光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與提高實用價值的建議

摘 要：我們國家對于光通信技術(shù)，以及光纖光纜通信已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷程。光纖通信具備四大優(yōu)點：相對較大的傳輸容量，較低的傳輸損耗，較強的傳輸頻帶寬，較強的抗電磁干擾能力。得益于這些優(yōu)點，光纖通信技術(shù)很快就發(fā)展起來了，并且得到了各方面的支持和來自社會的廣泛關(guān)注。當(dāng)下，各種有線通信領(lǐng)域都涉及到了光纖通信這項技術(shù)，包括：廣電、石油和軍工等領(lǐng)域的通信。本論文就我國目前的光纖通信的研究面臨的現(xiàn)實狀況和未來的發(fā)展趨勢進行綜合論述。

關(guān)鍵詞：光纖光纜通信；光通信技術(shù)

中圖分類號：TN929.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0071-03

Abstract：Our country has more than 30 years of optical communication technology and fiber optic cable communication development process. Relatively large transmission capacity，low transmission loss，strong transmission bandwidth and strong ability to resist electromagnetic interference，these four characteristics are the advantages of optical fiber communication. Thanks to the advantages of optical fiber communication，optical fiber communication technology has developed rapidly，and has received various support and extensive attention from the society. At present，fiber communication technology is involved in various fields of cable communication，which include communication in the fields of radio and television，oil and military industry. This paper is a comprehensive exposition of the current situation and future development trend of the research on optical fiber communication in China.

Keywords：fiber optic cable communication；optical communication technology

0 引 言

信號的傳播主要是依靠光來完成的，如何將光纖作為這種傳輸?shù)闹饕浇椋褪枪饫w通信這項技術(shù)的核心內(nèi)容。換句話來說，從20世紀(jì)70年代，我們國家就已經(jīng)開始研究光纖通信這項技術(shù)了，基于這些年來不斷地潛心研究，我國很多領(lǐng)域上，已將光纖通信的技術(shù)作為一項重要技術(shù)，并支撐著我國現(xiàn)代通信的多個領(lǐng)域。近年來，多網(wǎng)融合技術(shù)在我國的發(fā)展熱潮中，對于光纖通信技術(shù)的應(yīng)用也較之前更加普遍，從而致使我國智能化建設(shè)的發(fā)展得到有力的推動。

1 光纖通信技術(shù)存在的各方面優(yōu)勢

1.1 較低的光纖傳輸損耗

石英（二氧化硅）是絕緣體材料，也是光纖通信技術(shù)中所需要使用到的最主要材料。在光纖傳輸過程中的損耗相對于一些其他類型的材料，石英（二氧化硅）損耗一般低于20dB/km，屬于損耗非常低的材料。我們從大量的研究數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)使用新型較低的光纖傳輸損耗材料的應(yīng)用過程中，石英在信號方面的優(yōu)勢也略為明顯。再加上，相對較低的光纖損耗，可以在很大程度上延長光纖的中繼距離。傳輸信號線路的過程中，如果兩地相距非常遙遠，為了使光纖通信傳輸系統(tǒng)的成本降低，在線路傳輸信號時，有效利用光纖傳輸技術(shù)，可以使中間繼站的建設(shè)數(shù)量在一定程度上有所減少。

1.2 光纖通信的容量相對更大、頻帶更寬

如果將光纖通信技術(shù)與傳統(tǒng)傳輸技術(shù)進行比較，可發(fā)現(xiàn)，光纖通信技術(shù)比傳統(tǒng)傳輸技術(shù)的傳輸帶更寬，而且指數(shù)級增長的能力也更強。

盡管光纖通信的容量相對較大，但想要解決通信系統(tǒng)在單波長技術(shù)使用光纖系統(tǒng)中，難以發(fā)揮更寬的頻帶優(yōu)勢的現(xiàn)狀，一方面可以利用其它技術(shù)手段來增加它的傳輸容量，另一方面還應(yīng)該將密集波分復(fù)用技術(shù)利用起來，突破一些先進電子設(shè)備傳輸技術(shù)難題，尤其是發(fā)射端和接收端的波分復(fù)用器的攻克，以此將現(xiàn)階段的單波長光纖傳輸速率穩(wěn)控在2.5Gbps-10Gbps之間。

1.3 光纖通信較強的抗干擾能力

當(dāng)光纖通信在傳輸數(shù)據(jù)信號時，電磁波就會影響到傳統(tǒng)的通信技術(shù)，從而造成泄露通信信號的可能，被竊聽的風(fēng)險也會相對不斷加大。但這對于一般以光為數(shù)據(jù)載體的光纖通信技術(shù)，卻不必擔(dān)心會被電磁干擾的問題。從這一點也可體現(xiàn)出，光纖通信技術(shù)的安全性能是非常高的。正是因為光纖通信具有非常強的抗電磁干擾能力的優(yōu)勢，設(shè)置光纖時就可以與高壓線路平行，同時也給我們國家的電力通信發(fā)展提供了便利條件和平臺。除此之外，在我國軍事通信系統(tǒng)領(lǐng)域，光纖傳輸?shù)拿獬姶琶}沖效應(yīng)技術(shù)也為通信發(fā)展，發(fā)揮了重要作用。光纖傳輸技術(shù)還因為在光纜外皮的內(nèi)部，設(shè)置了密集的光纖數(shù)量，所以避免了串音的情況，并且，也使得通信信號的安全性能更進一步得到保證。

2 研究發(fā)展光纖通信的現(xiàn)實狀況

2.1 接入光纖的技術(shù)問題

當(dāng)下，隨著人們對通信技術(shù)的不斷發(fā)展提出的更高要求，尤其是針對通信窄帶問題、通信網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題、多媒體業(yè)務(wù)的三大難題亟待解決，為了更好更快的解決我國通信行業(yè)存在的問題，光纖接入技術(shù)的出現(xiàn)具有重大意義。光纖接入技術(shù)就是指將光纖連接到各個地方時，利用寬帶網(wǎng)絡(luò)接入到戶的技術(shù)。利用交換機與用戶用光纖進行連接，確保能夠傳輸數(shù)據(jù)，這時候光纖和通信系統(tǒng)就接通了，就是所謂的“光纖接入網(wǎng)”。一般情況下，接入有源光和接入無源光是光纖接入技術(shù)的兩種主要存在形式。當(dāng)接入由點到點的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)就是指的有源光接入，而無源光接入指的是一到多的XPON技術(shù)，就像我們經(jīng)常使用的光纖接入技術(shù)，ATM無源光接入網(wǎng)（如圖1所示）。

2.2 研究波分復(fù)用使用技術(shù)

WDM指的就是波分復(fù)用技術(shù)，單模光纖的信號損失低，利用這一點可以將增加帶寬的效果得以實現(xiàn)。將同一個傳輸通道，傳遞不同且具有多個光波頻率及波長的光波信號技術(shù)是我國現(xiàn)階段已經(jīng)可以實現(xiàn)的光纖通信技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)就是指搜集整理發(fā)射端所有的光波信號后，再將它們進行傳輸，與此同時，將進行分離與篩查過的接收端光波信號進行傳輸。光纖復(fù)用傳輸是在同一傳輸通道，具有多個光波信號的傳輸。具體是指不管是聚集還是分離的狀態(tài)下，傳輸過程中光波信號由于其不同的波長和頻率一直都處于獨立傳輸。在我國的長途網(wǎng)、城域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中的波分復(fù)技術(shù)的使用比較廣泛，可見這項技術(shù)的研究已經(jīng)相對比較成熟。

2.3 交換技術(shù)的應(yīng)用與光傳輸技術(shù)融合

為了使光纖轉(zhuǎn)換的步驟可以省略，使用光纖直接將信號和數(shù)據(jù)傳輸出去，從而將信息數(shù)據(jù)的傳輸速度和效率都能在一定程度上得到有效提高，研發(fā)交換技術(shù)與光傳輸技術(shù)的融合開發(fā)十分必要。運用光復(fù)交叉連接器，實現(xiàn)雙向信號能夠同步傳輸光纖通道的信息數(shù)據(jù)。由此看出，交換技術(shù)與光傳輸技術(shù)的融合開發(fā)，一方面可以使通信傳輸?shù)男Ч茫硪环矫妫部梢允雇ㄐ艂鬏數(shù)馁|(zhì)量得到一定保障。

3 未來發(fā)展光纖通信技術(shù)的趨勢

3.1 超大容量的系統(tǒng)傳輸技術(shù)

波分復(fù)用（WDM）技術(shù)和光時分復(fù)用（OTDM）技術(shù)是當(dāng)前可以將光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量提高效率的兩種方法。利用增加光纖中傳輸信道的數(shù)量，來提高傳輸容量的方法是指WDM技術(shù)，比如商用的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)是1.6 Tbit/s。還有一種單靠提高某個信道的傳輸速率來提高傳輸容量的是指OTDM技術(shù)，目前，640 Gbit/s是它單個信道的最高傳輸速率。如果嘗試將WDM和OTDM兩項技術(shù)配合使用起來，就可以對波分復(fù)用多個OTDM信號，OTDM/WDM的通信系統(tǒng)就可以增大容量，使光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量有效提高。在超高速通信系統(tǒng)中，由于歸零（RZ）編碼方式信號的占空較小，色散分布較低，光纖非線性適應(yīng)能力較強，所以，OTDM/WDM通信系統(tǒng)的超大容量可以利用歸零編碼的方式進行。

3.2 光孤子通信技術(shù)的應(yīng)用

所謂光孤子，就是指一種超短光脈沖的皮秒（ps）級。光孤子位于光纖反常色散區(qū)的特質(zhì)是不同尋常的，一般在對比較長的距離進行信號傳輸時，為保證信號傳播的速度和波形不發(fā)生變化，就必須讓非線性的效應(yīng)和群速度的色散兩者之間保持恒定的平衡狀態(tài)。

光孤子具有在超長距離的信號傳輸過程中，保證沒有畸變的發(fā)生的特點。如將其運用到光孤子通信，就會解決傳統(tǒng)的光纖通信中，存在較小的容量、較高的誤碼率、較弱的抗干擾能力和中繼傳輸?shù)葐栴}。光孤子通信可以有效避免這些缺點。

在理論基礎(chǔ)上，實現(xiàn)光孤子超高速、超長距離的通信系統(tǒng)已經(jīng)趨于成熟，在未來的很多技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是像超短脈沖的應(yīng)用技術(shù)和時頻域的超短脈沖控制技術(shù)的創(chuàng)新中，光孤子通信技術(shù)會發(fā)揮重要作用。雖然，目前光孤子通信還只是處于一個實驗性的探索過程，但在將來的光纖通信系統(tǒng)中，擁有超高速、超大容量和超長距離的技術(shù)一定會被廣泛使用。

4 建議切實提高光纖通信技術(shù)的實用價值

4.1 實現(xiàn)更寬廣的信號傳輸距離

當(dāng)傳輸信號的時，利用光纖通信技術(shù)，一般是隨著傳輸距離的增長，就會實現(xiàn)越好的傳輸效果。針對光纖通信技術(shù)的這一特點，技術(shù)人員就應(yīng)該轉(zhuǎn)變對光纖通信技術(shù)機構(gòu)的設(shè)置，合理應(yīng)用長距離傳送的線路編碼，用EFEC、FEC或SFEC等技術(shù)提升各項目之間的跨度和距離，這樣才能提高傳輸質(zhì)量。

4.2 研究新一代光纖接入網(wǎng)技術(shù)的使用

由于傳統(tǒng)的單模光纖存在很多不足和問題，主要表現(xiàn)在高速及長距離網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，所以為迎合未來的社會發(fā)展中光纖通信技術(shù)的市場需要，研究新一代的光纖接入網(wǎng)技術(shù)如何更好的應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展中，從而帶動通信技術(shù)升級具有很大意義。

4.3 如何將光纖性能進一步提高

迅速發(fā)展中的光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，導(dǎo)致需求加大的光纖市場競爭也更加激烈，于是，光纖的價格開始越來越低。因此，伴隨著改進后的工藝和生產(chǎn)設(shè)備的進步，光纖的拉絲速度也有所提高。目前，我國生產(chǎn)光纖的廠家的已經(jīng)將1000m/min以下拉絲速度提高到了1000～1200m/min。

4.4 發(fā)展探索全光網(wǎng)絡(luò)

在網(wǎng)絡(luò)中，利用光信號來進行傳輸和交換，從而采用控制部分電路的方法，并且在擴大通信網(wǎng)干線總?cè)萘勘幌拗疲褪侨饩W(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)上的中間節(jié)點，全光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本得到實現(xiàn)，但由于技術(shù)發(fā)展不夠成熟，還不能應(yīng)用到光纖通信技術(shù)中，存在的問題還有待進一步探索和研究。

5 結(jié) 論

綜上所述，將光纖通信技術(shù)運用在社會各領(lǐng)域中，具有非常明顯的優(yōu)勢。在我國通信技術(shù)迅速發(fā)展的今天，現(xiàn)代廣播電視事業(yè)的發(fā)展也日新月異，光纖通信技術(shù)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢的同時，也將傳輸線路的可靠性不斷更新升級，不斷提升光纖通信技術(shù)水平，助推了我們國家光纖通信技術(shù)事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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作者簡介：孫慶春（1972.01-），男，漢族，山西五臺人，高級工程師。研究方向：電力通信。