理论教育 光纤通信系统的独特优势

光纤通信系统的独特优势

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:限于器件等技术因素的制约,目前光纤通信应有的通信能力并没有完全发挥出来。目前,采用低损耗光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米,而同轴电缆系统的最大中继距离仅为6千米。同时光纤是由高纯度的二氧化硅材料制成的,不导电,也无电感效应,所以光纤通信系统可以从根本上解决多年来困扰人们的干扰问题。

光纤通信系统的独特优势

光纤通信与其他通信手段的主要区别有两点,一是光纤通信用光波作为载波传输信号;二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路。其优势具体体现在以下几个方面。

1.信道带宽极宽,传输容量大

随着社会信息化进程的发展,人们对通信的依赖程度越来越高,对通信系统运载信息能力的要求也日趋增强,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,其传输容量无疑是最高的。

限于器件等技术因素的制约,目前光纤通信应有的通信能力并没有完全发挥出来。例如,理论上一根光纤可以同时传输近100亿路电话和1000万路电视节目,而现有的实用水平为每对光纤传输48万多路电话信号。

在实际使用中,常使用组合光纤数不等的光缆,加之一些新技术的应用,如密集波分复用技术(DWDM),其传输容量可以满足任何条件下信息传输的需要。

2.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。当信号在传输线上传输时,由于传输线的损耗会使信号不断衰减,信号传输的距离越长,其衰减程度就越多,当信号衰减到一定程度后,对方就收不到信号。为了延长通信的距离往往要在传输线路上设置一些放大器,也称为中继器,将衰减了的信号放大后再继续传输以延长通信距离,显然,中继器越多,传输线的成本就越高,通信的可靠性也会降低,若某一中继器出现故障,就会影响整个线路的正常通信。

在通信系统设计中,传输线路的损耗是要考虑的基本因素,光纤的传输损耗较之电缆要小得多,所以能实现长距离的无中继传输,在l550nm波长区,光纤的衰减系数可低至0.2dB/km,这对降低通信成本,提高通信的可靠性及稳定性具有特别重大的意义。目前,采用低损耗光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米,而同轴电缆系统的最大中继距离仅为6千米。

3.抗电磁干扰性能好

干扰是影响通信质量的重要因素,干扰对通信系统的影响是通过干扰信号频谱落在通信系统工作频谱范围内产生的,对通信系统形成干扰的干扰源很多。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。为了降低干扰的影响,人们采取了数字通信差错控制编码等措施,但并不能完全消除干扰对通信指标的劣化。而光纤中传输的光信号具有特定的频率范围,使它不易受各种电磁干扰的影响。同时光纤是由高纯度的二氧化硅材料制成的,不导电,也无电感效应,所以光纤通信系统可以从根本上解决多年来困扰人们的干扰问题。(www.daowen.com)

4.保密性能好

保密性好是通信系统又一重要要求。对信息的窃取通常有3个途径:一是直接接入式窃听;二是窃听计算机和终端设备辐射的电磁场;三是窃听电缆源辐射的电磁场。对于第一种窃听可以采取保密口令,信息加密等技术;对于第二种窃听可以采取加强电磁屏蔽等措施,但电缆系统的完全屏蔽通常是比较困难的,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,几乎不产生泄漏,难于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。

5.节约有色金属,有利于资源合理使用

光纤的主要原材料是来源丰富的二氧化硅。据测量,从天津至南京铺设一条电缆线路需要用铜800吨,铅300吨。如果用光纤代替铜、铅等有色金属。在保持相同的传输容量下,仅需要10千克石英。因此,光纤通信技术的推广将节约大量的金属材料,具有合理使用地球资源进行可持续发展的重要意义。

6.寿命长

尽管还没有得到证实,但可以断言,光纤通信系统远比金属设施的使用寿命长,因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的性能。

除上述列举的优势,光纤还具有线径细、重量轻等优点。光缆的直径很小,144芯光缆横截面直径不到18mm,而标准同轴电缆为47mm,利用光纤这个特点可以解决地下管道拥挤问题。由于光纤的重量轻,它被应用于飞机制造上,不但降低了通信设备的成本和飞机制造的成本。而且提高了通信系统的抗干扰能力和飞机设计的灵活性。

由于光纤通信的诸多优点,除了在公用通信系统和专用通信系统中使用外,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。

光纤本身也存在一些缺陷。光纤在生产过程中光纤表面存在微裂纹,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,这些缺陷的影响在实际工程和维护工作中都可以采取相应措施避免或解决。

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