光纖通信應(yīng)用在技防網(wǎng)工程中的分析

【摘要】伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步，違法亂紀等犯罪形式也趨于多樣化、智能化。在此新形勢下，光纖通信技術(shù)以其信息傳遞快速、準確、清晰等特點在技防網(wǎng)建設(shè)中提到了不可替代的作用。智能化的防范系統(tǒng)，節(jié)省了大量的人力、物力，同時也爭取到了最寶貴的時間。本文以光纖通信應(yīng)用在技防網(wǎng)中的工程中項目為例，主要涉及到光纖通信網(wǎng)絡(luò)在技防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的工程應(yīng)用，其中中包括光纖通信的基本知識、光纖網(wǎng)絡(luò)的特點、光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢、系統(tǒng)的組成和工作原理等方面所涉及的諸多問題。

【關(guān)鍵詞】光纖通信技防網(wǎng)絡(luò)安全防范工作原理

1光纖通信技術(shù)的基本知識

所謂的光纖就是光導(dǎo)纖維的簡稱。而光纖通信就是一種通信方式：信息載體為光波，傳輸介質(zhì)為以光纖。按照光纖的工作原理著眼，光纖通信有三個基本物質(zhì)要素：傳輸介質(zhì)—光纖，信息源—光源以及信息檢測裝置—光檢測器。對于光纖的分類，按按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進行分類的屬于原理分類。按其用途分為通信用光纖和傳感用光纖這兩種類型的屬于應(yīng)用分類。按其使用場合又可分通用與專用這兩種，一般時候，在實際使用上，常把它們制造成功能器件，用于實現(xiàn)完成光波信息采集而做的必要，例如耦合、變頻、整形、超頻、振蕩和調(diào)制解調(diào)等功能。

光纖通信就是一種信號的傳輸方式，它利用光導(dǎo)纖維這個工具。光導(dǎo)纖維通信簡稱光纖通信。為了便于理解，我們可以把光纖維通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的單根光的通信。雖然實際上光纖維通信系統(tǒng)是多個光纖聚集在一起的而構(gòu)成的光纜，而不是使用的簡單的單根光纖。

就技術(shù)層面來說，光纖通信技術(shù)主要涉及到以下幾個模塊：有關(guān)光纖光纜的技術(shù)、組建光的網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)、實現(xiàn)光交換和傳輸?shù)募夹g(shù)等。其中有關(guān)光纖光纜的技術(shù)為技術(shù)的核心。

光纖技術(shù)的發(fā)展主要有兩點：一個是實現(xiàn)良好通信的一般需求，另一個滿足特殊環(huán)境的特別要求。其中一個是帶有普遍性，而另一個則體現(xiàn)其特殊性。最初受技術(shù)的局限，光纖的傳輸窗口僅有3個，分為第一、二和三窗口，也就是850納米)、1310納米和1550納米這三種。后期陸續(xù)設(shè)計出第四、五和S波窗口，一就是學(xué)名是L波段、全波光纖和S波段這三種新類型。這些窗口開發(fā)成功的巨大意義就在于大大提高了光的頻帶，從而使光波可以在相當(dāng)寬的頻率范圍之內(nèi)，均可很好的實現(xiàn)高效、高保真的傳輸，大大提高了傳輸容量。這是一個相當(dāng)有意義的技術(shù)突破，因為它給光纖產(chǎn)業(yè)帶來的實惠是巨大的、不可估量的。另一方面是特殊要求所用光纖的研發(fā)設(shè)計、制造及規(guī)?；?、配套化和系統(tǒng)化，也頗具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

具體來說，光纖光纜技術(shù)主要包括以下幾個技術(shù)：

（1）光復(fù)用技術(shù)

光復(fù)用技術(shù)是采用的在同一個傳輸線路上同時傳輸多路不同信號且保證彼此不受干擾的技術(shù)。這門技術(shù)突出的優(yōu)點是的重復(fù)利用率大大提高，且良好的解決了干擾現(xiàn)象。它涉及到的技術(shù)分類比較多，按照波長的不同進行分類和按照光到來的時間先后不同進行分類是其中最其中最為重要的兩個技術(shù)。

（2）光交換技術(shù)

光交換技術(shù)，其實就是一種直接交換技術(shù)的簡稱。具體來說，是在光的領(lǐng)域中，無需任何光/電轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)，直接將輸入光信號交換到個各種需要的輸出端。當(dāng)前所采用的的光交換技術(shù)的交換方式主要分為按照光的波長，光所處的空間和光來的先后進行交換的三種方式。

2光纖通信系統(tǒng)的組成

光纖系統(tǒng)以其傳輸安全、可靠、穩(wěn)定、高效、高保真、長距離性和高性能等優(yōu)點在技防網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)中被普遍采納。

光發(fā)射機、光纜、光接收機等裝置組成了光纖通信系統(tǒng)?，F(xiàn)代技防網(wǎng)項目中的光纖通信系統(tǒng)。光纜就是傳輸光信息的裝飾，它普遍采用寬頻和低色散的單管光纖，很好的保證了其長、大、真的信息傳遞要求。光發(fā)射機主要由發(fā)射光的器件、可以調(diào)整光波信號的電路、裝換調(diào)整光波的電路以及能量驅(qū)動電路組成，是發(fā)射光信號的設(shè)備，它收集的是電信號。采集視屏、錄像機等影像設(shè)備的信號后，通過調(diào)整裝換電路來把電信號變換為傳輸所需的光信號。再吧這些光波進行組合后，傳輸給光纖線路，從而實現(xiàn)最終傳輸目標的達成。光接收機主要由光、電檢測器、減噪前置放大器、耦合濾波電路、解調(diào)解調(diào)電路及其他相關(guān)輔助信號處理電路組成，是一個實現(xiàn)把光信號轉(zhuǎn)換電信號的裝置。光接收機是把弱信號變成強信號的裝置，它采集傳輸過來的能量很小的光信號，變成電信號進過高保真和低噪聲放大后生成可用的強大光信號后、再把光信號復(fù)原為原信息源傳輸?shù)某跏夹盘枴?/p>

2.1光發(fā)信機

光發(fā)信機是一種轉(zhuǎn)換設(shè)備，可實現(xiàn)電/光的轉(zhuǎn)換。它是常規(guī)的電子通信設(shè)備。它的作用就是調(diào)光整合，具體來說，就是把來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行處理成光纖或光纜中可以完成傳輸?shù)臓顟B(tài)。光源、調(diào)制器和驅(qū)動器這三部分是它的構(gòu)建基礎(chǔ)。

2.2光收信機

光收信機是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的設(shè)備。工作工程為，采集來的光信號，變成電信號，再放大電信號，這樣就實現(xiàn)了電信號由弱變強的目的，最后在把其輸送給負責(zé)接收的電端機。它主要由光放大器和光檢測器兩部分構(gòu)成。

2.3光纖或光纜

光纖或光纜是建設(shè)光傳輸路徑。其作用是將光信號發(fā)出信件已被調(diào)整后的長距離傳輸?shù)墓饫w或電纜，耦合波，并將其傳輸給接收端的光檢測器，起到了轉(zhuǎn)職任務(wù)信息的作用。

3光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

3.1光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀

光纖維固有的優(yōu)勢和技術(shù)進步，使得它在當(dāng)今社會的信息傳輸中稱為的主要媒介。

3.2光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過去的電信發(fā)展的歷史看，容量和速度一直是制約光纖通信技術(shù)的發(fā)展是主要矛盾。毫無疑問，傳輸更快速，信息量更多，運行速度更好的是未來的發(fā)展方向。

（2）向超大容量WDM系統(tǒng)方向的邁進。分時系統(tǒng)的復(fù)用能力的容量的擴張已經(jīng)達到極限，纖維納米數(shù)量級的利用率只有1%的帶寬資源，發(fā)展?jié)摿κ謴V闊。

（3）向光聯(lián)網(wǎng)邁進。這將改變原來的點對點的通信傳輸，實現(xiàn)面對面的強大對接，其靈活性和穩(wěn)定性非常令人期待。

4光纖通信系統(tǒng)的工作原理

最基本的光纖通信系統(tǒng)有信息源，光發(fā)射機端，基本的光纖傳輸系統(tǒng)和光接收設(shè)備。信息來源，包括所有來源，他們獲得的信息都轉(zhuǎn)換為機器可識別的電信號。基本光纖傳輸系統(tǒng)是把光發(fā)射機產(chǎn)生的信號經(jīng)過光中繼器將信號適當(dāng)處理后轉(zhuǎn)變成適合于在光接收機接收的光信號，先后經(jīng)過的光波為前期窗口，稱為一、二和三窗口?；镜墓饫w傳輸系統(tǒng)，包括最基本的光發(fā)射機和接收機，光中繼器以及EDFA等。通過光接收機收到的光信號，并提取有用的信息，光電轉(zhuǎn)換，并最終得到的基本信源的信息收集。

當(dāng)下，直接檢波系統(tǒng)為比較常見的光纖通信系統(tǒng)。所謂的直接檢測系統(tǒng)，在開始的一邊，直接收集的信息來源是轉(zhuǎn)換為光信號在接收端直接向原始信號的光信號的調(diào)制和解調(diào)，沒有中間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的方法。電端機就是一般電信號設(shè)備，像載波機、電視圖象發(fā)送與接受設(shè)備和錄像機等都是此類設(shè)備。光的機器可分為兩種類型，一個是電信號到光信號的機器，稱為送光，另一種是將機器的電信號的光信號，稱為接收光的機器。它們的主要作用就是可實現(xiàn)遠程的信息收集和傳送。發(fā)送光端機發(fā)送電信號到光信號傳輸?shù)陌雽?dǎo)體激光器的時期，信號調(diào)制為光波信號，然后將此調(diào)制光波的光纖，然后傳送到接收器光纖維檢測處理，這個信號發(fā)送到接受電端機，經(jīng)過妥善處理，并最終轉(zhuǎn)向成電信號，可以方便加以處理。這就是整個光纖通信的過程。

工作原理如下所示：光纖最里層單根玻璃光纖，外面是緊靠纖芯的包層和一次涂履層，最外面是塑料套筒保護層。兩種光學(xué)性能不同的介質(zhì)構(gòu)成了纖芯和包層，因為其外部的介質(zhì)對光的折射率比內(nèi)部介質(zhì)的折射率低，根據(jù)光的折射定律可知，這種結(jié)構(gòu)有利于光纖能量的保留，保證其在外界光源折射時，沒有能力損傷現(xiàn)象。所以說處于外部的包在外圍的覆蓋層就象一面能量流的防洪墻一樣，阻斷了外界光線對其內(nèi)部光纖的能量干擾。注入型激光二極管和ILD發(fā)光二極管LED是發(fā)光設(shè)備的主要組成，他們產(chǎn)生的的光信號沿光纖傳播。接收光信號的機器則為在PIN和APD光電二極管，他們起到檢驗波信號從而提取有效光信號并接收的作用。一般來說，為了保證信號的不失真，光放大器要加在在光發(fā)送端之前，來提高光信號輸入光纖的功率，在接收端的光電檢測器之后將微信號放大為大功率信號，這種大功率信號可以很方便的給接收設(shè)備。

5光纖通信系統(tǒng)在企業(yè)技防網(wǎng)中的應(yīng)用

以下幾個重要方面，必須考慮到企業(yè)的安全系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)模，工作環(huán)境和周邊環(huán)境，我們要綜合多項因素，建立一種經(jīng)濟實用的智能管理系統(tǒng)技防建設(shè)，有效解決企業(yè)技防網(wǎng)的實際應(yīng)用問題。

5.1所涉及到的監(jiān)控范圍方面

監(jiān)測恰當(dāng)?shù)?，全面的技術(shù)是技防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的核心問題。監(jiān)測部門是企業(yè)，機械和車輛在不斷運動狀態(tài)，如果不隨時監(jiān)控或記錄人員，機械和車輛的狀態(tài)，將無法實現(xiàn)有效管理。因此，只有對移動的車輛，人員，實時監(jiān)控和記錄，以便及時，準確地把握公司內(nèi)部和外部人士的人身、財產(chǎn)、材料的安全狀況，以開展有效的監(jiān)測，指揮，調(diào)度，決策，才有可能向所有員工提供一個安全的工作，創(chuàng)造性的環(huán)境。

利用成熟的的高性能計算機網(wǎng)絡(luò)，采用當(dāng)今成熟的計算機設(shè)備、通信設(shè)施、射頻讀寫裝置、視頻監(jiān)控產(chǎn)品、報警等技術(shù)手段，編織一個科技含量高、覆蓋面廣、防御性能高、立體的、多角度、多層次的現(xiàn)代化技防網(wǎng)絡(luò)。為企業(yè)平安工作、和諧生產(chǎn)、安定繁榮保駕護航、添磚加瓦。

5.2關(guān)于網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的問題

傳輸系統(tǒng)的設(shè)計，一般來說，重要依據(jù)有以下兩個部分：（1）傳輸距離；（2）傳輸信號的涵蓋面、信息量和類別。

考慮到企業(yè)來實際情況，人多物雜，所要采集的信息多且分散，需要傳送的信息載體也非常多，因而，影像信號傳輸是尤為關(guān)鍵的設(shè)計，良好的或低級設(shè)計不僅是會左右監(jiān)測，記錄質(zhì)量，而且還影響系統(tǒng)的擴展、靈活性，某些方面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的成本也將有沖擊。

5.3技防管理系統(tǒng)設(shè)計總的原則

對于企業(yè)的實際情況而言，保證信息統(tǒng)一，處理快速有效，聯(lián)網(wǎng)出擊，我們可以使用性價比高的利用光纖，利用它搭建主要網(wǎng)絡(luò)，圖像和聲音的采集則通過多個監(jiān)控點的視屏進行有效的整合傳送，分級管理，集散控制設(shè)置。保證其具有較高的穩(wěn)定性，良好的集成性，易兼容和標準化統(tǒng)一，各個設(shè)備相互獨立有可以擴展，設(shè)備操作簡單、安全，有良好的開放性，且所用技術(shù)較先進。

5.4光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

就光在光纖通信系統(tǒng)中的作用而言，它的功能就是一個運輸工具，負責(zé)運載光波。光學(xué)頻率比無線電信號的頻率高，光纖的帶寬非常大，允許多個圖像信號和控制信號，音頻信號耦合在一起，然后調(diào)制到單一光纖傳送。

根據(jù)邏輯關(guān)系的分工，這種用于安全防范技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可分為三塊：一塊在前端，用來采集視頻，中間的一塊是是光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置，最后一塊為中心控制管理系統(tǒng)。采集視頻，一般的設(shè)備為質(zhì)量較好可快速環(huán)形旋轉(zhuǎn)的球型攝像機。光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，有光信息通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，視頻光端傳輸和接收設(shè)備。分級監(jiān)控設(shè)備，數(shù)字視頻和操作鍵盤，調(diào)制解調(diào)器，視頻管理系統(tǒng)，硬盤錄像機等設(shè)備構(gòu)成了監(jiān)控中心。光纖信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為技防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的一個組成部分，發(fā)揮技防網(wǎng)絡(luò)安全防范起到一個非常重要的作用。

整個網(wǎng)絡(luò)的建立，使各種信號可以從光纖線路傳輸過來，途徑不同的路由到達接收設(shè)備前端，中間經(jīng)過電光和光電整合轉(zhuǎn)換裝置，保證信息的可靠和準確。光纖組成鏈路為星型結(jié)構(gòu)，呈發(fā)散狀它，讓各分前端的數(shù)據(jù)信息進過中間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)處理后匯總到監(jiān)視和控制中心，以便加以參考和處理。

在企業(yè)技防網(wǎng)的時間應(yīng)用中，由于各個監(jiān)控點的位置相對較多，光發(fā)射端機器被負責(zé)接收和處理采集來的數(shù)據(jù)，集中反映給監(jiān)控指揮部門，因此為了保證快速準確、并保證一定的經(jīng)濟性，大多采用光波分復(fù)用技術(shù)，將采集來的各種波長的光信號進行整合傳輸，統(tǒng)一輸送給監(jiān)控中心的光接收端機。

6結(jié)束語

總的說來，任何一項科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都是為了方便和造福人民的。當(dāng)今社會，產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是小型化、集成化，光纖通信領(lǐng)域的設(shè)備也不例外，而其技術(shù)則在為更好的為人民服務(wù)而改進提高，當(dāng)然，這些技術(shù)、設(shè)備的發(fā)展都需要在我們在不斷的實踐和理論磨合中逐步深化，這也給我們研究光纖通信技術(shù)帶來了新的機會和課題。

目前而言，一般為了更好、更快的保證傳輸?shù)馁|(zhì)量，最好采用光纖通信系統(tǒng)。在設(shè)備的現(xiàn)實應(yīng)用中，經(jīng)過多年的實踐證明，光纖的確是高速穩(wěn)定的傳輸工具，通過利用光纖通信，企業(yè)技防網(wǎng)為企業(yè)的發(fā)展和公司生產(chǎn)建設(shè)提供了有力的保障。

參考文獻

[1] Joseph C，Palais.王江平等譯.光纖通信（第五版）.北京：電子工業(yè)出版社，2006：1

[2]穆道生主編.現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng).北京：科學(xué)出版社，2005：6

[3]劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗.光纖通信.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001：8

[4]杜榮建，向望華，張貴忠；WDM全光通信網(wǎng).天津理工學(xué)院學(xué)報，2001（03）