光纖通信技術(shù)的傳輸效率影響因素分析

王圣達，竇增，叢犁，李佳，劉丹妮

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司，吉林長春，130022）

0 引言

光纖通信得到業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注與研究，本文對光纖通信的傳輸效率影響因素進行研究分析，以期給我們的生活提供更多便利，并為研究光纖通信提供基礎(chǔ)理論。

1 光纖通信技術(shù)的分析

1.1 光纖通信技術(shù)的傳輸原理

光纖通信主要是由光源、光纖與光檢測器三塊內(nèi)容組成，其中由涂層、包層及纖芯組成光纖。光纖通信的傳輸媒介是光波，為了實現(xiàn)信息傳輸通過光導(dǎo)纖維進行信號傳輸。其傳輸原理是通過多種折射率完成纖芯的全反射，以實現(xiàn)光波傳輸。光纖從用途角度可以分為兩類：通信用光纖和傳感用光纖。

1.2 光纖通信技術(shù)的特點

（1）光纖通信的頻帶寬，傳輸容量大

光纖通信與光纜、電纜相比，光纖的帶寬要遠遠大于他們。通過采用光纖通信技術(shù)，可以解決在只有一個單波長的光纖通信傳輸中存在的光纖帶寬大的優(yōu)點不能夠充分發(fā)揮的問題。光纖通信的頻帶寬，因此可以傳輸寬頻帶的信息，對我們的生產(chǎn)生活帶來了更多的便利，同時，對我國的通信事業(yè)具有重大的促進意義。

（2）光纖通信的損耗低，中繼距離比較長

在光纖通信的傳輸中，信號的衰減量很低，根據(jù)研究表明，光纖在長距離傳輸中，衰減量可低于0.19dB/km。由于光纖的損耗低，所以能實現(xiàn)長距離中繼，主要適用于干線、長途網(wǎng)絡(luò)。

（3）光纖通信能抗電磁干擾

因為光纖是由非金屬材料玻璃纖維（絕緣體材料）制作成的，所以，光纖通信在抗電磁干擾方面具有很大的優(yōu)勢，不受自然界的太陽黑子活動、電離層的變化和雷電的干擾，也不受高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾，還可以與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。因此，光纖通信能保證通信設(shè)備的正常使用，尤其廣泛應(yīng)用于在電氣領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域。

（4）光纖通信的安全性能高

光纖通信與傳統(tǒng)的通信相比其安全性能較高。傳統(tǒng)通信在傳輸過程中，很容易造成信息泄露現(xiàn)象，因為所使用的材料易出現(xiàn)自然老化，對信號傳輸有衰減作用。而光纖在傳輸過程中，密閉性較好，能夠有效地抑制光纖擴散。另外，光纖通信的外層有不透明消光劑保護，進一步降低了光纖通信的信號泄露現(xiàn)象。

（5）光纖線徑細、重量輕、柔軟

光纖的芯徑只有單管同軸電纜的百分之一，約為0.1mm，非常細，光纜的直徑也很小，占用空間相對較小。因此，光纖通信技術(shù)可以很好地解決關(guān)于地下通信管道擁擠的問題，還可以減少地下通信管道建設(shè)投資。另外，光纖的重量很輕，與電纜相比，光纜的重量要輕很多，例如18管同軸電纜1m的重量為11kg，而同等容量的光纜1m重只有90g，這對于在飛機、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信更具有重要的意義。制造光纖的原材料成本很低，因為石英是制造光纖的原材料，石英在巖石、沙土等自然界中的資源非常豐富。光纖通信的這些優(yōu)良特性使得它廣泛應(yīng)用于軍事等領(lǐng)域。

1.3 常用的幾種光纖通信技術(shù)

（1）單纖雙向通信技術(shù)

在實際應(yīng)用中，因為光纖通信技術(shù)具有很多傳輸優(yōu)勢，所以光纖通信技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，單纖雙向通信是其中最為重要的一個應(yīng)用方向，是現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)中的重點應(yīng)用內(nèi)容。在傳統(tǒng)信息傳輸中，采用2根相互獨立的光纖分別在2個方向上傳輸信息，不會產(chǎn)生相互影響。而在單纖雙向通信中，只需要1根光纖作為傳輸媒介，在光纖內(nèi)部利用不同的波段調(diào)整，滿足雙向分離的信號傳輸功能。在傳輸過程中，還可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，提供傳輸效率，降低傳輸成本。

（2）FTTH技術(shù)

FTTH（光纖到戶）技術(shù)是將光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）直接與用戶家相連，實現(xiàn)了光纖到戶的目標(biāo)和要求，它是一種新型的光纖通信技術(shù)。在FTTH技術(shù)的實際應(yīng)用中，運用了完全透明的光纖，對網(wǎng)絡(luò)進行介入，用戶通過對ONU的安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備維護、設(shè)備升級等操作?？傮w來說，F(xiàn)TTH技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得人們的日常生活更加便利，并且在FTTH的發(fā)展道路上有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

（3）光交換技術(shù)

光交換技術(shù)是針對通信數(shù)據(jù)在線路傳輸過程中的傳輸技術(shù)，整個信息傳遞過程還要通過光信號交換實現(xiàn)，即光交換技術(shù)。在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中，采用金屬線纜傳輸電子信號的方式實現(xiàn)信息傳輸，然后利用電子交換機，對電子信號進行交換，最終完成通信過程。目前，光纖通信傳輸技術(shù)對此作了改進，已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的電纜傳輸，采用光信號對信息傳播，光信號作為信息傳輸?shù)闹饕盘?，交換時不改變電信號。

2 光纖通信技術(shù)的傳輸效率影響因素分析

2.1 光纖通信傳輸效率的主要性能

（1）傳輸速率

傳輸速率B被定義為每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)，可用bit/s來表示。B的簡單的數(shù)學(xué)表達公式，如式（1）所示。同時，圖1給出了數(shù)字信號中傳輸速率與比特周期呈反比關(guān)系。

圖1 數(shù)字信號中傳輸速率與比特周期關(guān)系圖

（2）寬帶

信號寬帶W用傳送信號的最高頻率與最低頻率之差來表示，也就是傳送信號的頻率寬帶。信道寬帶越大，其允許的傳輸容量和傳輸速率就越大。

（3）頻帶利用率

頻帶利用率（寬帶效率）η的定義是單位頻率帶W內(nèi)的傳輸速率B，其數(shù)學(xué)公式如式（2）所示，其單位是每赫茲每秒的比特數(shù)，常用（b/s.Hz）表示。

2.2 傳輸效率影響因素分析

（1）信號質(zhì)量

在光纖傳輸過程中，信號是從發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過光纖進行傳播，由接收器接受并進行翻譯，最終生成我們可以聽見或者看懂的信息。波的本質(zhì)屬性是光波之間具有完全的獨立性，因此，信號的質(zhì)量完全是由單個的波源直接控制的，信號質(zhì)量的好壞將會直接影響光纖通信的效率。

（2）接收器的工作效率

接收器是光纖通信中十分重要的一個環(huán)節(jié)，也是光纖通信中的最后一個環(huán)節(jié)。接收器必須具備較高的敏感程度和工作效率，因為接收器工作效率的高低將會直接影響光纖通信的效率。

（3）光纖接頭的傳輸質(zhì)量

在光纖鋪設(shè)中，一般采用多根光纖進行連接的方式，這樣光波信號就可能在光纖連接處出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。由于接頭連接不良而導(dǎo)致對光纖通信效率的影響。因此，通信部門在鋪設(shè)光纖的時候，要特別注重光纖接頭處的連接，要盡量保證在接頭處的光波信號正常傳播光纖信號。

（4）色散

在光纖傳輸過程時，由于不同顏色（不同頻率）的光具有不同的傳播速度而相互分離導(dǎo)致色散，光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖發(fā)生畸變，從而限制了光纖的傳輸帶寬。同時光纖色散使通信系統(tǒng)的誤碼率增加，色散使中繼距離受到了限制。

（5）外在因素

由于施工等原因?qū)饫w造成了破壞，從而影響傳輸效率。另外，因為光纖是柔軟的，當(dāng)光纖彎曲到一定程度的時候會使光的傳輸途徑受到改變，從而使得光纖產(chǎn)生損耗。

3 總結(jié)

光纖通信技術(shù)在我國通信行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為我們的生產(chǎn)生活帶來了許多便利，同時，也存在很多傳輸效率問題。本文在簡要介紹光纖通信技術(shù)知識的基礎(chǔ)上，重點分析了影響光纖傳輸效率的幾個因素，主要影響因素包括信號質(zhì)量、接收器的工作效率、光纖接頭的傳輸質(zhì)量、色散及其他外界因素。在我們的實際應(yīng)用中，要重視對這些影響因素的發(fā)現(xiàn)和處理，以提高光纖通信的傳輸效率。