光纖通信技術的應用與前景

高誠德

[摘要]光纖通信具有通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾、保密性好、重量輕、資源豐富等優點，已經廣泛應用于市內局間中繼，長途通信和海底通信等公用通信網以及鐵道、電力等專用通信網，同時在公用電話、廣播和計算機專用網中得到應用，并已逐漸用于用戶系統。光纖通信對整個電信網和信息業將產生更加深遠的影響。它的演變和發展結果將在很大程度上決定電信網和信息業的未來大格局，也將對下一世紀的社會經濟發展產生巨大影響。

[關鍵詞]光纖通信 應用 前景

[中圖分類號]TN929.11 [文獻標識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0311-02

一、前言

光纖通信利用光導纖維作為傳輸介質實現信息傳輸，是上個世紀70年代發明的新型通信手段。光纖通信具有通信容量大、傳輸質量高、保密性好、抗電磁干擾、抗輻射、體積小、重量輕等一系列優點，目前正在迅速發展，并得到廣泛應用。光纖通信技術已發展成為國際性高技術產業。

二、光纖通信技術的應用

光纖通信系統由光纖（光纜）、光源、光電檢測器、光電端機、光中繼器、監控系統和PCM復用設備等組成。自1970年世界上第一根光纖問世和1976年第一條光纖通信試驗線路以來，40多年光纖通信技術已經有了很大的發展，并已成為現代通信網傳輸系統的支柱。

1 我國光纖通信的應用

我國光纖通信的研究始于70年代初，起步較早，是70年代末期世界上少數擁有光纖系統試驗段的國家之一，但后來與國際上的差距擴大了。在七五期間，國家加強了光纖通信的研究和發展，重點發展長波長單模光纖、遠距離光纖通信技術和成套設備。進入90年代以后光纖通信的應用更加迅速。我國首條140Mbit/s，1920路單模光纖直埋式長途干線光纖通信系統在合肥至蕪湖之間建成。隨后建成了京漢廣140Mbit/s，3 023km架空光纖通信系統，并建成上海至無錫565Mbit/s，7680路干線光纖通信系統。八五期間，重點研制光同步數字體系SDH的STM 1（155Mbit/s）和STM-4（622Mbit/s）及交叉連接設備DXC，并專題攻關STM-16（2·5Gbit/S）光纖通信系統。九五期間，我國將在全國范圍內，建成以北京為中心的八縱八橫的光纖通信網。以1997年10月9日開始動工興建的西安至武漢光纜工程為例，其干線為36芯，全長1300多km，此工程選用美國制造的目前世界上先進的100Gbit/s、10Gbit/S、622Mbit/sSDH1傳輸設備，并在我國首次使用4個波長的密集波分復用技術，它使一對光纖的傳輸容量提高了4倍。

2 光纖通信在軍事上的應用

光纖通信的一系列突出優點，在軍事通信上有廣闊的應用前景。外軍研制成功的野戰通信光纜，不受外界干擾，不輻射電磁波，抗核輻射，體積小，重量輕，通信穩定可靠，為在現代電子戰條件下的通信提供了一種性能優越的手段。外軍光纖通信在陸地上主要用于局域網、遠距離戰術及戰略系統、特種武器控制與制導等。在海上和水下光纖通信系統主要用于艦載光纖數據鏈路、航空母艦光纖通信、光纖魚雷制導、光纖反潛系統。光纖通信在空軍的開發應用主要有：機載光纖數據總線、機載光纖陀螺等。總言之，凡是用電纜通信系統能完成的都可以用光纖代替。作為現代化通信網的基礎，光纖通信的發展將進入一個新紀元。特別是當前美、日、西歐等國家在競相規劃、發展“信息高速公路“。國際上“信息高速公路計劃”的實施，將對社會政治、經濟生活、工作方式、生活方式等產生重大影響，同時也會對軍事產生不可估量的影響。我們應不失時機地研究發展戰略和對策，根據我們的國情，有計劃地發展光纖通信，綜合發展衛星、微波、短波等多種通信手段，提高軍事通信保障能力，才能在高技術條件下的局部戰爭中立于不敗之地。

3 光纖通信在國際上的應用

國際上通信光纖用量已超過14Lkm。565Mbit/s（7680個話路）中繼距離45km以上的光纖通信已經廣泛采用。100Gbit/s的系統已試制成功，可傳送200～300萬路電話。采用多量子激光器MQW-LD的工作速率高達20～30Gbit/S的光纖通信系統正向商用化發展。光纖不僅在陸地上普遍采用，而且越來越多地用于跨洋通信。1992年底光纜已達12萬km。1994年建成歐洲第一條海底光放大鏈路，從西班牙至荷蘭，全長1800km，采用光放大新技術和國際同步數字傳輸標準SDH通信速率為2·5Gbit/s，6萬個話路，可倍增至5Gbit/s（12萬個話路）。光纖通信還廣泛用于市話網、局域網LAN、城域網MAN和綜合業務數字網IS-DN，傳輸電視、高清晰度電視HDTV，數據等非話業務，在所用光電端機中大量采用專用大規模集成電話。

目前，繼單信道10Gbit/s系統實用化之后，總容量達40Gbit/s的WDM光通信系統又達到商用水平，100Gbit/s的系統將逐步商用。截止到2010年，1Tbit/s的光通信系統已達到實用程度。光通信技術的發展，為實現全球范圍內的通信不受距離、時間、傳輸帶寬、開展業務種類等方面的限制，讓人們盡情的享受豐富多彩的信息服務創造了條件。在要求語音、數據、圖像信息綜合傳輸的時代，光纖技術也必定是支撐信息流通的最主要的手段。

三、光纖通信技術的前景

近來有人對光纖通信的發展情景有些困惑。其一，在2000年IT行業的泡沫，使光纖通信的生產規模投入過大，生產過剩，IT行業中許多小公司倒閉。特別是光纖，國外對中國傾銷。其二，有人認為光纖通信的傳輸能力已經達到10Tbps，幾乎用不完，而且現在大干線已經建設得差不多，埋地的剩余光纖還很多，光纖通信技術不需要更多的發展。實際上，光纖通信技術尚有很大的發展空間，今后會有很大的需求和市場。主要是：光纖到家庭FTTH、無線接入系統和光交換電子器件方面會有較大的發展。在此主要討論光纖通信的發展前景。

1 光纖到家庭（FTTH）的發展。FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認為是理想的接入方式，對于實現信息社會有重要作用，還需要大規模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高，缺少寬帶視頻業務和寬帶內容等原因，使FTTH還未能提到日程上來，只有少量的試驗。近來，由于光電子器件的進步，光收發模塊和光纖的價格大大降低，都加速了FTTH的實用化進程。發達國家對FTTH的看法不完全相同：美國AT&T;認為FTTH市場較小，宣稱FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極，要在10-12年內采用FTTH改造網絡。日本NTT發展FTTH最早，現在已經有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點階段。

2、無線接入系統的發展。近來，無線接入技術發展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協議，傳輸帶寬可達54Mbps，覆蓋范圍達100米以上，目前已可商用。如果采用無線接人WLAN作用戶的數據傳輸，包括：上下行數據和點播電視VOD的上行數據，對于一般用戶其上行不大，IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當然在需要時也可包含一些下行數據。這就形成“光纖到家庭+無線接入”（FTTH+無線接入）的家庭網絡。這種家庭網絡就特別簡單，不需要測距的電子模塊，成本大大降低，維護簡單。被無線城域網WiMAX（1EEE802.16）覆蓋而可利用，那么可不必建設專用的WLAN。接入網采用無線是趨勢，但無線接入網仍需要密布于用戶臨近的光纖網來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發展趨勢。

3、光交換技術的發展。現在，通信網除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸的是光信號。合理的方法應該采用光交換。但目前由于光開關器件不成熟，只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網的交換，即把光信號變成電信號，用電子交換后，再變還光信號。顯然是不合理的辦法，是效率不高和不經濟的。正在開發大容量的光開關，以實現光交換網絡，特別是所謂自動交換光網絡。通常在光網里傳輸的信息，一般速度都是xGbps的，電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現電子交換。而光交換可實現高速XGbDs的交換。當然，也不是說，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號的交換，應采用成熟的電子交換，沒有必要采用不成熟的、大容量的光交換。當前，在數據網中，信號以“包”的形式出現，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在大量同方向的包匯總后，數量很大時，就應該采用容量大的光交換。目前，少通道大容量的光交換已有實用。但成熟的光交換技術還在進一步研發中。

四、結束語

從上述涉及光纖通信的幾個方面的發展現狀與趨勢來看，完全有理由認為光纖通信進入了又一次蓬勃發展的新高潮。而這一次發展高潮涉及的范圍更廣，技術更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個電信網和信息業產生更加深遠的影響。它的演變和發展結果將在很大程度上決定電信網和信息業的未來大格局，也將對下一世紀的社會經濟發展產生巨大影響。

參考文獻

[1]袁國良，光纖通信原理[M]，清華大學出版社

[2]王輝，光纖通信[M]，電子工業出版社

[3]吳翼平，現代光纖通信技術[M]，國防工業出版社

[4]胡弘莽，電網通信技術[M]，中國水利水電出版社