otn传输技术论文精选(九篇)

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第1篇：otn传输技术论文范文

【摘要】本文结合工程实践经验,介绍了光通信传输网络四种不同的技术(MSTP、SDH+ATM、otn、RPR),综合比较其优劣及应用,对油气田和长输管线上光通信系统建设传输制式的选择提出一些建议,供大家参考。

【关键词】MSTP多业务传送节点SDH同步数字体系ATM异步转移模式OTN开放式通信网络RPR弹性分组环

一、光通信传输网络四种不同技术的比较分析

1.业务承载能力

(1)OTN技术

采用基于TDM体制的复用技术,每路信号占用在时间上固定的比特位组,信道通过位置进行标识,有独特的帧结构,可区分不同等级速率,并能在同一网络中综合不同的网络传输协议,对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载,实现了从窄带到宽带的综合业务传输。

传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口,而不需借助接入设备。

各种通信业务应用可直接接入OTN,无需接入设备,可以支持语音。图像信号的多点广播,采用数字图像压缩(M-JPEG和H.264)和图像矩阵交换技术。

OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便,国内外地铁工程中应用广泛,其不足是设备独家生产,售后服务对原设备厂商依赖大,兼容性差,与非OTN网络连接能力较弱。

(2)ATM技术

ATM虽然可以承载实时性业务中的时分复用业务,但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式,特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计),所以ATM技术一般不用于时分复用业务的承载。另外,ATM没有低速率接口,需增加接入设备,设备价格高且协议复杂。对于视频业务,由于其具有很高的突发度,而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务,并且其固有的设计已经充分考虑了业务QOS(服务质量)问题,因此可以实现承载。

然而对于非实时性业务的传输,ATM存在带宽利用率较低的问题,且没有音频等低速接口,需设接入设备。

(3)SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)

SDH是最适合实时性业务中时分复用业务的承载技术,但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一,仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM-le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时,需增加接入设备(PCMD/l设备);无直接的视频和LAN接口,需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器;对Ethernet业务,一般只提供ZMb/s的传输带宽,存在性能瓶颈;对广播音频业务,仅提供3kHz的传输带宽,难以满足高保真的广播效果;一般只提供点对点的通信信道,难以满足大量共线式通信信道的要求。

同时SDH只能向用户提供固定速率的信道,不能动态分配带宽,不能进行统计复用,对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。

MSTP克服了SDH设备中的一些不足,随着技术不断的发展成熟,越来越适合各种通业务的承载,但仍需增加接入设备。

(4)RPR

对于实时性时分复用业务,RPR技术虽然定义了协议,但需在实际中得到进一步验证。

对于数据业务,RPR具备绝对的优势,可根据用户需求分配带宽,支持空间复用技术和统计复用技术,在网络正常运营的情况下,可使带宽利用率相对SDH网络提高3-4倍。RPR还可对数据业务进行优化,有效支持IP的突发特性。

对于有实时性要求的数据业务,RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来保障数据业务的实时性,在保障实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术媲美,而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载,目前数据视频监控市场的主流设备提供商,都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术,以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上,这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口,因此,由RPR技术来承载视频监控系统,用户数据能继续保持以太网帧格式,省略复杂的映射过程,并对用户分组进行严格的服务质量等级分类;并能提供严格的延时和抖动保障机制,视频图像清晰、画面流畅,完全达到高速铁路/公路监控图像的要求。但业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样,必须借助于接入设备来提供低速数据接口。21写作秘书网2.带宽利用率

OTN:开销<2%,带宽利用率较高。

ATM:开销约为12.8%,带宽利用率低。

SDH:开销占3.7%,但由于其需预留保护带宽,带宽利用率较低。

RPR:开销占3.7%,同时采用统计空间复用技术,使带宽利用率大大提高。

3.环网保护能力、可靠性

OTN:采用双环设计网络,具有自愈保护功能,并且保护倒换时间小于50ms。

ATM:主要进行VC保护。

SDH及MSTP的网络:具有强大的保护恢复能力,并且保护倒换时间小于50ms。

RPR:网络具有强大的保护恢复能力,并且保护倒换时间小于50ms。

4.成熟度及发展前景

OTN:国内轨道交通领域已得到较多运用,但油田和长输管线比较少,作为西门子的专利技术比较成熟,在专网需求方面能够予以专属研发和更新,发展速度较快。

ATM:技术、设备复杂,随着IP技术的发展,IP质量保证问题的解决,对ATM技术应用带来较大冲击,其发展前景不好。

SDH及MSTP:SDH技术很成熟,有着广泛的应用基础;MSTP是在SDH基础上发展起来的,目前还在不断完善,功能越来越强。

RPR:目前还未得到较大规模的应用,需在实践中进行验证,但其技术先进,发展前景好。

二、光通信传输网络在油气田和长输管线上的应用

通过上述对比可以看出,四种技术各有优劣,应用在油气田和长输管道上,应综合考虑工程实际,合理优化,选择适合油气田和长输管道传输技术发展方向的技术或技术组合,极大地提高效率,降低成本。

因此油气田和长输管线光通信传输网制式上的选择可以是一个制式独立组网,也可以是多种制式混和组网,应根据项业务量和业务种类来确定采用何种技术;一个制式单独组网可以选择OTN,也可以选择MSTP;但由于目前MSTP技术对数据业务解决还存在一定局限性,可以采用MSTP与RPR或IP混合组网,由MSTP承载语音业务及低速数据业务,由RPR或IP来承载视频和数据业务。

第2篇：otn传输技术论文范文

关键词：OTN技术移动城域网应用

中图分类号：TP393.4文献标识码： A文章编号：

引言

随着3G网络的发展以及全业务竞争的加剧，中国移动的业务类型呈现多元化、带宽需求呈现爆炸式增长，可以说电信行业的超带宽时代即将来临。面对大颗粒的带宽需求，传统的城域传送网技术很难满足业务的发展需求，因此组建一种可以实现快速灵活的业务调度、完善便捷的网络维护管理(OAM功能)的传送网络就显得尤为必要，而作为新一代传送网的OTN技术则很好的满足了这一需求。

1.OTN技术的优势

1.1多种客户信号封装和透明传输

OTN可以支持多种客户信号的透明传送，如SDH、GE和10GE等。OTN定义的OPUk容器传送客户信号时不更改其净荷和开销信息，而其采用的异步映射模式保证了客户信号定时信息的透明。

10GE接口相对于10G POS接口具有很大的成本优势，路由器采用10GE接口可以大大降低网络建设成本。而目前基于SDH的WDM系统主要是针对SDH信号的传送，无法实现对10GE LAN信号的透明传送。因此，WDM系统引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提条件。

1.2大颗粒调度和保护恢复

OTN技术提供3种交叉颗粒，即ODU1（2.5 Gbit/s）、ODU2（10 Gbit/s）和ODU3（40 Gbit/s）。高速率的交叉颗粒具有更高的交叉效率，使得设备更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。经过测算，基于OTN交叉设备的网络投资将低于基于SDH交叉设备的网络投资。在OTN大容量交叉的基础上，通过引入ASON智能控制平面，可以提高光传送网的保护恢复能力，改善网络调度能力。

1.3完善的性能和故障监测能力

目前基于SDH的WDM系统只能依赖SDH的B1和J0进行分段的性能和故障监测。当一条业务通道跨越多个WDM系统时，无法实现端到端的性能和故障监测，以及快速的故障定位。

而OTN引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机制。OTUk层的段监测字节（SM）可以对电再生段进行性能和故障监测；ODUk层的通道监测字节（PM）可以对端到端的波长通道进行性能和故障监测。从而使WDM系统具备类似SDH的性能和故障监测能力。

OTN还可以提供6级连接监视功能（TCM），对于多运营商/多设备商/多子网环境，可以实现分级和分段管理。适当配置各级TCM，可以为端到端通道的性能和故障监测提供有效的监视手段，实现故障的快速定位。

因此在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测，而不需要依赖于所承载的业务信号（SDH/10GE等）的OAM机制。从而使基于OTN的WDM网络成为一个具备OAM功能的独立传送网。

1.4FEC能力

G.709为OTN帧结构定义了标准的带外FEC纠错算法，FEC校验字节长达4×256字节，使用RS（255,239）算法，可以带来最大6.2 dB（BER＝10-15）编码增益，降低OSNR容限，延长电中继距离，减少系统站点个数，降低建网成本。G.975.1定义了非标准FEC，进一步提高了编码增益，实现更长距离的传送，但是因为多种编码方式不能兼容，不利于不同厂家设备的对接，通常只能应用于IaDI接口互联。

2. OTN技术的发展

与传统的SDH和WDM设备相比，目前OTN产品功耗较大，主要应用在本地网和城域网的核心汇聚层、省内干线网，以ODUk调度为主。随着集成技术的发展，OTN电交叉连接设备将向以下几个方向发展：

2.1向更大容量发展，满足网络流量持续高速增长的需求。

2.2 向小型化和集成化方向发展，满足网络边缘层网络应用的需求。

2.3向网络智能化方向发展，基于OTN的智能控制技术已经产品化，随着智能控制技术和辅助规划优化工具的功能完善，将引导OTN网络向智能化方向发展。

2.4向高度融合的多业务统一交换和承载方向发展

统一交换矩阵技术和产品发展很快，促进了包交换和ODUk交叉融合，将产生OTN和MPLS-TP融合设备，业内称之为P-OTN或E-OTN设备，它将是现有分组设备的发展方向，满足LTE环境下的业务和汇聚功能，实现多业务接入和传送能力。

2.5 向光层组网应用发展

OTN向光层组网应用发展的限制不在光交叉连接设备本身，而在于基于全光组网下的与光网络性能和稳定性相关的智能控制技术和网络损伤管理技术。ITU-T、IETF等国际标准化组织以及中国标准化协会都在展开对波长交换光网络(WSON)技术的研究。

3.OTN在城域网中的应用

根据以上分析，OTN在城域网中的应用将主要以结合城域WDM的方式出现。OTN定位于提供GE及以上速率大颗粒业务的承载。因此，讨论OTN在城域骨干/汇聚和接入层的应用方式，并对ODUflex的应用进行探讨就显得十分重要。

在城域骨干/汇聚层，当城域网内不同区域之间或接入长途网络的GE及以上大颗粒业务需求达到一定规模，且具有调度、汇聚和保护恢复等需求时，可在城域网的核心/汇聚层部署OTN/WDM网络。OTN网络的应用主要存在以下两种场景：承载GE颗粒及以上的TDM和以太网专线业务。客户设备可以直接接入OTN网络，也可以通过接入/汇聚层SDH/PTN网络与OTN网络连接；作为IP、SDH和PTN等上层网络的承载网络，当SDH/PTN等网络中存在GE以上的子波长级中继电路需求时，可以将其接入到OTN网络中，由其实现调度和保护，达到节省光纤或波道资源的目的。

OTN最新引入的ODUflex技术类似于SDH中的VC级联技术，可以在同一个ODUk（k=2、3、4）内提供灵活的业务接入能力，实现对业务带宽的灵活适配，提高带宽利用率，满足用户的不同带宽需求。特别针对一些新业务如FC、CPRI等有更好的适配能力。

在城域接入层，接入层靠近网络末端，因此成本是技术方案选择的一个重要因素。在接入层应用的OTN设备主要以盒式设备的形态出现，并结合CWDM进行应用。接入层OTN除了可以提供上述骨干/汇聚层的业务以外，目前考虑的两个主要应用是CPRIoverOTN和PONoverOTN。

在3G网络的建设中，网络覆盖效果的好坏至关重要。传统的采用宏基站设备作为主要覆盖的建网方式，其主要问题是运营商在机房和线路的租用方面不得不花费大量时间和费用。新型的网络覆盖理念的核心思想就是把传统的宏基站的基带处理（BBU）和射频部分（RRU）分离，分成基带处理和射频拉远两个设备，在两者之间采用光纤连接。一个BBU可连接多个RRU，从而进一步提高基带池共享效率。分布式基站可实现更大容量BBU集中放置，更大程度节省站址资源。而公共无线接口规范CPRI是由爱立信、华为、NEC、北电网络与西门子等公司发起制定的连接BBU和RRU的标准接口。CPRI接口可以用于多种3G制式以及未来的LTE。

目前，光纤直驱和WDM/OTN技术都可以满足CPRI的传输要求。利用OTN承载CPRI接口信号可以提高光纤的带宽利用率，支持更长距离的传送，提供完善的保护能力和丰富的光层管理，支持任意拓扑组网，简化运维管理，扩容简单，可提高无线新业务的推出速度。利用OTN承载PON的好处与上述CPRIoverOTN类似，主要是延长PON的传输距离，并可提供保护。ITU-T最新通过的G.709标准已经对OTN传送CPRI和GPON信号的映射方式进行了规范。

4.结束语

目前，国内外主流运营商都非常关注OTN技术的发展和应用，多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN功能。因此，为了满足日益增长的IP业务的承载需求，适应传送网技术的发展趋势，我国通信行业应增加OTN技术的研发投入，加快OTN设备的研发、标准化和推广应用。

参考文献

1.李晓强;杨志清;;OTN技术及其在海光缆通信网中的应用[A];第二届全国海底光缆通信技术研讨会论文集[C];2009年.

2.郝静;OTN承载40Gb/s以太网的关键技术研究与实现[D];武汉邮电科学研究院;2011年.

第3篇：otn传输技术论文范文

论文摘要:当前信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展。城域传送网传作为承载城域范围内的固定、移动和数据等多种业务的基础传送网络,在整个光网络中占有不可替代的地位。本文介绍了城域传送网的特点，对主要技术进行了分析，最后探讨了其发展趋势。

1引言

城域传送网是覆盖城区、郊区或者部分规模较小的市县，为城域多业务提供综合传送平台的网络，是承载城域范围内的固定、移动和数据等多种业务的基础传送网络，它一般以多业务光传送网络为基础、以多种接入技术为辅，为多种业务和通信协议提供综合传送承载平台。城域传送网向上与省际和省内干线相连，向下负责综合业务引入，完成集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租的任务。

2城域传送网的特点

城域传送网是非常复杂的网络，每个城市和每个城市都因现状不同而有所不同，从网络分层结构来说，城域传送网一般分为核心传送层、汇聚层和接入层。对于网络规模较小的城市，可根据实际情况简化网络层次。下面从通用角度分析城域传送网的特点。

多业务。城域传送网需要同时支持多种业务，单一平台支持多种协议和处理混合业务的特征是城域光传送网络获得足够竞争优势的关键因素，也是最重要的特点。多业务支持是城域光传送网络的基石，可为运营商带来许多竞争优势，如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本显著降低(减少了网络分层和设备)、网络管理简化和配置工作量减少等。

安全可命性和可增位性。城域传送网涉及到大量的客户和服务，网络的安全可靠性直接影响到客户，传送网应支持网络节点的备份和线路保护，提供网络安全措施，同时多种生存性有利于运营商向用户提供更好的业务定义。同时城域传送网应当要充分考虑业务扩展能力，能针对不同的用户需求提供丰富的宽带增值业务，使网络可持续赢利。

动态性。与骨干传送网相比，城域传送网的动态性较强，多种数据业务的动态性和不可预见性使得城域传送网的相关需求加强，目前的发展趋势是越来越多的客户需要带宽更灵活的业务。他们需要快速的业务配置、更短期的、可灵活增加的服务合同和基于QoS的价格，将来还可能出现对带宽按需分配等新业务的需求。

网络扩展性。由于受用户需求和地理分布动态变化的影响，城域的数据业务具有多变性，城域传送网要建设成完整统

一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，留有充分的扩充余地，能够随着需求变化，可允许运营商不断地按照业务需求增加带宽，而不需要进行网络整体升级。

3城域网中的相关技术分析

SDH多业务传送平台。SDH多业务传送平台(MSTP)是目前广泛应用的产品。为了适应城域网多业务的需求，SDH从单纯支持2Mb/s,155Mb/s等话音业务接口向支持以太网和ATM等多业务接口演进，将多种不同业务通过YC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务平台将传送节点与各种业务节点融合在一起，各厂商只是融合程度不同。

MSTP的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来完成的，其对2层或ATM层的处理都是与SDH处理相分离的，但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组。从功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，还具有2层、MAC层和ATM功能。

MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司，它可以方便有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过渡，适合支持混合型业务特别是以TDM业务为主的混合型业务，同时可以保证网络管理的统一性。

弹性分组环技术。正在由IEEE802.17工作组制定的弹性分组环(RPR)技术，吸收了吉比特以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式，结合丝丝标记，基于MAC高速交换，简化IP前传。RPR技术可以支持更细的带宽粒度，网络成本较低，可以承载具有突发性的IP业务，同时支持传统语音传送，有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环上实现公平机制而不是在单独链路上，容易实行全局的公平机制。服务供应商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略允许在无拥塞的情况下，把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点，没有SDH那种固定电路系统的不灵活性，同时又比点到点的以太网更加有效。

目前RPR标准尚未完成，其中的一个重要问题是对时钟的透明传输，RPR同步机制与SDH不同，必须确保TDM时钟可以透明传输到对端。第二个挑战来自RPR定义的是一个环网结构下的技术，无法工作在复杂的网络环境下(甚至是环间互联)，而实际的城域网络环境则是十分复杂的。

RPR技术适合于以数据业务为主、TDM业务为辅的网络，其应用范围将逐渐扩大，适合于新建网络。

城域WDM光网络。WDM技术不仅提高了光纤利用率，而且在业务信号复杂多变的城域网中对信号具有透明性，它可以对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整，直接进行透明传输。这可给用户、特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时，不同波长间的信号互不干涉，每个波长都可以自己灵活上下。WDM技术主要应用于城域骨干网。

城域OADM环网可以承载大量客户的多种协议和多种速率的业务，每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长，为提高每个波长的带宽利用率，应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效的方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中，该技术被称为子波长复用，从而实现了每个波长携带多种业务。这种子波长复用器降低了城域网WDM系统的应用门槛，可以直接容纳低速率信号，给组网带来了灵活性。WDM环网解决了两个重要问题:光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素，目前它主要用来保护那些SDH还无法保护的业务，如ESCON,FiberChannel等。

在目前的光网络中，数据业务的提供需要经过4层处理:首先将业务映射进IP包，并以ATM信元封装，然后将ATM信元映射进SDH帧，最后转换为光信号在光网络上传送(采用WDM/DWDM方式)。随着IP业务的飞速发展，这种结构的缺点日益暴露.人们开始研究将ATM层和SDH层从4层结构中剥离出去，将其功能融合到IP/MPLS层和WDM/OTN(光传送网)层中，将IP业务直接在WDM光路上传送(即IPoverOptical，目前主要为IPoverWDM/DWDM)。在传统的光网络中引入信令控制和动态交换功能，将IP层和光网络层置于同一控制平面下，对光网络实施配置连接管理，在此思想下，一种能够自动完成网络连接的新型网络ASON(自动交换光网络)应运而生。

自动交换光网络。ASON是在IPoverDWDM基础上发展起来的，底层仍为OTN，主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通过信令交换完成对传送平面的动态控制。控制平面的引入带来了以下好处:迅速实现业务提供，允许网络资源动态分配路由和带宽；容易管理，业务提供者无需为新的传输技术系统的配置管理而开发维护操作支持系统软件;具有扩展的信令能力，增加了补充业务;在出现故障时可实现快速的保护与恢复，比通常的传送网节省了冗余容量和资源;控制平面的协议比管理平面的协议有更丰富的原语组，可用于各种传输技术。

4通用标签交换（GMPLS）技术

为了使MPLS适应时分复用、波分复用等不同的应用环境，以支持在电路交换网中建立连接，IETF对MPLS中标签的概念和形式进行了相应的扩展，将时分系统和空间交换系统涵盖了进来，推出了通用标签交换--GMPLS。其具有许多新功能：

时隙、虚通道和波长等均可作为标签。GMPLS所管理的对象不仅是分组，还可以是FR.ATM,SDH和WDM等，且这些设备上的接口还可以细分为PSC(分组交换功能)、TSC(TDM交换功能)、LSC(波长交换功能)和FSC(光纤交换功能)等多种类型。

可以为离散单位分配带宽，因为时隙、波长和光纤等都是离散单位。

第4篇：otn传输技术论文范文

关键词：光纤通信；理论教学；实验教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0167-03

当代信息高速公路的骨干网络是由光纤通信网络构成的，若没有光纤的发明及相关有源和无源光纤器件的发明和发展，当今的高速信息网络是无法想象的。但是当今信息产业的高速发展得益于微电子学、光电子学、计算机技术及通信工程等多门学科的快速发展及它们之间的交叉融合。因此，要想成为一名信息技术领域的电子信息工程师、计算机工程师或通信工程师，除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技g的其他相关主要知识，比如光纤通信网络及其相关器件等。本文从光纤通信技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光纤通信课程的理论和实验教学方法。

一、光纤通信技术简介

1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器[1]，给光通信带来了新的希望。和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出现，并投入实际应用。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。

1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信――光纤通信的基础[2]。在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时（约11.4年），外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑之年。在今后的几十年中，光纤通信网络的逐步商用化带动了相关信息产业链的蓬勃发展[3]。

由于在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多[4]，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。综上所述，可见光纤通信技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光纤通信技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程[5]，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

二、光纤通信课程教学研究

（一）光纤通信课程的理论教学

电子信息工程专业的光纤通信课程的理论知识可以分为四个相互关联的层次和内容，它们分别是：第一部分，光纤技术的基础；第二部分，光纤通信器件技术基础；第三部分，光纤通信系统和网络；第四部分，光纤与光纤通信系统测量。这四个部分的关系层层递进，逐渐深入。理论学时总共32学时。

第一部分，光纤技术的基础。可以先讲解光纤通信技术的一些概念性和历史性的知识，比如：电信技术的发展，光通信的必要性及技术基础，光纤通信技术的历史、现状与未来。此处，可详细介绍人类对光通信探索的历史及现代光纤通信技术从学术研究到商业应用的发展里程，并附带介绍微波通信的发展里程，然后通过比较使用光波进行通信和使用微波进行通信的优缺点及使用光纤材料和使用同轴电缆进行通信的优缺点，让学生了解光纤通信的巨大优势。然后可以简单介绍光纤传输的基础理论――电磁场与电磁波理论中的一些基本概念和现象，重点介绍麦克斯韦方程。最后介绍光纤的模式理论、光纤的结构和类型、光纤的传输特性、光纤制造技术与光缆等知识。其中，光纤传输特性包括光纤的损耗特性和色散特性，这是该部分的重点知识。总之，笔者认为，第一部分内容的讲解方法和手段是非常重要的，不宜讲得深奥，而应该结合动画或者视频讲解光纤的传光原理，使学生易于接受，才能提高学生对这门课程的兴趣，从而继续学习往后部分的相对枯燥的知识。该部分学时安排为6H。

第二部分，光纤通信器件技术基础。这部分讲述光纤通信系统中的有源和无源光通信器件，这些器件是构成一个完成的光纤通信系统必不可少的部件，学好这部分内容有利于理解后面学习的光纤通信网络的内容。这部分内容包括：基本光纤器件、光学滤波器、光纤放大器和半导体光电子器件。基本光纤器件包括分波/合波器、光纤活动连接器、光隔离器、环形器和衰减器等；光学滤波器的内容包括Fabry-Perot滤波器、介质膜滤波器、HiBi光纤Sagnac滤波器、Mach-Zender型滤波器、光纤光栅等；光纤放大器的内容包括：掺饵光纤放大器（EDFA）、光纤Raman放大器等。半导体光电子器件的内容包括：普通的半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）、FP型双异质结构激光器、动态单纵模激光器、半导体光放大器（OSA）、PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管等。对于每一个光纤器件，讲解内容包括这些光纤器件的结构、工作原理、具体参数、应用场合等，应结合动画或者视频讲解，甚至如果有条件的话，可以在课题上带上一些体积很小的光纤器件实物给学生讲解，比如光纤活动连接器、LD、LED、光纤光栅、PIN光电二极管价格便宜、体积小的光纤器件。该部分学时安排为10H。

第三部分，光纤通信系统和网络。这部分是本门课程的核心和精华部分，包括光纤传输系统、光纤通信网、全光网技术及其发展三大部分。其中，光纤传输系统的内容包含：光纤传输系统的基本组成、光发送机组件、光接收机组件、光放大噪声及其级联、色散调节技术、光纤传输系统设计、光纤传输系统性能评估。光通信网络的内容包含：通信网的拓扑结构和分类、准同步数字系统（PDH）、同步数字系统（SDH）、异步传输模式（ATM）、互联网协议、光纤通信网的管理/保护/恢复。全光网技术及其发展的内容包含：通信网络的发展过程、全光网络中的传输技术（WDM、OTDM、OCDMA和分组交换技术）、无源光网络（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光传送网（G.709OTN）、自动交换光网络、全光网的网络管理、全光网的安全问题。对于每一种光纤网络技术，讲解内容包括这些光纤网络结构、功能、应用场合等，应尽量使用PPT的图片、动画进行讲解，PPT上要尽量避免文字上描述。该部分学时安排为12H。

第四部分，光纤与光纤通信系统测量。该部分主要介绍光纤通信工程实施、检测中一些常用的设备和仪器，在本门课程的实验教学中都要使用到这些设备，是培养光纤通信工程师的基础技能知识部分。该部分的内容包括：光功率计的使用、光纤几何参数的测量、光纤衰减测量、光纤色散测量、光纤偏正特性测量、光纤的机械特性和强度测量、光时域反射计（OTDR）的使用；光接收机灵敏度和动态范围的测量、光纤通信系统误码率和功率代价的测量、眼图及其测量、光谱分析仪、光纤通信系统的在线监测技术。其中，重点讲解光功率计、OTDR、眼图示波器、光谱分析仪等仪器设备的功能和使用方法。该部分学时安排为4H。

（二）光纤通信课程的实验教学

对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业本身都有很多属于自己专业的实验课程及课程设计，因此，笔者认为光纤通信技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。因而，笔者建议光纤通信课程的总学时设置为48学时，理论教学学时为32学时，7个实验的教学学时为16学r。

根据笔者10年来给电子信息工程专业本科学生讲授这门课的经验，认为具体的实验课程设置如下。

1.插入法测光纤的平均损耗系数。采用插入法测量待测光纤在1310nm和1550nm处的平均损耗系数。掌握插入法测量光纤损耗系数的原理，熟悉光纤多用表的使用方法。学时设置为2个课时。

2.光时域反射计（OTDR）测光纤链路特性。用光时域反射计测量光纤链路的平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。了解光时域反射计工作原理及操作方法，学习用光时域反射计测量光纤平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。学时设置为2个课时。

3.光波分复用（WDM）系统实验及其误码率测量构建1310nm/1550nm光纤波分复用系统并测试其误码率，了解光波分复用传输系统的工作原理和系统组成熟悉误码、误码率的概念及其测量方法。学时设置为2个课时。

4.数字光纤通信系统信号眼图测试。构建数字光纤通信系统并且用数字示波器观测系统的信号眼图，并从眼图中确定数字光纤通信系统的性能。了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；学习通过数字示波器调试、观测眼图；掌握判别眼图质量的指标；熟练使用数字示波器和误码仪。学时设置为3个课时。

5.光纤切割与焊接技术演示实验。利用全自动熔接机向学生演示光纤熔接的全过程，了解光纤的结构和光纤电弧放电焊接原理；了解全自动焊接光纤的过程和使用方法。学时设置为2个课时。

6.光纤光栅光谱特性测试系统的设计实验。测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回波损耗参数；利用PC光谱仪、光环行器和光纤光栅设计光纤光栅光谱特性的测试系统；了解光环行器的工作原理和主要功能；了解光环行器性能参数的测试原理；了解光纤光栅的光谱特性；学习PC光谱仪的使用方法。学时设置为3个课时。

7.光带通滤波器的设计。测量光耦合器的插入损耗、分光比和附加损耗等参数；利用光耦合器或者光环行器和光纤光栅设计光带通滤波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各项参数的测试方法。学时设置为2个课时。

通过以上实验课程，能够使电子信息工程本科学生对光纤通信系统的基本器件、基本测量系统等有一个比较感观的认识，而且能够更加深刻地掌握它们工作的基本原理和基本特性，为将来在具体的工程设计及进一步深造中奠定基础。

三、结束语

光纤通信技术在国家的信息产业、国防工业中具有举足轻重的地位，电子信息技术与光学信息技术的结合也越来越紧密。对于当今的电子信息工程专业的学生而言，除了需要掌握本专业牢固的知识和技能以外，了解和掌握光纤通信技术的基础知识和相关的技术发展趋势也是必不可缺的。本文通过对电子信息工程专业特点和光纤通信课程内容的分析，讨论了该门课程与该专业的内在联系，分析其重要性，并根据笔者10年来在重庆理工大学电子信息工程专业讲授该门课程的经验，提出了本门课程在电子信息工程专业中的理论及实验的教学内容、教学重点、教学方法及课程设置等方面的一些意见和建议。

参考文献：

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[2]龙泉.光通信发展的回顾与展望电信网技术[J].2008，（2）：30-32.

[3]曲鹏.光纤通信技术的应用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.