闡述光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

岳曉鐘

【摘要】隨著科技的進(jìn)步及我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)光纖通信技術(shù)的研究和推廣。如今光纖通信技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域中的得到了廣泛的應(yīng)用，主要是由于其具有耗能低、傳輸速度快、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，得到了專業(yè)人士及普通群眾的喜愛(ài)。本文主要分析了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)，闡述了當(dāng)前光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀，并針對(duì)光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究和探討，以期推動(dòng)我國(guó)光纖通信技術(shù)的進(jìn)步，提高我國(guó)通信技術(shù)能力，繼而促進(jìn)我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù) 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息化時(shí)代的來(lái)臨，如何通過(guò)有效的措施使信息、數(shù)據(jù)等高速率、高質(zhì)量的傳遞，成為我國(guó)通信部門重點(diǎn)研究的方向。目前光纖通信技術(shù)得到了專業(yè)人士的肯定，其具有傳輸容量大、耗能低、重量輕、不易串音等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

為了使光纖通信技術(shù)能進(jìn)一步為人們的生產(chǎn)生活提供便利和幫助，通信部門需要針對(duì)光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)加強(qiáng)對(duì)光纖通信技術(shù)的研究，并推動(dòng)我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展。

一、光纖通信主要特點(diǎn)

1.1具有較低的損耗

光纖通信技術(shù)所采用的材料主要是石英絕緣體材料，一般石英光纖傳輸損耗可以控制在20dB/km以內(nèi)，與其他材料相比，石英絕緣體材料所產(chǎn)生的損耗非常低。根據(jù)相關(guān)理論數(shù)據(jù)分析可知，如果在未來(lái)的發(fā)發(fā)展中光纖采用非石英系統(tǒng)極低損耗材料，其損耗將會(huì)將會(huì)比石英絕緣體材料更低。

另外由于光纖傳輸技術(shù)損耗非常低，從而實(shí)現(xiàn)中繼距離更長(zhǎng)的傳輸，即在長(zhǎng)途傳輸線路中，光纖傳輸技術(shù)能夠延長(zhǎng)中繼距離，減少中繼站的數(shù)量，起到降低光纖傳輸系統(tǒng)成本的作用。

1.2通信容量更大。具有更寬的頻帶

光纖通信技術(shù)相比銅線、電纜等傳統(tǒng)傳輸技術(shù)而言，光纖通信具有的傳輸帶寬要大得多。如光纖通信的容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于微波通信容量，其及時(shí)是微波通信容量的幾十倍。雖然如果通信系統(tǒng)為單波長(zhǎng)光纖系統(tǒng)時(shí)，光纖傳輸技術(shù)通信容量更大，頻帶更寬的優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮出來(lái)，但可以借助其他技術(shù)增加單波長(zhǎng)光纖傳輸?shù)娜萘?。造成單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)無(wú)法完善發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的主要原因是由于終端設(shè)備電子瓶頸效應(yīng)，通信部門可以借用密集波分復(fù)用技術(shù)增加單波長(zhǎng)光纖的傳輸容量。目前我國(guó)單波長(zhǎng)光纖通信傳輸技術(shù)傳輸速率一般保持在2.5Gbps到10Gbps之間。

1.3抗干擾信強(qiáng)

在通信傳輸中如果電磁波出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致通信傳輸出現(xiàn)泄露，如被人竊聽，而光纖通信技術(shù)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，更加具有安全性。目前光纖通信技術(shù)的光纖材料主要是采用石英絕緣體材料制作而成，而石英絕緣體材料具有難以被腐蝕和絕緣性好的特點(diǎn)。將石英絕緣體材料應(yīng)用在光纖傳輸系統(tǒng)中，能夠有效避免自然界的各種干擾，如雷電、電離層變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)，另外石英絕緣體材料還能夠有效防止人為的電磁干擾。光纖通信傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)與高壓輸電線的平行架設(shè)，為我國(guó)強(qiáng)電領(lǐng)域的通信技術(shù)發(fā)展提供更加有利的條件。同時(shí)光纖傳輸技術(shù)還能夠在軍事系統(tǒng)中得到良好的應(yīng)用，主要是由于光纖傳輸技術(shù)具有免除電磁脈沖效應(yīng)的作用。

光纖傳輸技術(shù)還具有無(wú)串音干擾能力，有效提高傳輸安全性和保密性。光纖傳輸技術(shù)主要是指光波在光纖中傳輸，此時(shí)光信號(hào)只能在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中運(yùn)行，而滾滾縣不透明包皮對(duì)光波起到完善的保護(hù)作用，因此雖然相鄰光纖數(shù)量較多，但也很難出現(xiàn)川音干擾問(wèn)題，即光纜外部更加難以進(jìn)行光纖傳輸信息的竊聽。

二、當(dāng)前光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1光纖接入技術(shù)

光纖接入技術(shù)是指光纖到路邊和光纖到戶的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。隨著我國(guó)通信技術(shù)的快速發(fā)展，光纖接人技術(shù)在我國(guó)電信網(wǎng)中得到了大力的推廣和完善，其有效解決了電話窄帶業(yè)務(wù)問(wèn)題，并改善了電信網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體圖像業(yè)務(wù)問(wèn)題。光纖接入網(wǎng)主要是指將光纖應(yīng)用于交換機(jī)到用戶之間的各個(gè)線段部分，從而實(shí)現(xiàn)光纖接入的系統(tǒng)。隨著人們對(duì)寬帶的要求越來(lái)越高，如今最符合人們需求及寬帶通信發(fā)展的需求當(dāng)屬光纖接入技術(shù)，如ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)不僅具有經(jīng)濟(jì)性特征，其還能夠具有綜合寬帶接入的特性。光纖接入技術(shù)主要分為有源光接入和無(wú)源光接入，無(wú)源光接入主要是指一點(diǎn)到多點(diǎn)的XPON技術(shù)，有源光接入則主要是指點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。光纖接人技術(shù)其根據(jù)光纖深入用戶可以分為FTTC、FTTZ、FTTF、FTTH等幾種不同的類型。其中VITC能夠使通過(guò)建立接太平臺(tái)，使光纖更加適應(yīng)用戶網(wǎng)絡(luò)，避免用戶利用光纖網(wǎng)時(shí)需要進(jìn)行重建接入環(huán)路和分配網(wǎng)絡(luò)。FTTC只需要在光纖節(jié)點(diǎn)處增加差點(diǎn)，便可以使用戶具有話音、高速數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)，同時(shí)FTTC還能夠消除電纜傳輸愛(ài)來(lái)的誤差。FTTH主要是利用光纖的高速率。大容量等優(yōu)勢(shì)，使用戶能夠享受到更好的寬帶服務(wù)。在光纖通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，其一般會(huì)與SDH技術(shù)和ATM技術(shù)等聯(lián)合使用，使光纖通信技術(shù)業(yè)務(wù)更加廣泛。

2.2波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)主要是利用單模光纖的低損耗優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)增加帶寬資源的作用，簡(jiǎn)稱為WDM（wavelength-division muhiplexing）。光纖傳輸技術(shù)的信息傳輸可以根據(jù)不用傳輸信道光波的波長(zhǎng)和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)低損耗窗口的分解，并利用光波進(jìn)行信息的傳輸，此時(shí)利用波分復(fù)用器可以將所有的光波信號(hào)聚集進(jìn)行傳輸，隨后在接收端利用波分復(fù)用器進(jìn)行所有光波信號(hào)的區(qū)分。在光波信號(hào)傳輸和區(qū)分過(guò)程中，不同波長(zhǎng)和不同頻率的光波信號(hào)均可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立，即可以進(jìn)行同一根光纖傳輸不同的光波信號(hào)，具有復(fù)用傳輸?shù)淖饔?。隨著我國(guó)加強(qiáng)對(duì)波分復(fù)用技術(shù)的研究，目前波分復(fù)用技術(shù)在長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)等得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3光傳輸與交換技術(shù)融合

光傳輸與交換技術(shù)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和信號(hào)利用光纖進(jìn)行傳輸，其具有不需要光纖轉(zhuǎn)換的特性。光傳輸與交換技術(shù)融合能夠有效提高數(shù)據(jù)信息的效率，并具有線路靈活轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì)。光傳輸與交換技術(shù)融合可以利用光復(fù)交叉連接器，進(jìn)行雙向信號(hào)的傳輸，繼而進(jìn)行光路傳輸通道的數(shù)據(jù)信息傳輸。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1由單波長(zhǎng)通道向多波長(zhǎng)通道發(fā)展

光纖通信技術(shù)可以利用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)單波長(zhǎng)通道向多波長(zhǎng)通道的發(fā)展。波分復(fù)用技術(shù)具有提要光纖通信傳輸容量、空分和頻信號(hào)的作用，此時(shí)利用多根光纖則可以空分復(fù)用信號(hào)出納號(hào)蘇。對(duì)于單模光纖，可以利用色散調(diào)節(jié)技術(shù)增加傳輸容量和傳輸距離，特別是新敷設(shè)光纖可以利用散移位光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高速和超長(zhǎng)距離傳輸。雖然傳統(tǒng)單模光纖和色散移位光纖都存在較大的弱點(diǎn)，但隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和非零色散光纖技術(shù)的研究，能夠有效減輕光波混合的影響，良好的進(jìn)行光波信號(hào)的傳輸。

3.2全光網(wǎng)絡(luò)

在未來(lái)的通信技術(shù)發(fā)展中，全光網(wǎng)絡(luò)將作為主要的發(fā)展趨勢(shì)。全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)最頂級(jí)的發(fā)展目標(biāo)。雖然傳統(tǒng)光纖通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)的全光化，然而由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處還需要采用電器件實(shí)現(xiàn)光纖通信的傳輸，對(duì)光纖通信傳輸容量產(chǎn)生一定的影響。全光網(wǎng)絡(luò)主要是以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)娜饣?，即信息從始至終一直采用光的形式進(jìn)行傳輸，而且根據(jù)波長(zhǎng)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有超高帶寬、超大容量、超高速率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性、穩(wěn)定性、兼容性、可擴(kuò)展性、能夠隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)且無(wú)需安裝設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，要使全光網(wǎng)絡(luò)更好的為人們服務(wù)，還需要其與因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)及ATM網(wǎng)良好的融合。雖然目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展還處在起步階段，但其的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展優(yōu)勢(shì)都非常明顯，幾乎可以作為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心。

3.3光弧子通信

光弧子通信技術(shù)具有長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度依然保持不變的特性，即其主要是利用光弧子進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)零誤碼遠(yuǎn)距離傳輸。光弧子通信技術(shù)得到了各個(gè)國(guó)家的廣泛研究，如美國(guó)、日本等，其中美國(guó)實(shí)現(xiàn)了10Gb～s傳輸11000km的雙信道波分復(fù)用弧子通信。在未來(lái)的光弧子通信技術(shù)發(fā)展中，其主要是通過(guò)采用超長(zhǎng)距離高速通信技術(shù)、超短脈沖控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)傳輸速率提高到100Gbit/s以上，另外通過(guò)采用再生技術(shù)、光學(xué)濾波技術(shù)等，增加傳輸距離達(dá)到10萬(wàn)公里以上。雖然光弧子通信技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，但其目前仍然處在發(fā)展階段，還具有很多技術(shù)難題等待著破解，但其具有非常光明的發(fā)展前景。

3.4向超大容量WDM系統(tǒng)發(fā)展

目前波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展非?？焖?，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，因此光纖通信技術(shù)向超大容量WDM系統(tǒng)發(fā)展，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。光時(shí)復(fù)分技術(shù)與WDM可以通過(guò)增加傳輸信道提高傳輸容量，且同時(shí)提高傳輸速率。光纖通信技術(shù)應(yīng)用波分復(fù)用系統(tǒng)可以增大容量、節(jié)約光纖成本、實(shí)現(xiàn)透明高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展，目前我國(guó)光纖通信技術(shù)主要采用光纖接入技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)等，未來(lái)可以向全光網(wǎng)絡(luò)、光弧子通信及超大容量波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展。