試論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

孫博瑛

摘 要：光纖通信發(fā)展速度非常快，憑借其擁有的容量大、重量輕、體積小、低損耗、不易串音以及傳輸頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的歡迎。本文介紹了光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，從波分復(fù)用系統(tǒng)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)三個方面詳細(xì)論述了光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：光纖；光纖通信；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

光纖通信的產(chǎn)生和發(fā)展對電信發(fā)展史來說具有重要意義。從光纖理論的提出，再到光線技術(shù)的運(yùn)用，直至如今高速光纖通信的發(fā)展，前后只有短短的幾十年。在國外，光纖技術(shù)的發(fā)展也取得了不錯的成績。20世紀(jì)60年代中期，英國研制出的最好的光線損耗超過了400分貝/千米。1969年，日本研制出了損耗為100分貝/千米的首根通信用光纖，康寧公司在1970年研制出了4分貝/千米的低損耗石英光纖以及損耗低于20分貝/千米的光纖。貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell）在1974年制造出了性能高于康寧公司的光纖產(chǎn)品。1979年，在1.55千米處摻鍺石英光纖的損耗降低到了0.2分貝/千米，這與石英光纖理論損耗的極限值非常接近。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)光纖光纜的總量比較大，市場上出現(xiàn)了供大于求的現(xiàn)象。雖然有些光纖需要從國外進(jìn)口，但是數(shù)量不多。國內(nèi)的光纖光纜價(jià)格與國際市場上的價(jià)格相差不大，生產(chǎn)的成本已經(jīng)很難再降低，利潤較低，沒有較強(qiáng)的國際市場競爭力，并且很少向國外出口。近二十年來，WDN和OPN是國內(nèi)發(fā)展的兩個重點(diǎn)對象，并且發(fā)展程度相對比較成熟。

2 光纖通訊技術(shù)發(fā)展的趨勢

目前，信息技術(shù)正朝著寬帶化、數(shù)字化以及綜合化方向發(fā)展。隨著傳輸和交換地不斷融合，以及電路交換逐漸向分組交換發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展會變得更具兼容性、寬帶化以及智能化，也會變得更加安全、靈活以及可靠。

2.1 波分復(fù)用系統(tǒng)

因?yàn)椴ǚ謴?fù)用技術(shù)具有超長距離傳輸和超大容量的特點(diǎn)，所以將其應(yīng)用在光纖傳輸系統(tǒng)中可以大幅度提高系統(tǒng)的傳輸量。這項(xiàng)技術(shù)在日后的跨海光傳輸系統(tǒng)中的發(fā)展前景非常好。近年來，波分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)展速度非常快，已經(jīng)有很多系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。另一個提高傳輸容量的辦法是運(yùn)用光時分復(fù)用技術(shù)（OTDM），這項(xiàng)技術(shù)是利用提高單信道的速率實(shí)現(xiàn)增加傳輸容量的目的，和波分復(fù)用技術(shù)的方法有所不同。OTDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率可達(dá)640 Gbit/s。

若要大幅度提高光通信系統(tǒng)的傳輸容量，僅僅依靠WDM和OTDM兩種技術(shù)具有一定的局限性，可以采用將多個OTDM信號進(jìn)行波分復(fù)用的方式來達(dá)到提高傳輸容量的目的。偏振復(fù)用（PDM）對相鄰信道之間的相互作用具有減弱的作用。因?yàn)樵诔咚傩畔⑾到y(tǒng)中歸零（RZ）編碼信號占用的空間比較小，對色散管理分布的要求有所降低，并且歸零編碼方式對光纖的偏振模色散和非線性具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，所以，RZ編碼傳輸方式在現(xiàn)在的超大容量的WDM/OTDM通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)中有很多亟待解決的重要技術(shù)都在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的范圍之內(nèi)。WDM和OTDM混合傳輸方式已經(jīng)應(yīng)用到了美國執(zhí)行的ARPA計(jì)劃中來提高通信網(wǎng)絡(luò)的容量和寬帶。未來大容量和高速光纖系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一就是將WDM系統(tǒng)和OTDM系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)厝诤?。其?shí)，超過3 Tbit/s的很多實(shí)驗(yàn)使用的傳輸方式都是WDM和時分復(fù)用相結(jié)合的結(jié)果。

2.2 光孤子通信

光孤子是一種較為特別的ps數(shù)量級別的超短光脈沖。在光纖的反常色散區(qū)，光孤子的群速度色散和非線性效應(yīng)能夠達(dá)到一種平衡，所以在長距離傳輸光纖之后，它的速度和波形不會發(fā)生任何變化。光孤子通信就是通過光孤子這一載體完成了長距離的通信，如果在不出現(xiàn)任何錯誤的前提下，信息可以傳到很遠(yuǎn)的地方。

光孤子技術(shù)的發(fā)展趨勢為：在傳輸速度方面，通過利用時域和頻域的超短脈沖產(chǎn)生、應(yīng)用以及控制技術(shù)，以及超長距離的高速通信，能夠使目前的速率10～20 Gbit/s超過100 Gbit/s；在增加傳輸距離方面，通過減少ASE，以及運(yùn)用整形、重定以及再生技術(shù)，可使傳輸距離超過100000 km；在高性能EDFA方面，能夠達(dá)到低噪聲高輸出EDFA的目的。雖然光孤子通信在實(shí)際的發(fā)展過程中存在不少的技術(shù)難題，但光孤子通信在發(fā)展中的一些突破讓人們看到了其在高速、大容量以及超長距離的全光通信中，特別是在海底光通信系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展前景。

2.3 全光網(wǎng)絡(luò)

光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段和理想階段就是全光網(wǎng)，其日后將應(yīng)用于高速通信網(wǎng)。雖然傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間已經(jīng)達(dá)到了全光化的目的，然而在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處使用電器件的情況沒有發(fā)生改變，這對當(dāng)前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣叻浅２焕?，如今一個重要的課題就是實(shí)現(xiàn)真正的全光網(wǎng)。全光網(wǎng)自始至終以光的形式實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和交換，因?yàn)樗碾姽?jié)點(diǎn)已經(jīng)被光點(diǎn)取代，并且實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的全光化，交換機(jī)在對用戶信息進(jìn)行處理時是根據(jù)波長決定路由，而不再按照比特進(jìn)行。

全光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分簡單，并且組網(wǎng)較為靈活，在不安裝信號交換和處理設(shè)備的前提下，就可以根據(jù)實(shí)際需要來增加新節(jié)點(diǎn)。此外，全光網(wǎng)絡(luò)還具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性、開放性、透明性、兼容性以及可靠性，能夠提供較低的誤碼率、超大的容量以及巨大的寬帶，并且處理速度非?？臁娜饩W(wǎng)絡(luò)發(fā)展的整體趨勢來看，發(fā)展成真正的以交換技術(shù)和WDM技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立真正的全光網(wǎng)絡(luò)是今后光通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，同時也是未來信息網(wǎng)絡(luò)的主要部分，還是通信技術(shù)發(fā)展的最高階段和理想階段。

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