淺談光纖通信技術的應用及發(fā)展展望

朱亞鵬

【摘 要】光纖是通信網(wǎng)絡的優(yōu)良傳輸介質(zhì)，光纖通信是以很高頻率（1014Hz數(shù)量級）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信，光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術。介紹我國光纖通信技術的。

【關鍵詞】光纖通信 現(xiàn)狀 展望

【中圖分類號】TP39【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0159-01

一、光纖通信的概況

1966年，美籍華人高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表論文，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖，光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率（1014Hz數(shù)量級）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。

光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發(fā)展，新技術也不斷涌現(xiàn)，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

二、光纖通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀

（1）光纖通信技術中的波分復用技術。即WDM，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個單獨的通信管道，并在發(fā)送端設置了波分復用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

（2）光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網(wǎng)技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用，即FTTH（意思是光纖到戶），作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負責完成全光接入的重要任務，基于光纖寬帶的相關特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

三、光纖通信技術的發(fā)展趨勢

近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面，以下在對光纖通信領域的主要發(fā)展熱點作一簡述與展望。

（一）向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時分復用（TDM）方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30%～40%：因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務，特別是寬帶業(yè)務和多媒體提供了實現(xiàn)的可能。

（二）向超大容量WDM系統(tǒng)的演進。采用電的時分復用系統(tǒng)的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%，99%的資源尚待發(fā)掘。如果將多個發(fā)送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用（WDM）的基本思路。采用波分復用系統(tǒng)的主要好處是：1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍；2.在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本：3.與信號速率及電調(diào)制方式無關，是引入寬帶新業(yè)務的方便手段；4.利用WDM網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復可望實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。

（三）實現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)。上述實用化的波分復用系統(tǒng)技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光的分插復用器（OADM）和光的交叉連接設備（OXC）均已在實驗室研制成功，前者已投入商用。實現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：1.實現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡；2.實現(xiàn)網(wǎng)絡擴展性，允許網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)和業(yè)務量的不斷增長；3.實現(xiàn)網(wǎng)絡可重構性，達到靈活重組網(wǎng)絡的目的；4.實現(xiàn)網(wǎng)絡的透明性，允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號；5.實現(xiàn)快速網(wǎng)絡恢復，恢復時間可達100ms。鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢，發(fā)達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮。

（四）新一代的光纖。近幾年來隨著IP業(yè)務量的爆炸式增長，電信網(wǎng)正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網(wǎng)絡的物理基礎。傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖（G.655光纖）和無水吸收峰光纖（全波光纖）。

（五）光接入網(wǎng)。過去幾年間，網(wǎng)絡的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡。而另一方面，現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的（90%以上）、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術上的巨大反差說明接入網(wǎng)已確實成為制約全網(wǎng)進一步發(fā)展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長遠技術手段是光接入網(wǎng)。接入網(wǎng)中采用光接入網(wǎng)的主要目的是：減少維護管理費用和故障率：開發(fā)新設備，增加新收入；配合本地網(wǎng)絡結構的調(diào)整，減少節(jié)點，擴大覆蓋；充分利用光纖化所帶來的一系列好處：建設透明光網(wǎng)絡，迎接多媒體時代。

4、結束語

光纖通信技術現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術之一，在現(xiàn)在的信息社會背景下得到了普遍意義上的應用，在全球通信領域及相關行業(yè)在全球處于非常低迷的狀態(tài)時，光纖通信技術仍得到了一些發(fā)展。依照我國現(xiàn)行的通信技術領域的發(fā)展模式，光纖通信技術的應用必會代替一切其他的信息傳送方式，而成為未來通信領域發(fā)展的主流技術，帶領人類進入全光時代！