試論光纖通信技術的現狀及發展趨勢

摘要：信息時代對于通信技術提出了更高的要求，數據傳送要求更快，文件傳送更大。光纖通信以其顯著的技術優勢得到迅速推廣，主要表現在光纖通信的損耗相對于其他通信方式更低，傳輸容量更大，速度高于普通傳送的好幾倍。這種全新的傳輸模式具有體積小、重量輕、抗干擾能力更強的優勢，獲得業內人士的高度認可。基于以上優勢，光纖傳輸在全球范圍內發展迅速，覆蓋率越來越廣。本文結合我國光纖通信技術的發展現狀，對其在我國的發展前景及未來發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：光纖通信 通信能力 現狀 前景

光是我們所能利用到的介質中傳輸速度大、最快的傳輸形式，在光纖通信中，光纖通信是利用光作為信息的載體，用光纖作為傳輸的通信方式。這種方式最大的特點就是傳輸速度極快。而從光纖構成上來看，光纖的內芯的粗度比一根頭發絲還要細，能達到幾十微米有的甚至能夠達到只有幾微米，比起傳統的傳輸介質更加輕便易安裝。在內芯的外邊就是外層也可以稱作包層，外圍包層的作用就是保護內芯，因為在光纖的鋪設過程當中會遇到很多特殊的障礙物，能夠保護光纖不受到折損。需要注意的是，在實際的應用當中采用的并不是單根光纖，而是光纜，所謂光纜就是把諸多的光纖狙擊到一起的形式。玻璃是制造光纖的主要原料，因為玻璃是氣體絕緣體，這種材質做出來的光纖不用擔心接地發生回路事故；由于光纖的密閉特性使得信息在傳輸過程中不會產生信息泄露的現象，安全性能非常高，由于光纖十分細小即使很多條光纖組成也只是占用很小的空間，這樣在施工的空間上有了很大的選擇，節省了更多的地方進行其他活動。正是由于這些光纖的自身巨大的優勢使得光纖通信被廣泛地使用，在技術上也在不斷地革新，通信能力，通信速度，通信質量等都取得了很大的技術上的進步，光纖技術也被人們所認可和接受。

1 光纖通信技術的發展現狀

1.1 復用技術 常用的復用方式有：時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）、波分復用（WDM）、空分復用（SDM）和碼分復用（CDM）。多信道系統技術是提高光纖寬帶利用率的有效方法，在光傳輸系統中占有十分重要的地位。其中波分復用即WDM技術采用的最為廣泛，這種技術能夠幾十倍甚至是上百倍的提高傳輸的容量。

1.2 寬帶放大器技術 普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm（1530～1565nm），這就產生了摻餌光纖放大器（EDFA）技術，WDM技術的使用就是這項技術實用化的關鍵，而WDM技術的最大優勢就是對偏振的不敏感，沒有串擾，噪音接近低噪音標準極限。而隨著信息量的不斷增大需要進一步地提高光纖傳輸的容量，所以還有一些技術可以實現。這其中主要包括摻餌氟化物光纖放大器（EDFFA），碲化物光纖放大器，控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，它們分別可以實現75納米，76納米，80納米的放寬帶寬。而效果最明顯的就是拉曼光纖放大器（RFA） 與EDFA結合起來，可放大帶寬大于100nm。而且能夠在任何波長都提供增益效果。

1.3 色散補償技術 色散補償技術在長距離傳輸中采用的非常多，因為對高速信道來說，在1550nm波段約18ps（mmokm）的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸，所以長距離傳輸中必須采用色散補償技術。

1.4 孤子WDM傳輸技術 在超大容量傳輸系統中，有很多因素限制了傳輸的距離和容量，有一個最為重要的原因就是色散因素。而孤子WDM傳輸技術可以實現利用光纖本身的非線性平衡光纖的色散，這樣一來就提高了傳輸的距離。此外，孤子技術還具有比較強的抗干擾能力，抑制色散的優點。這兩項技術的應用使得更長距離甚至更寬帶寬寬帶技術的實現。

1.5 光纖接入技術 隨著經濟的發展，人們所需要的信息傳輸量在不斷地增大，不光是量上的增長，而且傳輸數據的內容也產生了翻天覆地的變化，由原來的簡單的語音業務發展為高保真無損音樂，互動視頻，高速數據傳輸等復雜數據的傳輸。這些傳輸內容不只對主干傳輸網絡要求更高，而且對客戶端的用戶接入部分有了更高的要求。即使主干道的傳輸速度再快沒有高效的終端設備也沒有太大意義。

PON技術在光纖接入中有極大的優勢，出現的時間很早，它可與多種技術相結合，例如ATM、SDH、以太網等，分別產生APON、GPON和EPON。但是近年來，因為第ATM技術受到IP技術的挑戰等問題，APON發展基本上停滯不前，甚至開始走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢，又可充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢，成本相對較低，但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。另外光纖到戶也采用EPON技術。

現今95%的局域網都使用以太網，所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的，并且原有的以太網只限于局域網，而且MAC技術是點對點的連接，在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網，還可擴展到城域網，甚至廣域網，EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。

2 光纖通信技術的發展趨勢

光纖技術的使用使人們獲得了更快的速度體驗，而對更高速度，更大容量，超長距離傳輸也一直是技術革新的目標，在人們的理想狀態中實現全光網絡一直作為一個最高目標為人們謹記。在不斷的技術革新中，人們在不斷的向這個目標前進。

2.1 超大容量、超長距離傳輸技術 傳送容量傳輸指的是在單位時間內能夠傳輸數據的容量的大小，這直接影響到數據傳輸的速度和同等容量數據傳送所需要的時間，而波分復用技術把傳輸容量提高了很多，在當今跨海光纖傳輸系統中起到了良好的作用，在實際的應用中效果明顯，發展前景良好，尤其是近年來這種技術已經大面積地使用，與此同時全光傳輸的距離也得到了有效的拓展。這種傳輸容量與距離上的增大是通信技術進步的必然要求，也是滿足日益增長的市場標準的要求。分復用（OTDM）技術也是一種提高單信道傳輸速率的技術，這種技術能夠實現最高的傳輸速率是640GBIT/s。兩種技術在實際的應用中都能夠達到擴展容量和傳輸距離的目的。

由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中OTDM和WDM技術的應用非常廣泛，能夠解決許多傳輸問題，但是在一些要求更高的領域只有這兩項技術是不夠的，這就產生了偏振復用技術，這種技術可以明顯地降低相鄰信道的相互作用。

2.2 光孤子通信技術 傳輸距離也是光纖傳輸技術的瓶頸之一，突破這一瓶頸的技術便是光孤子技術。因為光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖，它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經過光纖長距離傳輸后，波形和速度能夠保持不變。正是利用這種不變，以它為載體的長距離傳輸中無畸變的通信，能夠達到信息傳輸萬里之外也不受到損失的目的而得到廣泛的應用，這種技術的應用對于通信技術來說是革命性的。這種革命性在于他的超長距離傳輸，超快速度傳輸和超大容量傳輸，在海底光纜通信中，這種技術能夠更大限度地提高光纜的使用度，為客戶提供更好的客戶體驗，也正是基于以上這些優點，這種技術有著光明的發展前景。

2.3 全光網絡技術 真正的全光網絡的建設是一項十分復雜的系統工程，傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但是在很多網絡結點處卻仍然使用傳統的電器件，這種做法制約了通信網干線總容量的提高。要想達到全光網絡就必須讓光節點代替電器件節點，節點之間也是全光化，整個信息的傳遞過程是以光的形式完成的，交換機對客戶的信息處理是根據波長決定的。全光網絡的優勢明顯，具有能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備的特點。雖然這項技術仍處于起步階段，但是從通信技術的發展歷程來看這項技術必然是通信技術發展的極致結果，也是通信技術所能發展的最為理想的狀態，很值得我們深入研究。

3 結語

光纖通信技術是日益進步的傳輸科技的產物，也是人們對信息傳輸質量要求不斷提升的結果，在未來社會中信息傳輸必定成為人們日常生活當中必不可少的內容，我們相信經過不懈的努力一定可以實現真正的全光網絡，進入真正的全光網絡時代，那將是一個高速度，高容量的網絡時代。為實現這一目標需要更多的人投入進來。可以說光纖通信是未來通信的趨勢，更成為高速傳輸的象征。

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作者簡介：張俞（1981-），女，貴州貴陽人，碩士，講師，研究方向：人工智能、數據通信。