光纖通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望

隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的飛速進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展、人們的日常生活與工作已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而光纖通信技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要技術(shù)依托。光纖通信技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用發(fā)展已有三十幾年光景，最早只運(yùn)用于電信行業(yè)，如今已被廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，儼然已成為各行各業(yè)發(fā)展與變革的重要技術(shù)支撐[1]。未來光纖通信技術(shù)水平的不斷提高，將會(huì)對(duì)21世紀(jì)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生不可估量的影響，對(duì)整個(gè)人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

一、光纖通訊技術(shù)概念及特點(diǎn)分析

光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱光纖通信，是通過光導(dǎo)纖維實(shí)現(xiàn)信息傳輸與傳送的一種通信方式[2]。光纖通信是一種信息載體的光波，它具有中繼距離長(zhǎng)、頻帶極寬、通信容量大以及損耗率低等特點(diǎn)，其頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電波，且光纖通信與同軸電纜或?qū)Рü芟啾葥p耗率明顯較低;光波主要在光纖中進(jìn)行傳輸，因而其具有良好的保密性能，不會(huì)出現(xiàn)串音等干擾;光纖的材料是由玻璃構(gòu)成的，是一種絕緣性良好的材質(zhì)，因此，光纖通信也具有較好的抗電磁干擾能力;光纖直徑纖細(xì)、質(zhì)地柔軟、質(zhì)量輕，安全性能較高，溫度穩(wěn)定性好，能夠很好的適應(yīng)環(huán)境且壽命較長(zhǎng)。光纖通信的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)使它迅速成為現(xiàn)代通信的主要應(yīng)用方式之一，被應(yīng)用于全球通信網(wǎng)、電信網(wǎng)、交通、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)視控制、各領(lǐng)域遠(yuǎn)程調(diào)度指揮以及高質(zhì)量彩色電視的傳輸?shù)确矫妗?/p>

二、光纖通訊技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

（一）光纖入戶技術(shù)

光纖入戶技術(shù)現(xiàn)已成為光纖通信主要的輸出技術(shù)，加快了人們之間傳輸信息的速度。為滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的信息傳輸速度、質(zhì)量要求與社會(huì)發(fā)展需求，需要進(jìn)一步提升光纖通信技術(shù)的傳輸效果，這就需要充分利用PON、P2P無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)光纖入戶技術(shù)，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。PON無光源網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是光電器件的成本較低且容易進(jìn)行維修，缺點(diǎn)是電子模塊設(shè)備的整體定價(jià)較高。P2P無源光網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性較好，且電子模塊成本定價(jià)較低，缺點(diǎn)是安裝使用較為復(fù)雜，用戶需要提前安裝一個(gè)節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)一步使用光纖和管道。因此，通過對(duì)光纖的介入技術(shù)進(jìn)行更深入的研究，能進(jìn)一步完善和優(yōu)化光纖通信的傳輸技術(shù)，提升傳輸速度與質(zhì)量，最大化體現(xiàn)光纖通信技術(shù)的行業(yè)價(jià)值。

（二）單纖雙向傳輸技術(shù)

目前的光纖通信最常采用的傳輸技術(shù)是單纖雙向傳輸技術(shù)。單纖雙向傳輸技術(shù)指的是使用一根光纖完成原來兩根光纖才能完成的傳輸工作，其工作原理是接收相同光纖線路上不同的波段信號(hào)，在順利完成信號(hào)的傳輸工作前提下將光纖傳輸?shù)哪芰繐p耗降到最低，它將現(xiàn)有的光纖傳輸量提高到原來的二倍。隨著光纖通信技術(shù)的與時(shí)俱進(jìn)，如何同時(shí)將數(shù)個(gè)波長(zhǎng)不同的光信號(hào)通過同一根光纖進(jìn)行傳輸是主要的研究方向之一，這樣能有效擴(kuò)大光纖傳輸容量，增加光纖的使用效率，有效節(jié)約光纖資源。

（三）骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)

傳統(tǒng)的電纜通信原理是借助交換機(jī)完成電子的交換工作，其傳輸速度相對(duì)較慢。光信號(hào)的交換原理是利用光—電—光信號(hào)相互交換的方式進(jìn)行工作，以降低交換中產(chǎn)生的能量損耗，但是該方式的工作效率較低，而如今解決這個(gè)問題的途徑只有借助擁有大容量的光開關(guān)器件。光電信號(hào)的傳輸與交換問題是當(dāng)前光纖通信技術(shù)需要攻克的重要難題，當(dāng)前較為迫切的任務(wù)就是通過骨干節(jié)點(diǎn)的光交換方式進(jìn)行更加深入的研究，加大其開發(fā)力度，最大限度的滿足信息傳輸要求，使其能夠自動(dòng)完成交換的整個(gè)過程。

（四）光纖材料的傳輸性能

目前的光纖通信技術(shù)中，主要采用的材料是石英光纖。石英光纖的優(yōu)點(diǎn)是激光損傷閾值高、可靠性高、強(qiáng)度高、光傳輸性能較為優(yōu)異、生物相容性較強(qiáng)且成本較低，因此石英光纖在能量傳輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。但石英光纖的發(fā)展已經(jīng)十分接近目前的理論數(shù)值，所以人們也已經(jīng)開始尋找其他的光纖制作材料，人們正在探索是否能使用氟化物、鹵化物玻璃纖維以及重金屬氧化物等作為光纖制作材料，進(jìn)一步提高光纖通信傳輸材料性能。這一技術(shù)如能在未來光纖通信技術(shù)中得到應(yīng)用，將會(huì)給未來的網(wǎng)際通信以及社會(huì)發(fā)展帶來非常重要的創(chuàng)造價(jià)值。

三、光纖通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）光纖市場(chǎng)或?qū)⑦M(jìn)行兼并整合

從目前的光纖通信行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，光纖光纜的價(jià)格持續(xù)走低。國(guó)內(nèi)光纖光纜生產(chǎn)廠商提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、提高盈利率的關(guān)鍵在于提升光預(yù)制棒的產(chǎn)能利用率。上游預(yù)制棒是光纖光纜行業(yè)技術(shù)含量最高且壁壘最大的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)較大的光纖光纜廠商基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光預(yù)制棒領(lǐng)域的自產(chǎn)。近年來，在大環(huán)境政策調(diào)控下，政府對(duì)寬帶行業(yè)的支持幅度加大，光纖線纜行業(yè)得到前所未有的迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。隨著國(guó)內(nèi)光纖電纜企業(yè)的增多，需求量的降低造成光纖行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)愈演激烈，甚至頻繁出現(xiàn)惡性競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象。因此，政府即將對(duì)光纖電纜行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模兼并與整改，使整個(gè)市場(chǎng)朝著良性方向發(fā)展。

（二）光纖傳感器市場(chǎng)分析

光纖傳感器是物聯(lián)網(wǎng)重要組成部分之一，其突出的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用價(jià)值一直備受關(guān)注。以全球市場(chǎng)進(jìn)行分析，光纖傳感器市場(chǎng)規(guī)模在2013年就已達(dá)到18.9億美金，2014-2021年其市場(chǎng)規(guī)模一直以約19%的幅度進(jìn)行增長(zhǎng)[3]，保守估計(jì)2021年年底其市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到60.6億美金。雖然中國(guó)的光纖傳感器生產(chǎn)企業(yè)逐年增加，但行業(yè)素質(zhì)水平整體來看參差不齊，小型企業(yè)數(shù)量占了將近70%，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是低端光纖傳感器，只有30%的外資企業(yè)和國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)以生產(chǎn)高端產(chǎn)品為主。未來我國(guó)的光纖傳感器市場(chǎng)要注重提升整體素質(zhì)水平，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，使我國(guó)光纖通信技術(shù)整體實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛升。

（三）全球海底光纜敷設(shè)領(lǐng)域更廣

世界各地的網(wǎng)絡(luò)可以看作一個(gè)巨大的局域網(wǎng)，分布在陸地上和海底的光纜將它們連接在一起形成互聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和個(gè)體的發(fā)展或多或少都離不開全球數(shù)據(jù)互連的支持。與陸地的光纜相比，海底光纜不需要支架支撐或者挖坑道就可以鋪設(shè)，因此其資金投入較少且建設(shè)速度較快，并且海底光纜大多鋪設(shè)在海底深處，較少受到人類活動(dòng)以及自然環(huán)境的影響，穩(wěn)定性、保密性以及抗干擾能力較強(qiáng)。海底電纜與衛(wèi)星相比具有更為高效的傳輸速度與質(zhì)量，能傳送超過95%的全球音頻流量、綜合數(shù)據(jù)與100%的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)流量，其各方面優(yōu)勢(shì)都比較明顯，因此有全球海域繼續(xù)擴(kuò)張的趨勢(shì)。

（四）5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展

5G是在通訊技術(shù)前四代基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第五代移動(dòng)技術(shù)，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G通信技術(shù)已不僅僅是單一的無線技術(shù)，而是一個(gè)現(xiàn)有無線接入技術(shù)和新增補(bǔ)充無線技術(shù)相互融合的網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)較為明顯，其以功能較為強(qiáng)大的基站為基礎(chǔ)組成大服務(wù)器集群，這種較為新型的構(gòu)架方式能大幅度提升光纖通信的傳輸速度;5G網(wǎng)絡(luò)基站在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到不同的安裝需求與場(chǎng)景，將體型設(shè)計(jì)的小巧玲瓏，但卻擁有更為強(qiáng)大的各項(xiàng)功能;5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在能源損耗方面較為優(yōu)秀，與4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比能源消耗下降了九成，完全實(shí)現(xiàn)了真正意義上的綠色節(jié)能，與國(guó)家倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展環(huán)保理念相符合。5G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已在光纖通信技術(shù)中逐漸應(yīng)用，雖然如今在各行業(yè)中的覆蓋率尚未達(dá)到50%，但其持有的自身優(yōu)勢(shì)注定其在不遠(yuǎn)的將來會(huì)被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)中，有效推動(dòng)光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

四、展望

一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，市場(chǎng)是主要牽引力，而技術(shù)就是主要推動(dòng)力。在新時(shí)代發(fā)展背景下，光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為支持各個(gè)國(guó)家各行業(yè)、各領(lǐng)域發(fā)展的重要技術(shù)之一。在全球范圍內(nèi)，無論是全產(chǎn)業(yè)鏈的新技術(shù)、新應(yīng)用還是光纖網(wǎng)絡(luò)、光網(wǎng)通信以及海洋通信方面，在未來的光纖通信技術(shù)領(lǐng)域都應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流，以聯(lián)合創(chuàng)新的方式進(jìn)行發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與應(yīng)用使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力實(shí)現(xiàn)了較大提升，使萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代全面開啟，為全球通信行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造出更多的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。在“不提升就落后”的全球發(fā)展中，只有不斷提高光纖通信技術(shù)，加大光纖通信設(shè)備的投入與改進(jìn)，有效提升光纖通信技術(shù)的傳輸質(zhì)量與效率，才能使國(guó)家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸實(shí)現(xiàn)全國(guó)的全面覆蓋，提升國(guó)家整體光纖通信技術(shù)水平，能為我國(guó)綜合實(shí)力的提升提供強(qiáng)有力的條件支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳新.談?wù)?G通信技術(shù)施工及建設(shè)[J].信息通信，2019（4）：225-227.

[2]張世慶.光纖通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展、挑戰(zhàn)與機(jī)遇[J].中國(guó)新通信，2017，19（12）：23.

[3]郭江勇，寇亮.現(xiàn)代光纖通訊技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)新通信，2020，22（3）：31.

作者簡(jiǎn)介：袁浩然（1992-），男，大專，初級(jí)工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)。