淺談光纖通信技術(shù)

覃星程 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司

1.引言

光纖通信即光導(dǎo)纖維通信，它主要以光為載體，以光纖作為傳輸媒介的有線通信。在運(yùn)行過(guò)程中，其所使用的并不是單根的光纖，是眾多光纖集合一起而形成的光纜。近年來(lái)，光纖通信技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也正在不斷地?cái)U(kuò)大，并逐步地開(kāi)始普及。其優(yōu)勢(shì)對(duì)比于以往傳統(tǒng)的通信技術(shù)來(lái)說(shuō)更有優(yōu)勢(shì)，光纖材料為玻璃，屬于電氣絕緣體，不會(huì)發(fā)生接地回路，其通信載體是光波，頻率比較高，比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗也要更低，同時(shí)還能夠大大提高容量。另外，光纖的芯也比較細(xì)，所以其傳輸系統(tǒng)所占的空間也比較小。目前，我國(guó)已經(jīng)累計(jì)鋪設(shè)光纜超過(guò)四百萬(wàn)公里，光纖用量超過(guò)八千萬(wàn)公里，對(duì)其傳輸速度和質(zhì)量也正在不斷地改進(jìn)，光纖通信未來(lái)發(fā)展前景可觀。

2.光纖通信技術(shù)介紹

2.1 頻帶較寬以及損耗較低

目前，最具有優(yōu)勢(shì)的傳輸載體便是光，只有充分利用光譜才能有效加大帶寬，利用光作為傳輸介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)更低的損耗，更遠(yuǎn)的中繼距離。比如單模光纖，當(dāng)其位于1550nm的窗口時(shí)，衰減僅為0.19～0.25dB/km，損耗比較低，中繼距離能達(dá)到幾十公里甚至上百公里。通常，我們會(huì)通過(guò)SDM、TDM、WDM、OFDM、OTDM、So liton等來(lái)加大光纖傳輸?shù)娜萘?，而TDM和WDM是最為常見(jiàn)的擴(kuò)容方式，前者主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，會(huì)伴隨著復(fù)用速率而提高，已經(jīng)是較為成熟的技術(shù)了；而后者WDM技術(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)，主要是通過(guò)波分復(fù)用器將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)，同時(shí)在接收端放有波分復(fù)用器來(lái)把這些光載波進(jìn)行區(qū)分。光纖通信和以往的任何傳輸方式相比，其傳輸?shù)膿p耗都是最低的，隨著科技的不斷發(fā)展，今后若采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其損耗會(huì)更低，這樣也能大大減少中繼站的數(shù)量，降低相關(guān)的通信成本。

2.2 保密性高以及抗干擾能力強(qiáng)

在電波進(jìn)行傳輸時(shí)，會(huì)比較容易發(fā)生電磁波的泄漏的問(wèn)題，而在光纖中傳輸中，保密性較高，光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒐庑盘?hào)完善地限制在其中，泄漏的射線也會(huì)被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，因此不會(huì)出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題。同時(shí)，由于光纖材料是由石英制成的，石英光纖的主要成分是二氧化硅（SiO2），其所制成的光纖不易被腐蝕，所以其有著一定的絕緣性，也能大大提高自身的抗腐蝕，以及抗電磁干擾能力也會(huì)大大增強(qiáng)，避免其受雷電、電離層、太陽(yáng)黑子以及人為釋放的電磁所干擾，這一特性非常適合于軍事領(lǐng)域上的應(yīng)用。另外，二氧化硅又是地球最豐富的資源之一，所以其所需要的制作成本也不比較低。

2.3 便于鋪設(shè)以及容量、速度較大

光纖的直徑比較纖細(xì)，加上保護(hù)套后的直徑只有約0.1mm，因此光纖對(duì)比其它介質(zhì)來(lái)說(shuō)，重量也比較輕，甚至是其他介質(zhì)的幾百分之一。這樣一來(lái)非常便于光纖鋪設(shè)、節(jié)約成本，能夠充分利用管道空間。同時(shí)，光纖通信還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是容量比較大，相比銅線或電纜都擁有更大的傳輸帶寬，光纖的傳輸速率也到達(dá)了2.5Gbps 到10Gbps，今后還有很大的擴(kuò)展空間。近年來(lái)，我國(guó)的光纖通信技術(shù)發(fā)展非?？?，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，相應(yīng)地迅對(duì)于光纖光纜的需求量也正在不斷上漲。我們可以采用環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)或也鏈路系統(tǒng)，從而組成的不同形式來(lái)滿足不同的需求，還可以采用寬帶傳輸系統(tǒng)，使得人們能夠在任何地方都能夠?qū)ν瑯拥碾娨暪?jié)目下載，也方便工作人員進(jìn)行管理等。

3.光纖通信技術(shù)中光纖的應(yīng)用

3.1 普通單模光纖

普通單模光纖(G.652光纖)在1310nm波長(zhǎng)窗口的色散為0，損耗比較大，大約有0.35dB/km，而在1550nm波長(zhǎng)窗口中，其損耗相對(duì)較小為0.2dB/km，但色散比較大，約有20ps/nm km。為了進(jìn)一步有效降低損耗的同時(shí)也擁有低色散，那么可以對(duì)光纖結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)色散位移光纖，我們可對(duì)光纖進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得零色散的波長(zhǎng)產(chǎn)生位移，便可以產(chǎn)生色散位移光纖，即G.653光纖。這樣的光纖，有著更為廣泛的應(yīng)用范圍，他在1550rim處的色散為0，會(huì)有FWM效應(yīng)。G.653光纖在1550nm波長(zhǎng)窗口的低損耗和低色散特性非常適合光纖孤子通信的需要，在高速光纖孤子通信系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用，但是它1550rim處的色散為零，在進(jìn)行WDM時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的FWM效應(yīng)，不適應(yīng)波分復(fù)用系統(tǒng)的需要。

3.2 高強(qiáng)度耐彎單模光纖

一般來(lái)說(shuō)，高強(qiáng)度的耐彎單模光纖是比較好的，也是同行企業(yè)中，最具競(jìng)爭(zhēng)力的一種光纖。由于光纖網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)是由骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)進(jìn)行的，所以這樣的光纖逐漸成為了光纜市場(chǎng)的主要拉動(dòng)力，其能夠沿著建筑拐角施工，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)布線成本。

3.3 無(wú)水峰光纖

對(duì)比于傳統(tǒng)的單模光纖，無(wú)水峰光纖更具有優(yōu)勢(shì)，這主要表現(xiàn)在進(jìn)一步擴(kuò)大了波長(zhǎng)范圍，是常規(guī)光纖的一半，能夠進(jìn)行超大容量的傳輸?，F(xiàn)實(shí)中我們可以采用稀疏波分復(fù)用方案，即CWDM，使用波長(zhǎng)間隔較寬以及對(duì)穩(wěn)定度要求不是很高的相關(guān)元件，進(jìn)一步降低成本，特別是無(wú)源器件的成本會(huì)大有下降。一般在1350～1450nm波長(zhǎng)窗口的光纖，色散只是波長(zhǎng)區(qū)的一半，可以進(jìn)行高比特率長(zhǎng)距離傳輸。

3.4 大有效面積光纖

超高速系統(tǒng)的主要特征為限制色散和非線性，一般來(lái)說(shuō)線性色散，我們能夠用色散來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，但非線性無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的線性方式解決。光纖的有效面積是決定光纖非線性的主要因素，因此，為了有效地實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離密集波分復(fù)用系統(tǒng)，大有效面積光纖得到了應(yīng)用，在c波段，其光纖以10Gbit/s為基礎(chǔ)高密集WDM系統(tǒng)信噪比較高，，其誤碼率比較低，而且光放大器的間隔也比較長(zhǎng)，這種光纖得到廣泛的應(yīng)用。

4.結(jié)語(yǔ)

光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為了最重要的傳輸手段，從光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)來(lái)看，可以說(shuō)光纖通信進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新高潮，其所涉及的范圍將會(huì)更廣，對(duì)于技術(shù)的要求也會(huì)更高，具有更大的影響力和覆蓋面，這對(duì)信息產(chǎn)業(yè)、人們的生活都有著一定的影響，其發(fā)展結(jié)果會(huì)在很大程度上決定信息業(yè)的未來(lái)格局。今后，光纖通信還會(huì)繼續(xù)保持高速的發(fā)展，成為通信領(lǐng)域傳輸技術(shù)的主流。因此我們也必須要盡快掌握有關(guān)光纖通信的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，以及其應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，促進(jìn)光纖信息傳輸技術(shù)向更高層次的發(fā)展，相信光纖通信技術(shù)在及今后定會(huì)一定會(huì)取代其他的信息傳輸?shù)姆绞健?/p>