什么是光通信-光通信的優(yōu)勢優(yōu)點和基本原理

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯什么是光通信?光通信的優(yōu)勢優(yōu)點和基本原理 光通信就是使用光，向?qū)Ψ絺鬏斝畔⒌募夹g(shù)。 光通信的基本結(jié)構(gòu) 我們身邊的電腦和手機，通過電信號“0和1”發(fā)送信息。光通信是由將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的“發(fā)送機”、將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的“接收機”，以及傳輸光的回路“光纖”構(gòu)成。 光通信的優(yōu)點 1.傳輸距離長，經(jīng)濟節(jié)能 2.一次性傳輸海量信息 3.通信速度快 1）傳輸距離長，經(jīng)濟節(jié)能 假設(shè)1秒鐘內(nèi)要傳輸10Gb的信息（100億個信號），假如使用電通信的話，每隔100米就要調(diào)整一次信號。與此相比，使用光通信的話，需要調(diào)整間隔可為100千米以上。調(diào)整信號的次數(shù)越少，所使用的機器數(shù)

2、量也越少，因此具有經(jīng)濟節(jié)能的效果。 比如說，現(xiàn)在和國外的伴侶通話或上網(wǎng)談天時，感覺與在國內(nèi)通話沒什么兩樣。不像以前那樣聲音會滯后。在只有電通信的時代，一次能傳輸?shù)木嚯x短而且傳輸?shù)男畔⒘可?，國際間的通信主要通過人造衛(wèi)星作為中繼傳輸。但是，使用光通信的話，一次性傳輸?shù)木嚯x長而且傳輸?shù)男畔⒘慷?，因此，通過使用鋪設(shè)在海底的光纖光纜，就能實現(xiàn)與海外自然暢通的通信。（電波和光的速度相同。但是，由于經(jīng)由衛(wèi)星的話傳輸路徑會變長，信號到達(dá)較慢。海底電纜的距離短許多，所以信號會更快達(dá)到。） 2）一次性傳輸海量信息 大量用戶可以同時接收需要的信息（電影或新聞等）。在1秒鐘內(nèi)，電通信最多只能傳輸10Gb（100億個0

3、和1信號）的信息，與此相比，光通信最多可以傳輸1Tb（1萬億個0和1信號）的信息。 3）通信速度快 電通信會因電噪聲消失錯誤，導(dǎo)致通信速度下降。但是，光通信不會受到噪聲的影響，因此可快速傳輸信號。 光通信用在什么地方 光通信存在于身邊乃至世界 互聯(lián)網(wǎng)、手機、IP電話等使用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，將每個人與其所在地區(qū)、與整個國家聯(lián)系起來，甚至連接至全球通信網(wǎng)。比如說，電腦和手機發(fā)出的信號聚集在本地通信運營商的基站和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，再通過海底光纜中的光纖傳輸至世界各地。 連接網(wǎng)絡(luò)的各種設(shè)備 我們平常所使用的各種設(shè)備都能聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)的消失，讓我們的生活變得更加舒適便捷。 為什么需要光通信技術(shù) 通信量 我們的通信量每年

4、都在增加。我們平常使用手機、短信、接收圖像、網(wǎng)絡(luò)（虛擬）商店時進(jìn)行信息溝通。設(shè)備性能逐年改善，使用方法也隨之轉(zhuǎn)變。我們可以想象，今后的通信量還會不斷增大。光通信技術(shù)就運用于信息溝通中。 傳輸量 隨著整個社會通信量的增加，不斷消失了只需1根光纖就能傳輸更多信息的技術(shù)。 表示傳輸量的單位 單位是bps。即bit per second的簡稱，表示1秒鐘內(nèi)可以傳輸?shù)谋忍財?shù)。比如說，1bps表示的則是1秒鐘內(nèi)可以傳輸1比特的數(shù)據(jù)。 光通信中所使用的裝置（光傳輸裝置） 光傳輸裝置是做什么的呢 光通信網(wǎng)的關(guān)鍵部位裝有光傳輸裝置。這個裝置發(fā)揮著很多作用。 1.信號轉(zhuǎn)換（發(fā)送信號）：將電信號轉(zhuǎn)換成光信號。 2.

5、信號復(fù)用：將多個窄的信號匯聚成一個寬的信號。 3.信號中繼：遠(yuǎn)距離傳輸，中途中繼信號。 4.信號轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)換信號的傳輸方向。 5.信號解復(fù)用：將復(fù)用的信號分解成原來的單獨信號。 6.信號轉(zhuǎn)換（接收信號）：將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。 光傳輸裝置 裝置中安裝了各種部件。 1. 轉(zhuǎn)換（發(fā)送信號） 將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。 2.復(fù)用 復(fù)用多個信號同時發(fā)送。 3.中繼 傳輸過程中，信號的波形和強度發(fā)生劣化，因此需要將波形復(fù)原到原信號那樣整齊的波形，加大光強。假如波形劣化嚴(yán)峻，就需要臨時將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，波形錯誤修正后，重新轉(zhuǎn)換成光信號進(jìn)行傳輸。 4.轉(zhuǎn)向 依據(jù)信號的去向，光開關(guān)切換光信號的傳輸方向。

6、5.解復(fù)用 將復(fù)用的信號分解成原來的單獨信號。 6.轉(zhuǎn)換（接收信號） 將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。 通信方式（現(xiàn)在與將來） 下面通過汽車和車道來說明通信方式。假設(shè)汽車代表占有車道的時間（1區(qū)間）、貨物代表每次搬運的信息量（比特數(shù)）、車道代表光的一個波長。 現(xiàn)在的通信速度：每波長傳輸10Gbps、40Gbps ·時分復(fù)用法（TDM: Time Division Multiplexing) 由于每次可以傳輸?shù)男畔⒂邢?，所以需要分時段傳輸。比如說，多個用戶同時發(fā)送信息時，搬運信息的車道只有一條，因此裝載不同信息包裹的貨車需要排成一列進(jìn)行搬運。車道消失堵塞時，傳輸速度就會變慢。 ·

7、波分復(fù)用法(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 一次能傳輸?shù)男畔⒘枯^多，通過轉(zhuǎn)變波長，可同時傳輸多位用戶的信息。比如說，即使多位用戶同時發(fā)送信息，只要分布著多條車道就不易造成堵塞，能夠流暢地運輸貨物（比特數(shù)），而且傳輸速度比較平穩(wěn)。 ·多級調(diào)制法 (MM:Multi-level Modulation) 在1波長的1個區(qū)間傳輸多個信號的方法。通過轉(zhuǎn)變光的波形，在同一波長上傳輸多位用戶的信息。具有代表性的技術(shù)是四相差分相移鍵控調(diào)制法（DQPSK:Differential Quadrature Phase-Shift-Keying)。通常狀況下，每

8、輛貨車裝載的貨物是1比特，但是，使用“DQPSK”時，每輛貨車可裝載2比特貨物。 將來的通信速度：每波長傳輸100Gbps 100Gbps相當(dāng)于約0.4秒傳輸一張DVD的速度。（假設(shè)換算成容量為4.7GB的DVD） ·偏振復(fù)用法(Polarization multiplexing) 光在振動的同時向前進(jìn)。振動的方向叫做“偏波”，分成垂直振動前進(jìn)的光（垂直偏波）和水平振動前進(jìn)的光（水平偏波）兩種。偏波中包含的信息不會相互干擾，可傳輸大量信息。比如說，1條車道上同時行駛著2輛貨車，這2輛貨車在傳輸信息時不會發(fā)生碰撞。 神通廣闊的光網(wǎng)絡(luò)（實例介紹） 光纖遍布全世界，我們在各種場合都能獲得高

9、質(zhì)量的服務(wù)。接下來介紹相關(guān)實例。 小故事（為什么天空是藍(lán)色的，夕陽是紅色的呢） 為什么天空是藍(lán)色的，夕陽是紅色的呢？ 你有沒有想過，為什么天空看起來是藍(lán)色的呢？ 天空呈現(xiàn)藍(lán)色是有緣由的。光的波長不同，呈現(xiàn)的顏色也不盡相同。太陽光進(jìn)入地球的空氣層（大氣層）后會與空氣中的灰塵（分子）發(fā)生碰撞，因此會轉(zhuǎn)變光的朝向。也就是說，由于波長較短的光（比起紅光藍(lán)光波長更短）更簡單與灰塵發(fā)生碰撞，所以光線簡單處處集中。天空之所以看起來是藍(lán)色，是由于波長較短的藍(lán)光集中至整片天空。 太陽光的波長 太陽光看上去泛白，實際上由于混雜著從紅光到藍(lán)光的各色光。也就是說，太陽光中的光的波長各不相同。 天空呈現(xiàn)藍(lán)色的緣由（太陽

10、光與灰塵發(fā)生碰撞） 1)太陽光進(jìn)入空氣層。空氣層中漂移著很多灰塵。 2)波長較短的藍(lán)光簡單與灰塵發(fā)生碰撞，光就向四周集中。 另外，波長較長的紅光在灰塵間自由穿梭。 3)藍(lán)光集中至整片天空，從遠(yuǎn)處看，天空呈現(xiàn)藍(lán)色。 夕陽呈現(xiàn)紅色的緣由 為什么藍(lán)色的天空在傍晚時分會呈現(xiàn)紅色呢？這與太陽光穿過空氣層的距離有關(guān)。太陽下山時，太陽的位置從我們的正上方向水平方向移動。于是，太陽光穿過空氣層的距離，比起在正上方時，水平方向時變得更長，之前從灰塵縫隙中穿過的波長較長的紅光開頭與灰塵發(fā)生碰撞。而且，由于藍(lán)光的波長較短，無法到達(dá)遠(yuǎn)處，只有被紅光掩蓋的天空映入我們的眼簾，因此，夕陽看上去是紅色。 如上圖所示，夕陽呈現(xiàn)紅色的緣由是，波長較長的光即使穿過厚厚的大氣層后也不簡單發(fā)生散射，具有能夠到達(dá)遠(yuǎn)處的特性。光通信正是利用了這一原理，為了削減光纖中的散射，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，使用的是波長稍長的光。 預(yù)備學(xué)問（什么是波長）