光纖傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

陸詩釗

摘要： 光纖通信技術(shù)是目前數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)闹匾换シ绞?，光纖傳輸系統(tǒng)完成遠(yuǎn)距離和更大容量的信息傳輸，本文針對如何提高光纖利用效率問題，對波分復(fù)用和光時分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，從改善信號傳輸成本出發(fā)，對四相調(diào)制和DSP相干調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出具體的解調(diào)方法。依據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)具備的優(yōu)勢，對光纖傳輸系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用前景進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞： 光纖傳輸;關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用前景

中圖分類號： TN925??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A??? 文章編號： 1672-9129（2018）09-0100-01

Abstract：? the optical fiber communication technology is one of the important interaction， the efficient data transmission optical fiber transmission system to complete information transmission distance and larger capacity， this article in view of the problem of how to improve the utilization efficiency of optical fiber， WDM and optical time division multiplexing technology was studied and analyzed， starting from improve signal transmission cost， on the four phase modulation coherent modulation technology and DSP are studied， and put forward concrete demodulation method. Based on the advantages of key technologies in optical fiber transmission system， the development and application prospect of optical fiber transmission system are discussed.

Keywords：? optical fiber transmission; Key technologies; The application prospect of

隨著近些年來經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)化社會不斷向信息化時代轉(zhuǎn)換。通信方式不斷改變，如雨后春筍般地改變著人們的需求。由于人們對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要求不斷的提高，網(wǎng)絡(luò)也產(chǎn)生了許許多多的問題，例如網(wǎng)絡(luò)的寬帶容量的不足，因為帶寬太小會影響網(wǎng)速，只有更好的解決出現(xiàn)的問題，才能更好的提高光纖傳輸?shù)男Ч?。在目前?shù)據(jù)的交互傳輸中，復(fù)用技術(shù)的使用提高了光纖通信的傳輸效率和時間效率，目前得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)典的復(fù)用技術(shù)和解調(diào)技術(shù)存在著一定的缺陷，在信息交互的過程中會出現(xiàn)一端擁堵而另一端空閑等資源浪費等現(xiàn)象，針對這些問題，學(xué)者們對光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，以便于更好的保障光纖通信高效數(shù)據(jù)傳輸。

1? 波分復(fù)用與光時分復(fù)用

1.1波分復(fù)用技術(shù)研究。光纖系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互中波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，可以夠改善整個通信光纖傳輸通路的容量，假設(shè)運用同樣的通信光纖傳輸信道，數(shù)據(jù)的傳輸總量卻是原先的很多倍，因此，光纖數(shù)據(jù)傳輸公司能降低光纖傳輸線路的鋪設(shè)量，大程度降低通信花費成本。光纖數(shù)據(jù)傳輸管道的鋪設(shè)需要進(jìn)行大量的前期工作，且還需要長時間的準(zhǔn)備工作，這樣消費大量的資源財富，改善光纖傳輸通道的總傳輸量是光纖數(shù)據(jù)傳輸學(xué)者研究的重點內(nèi)容，剛好利用波分復(fù)用技術(shù)可以很好的實際解決了這一問題，不僅減少通信光纖的鋪設(shè)工作，光纖的維護(hù)也一并減少，一旦面臨數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)中斷，需要對全部傳輸通道進(jìn)行探測，才能發(fā)現(xiàn)問題的原因，但是利用波分復(fù)用技術(shù)可以全面解決這一困難，大大降低了的維修成本。

1.2光時分復(fù)用技術(shù)研究。光時分復(fù)用通信系統(tǒng)可分別由光發(fā)射部分、傳輸線路 、接收部分組成。光發(fā)射部分主要分為超窄脈沖光源和光時分復(fù)用器，高重復(fù)頻率超窄光脈沖源的類別包括摻鉺光纖環(huán)形鎖模激光器、半導(dǎo)體超短脈沖源、主動鎖模半導(dǎo)體激光器 、多波長超窄光脈沖源等，這樣產(chǎn)生的脈沖寬度應(yīng)小于復(fù)用后信號周期的四分之一， 且具備高消光比 三十分貝以上， 脈沖的總時間抖動均方根值應(yīng)小于信道時隙的十四分之一， 由于脈沖形狀不是理想的長方形，而是高斯脈沖，信號源與時鐘之間的時間抖動會引發(fā)解復(fù)用信號的強(qiáng)度抖動，這種幅度的抖動讓信號的誤碼率擴(kuò)大。

2? 高階調(diào)制格式與相干解調(diào)

2.1 QPSK調(diào)制與解調(diào)研究。四相相移調(diào)制（QPSK）技術(shù)是基于載波的相位差不同劃分值的表征以輸入數(shù)字信息，采用的是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK利用四個相位進(jìn)行調(diào)相的技術(shù)，它制定了四種載波相位，分別為45°開始再逐個加90°的四個相位，調(diào)制器輸入的信息是二進(jìn)制的數(shù)字序列，應(yīng)用的典型調(diào)制應(yīng)用主要基于雙平行的馬赫-曾德爾電光調(diào)制器產(chǎn)生QPSK信號，首先采用Agilent 4901B誤碼儀生成偽隨機(jī)序列PRBS源，并設(shè)定PPG輸出的偽隨機(jī)序列長度，采用四路信號復(fù)用的的方式（x4 MUX）將四路電信號通過Centeliax的MS4S1V2M型4x1復(fù)用器復(fù)用成一路電信號，復(fù)用器輸出端為I路和Q路，由于I和Q兩路信號存在完全相關(guān)性，因此采用對一路電信號進(jìn)行延時以完成去相關(guān)操作方案，光源采用JDSU CQF975/108系列窄線寬分布反饋型激光器，使用激光器進(jìn)行保偏獲得光信號時應(yīng)讓保偏隔離器、電光調(diào)制器輸入端的保偏光纖軸核對準(zhǔn)確。接下來改變DPMZM的偏壓，保證兩個馬赫曾德爾調(diào)制器的偏壓誤差在可控范圍內(nèi)以完成DPSK型調(diào)制，接下來將馬赫曾德爾調(diào)制器的偏壓偏置到一路且增加九十度相移，就實現(xiàn)了QPSK調(diào)制。調(diào)制信號通過偏振控制以后，經(jīng)光親合器分解為兩路，其一可通過由光調(diào)制分析儀（OMA）查光譜和星座圖，另一路可通過PIN實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)變，QPSK調(diào)制實現(xiàn)整體系統(tǒng)框圖如圖1所示：

2.2 DSP相干調(diào)制與解調(diào)研究。目前在相干光通信傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被附加到了光波的電場上，故在解調(diào)時需要考慮復(fù)雜的電場屬性，為了準(zhǔn)確測量復(fù)雜的電場屬性，要將輸入的光信號數(shù)據(jù)和本振光—起輸入90°混頻器之中，假如平衡探測器的上部分探測信號在光的實部，需將下半部分本振光經(jīng)過90°相移處理后加到檢測光信號的虛部，獲取檢測到光場上加載的信息，就必須讓本振光和輸入光信號同相位且同偏振狀態(tài)。相位和偏振態(tài)的掌控是相干接收機(jī)在實際應(yīng)用時的主要困難。取決于光波偏振態(tài)在光纖中一般是雜亂無章的，就需動態(tài)把握光信號的偏振態(tài)完成本振光相匹配的工作，單每個動態(tài)偏振控制器體積大成本高。因為波分復(fù)用系統(tǒng)中，不同信道均要包含一個唯一的動態(tài)偏振控制器。故偏振態(tài)控制是目前限制相干接收機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素。此外，相位鎖定也是一項困難重重的任務(wù)。相干調(diào)制時使用的相位調(diào)制一般是載波控制制的，故經(jīng)典的光鎖相環(huán)以及輸入鎖定的方法不可以讓本振光提供相位的固定，但是可以使用一種識別導(dǎo)向的特殊鎖相環(huán)，就是在高符號速率的信息交互系統(tǒng)中，鎖相環(huán)的延時要保證非常小。如今電域由DSP技術(shù)控制相位與偏振態(tài)獲得了可能性，此外，基于DSP技術(shù)還能夠?qū)庑盘栐诠饫w傳輸中引入的色散及非線性損傷進(jìn)行補(bǔ)償，常見的相干接收機(jī)中DSP算法的可拓展功能有載波相位恢復(fù)、色散補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償?shù)取?/p>

3? 光纖傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

光纖數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，一般將多路的視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵粭l光纖中。目前傳輸系統(tǒng)中多路復(fù)用技術(shù)主要包含光時分復(fù)用、光波分復(fù)用和光頻分復(fù)用。其中光波分復(fù)用技術(shù)完成視頻、圖像、文字?jǐn)?shù)據(jù)等各類媒體的混合交互，負(fù)責(zé)擴(kuò)充帶寬的容量、光纖寬帶數(shù)據(jù)交互的潛力和完成通信的超高速數(shù)據(jù)交互具有重要的實際價值，尤其是 WDM 附加光纖的 EDFA，將引發(fā)電信網(wǎng)產(chǎn)生巨大的熱潮。光頻分復(fù)用包含較窄的信道間距，因此它突出特點主要是能大幅度地提高復(fù)用的光信道;其次是能平衡信道之間光纖的通信。光時分復(fù)用中的 OTDM 技術(shù)能有效提高傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互速率，故可用在提高光纖數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的通信帶寬。無論是從傳輸?shù)男畔⑷萘繉用妫瑐鬏敂?shù)據(jù)的速度層面，還是全光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸層面來講，光纖通信技術(shù)在將來的實際應(yīng)用價值將越來越大，地位會逐漸提高，即使如今光數(shù)據(jù)交互市場發(fā)展還不太景氣，但隨著光纖傳輸系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟和改變，光纖通信需求將不斷增大，將成為引領(lǐng)數(shù)據(jù)通信的主流。

4 結(jié)語

本文從光纖利用效率中分析波分復(fù)用和光時分復(fù)用技術(shù)特點和優(yōu)勢，波分復(fù)用技術(shù)在科極大地降低了通信信號傳輸?shù)某杀?，提高了工作效率，光時分復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)一步與波分復(fù)用相結(jié)合以進(jìn)一步提高信息的傳輸效率。針對改善信號傳輸成本居高不下的問題，研究了四相調(diào)制和DSP相干調(diào)制技術(shù)，并提出了相應(yīng)的解調(diào)方法，可以進(jìn)一步提高光源設(shè)備的利用率和節(jié)省設(shè)備花費成本。依據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)目前具備的現(xiàn)實意義，探討了光纖傳輸系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用前景，從關(guān)鍵技術(shù)的角度說明了光纖傳輸系統(tǒng)具有實際應(yīng)用性和良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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