淺談光纖通信技術在我國的應用

王輝

【摘要】基于人們對信息傳輸安全、高效的需求以及科學技術的長足發(fā)展，光纖通信技術因其信道帶寬極寬，傳輸容量大，抗干擾，保密性好等優(yōu)勢獲得迅速發(fā)展，并進入到有線通信的各個領域。但隨著人們對光纖通信網絡的傳輸速度和容量需求不斷增長，光纖通信技術必須不斷發(fā)展、更新。

【關鍵詞】光纖通信；發(fā)展前景；優(yōu)勢

引言

光纖通信是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需傳送的電話、電報、圖像和數(shù)據(jù)等信號進行光電轉換，即將電信號變成光信號，再經光纖傳輸?shù)浇邮斩?，接收端將接接收到的光信號轉變成電信號，最后還原成原信號。從國家骨干通信網到城域網以及到用戶的接入網，基本上都是采用光纖通信的方式實現(xiàn)的。光纖通信技術和計算機技術是信息化的兩大核心支柱。目前，我國累計鋪設光纜近400萬公里，累計光纖用量近8000萬公里。隨著網上辦公、3G移動通信、遠程移動存儲等新業(yè)務的應用，人們對光纖通信網的傳輸速度和容量需求不斷增長，甚至有些地區(qū)的單用戶接入速度要求達到1Gb/s，因此必須建設速度更快、容量更大的光纖通信網才能滿足人們日益增長的通信需求。

一、光纖通信在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

在進入本世紀以來，我國的光纖通信以非常迅猛的姿態(tài)快速成長起來，在光纖通信技術領域不斷開拓創(chuàng)新，取得了長足的發(fā)展。目前我國的光纖通信技術已經發(fā)展到了應用階段，很多技術都已經成熟，尤其在光纖接入網技術和波分復用技術上取得了重大的突破，在很大程度上提高了人們信息通信交流的質量。

（一）普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實現(xiàn)了這樣的改進。

（二）核心網光纜

我國已在干線（包括國家干線、省內干線和區(qū)內干線）上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經采用過，但今后不會再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜采用分立的光纖，主要用于室外，在這些光纜中，曾經使用過的緊套層絞式和骨架式結構，目前已停止使用。

（三）接入網光纜

接入網中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內管道中，由于管道內徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復用，目前在我國已有少量的使用。

（四）室內光纜

室內光纜往往需要同時用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會（IEC）在光纜分類中所指的室內光纜，筆者認為至少應包括局內光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機房內，布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。

二、光纖通信的優(yōu)勢及不足

光纖通信之所以能夠飛速發(fā)展，是由于它具有以下的突出優(yōu)點：

（一）傳輸損耗低，中繼距離較長

在光纖通信中，光纖傳輸具有很低的損耗率，一般情況下，可以將傳輸損耗率控制在0.20dB/km以下。由于光纖通信的傳輸損耗率很低，因此便可以相應的延長中繼距離，實現(xiàn)更長中繼距離之間的跨域，從而便可以減少中繼站的數(shù)量，為通信系統(tǒng)的建設降低成本，同時還可以降低通信系統(tǒng)的復雜程度。

（二）傳輸頻帶寬、通信容量大

在光纖通信中的載波頻率遠高于電波頻率，再加之光纖通信傳輸信息過程的損耗率較低，因此采用光纖通信技術進行信息傳送，其傳送容量將會遠遠高于微波通信。與此同時，和電纜、銅線等傳統(tǒng)傳送介質相比較，光纖傳送寬帶要大得多。

（三）光纖通信具有良好的保密性

在光纖通信中使用的傳輸介質是光纖，光信號在光纖包層和纖芯附近進行傳送，光纖之外不存在光波，因此可以較好的保護信息，預防信息泄露。此外，光纜的外部保護設施均是不透光材料制成，再加上光纜一般情況都會被埋置于地下，因此，光泄露的情況幾乎是不可能發(fā)生。

（四）抗干擾性強

影響通信質量的重要原因就是干擾。通信系統(tǒng)的干擾源有很多，有天然干擾源，如雷電、電離層的變化和太陽黑子活動等；有工業(yè)干擾源，如電動機和高壓電力線，還有無線通信的相互干擾等。光纖通信系統(tǒng)能從根本上解決多年來困擾人們的干擾問題。

三、光纖通信在我國的發(fā)展前景

（一）超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有很大的應用前景。目前，1.6Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經大量商用，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用（OTDM）技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，RRZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。

（二）光弧子通信

光弧子是一種特殊的ps數(shù)量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而，經過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

在光弧子通信領域內，由于其具有高容量、長距離、誤碼率低、抗噪聲能力強等優(yōu)點，光弧子通信備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平，在我國，光弧子通信技術的研究也有一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光弧子通信關鍵技術的研究，實現(xiàn)了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來，時域上的亮孤子、正色散區(qū)的暗孤子、空域上展開的三維光弧子等，由于它們完全由非線性效應決定，不需要任何靜態(tài)介質波導而備受國內外研究人員的重視。光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

（三）全光網絡

全光網絡將會是未來高速通信網絡的發(fā)展趨勢，它是光纖通信技術發(fā)展的最高階段，也是人類期望達到的最理想階段，因此對于全光網絡的研究已經成為目前光纖通信發(fā)展的重要研究課題。WDM波分復用技術的實用化，提供了利用光纖帶寬的有效途徑，使大容量光纖傳輸技術取得了突破性進展。點到點之間的光纖傳輸容量的提高，為高速大容量寬帶綜合業(yè)務網的傳輸提供了有效途徑，而傳輸容量的飛速增長對現(xiàn)存看交換系統(tǒng)的發(fā)展產生了壓力。全光網絡是指信號只是在進出網絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。因為在整個傳輸過程中沒有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網絡資源的利用率。

四、結束語

光纖通信的應用給人們帶來了一場信息的革命，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然目前光纖通信發(fā)展仍存在問題，但從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。