光纖通信的發(fā)展動向與關(guān)鍵技術(shù)分析

龔耀庭 中國移動通信集團江蘇有限公司鎮(zhèn)江分公司

光纖通信的發(fā)展動向與關(guān)鍵技術(shù)分析

龔耀庭 中國移動通信集團江蘇有限公司鎮(zhèn)江分公司

文章首先對光纖通信的發(fā)展動向進行簡要分析，在此基礎(chǔ)上對光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)進行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)ν苿庸饫w通信領(lǐng)域的發(fā)展有所幫助。

光纖通信 發(fā)展 技術(shù)

1 光纖通信的發(fā)展動向

光纖通信是一項新技術(shù)，其歸屬于光通信的范疇，是現(xiàn)代通信的主要支柱，在電信網(wǎng)中具有舉足輕重的地位。光纖通信以光波作為載波，以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介，實現(xiàn)相關(guān)信息的傳送。光纖通信之所以能夠獲得廣泛的應(yīng)用，與其自身所具備的諸多優(yōu)點有著密不可分的關(guān)聯(lián)，如頻帶寬、通信容量大、損耗低、抗干擾能力強、保密性好、安全性高、占用空間小等。

1.1 光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀

全球首條光纖通信線路是由美國的亞特蘭大貝爾實驗室于1976年正式開通的，由此拉開了光線通信時代的序幕，當時，這條光纖通信線路能夠以44．736Mb/s的速率進行相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，有效的傳輸距離為10km；次年，美國的芝加哥市建設(shè)了全球首條商用光纖通信線路，自此之后，光纖通信在全球范圍內(nèi)開始普及。我國于1999年，在大連、青島和沈陽三個城市開通了光纖通信系統(tǒng)，其在國內(nèi)獲得了正式使用。近年來，隨著業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的不斷研究，推動了光纖通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段，我國的光纖產(chǎn)能已經(jīng)達到1．2億芯公里，確保了光纖通信系統(tǒng)的建設(shè)需要[1]。傳輸速率是光纖通信的關(guān)鍵性指標，為提升單根光纖的傳輸速率，可引入ETDM，由此能夠使傳輸速率調(diào)整至40Gb/s，同時，還可以縮短波長間隔，從而使光纖通信達到最佳狀態(tài)。此外，為使WDM系統(tǒng)規(guī)劃的總體成本能夠有所降低，我國在光纖通信工程中，引入了CWDM，并對波長的間隔時間進行了重新設(shè)定，波長組合最多可以為16個。

1.2 光纖通信的發(fā)展趨勢

1．2．1 優(yōu)化升級傳輸技術(shù)。隨著光纖通信的應(yīng)用范圍不斷擴大，一些行業(yè)對光纖通信技術(shù)提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在長距離、大容量傳輸兩個方面，為了滿足用戶的需求，必須對光纖傳輸技術(shù)進行優(yōu)化升級，如可采用光時復(fù)用、密集波分復(fù)用等先進技術(shù)擴充管線傳輸容量，延長信息傳遞距離，進而提高單信道傳輸效率，滿足光纖傳輸?shù)纳虡I(yè)化需求[2]。由此可見，采用多樣化的傳輸手段和傳輸技術(shù)，是延長傳輸距離、擴充傳輸容量的有效途徑。但是，這些傳輸技術(shù)在實際應(yīng)用過程中仍然存在著諸多問題，需要技術(shù)研究人員不斷攻克技術(shù)難關(guān)。

1．2．2 大力發(fā)展光孤子通信。全光非線性通信是未來光纖通信行業(yè)發(fā)展的重要方向之一。隨著光孤子手段的日臻成熟，為全光非線性通信理念的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。在光孤子技術(shù)原理中，光纖折射率的非線性效應(yīng)是主要參考依據(jù)，其目的在于促使光脈沖壓縮。若脈沖光功率密度、光纖反常色散區(qū)等客觀條件均滿足光孤子通信的要求，那么可實現(xiàn)信息在長距離范圍內(nèi)的正常傳遞，減少信息傳遞的信號干擾，保證信息傳遞質(zhì)量。隨著光孤子技術(shù)的不斷發(fā)展，將其應(yīng)用到通信領(lǐng)域中，未來可大幅度提高通信運行效率，使其達到100000千米的傳輸距離，以及10-100Gbit/s的傳輸速率[3]。

1．2．3 未來實現(xiàn)高速全光網(wǎng)絡(luò)通信。隨著用戶對光纖通信傳輸速度要求的不斷提高，全光網(wǎng)絡(luò)成為了推動光纖通信事業(yè)快速發(fā)展的重要突破口。全光網(wǎng)絡(luò)主要是利用全光化節(jié)點來實現(xiàn)全光網(wǎng)，進而提高通信傳輸速度。但是，由于傳統(tǒng)的全光網(wǎng)傳輸方法需要將實際網(wǎng)絡(luò)中的電器設(shè)備作為節(jié)點，嚴重影響到傳輸信息容量大小，所以技術(shù)研究人員必須攻克這一技術(shù)難題，采取有效的改善措施實現(xiàn)節(jié)點間的全光化，從而實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的有效傳遞。在未來高速全光網(wǎng)絡(luò)通信模式下，會根據(jù)波長對用戶詳細數(shù)據(jù)進行自動處理，進而大幅度提高信息傳輸效果。

1．2．4 不斷完善IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)。隨著光纖通信技術(shù)不斷發(fā)展，信息業(yè)務(wù)也必須積極開發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品，以滿足用戶的需求。從當前發(fā)展形勢來看，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字同步系統(tǒng)和IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)是促進信息業(yè)務(wù)發(fā)展的重要方向。在SDH、ATM、IP業(yè)務(wù)技術(shù)的支持下，能夠進一步完善網(wǎng)絡(luò)數(shù)字同步系統(tǒng)和IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能，尤其在IP業(yè)務(wù)量迅猛增加的情況下，也要保證光纖通信質(zhì)量。所以，必須在未來的光纖通信發(fā)展中重點完善IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

2 光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 光纖接入技術(shù)

該技術(shù)具體是指通過光纖將終端用戶連接到局端設(shè)備當中，按照光纖深入用戶的程度可將該技術(shù)細分為以下幾種：FTTH、FTTB、FTTO等等。光纖接入的具體步驟如下：客戶端通過路由器的串行接口與客戶端的光纖Modem進行連接，隨后客戶端的光纖Modem經(jīng)由光纖直接與距離客戶端最近的城域網(wǎng)節(jié)點處的光纖Modem進行連接，最后通過骨干網(wǎng)出口與接入到互聯(lián)網(wǎng)當中。不同的光纖接入有著不同的使用場合，如有源光接入技術(shù)適用于企事業(yè)單位，也可用于電網(wǎng)中的饋線段或是配線段。光纖接入技術(shù)可為用戶提供10-1000Mb/s的帶寬，具體的接入方式有以下幾種：一是光纖+以太網(wǎng)，需要配備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括交換機、集線器以及超五類線等等；二是光纖+HOMPEPNA，這種接入方式需要配備專用的交換機（HUB）以及專用的終端產(chǎn)品；三是光纖+VDSL，該接入方式適用于未進行綜合布線的住宅小區(qū)，需要配備VDSL專用交換機和相關(guān)的終端產(chǎn)品。

2.2 調(diào)制技術(shù)

近年來，光纖通信得到了快速發(fā)展，為了營造出一個更加良好的通信環(huán)境，應(yīng)當注重光纖通信方式的分類問題。目前，光纖通信方式的類型有兩種，一種是直接調(diào)制，另一種是外調(diào)制。在外調(diào)制的前提條件下，根據(jù)色散受限范圍的特點，可對激光器輸出Chirp進行適當減小，并配備M-Z和EA調(diào)制器，由此可對光纖通信的傳輸環(huán)境進行有效的控制，有助于光纖通信質(zhì)量的提升。需要注意的是，在制作調(diào)制器時，為使Chirp現(xiàn)象得到緩解，應(yīng)對制作材料進行優(yōu)選，建議使用NVO3，由此還可以達到降低光纖通信損耗的目的。此外，在對調(diào)制技術(shù)進行應(yīng)用的過程中，相關(guān)工作人員在操控光纖通信環(huán)境時，應(yīng)將激光器和EA調(diào)制器置于同一個環(huán)境當中，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)長距離傳輸，有助于通信質(zhì)量的提升[4]。

2.3 光放大技術(shù)

隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為必然趨勢，為滿足全光網(wǎng)絡(luò)的需要，應(yīng)當引入光放大器，這種放大器能夠直接在光域進行放大，EDFA是比較常用的廣放大器。EDFA是摻鉺光纖放大器的簡稱，具體是指在石英光纖當中摻入Er元素，在泵浦光的激勵作用下，對特定波長的信號光進行放大處理。EDFA的工作波長在1530-1560nm，它具有如下優(yōu)點：耦合效率高、增益高、噪聲小、輸出功率大，所需的泵浦功率較小。EDMA的正常運轉(zhuǎn)包含了以下幾個部分：對前端發(fā)射設(shè)備的輸出光進行分析；對各個方向上的光纖傳遞進行有效配置；在距離前端一定距離時，完成EDFA連接。

綜上所述，光纖通信現(xiàn)已成為主流的通信方式，對它的發(fā)展動向進行分析，有助于了解光纖通信未來的趨勢。同時，對其關(guān)鍵技術(shù)的研究，可以找出技術(shù)中存在的不足以及與發(fā)達國家之間的差距，這對于推動我國光纖通信產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

[1]屈玉閣.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013(3):43-45.

[2]鄭華昕.關(guān)于光纖通信技術(shù)的特點及應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].河北農(nóng)機，2017(4):56-57.

[3]王瑞武.光纖通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用探討[J].中國新通信，2016(10):101-102.

[4]呂曉梅.光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢分析[J].科技風，2017(8):90-92.

龔耀庭（1982-），男，江蘇鎮(zhèn)江，工程師；研究方向：光纖通信傳輸，光纖通信系統(tǒng)。