現(xiàn)代光纖通訊技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展初探

摘 要：在全球網(wǎng)絡(luò)化的今天，人們對(duì)于網(wǎng)速要求的提升同時(shí)帶動(dòng)了通訊傳輸方式的改變，光纖通訊技術(shù)是目前也是將來通訊技術(shù)發(fā)展的方向。本文闡述了光纖通訊技術(shù)的內(nèi)涵、特點(diǎn)，探討其現(xiàn)階段發(fā)展的情況，在實(shí)施過程中容易出現(xiàn)的問題及其解決策略，最后展望其發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：光纖通訊；傳輸；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929.11

據(jù)調(diào)查，到2013年，全球網(wǎng)民數(shù)量將達(dá)到22億，其中亞洲網(wǎng)民數(shù)量將占到43%，而中國網(wǎng)民將占到全球的17%。不可否認(rèn)，互聯(lián)網(wǎng)是人類歷史上最重要的技術(shù)進(jìn)步之一。從若干年前的調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)上網(wǎng)，到寬帶入戶，到現(xiàn)在的光纖通訊技術(shù)，無一不是互聯(lián)網(wǎng)歷史的重大變革。而光纖通訊則成為目前乃至未來通訊發(fā)展的主流技術(shù)。

1 光纖通訊技術(shù)概述

光纖通訊（Fiber-optic communication）也稱為光纖通信，是指一種利用光與光纖（optical fiber）傳遞資訊的一種方式。屬于有線通信的一種。光纖通訊是用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，其中光纖是由包層和內(nèi)芯組成，包層在外面保護(hù)著

內(nèi)芯。內(nèi)芯很細(xì)，其數(shù)量級(jí)一般為幾十微米或幾微米。聚集在一起的光纖形成光纜，作為信息技術(shù)的重要支柱和核心，光纖通信是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要各個(gè)組成部分相互推動(dòng)和發(fā)展。

光纖通訊技術(shù)在人類信息通訊史上是一次重大的改革。它是指把光波作為信息傳輸?shù)妮d波，以光纖作為信息傳輸?shù)慕橘|(zhì)，將信息進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送的現(xiàn)代通信方式。整個(gè)光纖通信系統(tǒng)主要包括光纖、光源和光檢測器。光纖通訊技術(shù)最早起源于國外。從1977年的第一代多模光纖，傳輸速度為44.736Mb/s，距離僅幾米，到目前第五代的由DWDM技術(shù)組建的大容量、高速度、長距離的能夠?qū)⒄Z音、數(shù)據(jù)和圖像等各種業(yè)務(wù)和接口融合的傳送平臺(tái)，共歷經(jīng)五代。

光纖通訊技術(shù)大大提高了傳統(tǒng)的通訊能力，是由它的特點(diǎn)決定的。首先，光纖傳輸帶寬較寬，單次傳輸信息量大；其次，由于光纖的原材料來自于物理性能和化學(xué)性能優(yōu)良的絕緣體石英，所以光纖傳輸不容易受到自然界雷電、太陽黑子活動(dòng)、電離層變化以及人為的電磁干擾影響。光纖通訊的抗干擾能力極強(qiáng)，而且相對(duì)于電磁波傳播，它的保密性更強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象；最后，非常關(guān)鍵的是，與其他傳輸介質(zhì)相比，石英光纖的傳輸損耗是最低的，而且傳輸?shù)闹欣^距離長。除此之外，光纖還具有重量小、直徑細(xì)、地下占用空間少、穩(wěn)定性好、易于鋪設(shè)、原材料資源豐富、成本低等多種優(yōu)點(diǎn)。所以光纖通訊技術(shù)在目前的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，也越來越被人們認(rèn)可。

2 光纖通訊技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及常見問題

2.1 目前主要的光纖通訊傳輸技術(shù)

目前使用最廣泛也是最重要的光纖通訊技術(shù)是光復(fù)用技術(shù)，主要包括波分復(fù)用技術(shù)（WDM）和光時(shí)分復(fù)用技術(shù)（OTDM）。WDM是利用單模光纖的使用損耗低的優(yōu)點(diǎn)，將其光纖設(shè)計(jì)為很多個(gè)單獨(dú)的，互不影響的通信道來傳送信息，這樣就獲得了較大的帶寬資源。OTDM技術(shù)則是以提高每根單信道的速度來達(dá)到超大傳輸容量目的的，其單信道最大速度可達(dá)到640Gbit/秒。

現(xiàn)代光纖通訊技術(shù)的另一個(gè)重要組成部分則是光纖接入技術(shù)。這種技術(shù)的產(chǎn)生源于廣大上網(wǎng)民眾對(duì)信息傳輸速度的要求的提升。主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接入兩部分組成，其中用戶接入部分起關(guān)鍵作用，也就是人們常說的光纖到戶（FTTH）。這是最終端的環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)完成全光接入的重要任務(wù)。目前，接入網(wǎng)的用戶終端設(shè)備都是電氣設(shè)備，如電腦、電話、傳真機(jī)等，并在局端和用戶端之間，進(jìn)行光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。光通信系統(tǒng)的組成主要有光源、光纖、光檢測器。發(fā)端的光源在電信號(hào)的作用下，發(fā)出與之對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，完成電與光之間的轉(zhuǎn)換的任務(wù)。

2.2 光纖通訊技術(shù)中的常見問題及解決

光纖通訊技術(shù)中最常見的問題就是傳輸過程中由于距離的不斷遞增而產(chǎn)生的信號(hào)耗損，這源于光纖自身的局限性。此外光纖制作過程中以及安裝過程中也會(huì)產(chǎn)生一定的附加耗損，所以解決光纖傳輸?shù)暮膿p問題是目前光纖通訊技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域。

附加損耗可以通過施工工藝的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)，所以可以由此提出可行的解決策略。附加損耗產(chǎn)生的原因很多，比如光纖生產(chǎn)過程中，由于工藝問題，會(huì)產(chǎn)生不均勻分布的折射率和包層偏心，這直接影響使用時(shí)信號(hào)在此出現(xiàn)的散射損耗；如果光纖發(fā)生彎曲，射線傳輸模式也會(huì)改變，也會(huì)導(dǎo)致能量耗損；此外，若光纖的橫截面比較粗糙，則熔接之后，在接點(diǎn)處，就會(huì)產(chǎn)生不均勻的分布，一旦有信號(hào)經(jīng)過，就會(huì)有散射發(fā)生，進(jìn)而發(fā)生信號(hào)衰減的現(xiàn)象；同時(shí)，空氣中懸浮的塵埃也會(huì)在熔接點(diǎn)產(chǎn)生雜質(zhì)，甚至?xí)a(chǎn)生少量氣泡，會(huì)在該位置產(chǎn)生散射，造成能量的耗損。

根據(jù)耗損原因，可以采取相應(yīng)的改進(jìn)措施：如改善原始特征，在光纜開盤檢驗(yàn)時(shí)，要采用先進(jìn)的OTDR儀，對(duì)每一根光纖逐個(gè)進(jìn)行測試，對(duì)光纖有無事件點(diǎn)和有無斷纖進(jìn)行判定；要減少光纖微彎，在固定和盤留光纖的接頭時(shí)，應(yīng)該規(guī)避發(fā)生硬彎，進(jìn)而避免產(chǎn)生微彎耗損；熔接手段應(yīng)該采用先進(jìn)和可靠的，采用優(yōu)良性能和狀態(tài)的焊接機(jī)對(duì)這種障礙性接續(xù)的損耗值可以降到最低；此外，還要保證光纖切面的清潔，要保證規(guī)范的操作環(huán)境，尤其是切割刀的光纖斷面要時(shí)刻保持清潔；最后就是要采用具有技術(shù)素質(zhì)的專業(yè)的操作人員。施工之前一定要有技術(shù)培訓(xùn)，考試合格后才能持證上崗。專業(yè)的技術(shù)人員能最大程度的降低接續(xù)耗損。只有光纖的相關(guān)損耗降到最低，才能使光纖的傳輸質(zhì)量大幅度提升。

3 光纖通訊技術(shù)的發(fā)展方向

光纖通訊技術(shù)在目前和未來都有良好的發(fā)展前景，主要可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 向超高速系統(tǒng)發(fā)展。目前，超高速光纖在一些發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較多，可以大規(guī)模實(shí)現(xiàn)的信號(hào)傳輸速度可以達(dá)到10Gbps。但當(dāng)傳輸速度達(dá)到10Gbps時(shí)，系統(tǒng)對(duì)于光纜極化模色散比較敏感，現(xiàn)有的光纖并不一定可以滿足傳輸要求。因此，超高速光纖技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵不僅僅是提高速度的問題，還必須配合其它技術(shù)的應(yīng)

用。要想實(shí)現(xiàn)超高速，必須實(shí)現(xiàn)光的復(fù)用，目前使用最多的就是波分復(fù)用技術(shù)，即WDM。

3.2 光孤子通信技術(shù)。光孤子是一種特別的超短光脈沖，它能夠在沒有任何錯(cuò)誤碼時(shí)把信息傳送到萬里之遠(yuǎn)。光孤子通信是新一代超大能力、超長距離、超高速度的光纖通信系統(tǒng)，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有良好的發(fā)展前景。所以是目前光纖通訊傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。

3.3 全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，它是指從源節(jié)點(diǎn)到終端用戶節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換的整個(gè)過程沒有電的處理，數(shù)據(jù)僅以光的形式進(jìn)行編碼，均在光域內(nèi)進(jìn)行。目前傳統(tǒng)的光通訊網(wǎng)絡(luò)存在的節(jié)點(diǎn)較多，干線容量不夠大，節(jié)點(diǎn)處還是使用的電器零件，這些都導(dǎo)致最終的光纖通訊網(wǎng)的總?cè)萘侩y以提高。全光網(wǎng)就是實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)之間的全光化，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了利用光的形式來傳輸與交換信息以及根據(jù)光的波長處理用戶信息。

隨著科技的不斷發(fā)展，光纖通訊技術(shù)勢必成為人類高科技追求的重點(diǎn)，更高的速度、更大的容量以及更長的傳輸距離是光纖通訊技術(shù)發(fā)展的方向，也是研究的重點(diǎn)。光纖通訊技術(shù)將越來越多的影響人類的生活和信息的發(fā)展。

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