試論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：信息時代對于通信技術(shù)提出了更高的要求，數(shù)據(jù)傳送要求更快，文件傳送更大。光纖通信以其顯著的技術(shù)優(yōu)勢得到迅速推廣，主要表現(xiàn)在光纖通信的損耗相對于其他通信方式更低，傳輸容量更大，速度高于普通傳送的好幾倍。這種全新的傳輸模式具有體積小、重量輕、抗干擾能力更強的優(yōu)勢，獲得業(yè)內(nèi)人士的高度認可?；谝陨蟽?yōu)勢，光纖傳輸在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速，覆蓋率越來越廣。本文結(jié)合我國光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對其在我國的發(fā)展前景及未來發(fā)展趨勢進行了探討。

關(guān)鍵詞：光纖通信 通信能力 現(xiàn)狀 前景

光是我們所能利用到的介質(zhì)中傳輸速度大、最快的傳輸形式，在光纖通信中，光纖通信是利用光作為信息的載體，用光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。這種方式最大的特點就是傳輸速度極快。而從光纖構(gòu)成上來看，光纖的內(nèi)芯的粗度比一根頭發(fā)絲還要細，能達到幾十微米有的甚至能夠達到只有幾微米，比起傳統(tǒng)的傳輸介質(zhì)更加輕便易安裝。在內(nèi)芯的外邊就是外層也可以稱作包層，外圍包層的作用就是保護內(nèi)芯，因為在光纖的鋪設(shè)過程當(dāng)中會遇到很多特殊的障礙物，能夠保護光纖不受到折損。需要注意的是，在實際的應(yīng)用當(dāng)中采用的并不是單根光纖，而是光纜，所謂光纜就是把諸多的光纖狙擊到一起的形式。玻璃是制造光纖的主要原料，因為玻璃是氣體絕緣體，這種材質(zhì)做出來的光纖不用擔(dān)心接地發(fā)生回路事故；由于光纖的密閉特性使得信息在傳輸過程中不會產(chǎn)生信息泄露的現(xiàn)象，安全性能非常高，由于光纖十分細小即使很多條光纖組成也只是占用很小的空間，這樣在施工的空間上有了很大的選擇，節(jié)省了更多的地方進行其他活動。正是由于這些光纖的自身巨大的優(yōu)勢使得光纖通信被廣泛地使用，在技術(shù)上也在不斷地革新，通信能力，通信速度，通信質(zhì)量等都取得了很大的技術(shù)上的進步，光纖技術(shù)也被人們所認可和接受。

1 光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 復(fù)用技術(shù) 常用的復(fù)用方式有：時分復(fù)用（TDM）、頻分復(fù)用（FDM）、波分復(fù)用（WDM）、空分復(fù)用（SDM）和碼分復(fù)用（CDM）。多信道系統(tǒng)技術(shù)是提高光纖寬帶利用率的有效方法，在光傳輸系統(tǒng)中占有十分重要的地位。其中波分復(fù)用即WDM技術(shù)采用的最為廣泛，這種技術(shù)能夠幾十倍甚至是上百倍的提高傳輸?shù)娜萘俊?/p>

1.2 寬帶放大器技術(shù) 普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm（1530～1565nm），這就產(chǎn)生了摻餌光纖放大器（EDFA）技術(shù)，WDM技術(shù)的使用就是這項技術(shù)實用化的關(guān)鍵，而WDM技術(shù)的最大優(yōu)勢就是對偏振的不敏感，沒有串?dāng)_，噪音接近低噪音標準極限。而隨著信息量的不斷增大需要進一步地提高光纖傳輸?shù)娜萘?，所以還有一些技術(shù)可以實現(xiàn)。這其中主要包括摻餌氟化物光纖放大器（EDFFA），碲化物光纖放大器，控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，它們分別可以實現(xiàn)75納米，76納米，80納米的放寬帶寬。而效果最明顯的就是拉曼光纖放大器（RFA） 與EDFA結(jié)合起來，可放大帶寬大于100nm。而且能夠在任何波長都提供增益效果。

1.3 色散補償技術(shù) 色散補償技術(shù)在長距離傳輸中采用的非常多，因為對高速信道來說，在1550nm波段約18ps（mmokm）的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸，所以長距離傳輸中必須采用色散補償技術(shù)。

1.4 孤子WDM傳輸技術(shù) 在超大容量傳輸系統(tǒng)中，有很多因素限制了傳輸?shù)木嚯x和容量，有一個最為重要的原因就是色散因素。而孤子WDM傳輸技術(shù)可以實現(xiàn)利用光纖本身的非線性平衡光纖的色散，這樣一來就提高了傳輸?shù)木嚯x。此外，孤子技術(shù)還具有比較強的抗干擾能力，抑制色散的優(yōu)點。這兩項技術(shù)的應(yīng)用使得更長距離甚至更寬帶寬寬帶技術(shù)的實現(xiàn)。

1.5 光纖接入技術(shù) 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們所需要的信息傳輸量在不斷地增大，不光是量上的增長，而且傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容也產(chǎn)生了翻天覆地的變化，由原來的簡單的語音業(yè)務(wù)發(fā)展為高保真無損音樂，互動視頻，高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葟?fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸。這些傳輸內(nèi)容不只對主干傳輸網(wǎng)絡(luò)要求更高，而且對客戶端的用戶接入部分有了更高的要求。即使主干道的傳輸速度再快沒有高效的終端設(shè)備也沒有太大意義。

PON技術(shù)在光纖接入中有極大的優(yōu)勢，出現(xiàn)的時間很早，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。但是近年來，因為第ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至開始走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用，APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復(fù)雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

現(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點對點的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。

2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

光纖技術(shù)的使用使人們獲得了更快的速度體驗，而對更高速度，更大容量，超長距離傳輸也一直是技術(shù)革新的目標，在人們的理想狀態(tài)中實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)一直作為一個最高目標為人們謹記。在不斷的技術(shù)革新中，人們在不斷的向這個目標前進。

2.1 超大容量、超長距離傳輸技術(shù) 傳送容量傳輸指的是在單位時間內(nèi)能夠傳輸數(shù)據(jù)的容量的大小，這直接影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群屯热萘繑?shù)據(jù)傳送所需要的時間，而波分復(fù)用技術(shù)把傳輸容量提高了很多，在當(dāng)今跨海光纖傳輸系統(tǒng)中起到了良好的作用，在實際的應(yīng)用中效果明顯，發(fā)展前景良好，尤其是近年來這種技術(shù)已經(jīng)大面積地使用，與此同時全光傳輸?shù)木嚯x也得到了有效的拓展。這種傳輸容量與距離上的增大是通信技術(shù)進步的必然要求，也是滿足日益增長的市場標準的要求。分復(fù)用（OTDM）技術(shù)也是一種提高單信道傳輸速率的技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)最高的傳輸速率是640GBIT/s。兩種技術(shù)在實際的應(yīng)用中都能夠達到擴展容量和傳輸距離的目的。

由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中OTDM和WDM技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，能夠解決許多傳輸問題，但是在一些要求更高的領(lǐng)域只有這兩項技術(shù)是不夠的，這就產(chǎn)生了偏振復(fù)用技術(shù)，這種技術(shù)可以明顯地降低相鄰信道的相互作用。

2.2 光孤子通信技術(shù) 傳輸距離也是光纖傳輸技術(shù)的瓶頸之一，突破這一瓶頸的技術(shù)便是光孤子技術(shù)。因為光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度能夠保持不變。正是利用這種不變，以它為載體的長距離傳輸中無畸變的通信，能夠達到信息傳輸萬里之外也不受到損失的目的而得到廣泛的應(yīng)用，這種技術(shù)的應(yīng)用對于通信技術(shù)來說是革命性的。這種革命性在于他的超長距離傳輸，超快速度傳輸和超大容量傳輸，在海底光纜通信中，這種技術(shù)能夠更大限度地提高光纜的使用度，為客戶提供更好的客戶體驗，也正是基于以上這些優(yōu)點，這種技術(shù)有著光明的發(fā)展前景。

2.3 全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 真正的全光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但是在很多網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處卻仍然使用傳統(tǒng)的電器件，這種做法制約了通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?。要想達到全光網(wǎng)絡(luò)就必須讓光節(jié)點代替電器件節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，整個信息的傳遞過程是以光的形式完成的，交換機對客戶的信息處理是根據(jù)波長決定的。全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢明顯，具有能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備的特點。雖然這項技術(shù)仍處于起步階段，但是從通信技術(shù)的發(fā)展歷程來看這項技術(shù)必然是通信技術(shù)發(fā)展的極致結(jié)果，也是通信技術(shù)所能發(fā)展的最為理想的狀態(tài)，很值得我們深入研究。

3 結(jié)語

光纖通信技術(shù)是日益進步的傳輸科技的產(chǎn)物，也是人們對信息傳輸質(zhì)量要求不斷提升的結(jié)果，在未來社會中信息傳輸必定成為人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中必不可少的內(nèi)容，我們相信經(jīng)過不懈的努力一定可以實現(xiàn)真正的全光網(wǎng)絡(luò)，進入真正的全光網(wǎng)絡(luò)時代，那將是一個高速度，高容量的網(wǎng)絡(luò)時代。為實現(xiàn)這一目標需要更多的人投入進來?？梢哉f光纖通信是未來通信的趨勢，更成為高速傳輸?shù)南笳鳌?/p>

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作者簡介：張俞（1981-），女，貴州貴陽人，碩士，講師，研究方向：人工智能、數(shù)據(jù)通信。