淺談光纖通信傳輸技術(shù)應(yīng)用問題

龍海珠

引言：光纖通信技術(shù)現(xiàn)已成為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)之一。本文筆者結(jié)合實(shí)際情況，說明光纖通信傳輸技術(shù)的使用情況，就光纖通信的傳輸特性及應(yīng)用進(jìn)行簡要的分析。

光通信傳輸技術(shù)近幾十年興起的一種新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，利用光通信技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用很頻繁。目前光纖通信技術(shù)出現(xiàn)在很多行業(yè)，我國各行各業(yè)現(xiàn)在都使用過光纖通信傳輸技術(shù)，并且很多地方都是采用光纖技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?/p>

一光纖通信技術(shù)概念

光纖即光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通信技術(shù)就是運(yùn)用光導(dǎo)纖維作為傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器，可以把光纖通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種“有線”光通信。光纖是由內(nèi)芯和包層構(gòu)成，內(nèi)芯一般為幾十微米直至幾微米，要比頭發(fā)絲還細(xì)，占用的體積小，解決了實(shí)施的空間問題。外面層叫做包層，包層起到保護(hù)光纖的作用。實(shí)際上，光纖通信系統(tǒng)使用的并非單根的光纖，而是由許多光纖聚集在一起的組成的一組光纜。由于制作光纖的主要材料是玻璃材料，這種材料屬于電氣絕緣體，所以無需擔(dān)心接地回路；光波在光纖中傳輸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生信息傳播中的信息泄露的現(xiàn)象。光纖除了按照自身的制造工藝、組成材料和光學(xué)特性進(jìn)行歸類之外，在實(shí)際應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行歸類可以分為通信用光纖和傳感用光纖兩種類型。傳輸介質(zhì)光纖又可以分為通用與專用兩種類型，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖類型，并常常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。

二光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的電信號(hào)通信技術(shù)相比，光纖通信在信息容量、抗干擾能力、安全性能以及傳輸距離方面都具有較大的優(yōu)勢，而且伴隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，光纖通信已經(jīng)發(fā)展成為了現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要組成部分。它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

1通信容量大

光纖通信技術(shù)的頻帶寬、容量大，對信號(hào)而言，頻帶就是信號(hào)包含的最高頻率與最低頻率這之間的頻率范圍。目前光纖通信技術(shù)所使用的波長范圍在可見光與近紅外區(qū)域的高頻光波，由于光波具有較高的頻率，通常都可以達(dá)到1014Hz以上，而普通的電磁波頻率為106～108Hz，由此可見，光纖通信要比普通的微波通信在頻率方面，要高出103～104倍。因此在理論分析上，光纖通信的容量要比微波通信相比大約可以增加103～104倍。雖然在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于受到了光電器件特性的限制，傳輸帶寬比理論上要窄很多，但是在現(xiàn)階段投入運(yùn)營的光纖通信系統(tǒng)中，光纖通信仍然可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳輸24萬路的信號(hào)，這一點(diǎn)要遠(yuǎn)高于普通電纜線路的信號(hào)傳輸量，而且，一根光纖中可以包含數(shù)根分時(shí)數(shù)十根光纖，有效的擴(kuò)充了通信容量，所以光纖仍然是現(xiàn)階段通信容量最大的一種通信方式。

2抗干擾能力強(qiáng)

抗干擾能力是衡量通信技術(shù)優(yōu)越性的一個(gè)重要指標(biāo)，眾所周知，以電信號(hào)為主通信技術(shù)都會(huì)不可避免的受到各種各樣的電磁干擾，例如太陽黑子活動(dòng)引起的干擾、雷電的干擾、電離層的變化以及高壓線纜等的，這些干擾不僅擾亂了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，而且還會(huì)造成不同程度的損耗，影響通信設(shè)備的正常應(yīng)用。相比之下，光纖通信技術(shù)在抗干擾能力方面具有極大的優(yōu)勢，這主要是因?yàn)楣饫w是有非金屬材料玻璃纖維制作而成的，屬于絕緣體材料，它與傳統(tǒng)銅纜線相比，無論是絕緣性、耐腐蝕性以及抗高溫性方面都具有不可比擬的優(yōu)勢。

3安全性能優(yōu)越

光纖通信具有較強(qiáng)的安全性能，由于普通電纜線在電波傳輸過程中，會(huì)出現(xiàn)電磁波泄漏現(xiàn)象，造成信號(hào)傳輸通道的串?dāng)_，而且銅線在使用過程中會(huì)出現(xiàn)自然老化等現(xiàn)象，會(huì)對傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生衰減作用，影響信息傳輸質(zhì)量的同時(shí)也會(huì)降低線路的安全性能。再加上伴現(xiàn)代通信技術(shù)逐步朝著光通信時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的銅纜網(wǎng)已經(jīng)無法滿足更多的業(yè)務(wù)需要，正在逐漸被光導(dǎo)纖維所取代。光纖通信主要是光波在光導(dǎo)纖維中的傳輸，密閉性強(qiáng)，能夠有效地將光信號(hào)限制在光導(dǎo)纖維中，再加上外部環(huán)繞的不透明保護(hù)層，更加降低了光信號(hào)的泄漏。因此，在保密通信中，光纖技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

4中繼距離長

眾所周知，普通的銅纜線在信號(hào)傳輸時(shí)，會(huì)伴隨著不同程度的信號(hào)損耗，隨著傳輸距離的增加，損耗量顯著上升，在確保通信質(zhì)量的前提下，普通電纜或者微波通信的中繼距離僅為1.5～50km。而光纖在傳輸?shù)倪^程中，信號(hào)的衰減量很低，據(jù)有關(guān)研究限制，光纖的在長距離傳輸時(shí)，衰減量可以有效的控制在0.19dB/km以下，因此適用于干線、長途網(wǎng)絡(luò)。此外，由于光導(dǎo)纖維主要進(jìn)行的是光傳輸，在抗電磁干擾以及傳輸距離上都要明顯強(qiáng)于銅纜網(wǎng)，而且制造簡單比銅纜網(wǎng)具有更高的價(jià)格優(yōu)勢。再加上計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速普及，使得語音通信網(wǎng)絡(luò)中又增添了寬帶以及多媒體等新業(yè)務(wù)。

三光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其缺陷

21世紀(jì)我國已形成了較為完備的光纖通信體系。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，三網(wǎng)融合的運(yùn)用與發(fā)展，極大地推動(dòng)了我國光纖通信傳輸技術(shù)的運(yùn)用。3G產(chǎn)生的發(fā)展促進(jìn)了光纖通信技術(shù)在通信領(lǐng)域內(nèi)的廣泛運(yùn)用。

單纖雙向傳輸技術(shù)。單纖雙向傳輸技術(shù)是與雙纖傳輸技術(shù)相對應(yīng)的。運(yùn)用雙纖傳輸技術(shù)時(shí)，信號(hào)是在兩根不同的光纖中傳輸，而運(yùn)用單纖傳輸技術(shù)時(shí)，其信號(hào)可在同一光纖中傳輸。依據(jù)現(xiàn)代光纖傳輸理論，光纖傳輸?shù)娜萘渴菬o限的，然而，由于各種傳輸設(shè)備的影響，致使光纖傳輸?shù)娜萘繘]有達(dá)到理想狀態(tài)。當(dāng)前，我國通信領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的是雙纖傳輸技術(shù)，這樣便造成了嚴(yán)重的光纖資源浪費(fèi)，但若使用單纖雙向傳輸技術(shù)，則可以節(jié)省一半的光纖資源。而相對于龐大的光纖網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，可節(jié)省的光纖資源十分巨大，因而單纖雙向技術(shù)的廣泛運(yùn)用對于網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展具有十分重大的意義?，F(xiàn)階段單纖雙向傳輸技術(shù)主要運(yùn)用于光纖末端接入設(shè)備，如單纖光收發(fā)器，PON無源光網(wǎng)絡(luò)。由此可見，單纖雙向傳輸技術(shù)在通信領(lǐng)域中的運(yùn)用十分必要，這也是未來光纖通信技術(shù)發(fā)展的方向。

光纖到戶接入技術(shù)。高質(zhì)量視頻通信和高速信息通信的發(fā)展極大地推動(dòng)了現(xiàn)代寬帶業(yè)務(wù)領(lǐng)域的研究。為滿足用戶對通信技術(shù)的要求，除了要具備寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，還需要有光纖到戶接入技術(shù)，光纖接入網(wǎng)是讓信息傳送給千家萬戶的重要技術(shù)。因而，有學(xué)者指出，信息接入網(wǎng)是信息高速公路發(fā)展上的“最后一公里”，然而，這種說法也告訴我們在信息通信領(lǐng)域中需要面對的又一瓶頸。雖然在信息通信領(lǐng)域中，ADSL 技術(shù)為其提供了良好的基礎(chǔ)，但其在通信領(lǐng)域未來發(fā)展的通信業(yè)務(wù)中的運(yùn)用卻少之又少，尤其表現(xiàn)在HDTV高清數(shù)字電視、會(huì)議電視以及網(wǎng)上游戲等業(yè)務(wù)上。例如，在HDTV中，使用銅線接入的ADSL方式無法滿足目前需要的信息傳輸速率。因此，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中運(yùn)用光纖接入技術(shù)已成為必然的發(fā)展趨勢。

四光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景

隨著互聯(lián)網(wǎng)，三網(wǎng)融合和3G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)在信息通信領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用。對于光纖通信技術(shù)而言，大容量、長距離、高速度一直是其追求的目標(biāo)。

1光網(wǎng)絡(luò)的智能化

現(xiàn)存技術(shù)上的接入網(wǎng)仍然是原始的、落后的模擬系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)中的光接入技術(shù)的應(yīng)用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中，越來越多運(yùn)用到自動(dòng)連接控制技術(shù)和信息自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)以及系統(tǒng)的保護(hù)恢復(fù)功能，這樣便進(jìn)一步促進(jìn)了光網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展。

2全光網(wǎng)絡(luò)

全光網(wǎng)絡(luò)是指信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程和交換過程中都是以光的形式存在，只有在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行光電或電光的轉(zhuǎn)換。然而，對于傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在節(jié)點(diǎn)間已形成了全光化，但網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍在使用電器件，這樣嚴(yán)重影響了光纖通信干線的總?cè)萘?。因此，我們可以通過完善光器件的性能來提高信息傳輸速度?？梢?，光器件的集成化能夠推動(dòng)光纖傳輸技術(shù)的快速發(fā)展。

3光器件的集成化。

若想實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸速度的快速發(fā)展，光器件的集成化是實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的重要發(fā)展方向。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的ADSL接入寬帶已無法滿足現(xiàn)實(shí)的信息傳輸需要。因此，我們可以通過完善光器件的性能來提高信息傳輸速度?？梢?，光器件的集成化能夠推動(dòng)光纖傳輸技術(shù)的快速發(fā)展。

總之網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，對現(xiàn)代光纖通信技術(shù)提出了更高的要求。因此，大力促進(jìn)光纖信息傳輸技術(shù)向更高層次的發(fā)展將成為我們的一項(xiàng)重要任務(wù)。

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（作者單位：三洋科技中心（深圳）有限公司）