《計(jì)算機(jī)語(yǔ)言》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-27 13:15 本頁(yè)面
【正文】 太平洋 TPC3/HAW4 海底光纜通信系統(tǒng)于 1989年建成 ， 全長(zhǎng) 13 200 km。 從此 ， 海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開 ， 促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展 。 自從 1966 年高錕提出光纖作為傳輸介質(zhì)的概念以來 ， 光纖通信從研究到應(yīng)用 ， 發(fā)展非常迅速：技術(shù)上不斷更新?lián)Q代 ， 通信能力 (傳輸速率和中繼距離 )不斷提高 ， 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 。 光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個(gè)階段： 第一階段 (1966~1976年 )， 這是從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時(shí)期 。 在這個(gè)時(shí)期 ， 實(shí)現(xiàn)了短波長(zhǎng) ( μm)低速率 (45或34 Mb/s)多模光纖通信系統(tǒng) ， 無中繼傳輸距離約 10 km。 (1976~1986年 )， 這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)期 。 在這個(gè)時(shí)期 ， 光纖從多模發(fā)展到單模 ， 工作波長(zhǎng)從短波長(zhǎng) ( μm) 發(fā)展到長(zhǎng)波長(zhǎng) ( μm和 μm)， 實(shí)現(xiàn)了工作波長(zhǎng)為 μm、傳輸速率為 140~565Mb/s 的單模光纖通信系統(tǒng) ， 無中繼傳輸距離為 100~50 km。 第三階段 (1986~1996年 )， 這是以超大容量超長(zhǎng)距離為目標(biāo) 、 全面深入開展新技術(shù)研究的時(shí)期 。 在這個(gè)時(shí)期 ， 實(shí)現(xiàn)了 μm色散移位單模光纖通信系統(tǒng) 。 采用外調(diào)制技術(shù) ， 傳輸速率可達(dá) ~10 Gb/s， 無中繼傳輸距離可達(dá) 150~100 km。 實(shí)驗(yàn)室可以達(dá)到更高水平 。 目前 ， 正在開展研究的光纖通信新技術(shù) ， 例如 ， 超大容量的波分復(fù)用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)光纖通信系統(tǒng)和超長(zhǎng)距離的光孤子 (Soliton)通信系統(tǒng) ， 將在第 7章作介紹 。 1976年美國(guó)在亞特蘭大進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) ， 標(biāo)志著光纖通信從基礎(chǔ)研究發(fā)展到了商業(yè)應(yīng)用的新階段 。 此后 ， 光纖通信技術(shù)不斷創(chuàng)新：光纖從多模發(fā)展到單模 ， 工作波長(zhǎng)從 μm發(fā)展到 μm和 μm， 傳輸速率從幾十 Mb/s發(fā)展到幾十 Gb/s。 另一方面 ， 隨著技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成 ， 光纖價(jià)格不斷下降 ， 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：從初期的市話局間中繼到長(zhǎng)途干線進(jìn)一步延伸到用戶接入網(wǎng) ， 從數(shù)字電話到有線電視 (CATV)， 從單一類型信息的傳輸?shù)蕉喾N業(yè)務(wù)的傳輸 。 目前光纖已成為信息寬帶傳輸?shù)闹饕劫|(zhì) ， 光纖通信系統(tǒng)將成為未來國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱 。 在許多發(fā)達(dá)國(guó)家 ， 生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品的行業(yè)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位 。 根據(jù)資料 ， 僅光纜產(chǎn)品一項(xiàng) (約占整個(gè)光纖通信產(chǎn)品的一半 )， 1995年在世界市場(chǎng)銷售額達(dá) 38億美元 ， 預(yù)測(cè) 2022年可達(dá) 85億美元 ， 2022年可達(dá) 155億美元 ， 10年中復(fù)合年增長(zhǎng)率 (CAGR)為 15%。 世界成纜光纖市場(chǎng)銷售量 ， 1994年為 1810 104 km， 預(yù)測(cè) 2022年為 6570 104 km， 7年中CAGR為 20%， 每年數(shù)據(jù)見表 。 市場(chǎng)銷售額和市場(chǎng)銷售量的年增長(zhǎng)率不同 ， 主要是由于光纖價(jià)格呈下降趨勢(shì) ， 見表 。在 1995年光纜市場(chǎng)銷售額的 38億美元中 ， 單模占 28億美元 ，為 74%。 同年成纜光纖銷售量的 2300 104 km中 ， 單模為2130 10 4 km， 占 93%。 兩者的比例不同， 是由于單模光纖比多模光纖便宜的結(jié)果。 表 世界成纜光纖市場(chǎng)銷售量 年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 光纖銷售總長(zhǎng)度/104 km 1810 2300 2900 3470 4070 4730 5580 6570 表 世界市場(chǎng)單模光纖平均價(jià)格 年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 價(jià)格/($km1) 68 67 72 69 60 52 46 44 實(shí)際銷售量比預(yù)測(cè)的數(shù)字還要大 ， 到 1998年底 ， 僅單模光纖的銷售量就達(dá)到 4110 104 km， 見表 。 隨著光纖產(chǎn)量的增加 ， 價(jià)格逐年下降 ， 促進(jìn)了光纖在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和新技術(shù)的研究 ， 推動(dòng)著光纖產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展 。 表 世界成纜單模光纖市場(chǎng)銷售量 年份 1998 1999 2022 2022 2022 2022 光纖銷售總長(zhǎng)度/104 km 4110 4600 5350 6230 7200 8110 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用 最大可能的信息傳輸容量和傳輸距離 。 通信系統(tǒng)的傳輸容量取決于對(duì)載波調(diào)制的頻帶寬度 ， 載波頻率越高 ， 頻帶寬度越寬 。 通信技術(shù)發(fā)展的歷史 ， 實(shí)際上是一個(gè)不斷提高載波頻率和增加傳輸容量的歷史 。 20世紀(jì) 60年代 ， 微波通信技術(shù)已經(jīng)成熟 ， 因此開拓頻率更高的光波應(yīng)用 ， 就成為通信技術(shù)發(fā)展的必然 。 電纜通信和微波通信的載波是電波 ， 光纖通信的載波是光波 。 雖然光波和電波都是電磁波 ， 但是頻率差別很大 。 光纖通信用的近紅外光 (波長(zhǎng)約 1μm)的頻率 (約 300 THz)比微波 (波長(zhǎng)為 ~1 mm)的頻率 (3~300 GHz)高 3個(gè)數(shù)量級(jí)以上 。 圖 部分電磁波頻譜 1 0 0 T H z1 0 T H z1 T H z1 0 0 G H z1 0 G H z1 G H z1 0 0 M H z1 0 M H z1 M H z1 ? m 可見光 線1 0 ? m1 0 0 ? m1 m m1 0 m m1 0 0 m m1 m1 0 m1 0 0 m中波 ( M F )短波 ( H F )米波 ( V H F )分米波 ( U H F )厘米波 ( S H F )毫米波 ( E H F )亞毫米 波遠(yuǎn)紅外 線近紅外 線( 光纖通信 用）頻率 波長(zhǎng) 名稱紫外線 為便于比較 ， 圖 。 光纖通信用的近紅外光 (波長(zhǎng)為 ~)頻帶寬度約為 200THz， 在常用的 μm和 μm兩個(gè)波長(zhǎng)窗口頻帶寬度也在 20 THz以上 。 由于光源和光纖特性的限制 ， 目前 ， 光強(qiáng)度調(diào)制的帶寬一般只有 20 GHz， 因此還有 3個(gè)數(shù)量級(jí)以上的帶寬潛力可以挖掘 。 微波波段有線傳輸線路是由金屬導(dǎo)體制成的同軸電纜和波導(dǎo)管 。 同軸電纜的損耗隨信號(hào)頻率的平方根而增大 ， 要減小損耗 ， 必須增大結(jié)構(gòu)尺寸 ， 但要保持單一模式的傳輸 ， 又不允許增大結(jié)構(gòu)尺寸 。 波導(dǎo)管具有比同軸電纜更低的損耗 ， 但隨著工作頻率的提高 ， 要減小波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸以保持單一模式的傳輸 ， 損耗仍然要增大 。 光纖是由絕緣的石英 (SiO2)材料制成的 ， 通過提高材料純度和改進(jìn)制造工藝 ， 可以在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得很小的損耗 。 圖 耗特性 。 圖 各種傳輸線路的損耗特性 1 0 0 01 0 01010 . 11 0 M標(biāo)準(zhǔn)同軸? 38 mm海底同軸光纖1 0 0 M 1 G 1 0 G 1 0 0 G 1 T 1 0 T 1 0 0 T 1 0 0 0 T頻率 / H zM ：( 注 )G ：T ：1061091012傳輸損耗/(dBkm－1)? 5 1 m m 波導(dǎo)器 在光纖通信系統(tǒng)中 ， 作為載波的光波
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