電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的光通信技術(shù)

孔德昊　董輝　胡偉

【摘 要】所謂光通信，是指傳輸媒質(zhì)為光波的通信方式。無線電波和光波共同屬于電磁波，但是光波相比于無線電波波長短、頻率高，由此光波具有通信容量大、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。光通信按照傳輸介質(zhì)的不同分為有線光通信和無線光通信，按照光源特性的不同分為激光通信和和非激光通信。其中常用的光通信技術(shù)分為大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信、紫外線通信。光纖通信是一種有線通信，隨著現(xiàn)代光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在單一的通信技術(shù)基礎(chǔ)上融合了二到三種其它的先進(jìn)技術(shù)，本文主要闡述將電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的一種光通信技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】信息科學(xué)；光纖；光通信；光正交頻分復(fù)用；通信技術(shù)

有人在上世紀(jì)30年代提出這樣的觀點(diǎn)：“總有一天光通信會(huì)取代有線和微波通信而成為通信主流”。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，光通信技術(shù)日益成熟，光通信的地位也日益凸顯，甚至在歐美國家已達(dá)到戰(zhàn)略地位。目前，光纖通信已經(jīng)成為各種通信網(wǎng)的重要傳輸方式，其在信息高速公路的建設(shè)上也十分重要。以下將分別介紹電域正交頻分復(fù)用技術(shù)和光纖通信技術(shù)，以及在兩者相結(jié)合的情況下產(chǎn)生的新一代光通信技術(shù)。

1.電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)

光纖通信技術(shù)是有線光通信技術(shù)中最為普遍、最為重要的傳輸技術(shù)，具有應(yīng)用廣、傳輸快、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)；而正交頻分復(fù)用技術(shù)可以解決電磁信號在傳輸過程中相互干擾的問題。下面將分別介紹這兩種典型技術(shù)的概念、原理及其應(yīng)用。

1.1電域正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），簡稱為OFDM，是多載波調(diào)制技術(shù)的一種。其基本原理是將主信道分為若干個(gè)并行的正交子信道，再通過傅立葉變換將高速的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生出一組并行的低速數(shù)據(jù)流，并且把低速數(shù)據(jù)流調(diào)制到每個(gè)子信道上傳輸，從而完成高速數(shù)據(jù)信號的傳輸。這個(gè)過程有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，即提高系統(tǒng)的頻譜利用率，同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜性。正交頻分復(fù)用技術(shù)的使用具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：

（1）有效補(bǔ)償光纖色散。根據(jù)現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對通信技術(shù)要求的提高，光通信正朝著兩個(gè)方向發(fā)展：一是大幅度提高單信道的傳輸速率，目前正趨近于100Gb/s；二是快速的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力。但是這兩種要求是互相矛盾的，當(dāng)單信道的傳輸速率達(dá)到100Gb/s的時(shí)候，傳統(tǒng)光纖的色散補(bǔ)償能力就變得昂貴和耗時(shí)。而正交頻分復(fù)用技術(shù)在電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用就恰到好處的解決了這一問題，通過在頻域內(nèi)的復(fù)數(shù)運(yùn)算，利用此技術(shù)優(yōu)良的計(jì)算性，從而方便的對光纖色散進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）提升信道傳輸速率。2008-2009兩年間，W.Shieh（澳大利亞墨爾本大學(xué)）和S.Jansen分別進(jìn)行了“107Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實(shí)驗(yàn)（無光色散補(bǔ)償和放大的情況下）”和“12*121.9Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實(shí)驗(yàn)（采用偏正復(fù)用和正交通帶調(diào)制技術(shù)）”.兩人主導(dǎo)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)打破了制約數(shù)字通信高速發(fā)展的瓶頸，從而有效的提升了光通信的整體傳輸速率。

（3）減少信號相互干擾。由于光通信是一種以光波為載體的通信方式，其信號在傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到電磁波的干擾，而通過正交頻分復(fù)技術(shù)則可以采用一定的技術(shù)在接收端分離正交信號，從而減少各個(gè)子信道之間的互相干擾。其原理在于：在使用正交頻分復(fù)用技術(shù)的傳播過程中，將單通道高速信息數(shù)據(jù)流分配到若干低速速率的子信道中，這樣子信道信號帶寬就小于總信道帶寬，每個(gè)子信道上的衰落就趨于平坦，干擾降低；采用此種技術(shù)還可以增加子信道符號周期，減少碼間干擾。而且由于分離開的每個(gè)子信道僅占原來整個(gè)信道的很小一部分，相對將容易達(dá)到信道均衡。

1.2光纖通信技術(shù)

光纖通信就是指以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)傳輸信號，從而實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信就是光纖通信的簡稱。光纖通信是光通信的一種，屬于有線通信，也可以看成是以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的“有線”光通信。通常光纖通信系統(tǒng)并不是指一根單獨(dú)的光纖，通常情況下的光纖系統(tǒng)都是由無數(shù)光纖組成的光纜。

光纖的組成主要包括三部分，內(nèi)芯是幾十微米或者幾微米的纖芯；中間層是包層，光信號利用纖芯和包層的不同折射率實(shí)現(xiàn)在纖芯的內(nèi)的全反射，也就是光信號的傳輸；外層是圖層，其主要作用就是增加光纖的韌性從而對光纖起到保護(hù)作用。光纖通信是以光為載體、以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)，把信息從一端傳輸?shù)搅硪欢说募夹g(shù)方式。光纖通信技術(shù)可以大致分為光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸技術(shù)、光有源器件、光無源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。通過不同的技術(shù)手段可達(dá)到低損耗、低色散、大容量的數(shù)據(jù)信息傳輸。

2.現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的光通信技術(shù)

傳統(tǒng)光通信技術(shù)包括大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信和紫外線通信幾種。為進(jìn)一步推進(jìn)光通信技術(shù)的發(fā)展，緊跟目前通信的發(fā)展趨勢，符合用戶對現(xiàn)代通信的要求，將電域正交頻分復(fù)用技術(shù)和光纖通信技術(shù)有機(jī)融合，從而利用兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為用戶提供服務(wù)。

對于光通信而言，結(jié)合正交頻復(fù)用技術(shù)與光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，合理互補(bǔ)兩種技術(shù)的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)光通信技術(shù)超高速度、超大容量、超長距離傳輸?shù)男Ч_(dá)到為用戶群更快的傳輸數(shù)據(jù)、更多的輸送內(nèi)容、更遠(yuǎn)的服務(wù)用戶的目的。

3.結(jié)語

經(jīng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)論證，在光通信的傳播過程中，利用電域正交頻分復(fù)用技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)光纖色散補(bǔ)償、信道傳輸速率提升、減少信道干擾三大優(yōu)勢；采用光纖通信技術(shù)可以逐步實(shí)現(xiàn)在更廣闊的光譜范圍內(nèi)，低損耗、低色散的傳輸，是傳輸容量能夠成千倍級甚至萬倍級的增長。通過兩種技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生現(xiàn)代化的電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的光通信技術(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄧超公，張為峰，忻向軍.光正交頻分復(fù)用技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].光通信研究，2009，（06）.

[2]郭仁東.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電腦知識與技術(shù)，2008，（23）.

[3]陳華林.面向圖像傳輸?shù)臒o線光通信發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究[J].硅谷，2010，（13）.

[4]曹青.光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用探討[J].江蘇通信，2011，（01）.