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1 光纖通信的發展狀況
1966年英籍華裔學者高錕（C.K.KA）和霍克哈母（C.K.HOCKHAM）發表了關於傳輸介質新概念的論文，指出了利用光纖（Optical Fiber）進行信息傳輸的可能性和技術途徑，奠定了現代光通信――光纖通信的基礎。1970年，光纖研製取得了重大突破，同時作為光纖通信用的光源也取得了實質性的進展。由於光纖和半導體激光器的技術進步，是1970年成為光纖通信發展的一個重要裏程碑。1976年，美國在亞特蘭大（ATLANTA ）進行了世界上第一個實用光纖通信係統的現場實驗，係統采用GAALAS激光器作為光源，多模光纖做傳輸介質，速率為44.7Mb/s，傳輸距離約10km。1976年美國亞特蘭大進行的現場實驗，標誌著光纖通信從基礎發展到了商業應用的階段。此後，光纖通信技術不斷發展：光纖從多模發展到單模，工作波長從0.85um發展到1.31和1.55um，傳輸速率從幾十發展到幾十。另一方麵，隨著技術的進步和大規模產業的形成，光纖價格不斷下降，應用範圍不斷擴大：從初期的市話局間中繼到長途幹線進一步延伸到用戶接入網，從數字電話到有線電視（CATV），從單一類型信息的傳輸到多種業務的傳輸。目前光纖已成為信息寬帶的主要媒質，光纖通信係統將成為未來國家基礎設施的支柱。
2 光纖通信係統
光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動通信並列為20世紀90年代的技術。進入21世紀後，由於因特網業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸係統和網絡有了更為迫切的需求。
光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質實現信息傳輸，達到通信目的的一種最新通信技術。
通信的發展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程，光頻作為載頻已達通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波（3×1014Hz），因yin此ci用yong光guang作zuo為wei載zai波bo進jin行xing通tong信xin容rong量liang極ji大da，是shi過guo去qu通tong信xin方fang式shi的de千qian百bai倍bei，具ju有you極ji大da的de吸xi引yin力li，光guang通tong信xin是shi人ren們men早zao就jiu追zhui求qiu的de目mu標biao，也ye是shi通tong信xin發fa展zhan的de必bi然ran方fang向xiang。
光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區別在於有很多優點：它傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕，原料為石英，節省金屬材料，有利於資源合理使用；絕緣、抗電磁幹擾性能強；還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優點，可在特殊環境或軍事上使用。
光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)是(shi)很(hen)廣(guang)泛(fan)的(de)，主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)市(shi)話(hua)中(zhong)繼(ji)線(xian)，光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)的(de)優(you)點(dian)在(zai)這(zhe)裏(li)可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)，逐(zhu)步(bu)取(qu)代(dai)電(dian)纜(lan)，得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。還(hai)用(yong)於(yu)長(chang)途(tu)幹(gan)線(xian)通(tong)信(xin)過(guo)去(qu)主(zhu)要(yao)靠(kao)電(dian)纜(lan)、微波、衛星通信，現以逐步使用光纖通信並形成了占全球優勢的比特傳輸方法；用於全球通信網、各國的公共電信網（如我國的國家一級幹線、各省二級幹線和縣以下的支線）；它還用於高質量彩色的電視傳輸、工業生產現場監視和調度、交通監視控製指揮、城鎮有線電視網、共用天線（CATV）係統，用於光纖局域網和其他如在飛機內、飛船內、艦艇內、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。
光纖傳輸係統主要由：光發送機、光接收機、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源光器件構成。要實現通信，基帶信號還必須經過電端機對信號進行處理後送到光纖傳輸係統完成通信過程。圖1示為一光纖通信係統框圖。
圖 1 光通信係統的基本組成結構圖
它(ta)適(shi)合(he)於(yu)光(guang)纖(xian)模(mo)擬(ni)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)，而(er)且(qie)也(ye)適(shi)用(yong)於(yu)光(guang)纖(xian)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)和(he)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)。在(zai)光(guang)纖(xian)模(mo)擬(ni)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)，電(dian)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)是(shi)指(zhi)對(dui)基(ji)帶(dai)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)、預調製等處理，而電信號反處理則是發端處理的逆過程，即解調、放大等處理。在光纖數字通信係統中，電信號處理是指對基帶信號進行放大、取樣、量化，即脈衝編碼調製（PCM ）和(he)線(xian)路(lu)碼(ma)型(xing)編(bian)碼(ma)處(chu)理(li)等(deng)，而(er)電(dian)信(xin)號(hao)反(fan)處(chu)理(li)也(ye)是(shi)發(fa)端(duan)的(de)逆(ni)過(guo)程(cheng)。對(dui)數(shu)據(ju)光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)，電(dian)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，和(he)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)不(bu)同(tong)的(de)是(shi)它(ta)不(bu)需(xu)要(yao)碼(ma)型(xing)變(bian)換(huan)。
3 光端機的作用和目前光端機的狀況
在光纖通信係統中，光發射機是光端機、光(guang)中(zhong)繼(ji)器(qi)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，它(ta)的(de)最(zui)基(ji)本(ben)功(gong)能(neng)是(shi)將(jiang)要(yao)傳(chuan)輸(shu)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)調(tiao)製(zhi)在(zai)光(guang)波(bo)上(shang)，並(bing)將(jiang)其(qi)注(zhu)入(ru)到(dao)光(guang)纖(xian)線(xian)路(lu)中(zhong)。光(guang)接(jie)收(shou)機(ji)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)將(jiang)接(jie)收(shou)的(de)光(guang)信(xin)號(hao)變(bian)換(huan)為(wei)原(yuan)電(dian)信(xin)號(hao)，並(bing)且(qie)用(yong)自(zi)動(dong)增(zeng)益(yi)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)（AGC）保(bao)證(zheng)穩(wen)定(ding)的(de)輸(shu)出(chu)，光(guang)接(jie)收(shou)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)件(jian)是(shi)光(guang)檢(jian)測(ce)器(qi)，它(ta)的(de)主(zhu)要(yao)任(ren)務(wu)是(shi)進(jin)行(xing)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)。從(cong)光(guang)發(fa)送(song)端(duan)輸(shu)出(chu)經(jing)光(guang)纜(lan)線(xian)路(lu)傳(chuan)輸(shu)被(bei)衰(shuai)減(jian)的(de)光(guang)信(xin)號(hao)到(dao)達(da)接(jie)收(shou)端(duan)已(yi)是(shi)很(hen)微(wei)弱(ruo)的(de)了(le)，為(wei)了(le)有(you)效(xiao)地(di)進(jin)行(xing)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)，係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)光(guang)檢(jian)測(ce)器(qi)要(yao)響(xiang)應(ying)度(du)高(gao)、噪聲低，響應速度快，工作穩定可靠。
目前的數據光端機已經有一段發展曆程了，不在是簡單的一路或四路的，也不在是單純的某一接口了，而已經達到上百路（如120路、240路等），各種不同接口（RS-232、RS-485、USB等）相當成熟的地步了，像武漢波仕電子、北京訊風通信、杭州億幫通信等公司的主要產品就是光端機，其中波仕電子的RS-232單模和多模的光端機還可以做到無須電源。本文僅就八路來說明其複用原理。
4 數據光端機設計所要達到的目的和功能及意義
本設計為多路RS-232C接口標準是一種廣泛使用的普及標準。它涉及使用的普及標準。它涉及的範圍很廣，遠遠超出了通信和計算機的領域。60年代中期，幾乎毫無例外的使用電話交換網實現遠程訪問，於是RS-232C接口進行本地通信，因此使用更加廣泛。本設計正是基於RS-232串行口通過光纖傳輸。
隨sui著zhe分fen布bu計ji算suan機ji的de建jian立li，所suo需xu通tong信xin設she備bei費fei用yong逐zhu漸jian成cheng為wei用yong戶hu所suo關guan心xin的de主zhu要yao問wen題ti，為wei了le減jian少shao這zhe些xie費fei用yong，通tong過guo研yan究jiu大da量liang網wang絡luo結jie構gou，從cong而er確que定ding盡jin可ke能neng采cai用yong專zhuan用yong設she備bei。很hen多duo網wang絡luo是shi地di理li分fen布bu的de用yong戶hu訪fang問wen公gong用yong計ji算suan設she備bei，將jiang中zhong心xin的de地di區qu建jian設she成cheng為wei鏈lian接jie這zhe些xie用yong戶hu到dao計ji算suan機ji的de服fu務wu中zhong心xin。盡jin管guan當dang終zhong端duan業ye務wu量liang較jiao少shao，使shi用yong專zhuan用yong租zu用yong線xian費fei用yong不bu太tai合he理li，但dan若ruo能neng采cai用yong很hen多duo終zhong端duan共gong用yong通tong信xin設she備bei的de結jie構gou，一yi般ban就jiu能neng減jian少shao對dui一yi組zu用yong戶hu提ti供gong通tong信xin的de積ji累lei費fei用yong，而er多duo路lu複fu用yong器qi的de利li用yong就jiu可ke能neng用yong一yi條tiao高gao速su線xian路lu承cheng擔dan原yuan來lai有you一yi組zu低di俗su線xian路lu分fen別bie傳chuan輸shu的de業ye務wu量liang，所suo以yi當dang同tong一yi地di理li區qu域yu的de大da量liang數shu據ju終zhong端duan進jin行xing通tong信xin時shi，或huo者zhe但dan任ren意yi距ju離li的de很hen多duo租zu用yong線xian並bing行xing傳chuan輸shu時shi應ying考kao慮lv使shi用yong多duo路lu複fu用yong器qi。
本(ben)數(shu)據(ju)光(guang)端(duan)機(ji)采(cai)用(yong)多(duo)路(lu)的(de)設(she)計(ji)，不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)大(da)大(da)利(li)用(yong)了(le)線(xian)路(lu)，充(chong)分(fen)利(li)用(yong)光(guang)纖(xian)巨(ju)大(da)的(de)帶(dai)寬(kuan)資(zi)源(yuan)。並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)更(geng)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)，本(ben)設(she)計(ji)的(de)八(ba)路(lu)複(fu)用(yong)技(ji)術(shu)，可(ke)用(yong)八(ba)路(lu)信(xin)道(dao)傳(chuan)輸(shu)不(bu)同(tong)的(de)信(xin)息(xi)，將(jiang)不(bu)同(tong)信(xin)息(xi)複(fu)用(yong)到(dao)一(yi)條(tiao)光(guang)中(zhong)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)，節(jie)省(sheng)了(le)設(she)備(bei)，在(zai)現(xian)場(chang)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)可(ke)在(zai)同(tong)一(yi)係(xi)統(tong)中(zhong)，將(jiang)多(duo)種(zhong)控(kong)製(zhi)信(xin)息(xi)和(he)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)用(yong)一(yi)台(tai)光(guang)端(duan)機(ji)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)，可(ke)同(tong)時(shi)連(lian)接(jie)計(ji)算(suan)機(ji)及(ji)其(qi)他(ta)符(fu)合(he)RS-232標準的終端，方便控製和操作。這就是多路複用光端機的設計意義之所在，本文僅以八路複用來起到拋磚引玉的作用。
5 數據光端機的設計整體說明
整體電路的原理框圖如圖2所示：它將若幹終端多路接入一個高速數據鏈路中，發送過程由計算機或終端傳送來的RS-232C標準信號先要進行電平轉換，將RS-232C電平轉換為TTL電平，以便和後續電路兼容，再經過MOTOROLA的MC145428異步同步轉換芯片將RS-232C幀結構中的起始位，停止位去除後，轉換為同步輸出。再經過一個多路複用電路將多路信號複用唯一路徑LED驅動後再對光源進行調製，將電信號轉換為光信號發送到光纖中傳輸。
圖2 係統原理框圖
接收過程同理，由光接收模塊將接收後的光信號轉換為電信號，經過一個線接收器再經過一個ECL/TTL電平轉換器將信號送入複用電路，通過複用電路中的時序電路的控製將接收到的各路信號分離並送入各個信道，經過同步異步MC145428芯片的轉換，加入起始位和停止位，再將其轉為RS-232C電平，使其符合RS-232C接口標準，能在計算機或終端中傳輸。這就是整個電路的工作原理。
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