光纖通信的關鍵技術及其發(fā)展趨勢分析

金俊秀 李官敏

【摘要】 光無處不在。在人類發(fā)展的早期，人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了。但那時候傳遞的信息容量非常少，局限性也很大。隨著社會的發(fā)展，信息傳輸與交換量與日俱增，傳統(tǒng)的電通信方式已不能滿足人們的需要。為了擴大通信容量，通信方式從中波、短波發(fā)展到微波、毫米波，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。這樣就出現(xiàn)了現(xiàn)在的光通信技術，就是光纖通信。

【關鍵字】 光纖 通訊方式 信息容量

一、光纖通訊現(xiàn)狀

1、光纖通訊簡介。光纖通信（Fiber-optic communication），也作光纖通訊。光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式，首先將電信號轉換成光信號，再透過光纖將光信號進行傳遞，屬于有線通信的一種。光經(jīng)過調變后便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統(tǒng)對于電信工業(yè)產(chǎn)生了革命性 ，同時也在數(shù)位時代里扮演非常重要的角色。光纖通信傳輸容量大，保密性好等優(yōu)點。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成為當今最主要的有線通信方式。

2、光纖接入技術。隨著通信業(yè)務量的不斷增加，業(yè)務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業(yè)務，高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務也已經(jīng)得到了更多用戶的青睞。這些業(yè)務不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡，用戶接入部分更是關鍵，而傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，因此只有帶寬能力強的光纖接入才能將瓶頸打開，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。

作為光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術早就出現(xiàn)了，它可以和多種技術相結合，比如ATM、SDH和以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON，GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰(zhàn)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路，但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現(xiàn)FTTH方案；GPON對電路交換性的業(yè)務支持最有優(yōu)勢，又可以充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高；相比之下，EPON 繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務的支持難度相對較大。

二、光纖通訊技術發(fā)展趨勢分析

1、傳輸距離及速度的提升。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。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。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。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。

2、光弧子通訊。光孤子通信介紹光孤子技術的出現(xiàn)，對于現(xiàn)代通信的發(fā)展起到了里程碑的作用。尤其在現(xiàn)代通信技術向大容量傳輸和延長中繼距離方向發(fā)展時，光孤子傳輸不變形的特點決定了它在通信領域里應用的前景。從光孤子傳輸理論分析，光孤子是理想的光脈沖，因為它很窄，其脈沖寬度在皮秒級。這樣，就可使鄰近光脈沖間隔很小而不至于發(fā)生脈沖重疊，產(chǎn)生干擾。利用光孤子進行通信，其傳輸容量極大，可以說是幾乎沒有限制。傳輸速率將可能高達每秒兆比特。近年來，光孤子通信取得了突破性進展。光纖放大器的應用對孤子放大和傳輸非常有利，它使孤子通信的夢想推進到實際開發(fā)階段。

3、網(wǎng)絡全光化。全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統(tǒng)，更被公認為是光纖通信中最有發(fā)展前途、最具開拓性的前沿課題。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優(yōu)點：首先傳輸容量比最好的線性通信系統(tǒng)大1個～2個數(shù)量級；其次可以進行全光中繼。正因為光孤子通信技術的這些優(yōu)點和潛在發(fā)展前景引起業(yè)界的廣泛關注。經(jīng)過不懈的努力已為實現(xiàn)超高速、超長距離無中繼光孤子通信系統(tǒng)奠定了理論基礎。在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產(chǎn)生和應用技術使現(xiàn)行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

三、結束語

光纖通信技術是信息科技發(fā)展的產(chǎn)物之一，與信息科技的發(fā)展是相輔相成的。目前光纖通信技術在我國的應用已經(jīng)十分普及，技術發(fā)展趨勢也十分明確，未來將會繼續(xù)在社會和經(jīng)濟活動中發(fā)揮重要作用。

參 考 文 獻

[1] 穆道生主編.現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng).北京：科學出版社，2005.9

[2] 劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著.光纖通信.西安：西安電子科技大學出版社，2001.8

[3] Joseph C，Palais著；王江平等譯.光纖通信（第五版）.北京：電子工業(yè)出版社，2006.1