現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用探討

王永琰，張魏

（1.南京朗力通訊科技有限公司，江蘇南京，210000；2.廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,廣東廣州，510000）

現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用探討

王永琰1，張魏2

（1.南京朗力通訊科技有限公司，江蘇南京，210000；2.廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,廣東廣州，510000）

文章闡述了光纖的通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，就光纖通信傳輸技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了深入地分析，并提出了光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展前景，以供通信技術(shù)人員借鑒。

光纖通信；傳輸技術(shù)；特點(diǎn)；應(yīng)用

0 引言

伴隨著我國(guó)通信行業(yè)的迅速發(fā)展，光纖通信技術(shù)在信息通信領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)具有傳輸速度快、大容量、長(zhǎng)距離的優(yōu)點(diǎn)。目前來(lái)說(shuō)，光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)信息傳輸中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，業(yè)內(nèi)人士對(duì)現(xiàn)代光纖通信技術(shù)要求越來(lái)越高，從中也促進(jìn)光纖信息傳輸技術(shù)向更高層次的方向發(fā)展。下面結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，對(duì)光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行了探討。

1 光纖通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)

光纖通信傳輸技術(shù)一般以光纖為介質(zhì)，采用數(shù)字信號(hào)傳輸方式，以滿足視頻傳輸方面的需求。光纖通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)如下。

（1）抗電磁抗干擾能力較強(qiáng)。光纖通信材料一般由絕緣體材料制作而成，故不易損壞，且絕緣性較好。在實(shí)際的使用過(guò)程中，一般不會(huì)受到人為因素及電流的影響，具有強(qiáng)大的抗電磁能力。目前來(lái)說(shuō)，光纖通信傳輸技術(shù)在電力、電信等方面應(yīng)用較多。

（2）頻帶極寬，通信容量大。相對(duì)銅電纜來(lái)說(shuō)，光纖通信傳輸帶比較寬大。在單波長(zhǎng)的光纖通信系統(tǒng)使用當(dāng)中，由于終端設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電子效應(yīng)，使得光纖通信系統(tǒng)頻帶較寬的優(yōu)勢(shì)難以得到發(fā)揮，因此，通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘?。目前，單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到10Gbps。

（3）損耗較低，中繼段長(zhǎng)。相對(duì)于其他傳輸介質(zhì)所產(chǎn)生的損耗來(lái)說(shuō)，光纖由于是由絕緣體材料制作而成，故自身具有較低的損耗，最低可達(dá)到20Db/km。從中可以看出，光纖通信技術(shù)適用于長(zhǎng)途傳輸線路，加上其繼站的數(shù)目較少，中繼距離較長(zhǎng)，從而降低了光纖通信成本。

（4）無(wú)串音干擾、保密性好。光纖傳輸技術(shù)在電波傳輸應(yīng)用當(dāng)中，光信號(hào)將會(huì)受到限制，從而導(dǎo)致電磁波被泄露，而光波在光纖中傳輸，因?yàn)楣庑盘?hào)被完善地限制在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，相鄰信道也不會(huì)出現(xiàn)串音干擾，同時(shí)在光纜外面，也無(wú)法竊聽(tīng)到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。由于光纖通信具有以上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測(cè)、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來(lái)越為廣泛。

2 光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用

2.1 單纖雙向傳輸技術(shù)

此技術(shù)是在不同的波段中通過(guò)調(diào)制收發(fā)信號(hào)，并通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，光纖能源消耗較低。在輔助技術(shù)的使用下，光纖容量得到了迅速的增加，但也要考慮到其會(huì)受到設(shè)備器件的限制而降低傳輸容量，不能得到無(wú)限增加。當(dāng)前，我國(guó)各領(lǐng)域使用的光纖均是采用雙纖雙向傳輸方式，而采用單纖雙向傳輸技術(shù)，可以降低光纖的能源消耗，故在光纖末端的設(shè)備（如PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)、單纖光收發(fā)器等設(shè)備）接入中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 光纖到戶接入技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，其傳輸速度也越來(lái)越快，從而促進(jìn)了寬帶業(yè)的持續(xù)發(fā)展。但寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸方式仍存在網(wǎng)絡(luò)傳輸速度問(wèn)題，難以滿足消費(fèi)者的使用要求，因此，應(yīng)采用光纖到戶的接入方式，以提高通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。光纖到戶主要包括PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)和P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種的應(yīng)用方案。其中，PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)具有維修方便、不易損壞、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，但也存在電子模塊造價(jià)高的缺點(diǎn)。而P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是用戶之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸是獨(dú)立的，減少用戶之間不必要的影響，但也存在用戶安裝一個(gè)匯總的有源節(jié)點(diǎn)，其操作過(guò)程較為繁鎖。

2.3 光交換技術(shù)

光纖技術(shù)的難點(diǎn)在于解決傳輸和光信號(hào)交換問(wèn)題。過(guò)去，通信網(wǎng)絡(luò)所采用金屬線的電纜，其需要交換機(jī)對(duì)電子進(jìn)行交換，且傳輸速度較慢。同時(shí)，在光信號(hào)交換的過(guò)程中，主要是采用光—電—光的交換形式，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程將會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗，且工作效率較低，因此，為了解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題，我們需要采用大容量的光開(kāi)關(guān)器件。但對(duì)于小顆粒的信號(hào)交換，一般采用電子交換技術(shù)的，隨著我國(guó)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，我們使用自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)ASON，這也是光纖通信未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

3 光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)，三網(wǎng)融合的出現(xiàn)，光纖通信技術(shù)在通信行業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用，并向著高速度、大容量、長(zhǎng)距離的方向發(fā)展。

3.1 單波長(zhǎng)通道向多波長(zhǎng)通道發(fā)展

波分復(fù)用技術(shù)在光纖通信傳輸過(guò)程中，可以不斷地?cái)U(kuò)大光波通信的信息容量，實(shí)現(xiàn)了多址復(fù)用目標(biāo)?？辗謴?fù)用適用于現(xiàn)代商業(yè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。對(duì)于傳統(tǒng)的G.652光纖單模光纖，通過(guò)色散調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用，大幅度地提升了信息容量和傳輸速度。但如果采用G.653光纖，可以選用波分復(fù)合技術(shù)，但在使用過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生了四波混合（FWM），對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)生一些的影響，如產(chǎn)生一些新的波長(zhǎng)，引發(fā)一些串音干擾問(wèn)題或者減弱傳輸信號(hào)等。對(duì)于以上問(wèn)題，我們應(yīng)選用了一種波分復(fù)用系統(tǒng)的新型光纖，此光纖具有超大容量，可以避免受到四波混合的影響，滿足波分復(fù)用技術(shù)的運(yùn)用要求。

3.2 光網(wǎng)絡(luò)的智能化

光網(wǎng)絡(luò)的智能化是未來(lái)通信領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。光網(wǎng)絡(luò)以傳輸為主線，在通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，從中促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了不斷發(fā)展與完善。在現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，主要以控制技術(shù)和信息自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)為主，并具有系統(tǒng)的保護(hù)恢復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)的智能化目標(biāo)。

3.3 全光網(wǎng)絡(luò)

過(guò)去，在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中，主要是在節(jié)點(diǎn)間形成全光化，但是這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)仍需要使用電器件，這將對(duì)光纖通信干線的總?cè)萘坑绊戄^大。因此，為了實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，我們應(yīng)建立一個(gè)以WDM技術(shù)和光轉(zhuǎn)換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，這樣才能消除電光瓶頸，促進(jìn)全光網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展。

3.4 光器件的集成化

為了提升通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，需要引入光器件的集成化技術(shù)。隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的ADSL接入寬帶將難以滿足我國(guó)通信信息傳輸?shù)男枰?。因此，我們?shí)現(xiàn)光器件的集成化，以提升光器件的性能，進(jìn)而提高信息傳輸速度，以推動(dòng)光纖傳輸技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

光纖通信傳輸技術(shù)作為現(xiàn)代社會(huì)通信信息傳輸技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，在信息社會(huì)其它領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。因此，我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到光纖通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)及重要性，掌握光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展方向，隨著人們對(duì)信息量需求的不斷增加，光纖通信技術(shù)將會(huì)成為信息通信領(lǐng)域中的主流技術(shù)。

[1]孫德峰,馬建民.光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科研 ,2016（02）.

[2]朱登攀.現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)探討[J].科研 ,2015（10）.

貿(mào)澤電子與Pycom 簽訂全球分銷協(xié)議，為全球用戶帶來(lái)IoT模塊與開(kāi)發(fā)板

2017年11月2日，半導(dǎo)體和電子元件的全球授權(quán)分銷商貿(mào)澤電子 (Mouser Electronics) 與Pycom簽訂了全球分銷協(xié)議，Pycom是一家多網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)開(kāi)發(fā)板和模塊制造商。貿(mào)澤備貨的Pycom產(chǎn)品線基于領(lǐng)先的Espressif ESP32 芯片組和開(kāi)源MicroPython腳本語(yǔ)言。

工程師能夠借助于Pycom的創(chuàng)新硬件，運(yùn)用以下技術(shù)快速設(shè)計(jì)并連接設(shè)備：Wi-Fi、經(jīng)典藍(lán)牙?和低功耗藍(lán)牙技術(shù)；LPWAN通信技術(shù)LoRa和Sigfox；LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)、NB-IoT和Cat M1。這些企業(yè)級(jí)IoT開(kāi)發(fā)板具有通用引腳布局，可在擴(kuò)展板和面包板上互換。此外，其功耗超低，只用一節(jié)電池即可運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)10年。

L01模塊和LoPy開(kāi)發(fā)板還支持LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線協(xié)議，因此能夠提供Wi-Fi和藍(lán)牙連接。借助于MicroPython腳本，器件編程速度可提高10倍，而在用作LoRa Nano 網(wǎng)關(guān)時(shí)，能連接5公里半徑范圍內(nèi)多達(dá)100個(gè)LoPy設(shè)備。FiPy板以與WiPy和LoPy板相匹配的尺寸提供一個(gè)5網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。FiPy 是一個(gè)開(kāi)源固件平臺(tái)，具有用于Wi-Fi和藍(lán)牙連接的ESP32芯片組并支持LoRa、Sigfox以及LTE Cat M1和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。

SiPy開(kāi)發(fā)板具有14 dBm和22dBm兩個(gè)版本，均支持Wi-Fi、藍(lán)牙和Sigfox通信。14 dBm版本適合用于RCZ1和RCZ3區(qū)域的Sigfox網(wǎng)絡(luò)，而22dBm版本適合用于RCZ2和 RCZ4區(qū)域的Sigfox網(wǎng)絡(luò)。G01模塊和GPy開(kāi)發(fā)板支持Wi-Fi、藍(lán)牙和蜂窩LTE-M通信，單個(gè)芯片即可為窄頻IoT應(yīng)用提供LTE-M Cat M1和NB1連接。此模塊和電路板支持從699 MHz到2690 MHz 的34個(gè)頻段。

上述開(kāi)發(fā)板均集成了Wi-Fi和藍(lán)牙天線、U.FL天線連接器和22個(gè)通用輸入/輸出 (GPIO)，并支持I2C、SPI和 UART接口。為進(jìn)一步支持Pycom模塊及開(kāi)發(fā)板，貿(mào)澤還備貨了Pysense傳感器擴(kuò)展板、Pytrack GPS和加速度計(jì)擴(kuò)展板、擴(kuò)展板2.0以及用于LoRa/Sigfox和LTE-M的天線套件。

Discussion on the practical application of modern optical fiber communication technology

Wang Yongyan1，Zhang Wei2
(1.Nanjing long power communication technology Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu,210000;2.Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong,510000)

The paper describes the characteristics of the optical fiber communication transmission technology, based on in-depth analysis of optical fiber communication technology and its application, and puts forward the prospects for the development of optical fiber communication technology, communication technology personnel for reference

optical fiber communication; transmission technology; characteristics; application