對(duì)我國(guó)光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用探討

黎嘉鏞

摘要：在近年來，我國(guó)的通信技術(shù)在飛速的發(fā)展，光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：光纖通信 傳輸 技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)： E271.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1光纖通信技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

(一)無串音干擾,保密性好。

光波在光纖中傳播,不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象,保密性強(qiáng)。這樣,在光纜內(nèi)部,即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多,也可實(shí)現(xiàn)無串音干擾;在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

(二)損耗低,中繼距離長(zhǎng)。

目前,商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的,其損耗可低于0.2dB/km。由于光纖的損耗低,因此中繼距離長(zhǎng),由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200多千米,由非石英系極低損耗光纖組成的通信系統(tǒng),其最大中繼距離則可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬千米,這可以降低海底通信的成本,提高可靠性和穩(wěn)定性,帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。

(三)頻帶寬,通信容量大。

光纖的傳輸帶寬比電纜大得多,其可利用的帶寬約為50000GHz。頻帶寬,對(duì)于傳輸各種寬頻帶信息具有十分重要的意義。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng),由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢(shì),因此需要技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?密集波分復(fù)用技術(shù)就能解決這個(gè)問題。

(四)抗電磁干擾。

光纖是絕緣體材料,它抗電磁干擾的能力很強(qiáng),也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜

2光纖通信傳輸技術(shù)

2.1單纖雙向傳輸技術(shù)

單纖雙向傳輸技術(shù)是相對(duì)于雙纖雙向傳輸來講的，雙纖傳輸時(shí)，收發(fā)信號(hào)分別在不同的兩根光纖里傳輸，而單纖傳輸時(shí)，收發(fā)信號(hào)被調(diào)制在不同的波段后在同一根光纖里傳輸。以前為了節(jié)約光纖資源，我們不斷在光纖傳輸容量上下工夫，從PDH的8M，34M，140M到SDH的155M，622M，2.5G，10G再到WDM的320G，1600G等，光纖的傳輸容量不斷增大，從理論上講光纖的傳輸容量是無限的，但受到設(shè)備器件的限制，傳輸容量大大降低，達(dá)不到理論效果。目前光纖通信傳送網(wǎng)都是通過雙纖雙向傳輸?shù)?，假如改用單纖雙向傳輸技術(shù)就可以節(jié)約一半的光纖資源。對(duì)于現(xiàn)存的無數(shù)個(gè)龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來說，可以節(jié)約的光纖資源是可想而知的。研發(fā)出成熟的單纖雙向傳輸技術(shù)具有劃時(shí)代意義。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實(shí)用，但主要用在光纖末端接入設(shè)備：PON無源光網(wǎng)絡(luò)、單纖光收發(fā)器等設(shè)備，骨干傳送網(wǎng)上暫時(shí)還沒有用到這個(gè)技術(shù)。從這個(gè)方面來講，這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。

2.2光纖到戶（FTTH）接入技術(shù)

根據(jù)社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，HDTV高清數(shù)字電視是將來的主流業(yè)務(wù)，怎么實(shí)現(xiàn)，就要靠帶寬豐富的FTTH技術(shù)。FTTH是一種全透明全光纖的光接入網(wǎng)，適用于引進(jìn)新業(yè)務(wù)，對(duì)傳輸制式、帶寬和波長(zhǎng)等基本上沒有限制，并且ONU安裝在用戶處，供電、維護(hù)、升級(jí)更新都比較方便。可以認(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力，即HDTV業(yè)務(wù)到來時(shí)，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，即寬帶上網(wǎng)接入、有線電視接入和傳統(tǒng)固定電話接入。

FTTH的解決方案通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和PON無源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。

P2P方案——優(yōu)點(diǎn)：各用戶獨(dú)立傳輸，互不影響，體制變動(dòng)靈活；可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊；傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn)：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置一個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。

PON方案——優(yōu)點(diǎn)：無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單；原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn)：需要采用昂貴的高速光電子模塊；需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突；傳輸距離受PON分比而縮短；各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時(shí)，不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。PON有多種，一般有如下幾種：(1)APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON：即寬帶的PON。(3)OPON：采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON：采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON，GEPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON：采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān)，使維護(hù)不便，在FTTH中很少采用。

值得一提的是，近來，無線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100米以上，目前已商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對(duì)于一般用戶其上行不大，IEEE802.11是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到戶+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)，如果采用PON，就特別簡(jiǎn)單，因?yàn)榇薖ON無上行信號(hào)，就不需要測(cè)距的電子模塊，成本大大降低，維護(hù)簡(jiǎn)單。如果，所屬PON的用戶群體，被無線城域網(wǎng)覆蓋而可利用，那么可不必建設(shè)專用的WLAN，只需靠密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐就可實(shí)現(xiàn)，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入也是未來的發(fā)展方向。

2.3骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)

光交換實(shí)際上可表示為：光纖通信傳輸+交換。

光纖只是解決傳輸問題，還需要解決光信號(hào)交換問題。過去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的，傳輸?shù)氖请娮有盘?hào)，交換是采用電子交換機(jī)。現(xiàn)在，通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，而交換的還是電信號(hào)。真正合理的方法應(yīng)該采用光交換的。但目前，由于光開關(guān)器件不成熟，只能采用的是 “光―電―光“方式來解決光網(wǎng)的交換，即把光信號(hào)變成電信號(hào)，待電子交換后，再變換成光信號(hào)。顯然這是不合理的辦法，效率不高且不經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在正在開發(fā)大容量的光開關(guān)器件，用來實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

通常在光網(wǎng)絡(luò)里傳輸?shù)男畔ⅲ话闼俣榷际歉咚俚?，電子開關(guān)不能勝任，只能在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)的交換。當(dāng)然，也不是說，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號(hào)的交換，應(yīng)采用成熟的電子交換技術(shù)，沒有必要采用不成熟的大容量的光交換技術(shù)。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)網(wǎng)中，信號(hào)以 “包”的形式出現(xiàn)，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在一些骨干節(jié)點(diǎn)，它們承擔(dān)的是業(yè)務(wù)匯聚任務(wù)，信號(hào)速率高，應(yīng)該考慮采用容量大的光交換。

目前，少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在8―16個(gè)。

電子交換一般有“空分” 和“時(shí)分”方式，在光交換中有“空分”“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”方式。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。

光空分交換：采用光開關(guān)把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖?？辗值墓忾_關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來，采用集成技術(shù)，開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān)，其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)(Lucent)，但屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。

光波長(zhǎng)交換：是對(duì)各交換對(duì)象賦于一個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是，發(fā)送某一特定波長(zhǎng)就可與某特定對(duì)象進(jìn)行通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等?，F(xiàn)已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)(corning) 。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。

技術(shù)成熟的自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)ASON，是光纖通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。

3結(jié)語

光纖通信技術(shù)現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)之一,在現(xiàn)在的信息社會(huì)背景下得到了普遍意義上的應(yīng)用,在全球通信領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)處于非常低迷的狀態(tài)時(shí),光纖通信技術(shù)仍得到了一些發(fā)展。依照我國(guó)現(xiàn)行的通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展模式,光纖通信技術(shù)的應(yīng)用必會(huì)代替一切其他的信息傳送方式,而成為未來通信領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù),帶領(lǐng)人類進(jìn)入全光時(shí)代。

參考文獻(xiàn):

[1]王磊,裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國(guó)科技信息,2006,(4).

[2]李超.淺談光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì).沿海企業(yè)與科技,2007.