光纖有線通信技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用

李廣玉

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中信息占據(jù)著至關(guān)重要的地位，已成為國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，信息技術(shù)正逐步改變?nèi)藗兊纳钌a(chǎn)方式，信息化成為了時(shí)代發(fā)展的潮流。通信是一門(mén)發(fā)展最快、新技術(shù)運(yùn)用最多、最具活力的行業(yè)，數(shù)據(jù)通信作為信息交流的主陣地，如何推進(jìn)現(xiàn)代通信工程建設(shè)發(fā)展成為了研究的重點(diǎn)。近年來(lái)，隨著信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖有線通信技術(shù)的應(yīng)用也受到了通信行業(yè)的關(guān)注。光纖有線通信技術(shù)以高效、迅速、靈活、準(zhǔn)確為優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代通信工程建設(shè)中發(fā)揮著積極的作用，是社會(huì)公眾數(shù)據(jù)交流的關(guān)鍵方式，其具有更為廣闊的應(yīng)用空間。

光纖有線通信技術(shù)的概述

現(xiàn)代通信系統(tǒng)類型很多，按照信息傳輸通道劃分，可將通信系統(tǒng)分為2大類，即有線通信、無(wú)線通信。作為應(yīng)用最早、最廣的一種高效、準(zhǔn)確、安全的通信方式，常見(jiàn)有線通信包括電視、有線電話、電報(bào)等。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，大量新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，尤其是光纖的誕生，為通信工程建設(shè)注入了新的動(dòng)力。

光纖有線通信不同于其他通信方式，其載體為“光”，是一種以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方法。其優(yōu)點(diǎn)包括容量大、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)等。將其用于通信工程建設(shè)，可減少外界干擾，加快傳輸速率，避免材料損耗，且具有良好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。伴隨光纖有線通信技術(shù)的推廣，光纖分布已覆蓋全球范圍，特別新技術(shù)的成功研制與利用，進(jìn)一步推進(jìn)了光纖有線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍。

光纖有線通信技術(shù)的特點(diǎn)

頻帶寬，通信容量大。以往通信工程傳輸介質(zhì)多采用電纜、銅線等，光纖有線通訊出現(xiàn)以后，由于這兩種材質(zhì)傳輸頻帶寬度較小，傳輸信息容量小，應(yīng)用規(guī)模正逐步減小。光纖有線通信技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)“光”傳輸信息，光纖在光源調(diào)質(zhì)方法與光纖色散性等方面的特性，都可以進(jìn)一步加快光纖傳輸速率，增大傳輸容量。此外，伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為增加光纖傳輸容量，密集波分復(fù)技術(shù)得到了大量使用，從而保證了信息傳輸效率。

抗干擾能力強(qiáng)。相比其他通信技術(shù)，光纖有線通信技術(shù)的抗干擾能力較強(qiáng)，傳統(tǒng)通信工程傳輸介質(zhì)受電磁信號(hào)影響較大，將會(huì)大幅降低通信質(zhì)量。光纖有線通信技術(shù)以“光”為載波，在信息傳輸中基本上不會(huì)被電磁場(chǎng)影響，此外，在具體應(yīng)用中多采用抗腐蝕性能良好的石英材料作為光纖有線通信材質(zhì)，在惡劣的雷雨天氣下，光纖有線通信仍可正常使用，不會(huì)受到干擾。

材料耗損低。一般采用石英光纖作為光纖有線通信材料，此類材料的耐腐蝕性良好。在信息正常傳輸過(guò)程中，基于光的吸收和散射作用，光信號(hào)通過(guò)光纖可能會(huì)引發(fā)光功率減弱的現(xiàn)象，即光纖損耗。減小材料損耗，才能保證信息傳輸質(zhì)量和效率。相比其他傳輸介質(zhì)，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析可知，每公里石英光纖的光纖損耗低于20dB/km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他介質(zhì)材料損耗。

敷設(shè)簡(jiǎn)單。相比其他金屬線路信息傳輸通信方式，光纖有線通信采用的光纖材料具有輕便、小巧的特點(diǎn)，便于運(yùn)輸，尤其是在敷設(shè)過(guò)程中，更加方便、快捷、簡(jiǎn)單。

光纖有線通信技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)（AON All Optical Network）是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過(guò)程中始終以光的形式存在。因?yàn)樵谡麄€(gè)傳輸過(guò)程中沒(méi)有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

全光網(wǎng)絡(luò)是指在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)信號(hào)才進(jìn)行光、電的相互轉(zhuǎn)換，在整個(gè)傳輸和交換過(guò)程中，一直以光的形式存在。也就是說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)傳輸整個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)需電的處理，因此，可采用的傳送方式很多，例如PDH、SDH、ATM等，通過(guò)全光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，保證信息穩(wěn)定性。即便是在較為復(fù)雜的信號(hào)處理中，全光網(wǎng)絡(luò)仍具有可靠性。此外，該技術(shù)的應(yīng)用，還能達(dá)到減少耗材、降低成本、加快信息傳輸速率的效果。其優(yōu)點(diǎn)如表1所示。

表1 全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)

光節(jié)點(diǎn)。在光纖有線通信技術(shù)當(dāng)中，不僅要重視通信速率，更要關(guān)注通信質(zhì)量。因此，合理使用光節(jié)點(diǎn)可以大大提高通信質(zhì)量。一般來(lái)講，光節(jié)點(diǎn)所需材料較少，通過(guò)合理運(yùn)用，可以有效避免信號(hào)延遲、亂碼等，能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，提高抗干擾能力，因此，在通信工程建設(shè)中，光節(jié)點(diǎn)也是研究的重點(diǎn)。

光纖入戶技術(shù)的應(yīng)用。光纖是通信傳輸系統(tǒng)的重要構(gòu)成，因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)性能在現(xiàn)代通信工程行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用與推廣。光纖入戶是FTTX計(jì)劃的一部分，是指寬帶電信系統(tǒng)。光纖入戶是在光纖電纜的基礎(chǔ)上，通過(guò)光電子將電話三重播放、寬帶互聯(lián)網(wǎng)和電視等大量服務(wù)項(xiàng)目向家庭、企業(yè)傳輸。光纖入戶的架構(gòu)很多，最常見(jiàn)的2種包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式拓?fù)洹o(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）。PON采用的是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)形式拓?fù)浞绞剑纱蠓鶞p少光收發(fā)器、光纖的數(shù)量，同時(shí)，減少中心局所需機(jī)架空間，大大降低成，在當(dāng)今社會(huì)得到了廣泛認(rèn)可。

復(fù)用技術(shù)與色散技術(shù)的應(yīng)用。復(fù)用技術(shù)是指在傳輸路徑上綜合多路信道，隨后恢復(fù)原機(jī)制或解除終端各信道復(fù)用技術(shù)的過(guò)程。復(fù)用技術(shù)在數(shù)據(jù)通信當(dāng)中可有效提升信道傳輸效率，目前應(yīng)用較為廣泛。

密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）是復(fù)用技術(shù)的重要類型之一，可承載8～160個(gè)波長(zhǎng)，且隨著技術(shù)水平的不斷提升，DWDM技術(shù)分波波數(shù)上限值持續(xù)增大，一般間隔在1.6 nm以下，多適用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)。根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐觀測(cè)，全部DWDM系統(tǒng)均離不開(kāi)色散補(bǔ)償技術(shù)的輔助，通過(guò)色散補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，可以很好地消除波長(zhǎng)系統(tǒng)中的非線性失真--四波混頻現(xiàn)象。例如，16波DWDM系統(tǒng)中補(bǔ)償采用常規(guī)色散補(bǔ)償光纖即可，40波DWDM系統(tǒng)則需要色散斜率補(bǔ)償光纖補(bǔ)償。在同一根光纖內(nèi)，DWDM技術(shù)可同時(shí)進(jìn)行多種波長(zhǎng)的組合、傳輸，同時(shí)，可采用一根光纖向多根虛擬光纖轉(zhuǎn)換的方式，從而提高傳輸效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多信道被加設(shè)到每根光纖內(nèi)，每秒太位的傳輸速度將不成問(wèn)題。

案例分析

隨著現(xiàn)代通信工程建設(shè)步伐的不斷加快，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)容量和性能已無(wú)法達(dá)到接入需求，本文以全光網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，通過(guò)某通信網(wǎng)改造工程進(jìn)行分析與探討。表1為當(dāng)前該通信網(wǎng)絡(luò)存在的主要問(wèn)題，為解決此類問(wèn)題，提出了無(wú)源全光局域網(wǎng)全光（POL）接入該網(wǎng)絡(luò)的解決方案。

表2 通信網(wǎng)絡(luò)存在的主要問(wèn)題

無(wú)源全光局域網(wǎng)全光接入網(wǎng)絡(luò)解決方案是基于PON技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型局域網(wǎng)組網(wǎng)方案，不僅具備PON網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，還能充分適用于該通信網(wǎng)絡(luò)，具有良好的應(yīng)用效果。

在該解決方案中，以PON方案架構(gòu)為主，匯聚網(wǎng)元為OLT，在核心機(jī)房部署，由核心機(jī)房到用戶，中間層選用了無(wú)源分光器，不用再進(jìn)行獨(dú)立機(jī)房部署，無(wú)需供電。結(jié)合本通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求大、人多密集的現(xiàn)狀，決定在核心機(jī)房部署接入?yún)R聚一體設(shè)備OLT，通過(guò)無(wú)源ODN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)光纖到桌面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，終端ON U可接入各種類型，以此滿足用戶不同接入需求，例如高速上網(wǎng)、IPTV、VOIP， 電視等，可以實(shí)現(xiàn)的功能為視頻監(jiān)控、一卡通等，通過(guò)支持POE供電的ONU外接AP方案，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線高速上網(wǎng)需求。

智能光網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)中，智能光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，是由業(yè)務(wù)層提出的帶寬需求，利用標(biāo)準(zhǔn)的控制面將動(dòng)態(tài)自動(dòng)的路由提供給傳送層，并利用信令UNI/NNI接口或管理系統(tǒng)接口等方式得以實(shí)現(xiàn)。而網(wǎng)絡(luò)管理平面將依舊進(jìn)行全網(wǎng)管理。傳送平面、控制平面和管理平面是組成智能光網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的三部分，光網(wǎng)絡(luò)連接主要利用信令、指配、混合方式完成。具體體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能光網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

相比原通信方案，POL解決方案的具有應(yīng)用情況如下：

帶寬一次部署， 網(wǎng)絡(luò)容量不斷升級(jí)。從機(jī)房到ONU之間，POL網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的不是網(wǎng)線，而是光纖，各個(gè)PON口帶寬高達(dá)10G以上，甚至可達(dá)到100G以上。隨著時(shí)代的變遷和通信網(wǎng)絡(luò)需求的持續(xù)提高，采用該解決方案，后期無(wú)需更換光纖，僅將兩端設(shè)備或光模塊更換一下即可，從而簡(jiǎn)化流程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量不斷升級(jí)，大幅節(jié)約了敷設(shè)成本。

智能全光扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單、便于運(yùn)維。相比原通信網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，POL網(wǎng)絡(luò)層級(jí)少，且較為簡(jiǎn)單，僅有OLT、ONT兩級(jí)有源設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的減少，為后期運(yùn)營(yíng)、維護(hù)管理降低了難度，可有效提升網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

通過(guò)一纖三波技術(shù)完成全部業(yè)務(wù)。按照業(yè)務(wù)需求具體情況，ON U可以完成傳統(tǒng)電話POTS端口， 傳統(tǒng)電視同軸端口， 百/千/萬(wàn)兆以太網(wǎng)端口， POE功能等業(yè)務(wù)，換言之，POL網(wǎng)絡(luò)無(wú)需采用多套網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的接入。

完善安全防護(hù)機(jī)制。POL網(wǎng)絡(luò)信息傳輸采用“光纖”，基本不會(huì)受到電磁干擾。同時(shí)，還支持AES128加密，能夠有效避免竊取信息問(wèn)題發(fā)生。

POL設(shè)備還支持MAC綁定、802.1x認(rèn)證等，可避免設(shè)備有非法用戶接入。

總體來(lái)講，通過(guò)POL全光接入方案的應(yīng)用，可以達(dá)到高效、便捷、多功能、安全的應(yīng)用效果，能夠提供一個(gè)可靠、安全的通信網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境。

光纖有線通信技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用發(fā)展

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，5G、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)得到了大力發(fā)展，我們正逐步進(jìn)入一個(gè)智能化的時(shí)代。在未來(lái)通信網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中，智能全光網(wǎng)絡(luò)將成為必然發(fā)展趨勢(shì)。隨著新一代信息技術(shù)和制造業(yè)的深度融合，標(biāo)準(zhǔn)化體系日益完善，將持續(xù)推進(jìn)光纖有線通信技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的合理應(yīng)用，將進(jìn)一步搭建完善的系統(tǒng)平臺(tái)，優(yōu)化系統(tǒng)資源。為此，對(duì)光纖有線通信技術(shù)提出了更高的要求，尤其是全光網(wǎng)絡(luò)納米技術(shù)研究與應(yīng)用，如納米結(jié)構(gòu)的全光開(kāi)關(guān)、全光納米器件，此類器件的優(yōu)點(diǎn)在于尺寸小、重量輕、低功耗、快響應(yīng)、超寬帶、多自由度等，是目前電子器件發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目， 可滿足超高速和超寬帶信息處理需求。

在光纖入戶當(dāng)中，F(xiàn)TTH在中國(guó)市場(chǎng)還具有巨大發(fā)展空間， 城鎮(zhèn)化水平的提升，人們的網(wǎng)絡(luò)通信需求持續(xù)增長(zhǎng)，用戶量也在不斷增加。同時(shí)，逐步向百兆、千兆及更高級(jí)別進(jìn)發(fā)， 這也是中國(guó)光纖有線通信技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。FTTH的進(jìn)一步發(fā)展，將帶動(dòng)PON技術(shù)、高速WDM及大容量OTN等光傳送技術(shù)的應(yīng)用與推廣。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，通信智能化逐步向全網(wǎng)智能化方向發(fā)展，在未來(lái)發(fā)展中，將會(huì)面臨更多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

綜上所述，通信工程領(lǐng)域的迅速發(fā)展，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新的重要標(biāo)志。光纖有線通信技術(shù)作為現(xiàn)代通信工程的重要應(yīng)用技術(shù)，具有高效、靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。目前，光纖有線通信技術(shù)已成為人們生活中不可或缺的網(wǎng)絡(luò)通信工具，隨著研究的不斷深入，將進(jìn)一步拓展光纖有線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，能夠充分開(kāi)發(fā)光纖技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，為通信工程優(yōu)化升級(jí)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

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