光纖通信現狀及應用前景

黃志輝 江志剛

引言

光纖通信技術作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術，已成為現代化通信非常重要的支柱。光調研當前光纖通信的各種新技術，對這些新技術進行詳細的比較，然后分析優缺點;總結這些新技術在光纖通信領域應用中存在的問題和技術難點。根據自己的調研分析今后在這些新技術在光纖通信領域應用種的發展前景。

1光纖通信中應用的新技術

1.1光弧子通信

孤立波是一種特殊形態的波，它僅有一個波峰，波長為無限，在很長的傳輸距離內可保持波形不變。人們從孤立波現象得到啟發，引出了孤子的概念，而以光纖為傳輸媒介，將信息調制到孤子上進行通信的系統則稱作光孤子傳輸系統。隨著光纖制作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限，因此光纖色散便成為實現超大容量光纖通信亟待解決的問題。利用光孤子進行通信可以很好地解決這個問題。

1.2相干光通信

迄今為止的光纖通信系統，幾乎都是采用強度調制一直接檢波的方式。這種方式的優點是調制和解調容易，系統的成本較低，但性能還需進一步提高。在光通信中利用相干調制和外差檢測技術，也可改善光通信的性能，這就是相干光通信。由于相干光通信具有靈敏度高、選擇性好的優點，可以用來做成大容量、長距離的干線網。在光纖有線電視系統中，如果采用相干光通信技術，可以建成光纖到戶的系統。

1.3光復用技術

SDH傳輸網中，多路信號的復用是對電信號進行時分復用。在全光通信網中則需要直接對光信號復用，以光信號的復用，可以用和碼分復用。隨著技術的進步，波分復用的間隔越來越小，可以容納更多的光載波。由于碼分復用讓所有用戶共享整個信道，而不是分時占用，用戶可有隨時異步接入，非常方便。

1.4光交換技術

在全光通信網中，直接對光信號進行透明交換，不需經過光電和電光轉換，克服了光電轉換器件響應速度慢的問題，大大提高了交換速率和吞吐量。光時分交換技術開發進展很快，交換速率幾乎每年提高一倍。1996年推出了世界上第一臺采用光纖延遲線和44鈮酸鋰光開關的32Mpbs時分復用交換系統。

1.5全光通信網

近幾年，因特網的用戶數量和網上信息量急劇增長，原來的傳輸網絡已不能滿足要求，人們不得不積極開發新型的互聯網絡，這就是全光網絡。在全光網絡中，無需經過ATM、SDH傳輸網絡。在用戶端，需要有電路層、電通道層、電復用段層等對用戶信息進行處理、復用、適配和傳送，提供IP多協議封裝、分組定界、差錯控制，提供QoS保證，需要物理層提供光信號的傳輸通路外，還需要光層進行進一步的光復用。

1.6光纖接入技術

隨著通信業務量的不斷增加，接入業務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。為實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

2新技術的比較

2.1光弧子通信的優缺點及技術的難點和發展前景

全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統，更被公認為是光纖通信中最有發展前途、最具開拓性的前沿課題。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優點：傳輸容量比最好的線性通信系統大1個～2個數量級;可以進行全光中繼。由于孤子脈沖的特殊性質使中繼過程簡化為一個絕熱放大過程，大大簡化了中繼設備，高效、簡便、經濟。光孤子通信和線性光纖通信比，無論在技術上還是在經濟都具有明顯的優勢。正因為光孤子通信技術的這些優點和潛在發展前景，國際國內這幾年都在大力研究開發這一技術。

2.2相干光通信的優缺點及技術的難點和發展前景

在世界上已進行了許多相干光傳輸的現場試驗，但其卻遲遲沒有商用，一是因為相干光通信技術難度高。二是光放大器和光波分復用技術的出現也在一定程度上抑制了其發展。但是從長遠看相干光通信還是具有應用優勢的：（1）靈敏度高（2）選擇性好（3）具有多種調制方式在傳統光通信系統中，只能使用強度調制方式對光進行調制。而在相干光通信中，除了可以對光進行幅度調制外，還可以使用PSK、DPSK、QAM等多種調制格式，利于靈活的工程應用。相干光通信的出現，為光纖通信實現大容易、高速率、長距離傳輸開辟了一條11新的途徑。

2.3光復用技術的優缺點及技術的難點和發展前景

光復用技術有如下的特點：（1）充分利用光纖的巨大帶寬資源（2）同時傳輸多種不同類型的信號。（3）節省線路投資。（4）降低器件的超高速要求。這樣，既可以節省大量投資，又緩解地下管道的擁擠局面。要實現波分復用，一是要研究出具有足夠傳輸寬帶的光纖，二是要研制出相應的光合波器和分波器，實現光的分路的方法較多，關鍵是所用光合波/分波器的插入損耗要小（光合波器與分波器均為無源器件），這是波分復用技術的研究重點之一。另外一個研究重點是如何提高波分復用度，已實驗（或實用）成功的波分復用系統，國內2.5G系統已達32個波分，10G系統8波道復用也已試驗成功。如果說20世紀的通信是電網絡的時代，那么21世紀的信息傳輸將會是全新的光網絡時代。

2.4光交換技術的優缺點及技術的難點和發展前景

光交換技術有如下的特點：（1）具有極寬的帶寬采用光交換技術。（2）速度快。（3）光交換與光傳輸相結合，促進全光通信網的發展。（4）降低了網絡成本。另外，無論在模擬傳輸中還是在數字傳輸中都可以采用光交換技術，這樣不但避免了寬帶電交換系統功耗大、串擾嚴重等問題，也提高了自身的可靠程度當光交換技術走向成熟時的情景。通信骨干網將成為高速率、大容量、結構靈活的全光通信網，那時人們才真正實現了信息高速公路。

2.5全光通信網的優缺點及技術的難點和發展前景

全光通信網的特點：（1）光通信網絡能夠提供巨大的帶寬。但是它也存在很多問題：（1）目前在線的光放大主要EDFA，已經有了商用產品，但是其帶寬是有限的，一般在1530nm1560nm之間，大約30nm左右。這就使得可用的波長資源受到了限制。（2）全光通信中光濾波器的級聯也會導致傳輸限制。全光通信因具有處理高速率的光信號，實現超長距離、超大容量的無中繼通信，提高網絡效率等多種優點正受到世界各國的重視，隨著通信業務需求的飛速增加，各種新技術的不斷進步和完善，它必將成為未來通信發展的最終趨勢。盡管還在一些方面存在著限制，但還是會向實用化的方向邁進。

2.6光纖接入技術的優缺點及技術的難點和發展前景

光纖接入是指局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體，光纖接入可以分為有源光接入和無源光接入。光纖用戶網的主要技術是光波傳輸技術。光纖接入是一種理想的寬帶接入方式，可以很好的解決寬帶上網的問題，速度快、障礙率低、抗干擾性強。總結光纖技術的優點有：既有傳輸距離遠、傳輸帶寬高、安全保密性能好，系統性能可靠。其缺點也很顯著如：尚未進行大規模商業應用，覆蓋面不廣，線路資源有限，價格較高光纖不受電磁干擾，保證了信號傳輸質量，用光纜替換銅線電纜，可以解決城市地下通信管道擁擠的問題。隨著光纖接入的性能不斷提高，價格不斷下降，光纖接入必將越來越受歡迎。對所有的寬帶應用，光纖接入方式是非常具有發展前景的。

3結語

光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術，其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

參考文獻

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