光纖通信技術的特點及其應用

田龍杰

（中國移動通信集團河南有限公司周口分公司 466000）

1 引言

信息通訊技術的迅猛發展，給人們的日常生活帶來了翻天覆地的變化。再加上互聯網技術以及計算機技術的高速發展，使得人們對信息的需求量呈現出前所未有的增長趨勢。在信息時代的大背景下，大容量、寬帶化以及超長距離的通信技術的應用已經成為了信息高速公路建設的核心環節。這其中關于光纖通信技術的應用和發展，也已經成為了世界性的焦點問題。現如今，世界各個地區和國家都在不遺余力的開展有關于光纖通信技術及其相關產業，這也在某種程度上加速了光纖通信事業的發展。

2 光纖通信技術的特點

光纖通信技術就是運用光導纖維作為傳輸信號，實現信息傳遞的一種通信方式。與傳統的電信號通信技術相比，光纖通信在信息容量、抗干擾能力、安全性能以及傳輸距離方面都具有較大的優勢，而且伴隨著相關技術的不斷完善，光纖通信已經發展成為了現代通信領域的重要組成部分。以下就對光纖通信技術的特點進行詳細分析：

2.1 通信容量大

光纖通信技術的頻帶寬、容量大，對信號而言，頻帶就是信號包含的最高頻率與最低頻率這之間的頻率范圍。目前光纖通信技術所使用的波長范圍在可見光與近紅外區域的高頻光波，由于光波具有較高的頻率，通常都可以達到1014Hz以上，而普通的電磁波頻率為106～108Hz，由此可見，光纖通信要比普通的微波通信在頻率方面，要高出103～104倍。因此在理論分析上，光纖通信的容量要比微波通信相比大約可以增加103～104倍。雖然在實際應用過程中，由于受到了光電器件特性的限制，傳輸帶寬比理論上要窄很多，但是在現階段投入運營的光纖通信系統中，光纖通信仍然可以實現同時傳輸24萬路的信號，這一點要遠高于普通電纜線路的信號傳輸量，而且，一根光纖中可以包含數根分時數十根光纖，有效的擴充了通信容量，所以光纖仍然是現階段通信容量最大的一種通信方式。

2.2 抗干擾能力強

抗干擾能力是衡量通信技術優越性的一個重要指標，眾所周知，以電信號為主通信技術都會不可避免的受到各種各樣的電磁干擾，例如太陽黑子活動引起的干擾、雷電的干擾、電離層的變化以及高壓線纜等的，這些干擾不僅擾亂了信號傳輸的穩定性，而且還會造成不同程度的損耗，影響通信設備的正常應用。相比之下，光纖通信技術在抗干擾能力方面具有極大的優勢，這主要是因為光纖是有非金屬材料玻璃纖維制作而成的，屬于絕緣體材料，它與傳統銅纜線相比，無論是絕緣性、耐腐蝕性以及抗高溫性方面都具有不可比擬的優勢。

2.3 安全性能優越

光纖通信具有較強的安全性能，由于普通電纜線在電波傳輸過程中，會出現電磁波泄漏現象，造成信號傳輸通道的串擾，而且銅線在使用過程中會出現自然老化等現象，會對傳輸的信號產生衰減作用，影響信息傳輸質量的同時也會降低線路的安全性能。再加上伴現代通信技術逐步朝著光通信時代的發展，傳統的銅纜網已經無法滿足更多的業務需要，正在逐漸被光導纖維所取代。光纖通信主要是光波在光導纖維中的傳輸，密閉性強，能夠有效地將光信號限制在光導纖維中，再加上外部環繞的不透明保護層，更加降低了光信號的泄漏。因此，在保密通信中，光纖技術有著非常廣泛的應用前景。

2.4 中繼距離長

眾所周知，普通的銅纜線在信號傳輸時，會伴隨著不同程度的信號損耗，隨著傳輸距離的增加，損耗量顯著上升，在確保通信質量的前提下，普通電纜或者微波通信的中繼距離僅為1.5～50km。而光纖在傳輸的過程中，信號的衰減量很低，據有關研究限制，光纖的在長距離傳輸時，衰減量可以有效的控制在0.19dB/km以下，因此適用于干線、長途網絡。此外，由于光導纖維主要進行的是光傳輸，在抗電磁干擾以及傳輸距離上都要明顯強于銅纜網，而且制造簡單比銅纜網具有更高的價格優勢。再加上計算機互聯網技術的迅速普及，使得語音通信網絡中又增添了寬帶以及多媒體等新業務。

3 光纖通信技術的應用

光纖通信正在向著大容量、寬帶化以及超長距離的方向發展，無中繼傳輸是光纖通信技術未來發展的方向，現階段光纖能夠實現2000～5000km的無中繼傳輸，通過拉曼光放大技術等新興技術的應用，無中繼傳輸的距離將會更長。高比特率系統可以有效的提升光纖傳輸的速率，并且遠高于同期微電子技術的集成度增加速度。使用波分復用系統可以充分利用光纖的帶寬優勢，擴到光纖信息傳輸的容量，在進行大容量長距離傳輸時，可以有效的節約傳輸成本。在我國，光纖通信技術已經逐漸滲透到了各個領域，這樣一來，不僅可以有效的提升信息傳輸的效率，而且還能夠極大地促進我國光纖通信產業的發展。

目前，我國已經建成“八縱八橫”干線網，連通全國各個省市地區，敷設光纜總長度約為250萬km，2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通，是當今世界容量最大的實用線路。不可否認，光纖通信技術已經成為了我國通信的主要手段。以下就對光纖通信技術在我國的發展和應用進行重點探討：

3.1 光纖接入網的應用

現階段的網絡建設已經逐漸在向FTTX的方向發展，即光纖到樓（FTTB）、光纖到戶（FTTH）等形式。其中光纖到樓（FTTB）主要是指光網絡單元（ONU）直接進入到商用辦公樓或者是房屋住宅小區內，然后在通過多對絞線將光纖業務連接至辦公樓或者居民區內的各個用戶，由此可見FTTB是一種點到多點的輻射狀結構，從組網結構上分析要比傳統的點對點的組網形式更加經濟實惠，所以較適用于大型商業建筑以及高密度居民住宅區，而且對于一些集商業、住宅、休閑、娛樂為一體的多功能綜合社區來說，這種FTTB的接入方式無疑是最佳選擇。如果將光網絡單元（ONU）直接于用戶家相連，則為光纖到戶（FTTH）結構，由于FTTH常見于房屋住宅，以滿足單個用戶的需求因此業務量較少。總體來說，FTTX結構是一種全光纖網并且能夠實現電話、有線電視以及寬帶三網合一的現代化網絡接入方式。

通過對光纖接入的類型進行深入了解后，就需要從接入技術上進行重點研究，以便更好地將光網建設應用于現實。目前，光纖接入技術可以分為采用電復用器分路的有源光網絡（AON）以及采用光分路器分路的無源光網絡（PON）這兩種方式。其中有源光網絡（AON）具有傳輸量大、傳輸距離遠的優勢，但是由于接入類型屬于點到點的結構，所以應用于商用辦公樓或者是房屋住宅小區勢必會增加成本；而PON中的EPON/GPON都屬于點對多點的接入結構，所以在FTTX的發展道路上有著非常廣泛的應用前景。

3.2 光纖通信衍生技術的應用

伴隨著光纖通信技術的發展，在其基礎上衍生出了眾多新興技術，例如光孤子通信、相干光通信以及全光通信等。光孤子又稱為孤立波，屬于特殊形式的超短脈沖，光孤子傳輸系統主要是由孤子源、光調制器、光放大器、光檢測器、解調器以及光纖構成。光孤子與其他同類型的孤立波相遇后，可以維持原有幅度、形狀以及速度，利用這一原來可以實現光纖通信的長距離、大容量傳輸。近年來美國、日本、英國等國家相繼進行了光孤子通信實驗，并且實現了4000km、6000km、1500km光孤子傳播，為光孤子跨洋通信傳輸的應用研究奠定基礎。

相干光通信就是指利用相干檢測方式進行光波傳輸，其中相干檢測可以分為外差檢測和零差檢測。在發送端，采用外光調制方式將信號以調幅。調相或者調頻等方式調制到光載波上，然后再送入光纖中傳輸，而在接收端，信號與本振光功率較大，因此光檢測器通常需要采用動態范圍大、線性好、性能穩定，噪聲低的PIN-PET作前端，同時還需配備自動頻率控制（AFC）和相位跟蹤環（PLL）確保本振光更換的跟蹤光信號的頻率和相位。相干光檢測方式可以有效地提升光纖通信技術的接收靈敏度和選擇性。相干光通信主要是采用相干檢測方式進行光波傳輸，與傳統的微波通信類似，在信號的發送端，采用外光調制方式對光載波進行幅度、頻率以及相位的調整，然后送入光纖中進行傳輸。在接收端，使用外差檢測或者零差檢測進行解調，還原輸出時的信息，此時如果中頻為零，光檢測器的輸出信號就是基帶信號。目前所應用的外差檢測和零差檢測方式可以有效地提升信號接收的靈敏度和選擇性。自20實際80年代以來，LD頻譜純度以及穩定性的不斷發展，為相干光通信技術的應用提供了諸多便利條件。

全光通信主要是由全光內部部分和通用網絡控制部分組成，其中全光內部網是透明的，可以容納多種業務形式；而通用網絡控制則可以實現對整個網絡的重構，使得波長和容量在整個網絡內動態分布滿足通信量、業務以及性能變化的需求，并且可以提供一個具有較強容錯能力和生存能力的網絡環境。全光通信是通過對普通光纖系統中電子轉換設備的改進，確保用戶與用戶之間的信號傳輸全部采用光波技術。全光通信的應用避免了光電轉換的設備，有效地降低了通信成本，而且還可以擴大傳輸信息的容量，可以適應于未來高速寬帶發展的需要。

4 結束語

綜上所述，在信息技術以及光電通訊技術飛速發展的今天，光纖通信技術憑借其強大的帶寬容量，使之成為了現代通信領域的重要支柱。而且伴隨著社會的不斷發展，光纖通信技術的應用也已經越來越廣泛，在我們日常生活中的電腦、手機上網、視頻電話、網絡會議以及數字電視等都將會通過光纖通信技術來進行信號傳輸的，而且由于社會的發展人們對各種通信業務的需求量也在逐漸增加，因此光纖技術的發展無疑將會推動通信行業的進一步發展。

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