(re-amplifying)、再整形(re-shaping)、再定时(re-timing),这三种功能的光中继器又称为“3R”中继器。但这种过程相对烦琐,很不利于光纤的高速传输。自从掺铒光纤放大器问世以后,光中继实现了全光中继,通常又称为1R(re-amplifying)再生。此技术目前仍然是通信领域的研究热点。
1.2 光学信道
在通信系统中的信道有多种,例如双绞线,同轴电缆,无线电波和光缆等。光学信道也就是我们所知道的光缆。
1.3 光接收机
从光纤传来的光信号进入光接收电路,将光信号变成电信号并放大后,进行定时再生,又恢复成数字信号。由于发送端有码型变换,因此,在接收端要进行码型反变换,然后将信号送入输出接口电路,变成适合PCM传输的HDB3码或CMI码,再送给PCM。
1.4 备用系统与辅助设备
为了确保系统的畅通,通常设置都有备用系统,就好比对磁盘的备份。正常情况下只有主系统工作,一旦主要系统出现故障,就可以立即切换到备用系统,这样就可以保障通信的畅通和正确无误。
辅助设备是对系统的完善,它包括监控管理系统、公务通信系统、自动倒换系统、告警处理系统、电源供给系统等。
其中,监控管理系统可对组成光纤传输系统的各种设备自动进行性能和工作状态的监测,发生故障时会自动告警并予以处理,对保护倒换系统实行自动控制。对于设有多个中继站的长途通信线路及装有通达多方向、多系统的线路维护中心局来说,集中监控是必须采用的维护手段。
2、数字光纤和模拟光纤优劣分析
2.1 数字光纤相对模拟光纤的优点
相对于模拟光纤传输,数字光纤具有很多优点,如:处理灵活,可在同一硬件平台的基础上用软件实现不同系统的处理,且处理一致性好,可靠性高;杂波噪声抑制能力强;准确的实现信号时延,有利于交叠区同播控制,在一些特殊应用的场合(如铁路)这个功能特别有意义;便于传输,在传输和恢复过程中不存在信噪比恶化,信号纯净;网络拓扑形式灵活,便于工程实际操作;一主带多从时噪声不累加,噪声性能大大提升;克服由于模拟应用时上行支路光叠加引起的光路自激现象;方便随路管理数据传输,可实现较大数据量的监控;便于引入有利于提高系统性能的处理手段,如削波,预失真等;对光传输路由要求较模拟方式低。这些优势使光纤传输技术达到了一个新的水平。
2.2 数字光纤相对于模拟光纤的缺点
尽管数字光纤通信具有很多优点,但任何事物都有其局限性。相对于模拟光纤而言,也存在着一定的缺点,如:处理信号带宽受限于前端器件,因此处理带宽较窄;有可能产生新的杂散;数字处理的时延较长(取决于实现什么样的处理功能);数字器件价格较高等。
3、结语
目前,我国光纤市场的需求依然很大,而光纤传输作为所有网络的基础,其未来的发展不可估量。从长期战略上看,光纤产业也是国家重点支持和发展的战略产业,相信随着技术的进步和政策的支持,数字光纤通信系统必然可以凭借其技术优势拥有广阔的发展前景。
参考文献
[1]张骥祥,刘淑梅.《数字光纤通信实际应用中的关键技术》.天津职业技术师范学院学报,2002.
[2]赖光源.《数字光纤通信的发展与展望》.电力系统通信,2002.
[3]马强,韩加祥.《光纤通信技术的发展与展望》.科学咨询,2010.