光纖通信系統中光傳輸技術分析及維護

張可為

（黑龍江工程學院，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引 言

傳統的通信系統一般情況下使用的都是定頻通信系統，也就是說要想將信息傳輸到指定的地方，需要使用固定的寬帶將信號調整到固定的頻帶上，然后在傳輸通道中進行傳送，因此使得這種通信手段受到各種各樣的限制。而光纖通信系統不僅傳輸的距離比較長、帶寬比較大，而且具有較強的抗阻塞性，此外還能夠確保信息數據的安全性，因此得到廣泛應用，如廣播、電視以及互聯網等。光纖通信系統在一定程度上滿足了人們對于通信、社會發展、日常生活以及經濟發展等的需求，所以在光纖通信系統中，光傳輸技術的地位及作用非常重要，不僅能夠保證信息傳輸的安全，而且使得信息數據的傳送速度十分快，從而促進了社會、經濟以及科學技術的發展。

1 光傳輸技術概述及特點

1.1 光傳輸技術概述

光纖通信系統中，光傳輸不僅是一項能夠實時將光信號進行傳輸的簡單技術，還可實現共享狀態下的信息化技術，與此同時，光傳輸還具有十分強大的抗干擾能力、比較高的保密性能、寬頻帶以及極低的損耗等一系列在應用方面獨有的應用優勢。光傳輸技術的光波是通過光束來實現對信息的傳輸，然后通過光纖作為傳送的介質，光波作為傳輸的載體。由于光波具有較高的相對頻率，因此可以傳輸的信息數據比較多[1-3]。

光傳輸技術主要是將信號在進行傳送的最后轉變成為電信號，然后在將需要傳送的一系列信號發送到光束中。通過激光器的作用使得激光束與電信號的頻率相一致，將電信號轉換成為光信號，信息數據以光信號的形式出現在接收端，最后在接收端口處通過使用檢測器，將光信號轉換成為電信號，通過一系列的解碼工作恢復成信息數據原始的編輯狀態[4]。

1.2 光傳輸技術特點

光傳輸技術的帶寬比較高，對于噪音的抑制能力也十分顯著，不僅如此，信息數據的傳輸范圍也非常廣范。在光纖通信系統中，充分發揮出了光傳輸技術終端的作用，不僅提升了光纖的傳輸能力，還拓寬了頻帶。由于光纖的材料基本是以石英為主，而且石英的化學性質相對來說比較穩定，因此，光纖傳輸相對來說也十分穩定。不僅如此，在實際的應用過程中，石英還具有較好的耐腐蝕性和絕緣性。光纖通信系統中需要使用到許多設備及各種組件，如電光轉換器和光纖中繼器等，同樣可以使光傳輸技術擁有非常強大的抗干擾能力，進一步避免環境對其帶來的不必要干擾。

1.2.1 抗干擾

目前，我國在光纖通信的發展過程中主要是將SiO2作為光纖的主要原材料。SiO2不僅具有較高的抗腐蝕能力，還具有十分強大的抗干擾和絕緣性能力，從而使得光纖通信系統在運行時基本上不會受到外界電磁信號等的干擾，進一步確保數據信息在傳輸過程中的穩定性和時效性。

1.2.2 低損耗

相較于紅外光纖和復合光纖等的特征，石英光纖最為顯著的特征便是能夠使光信號在比較長的傳輸過程中不會出現較大的損耗，從而有效控制了其成本[5-8]。

1.2.3 光波保密

在光波進行傳輸的過程中，將石英光纖作為光波的傳輸媒介能夠實現長距離的傳輸。由于其具有十分強大的抗干擾和抗腐蝕能力，因此具有較強大的保密功能，不會在傳輸的過程中出現串聯等一系列問題，確保了信息數據傳輸的保真性和保密性。

1.2.4 頻帶寬

光傳輸技術過程中所使用的載波頻率為30 000～100 000 GHz，相較于高頻頻帶30～300 MHz來說，范圍擴大了很多，因此使得光纖傳輸系統中光傳輸的頻帶可以在同一時間接收更多不同級別的頻道。

2 光纖通信系統中光傳輸技術的分析

在光纖通信系統中，大體上使用的光傳輸技術主要包含波分復用技術、光弧子通信技術以及光纖接入技術3種。

2.1 波分復用技術

波分復用技術主要是通過單模光纖獲取帶寬資源，因為單模光纖在獲取資源過程中的損耗十分低，還可以充分利用不同的通信頻道、波長以及頻率，進行光線結構低耗損區域的分組劃分，將其分為相互獨立的區域塊，只不過這些區域塊是一條一條的通信信道。每一條通信信道承載的光波不一樣，因此數據信息也不同，在進行光發送的時候，主要依靠的是波分復用器，使不同頻率的光波信號可以通過單一的光纖進行快速的傳輸。同時，在對光進行接收時使用的波分復用器可以根據光波的長度和不同的頻率使得所有承載信息數據的載波得以進一步分離。總而言之，將波分復用器應用在線性光纖之中，可以使單一的光纖在同一時間傳輸多個信號，最大限度地提升了光纖傳輸的容量，同時也讓光纖對信息數據的傳輸效果更好。

一般情況下，波分復用系統基本是由光發射機、光中繼放大器、光接收機、光監控信道以及網絡管理系統5部分構建而成，具體如圖1所示。

圖1 光波復用系統的組成

在波分復用的系統中，最為主要的核心部分便是光發射機。它可以發射出的光信號波長雖然不同，但是可以滿足人們對于精準度以及穩定度的需求。通過波分復用技術將光波投入到光功率放大器中對其進行放大，然后耦合到光纖之上進行傳輸。在這個過程中，一般采用的是摻鉺光纖放大器，盡可能地避免因較長距離傳輸減弱光信號的現象。光接收機的主要組成是前置放大器與光分波器。首先利用光前置放大器放大長距離傳輸的處于減弱狀態的光信號，然后再通過分波器完全接收具有各個特定波長的光信號。光監控信道主要是對每一個信道中的傳輸情況進行實施監控，在光發送的起始端插入這一節點所產生的光監控信號，令其與主信道的光信號進行充分混合，然后輸出。在光接收的終點端對即將要接收的信號進行分波，獲取1 510 nm的光監控信號。

幀同步字節、公務字節以及網管所用的開銷字節基本上都是通過光監控信道進行傳遞的。在網絡管理系統中主要是經過光監控信道的物理層對一些開銷字節進行傳送，實現對光波分復用技術的系統管理，如將開銷字節傳送到其他節點，接收其他節點的開銷字節。這一管理主要使得光纖通信系統中的一系列功能可以進一步與上層的管理系統進行銜接[9,10]。

2.2 光弧子通信技術

光弧子通信技術是目前比較新型的信息傳輸技術，主要是對光學性質的利用，也是一種非線性的信息傳播技術手段，而且能夠傳輸的數據信息量十分大，還具有著非常快的傳輸速度。通過使用光弧子通信技術，我國目前已經達到了對數據信息的遠程傳輸以及對數據信息高速傳輸的目的。未來，光弧子通信技術通過利用光學濾波技術和再生技術等可以提升數據的傳輸距離，而且最長可以超過10×105km。與此同時，在與超短脈沖控制技術、超長距離高速通行技術等的有機結合，使得傳輸的速率高達100 Gb/s甚至更高。

光弧子所設置的實驗裝置如圖2所示。光弧子源主要是由增益開關半導體激光器產生，將其注入到21 km色散位移光纖EDFA1和EDFA2之中，并分別經過1 480 nm以及980 nm LD泵浦。在泵浦光的作用下，各種離子能在不同等級之間形成粒子數的反轉，這對于波長為1 550 nm的光信號有著非常大的作用。

圖2 光弧子實驗裝置

對于入射光脈沖以及經光纖傳輸后輸出光脈沖的寬度來說，基本都是由與二次諧波強度有關的自相關儀進行測量，而且根據光纖輸入與輸出光脈沖的寬度準確判斷光弧子傳輸結果。只要輸出光脈沖的寬度比輸入光脈沖的寬度小或者二者寬度相同，那么便可實現光弧子傳輸。

2.3 光纖接入技術

光纖接入技術是目前我國應用最為廣泛的信息數據傳輸技術，基本上已經實現了光纖入戶，而且也滿足了廣大居民對于網絡信息傳輸速度的需求。光纖接入技術主要是使用位同步數字的傳輸技術，在同步光纖網絡的基礎上進行拓展使用，通過重新整合新型技術能夠更好地實現光纖的傳輸。在使用位同步數字傳輸技術的時候，可以讓幀結構數字的傳輸速率和光路接口等實現高度統一，與此同時還能夠兼容準同步數字體系，從而能夠在進行傳輸的網絡中進行隨意的相互聯通傳輸，進一步實現了在全球范圍內的通用。

3 光傳輸技術的應用與發展趨勢

3.1 光傳輸技術的應用

隨著科學技術的快速發展與進步，使得光傳輸技術由傳統的10 Gb/s和40 Gb/s發展到現如今的100 Gb/s，而且生命周期也得到了大大提升，大約在10年左右，應用范圍十分廣泛。

3.1.1 在傳媒行業的應用

隨著社會不斷的進步，目前我國已經進入了數字信息化的社會，使得各行各業對于通信傳輸技術的使用都十分普遍，而且光纖通信技術正好完全滿足了各行各業大部分的發展需求，特別是對于傳媒行業。光纖通信系統中的光傳輸技術為其帶來了具有跨時代意義發展前行的需求。

3.1.2 在互聯網上的應用

在這個“互聯網+”“大數據”的時代背景下，社會各界基本都是通過互聯網實現相互之間的銜接與通信，而且在互聯網上的通信信息量也非常巨大。由于光纖通信系統能夠承載并運輸大量的數據信息，在很大程度上能夠為大量數據信息的傳輸奠定堅實的基礎，提供穩定、優質傳輸的保障。

3.1.3 在通信工程領域的應用

在通信工程領域中，光傳輸技術一般應用于長途干線傳輸建設、本地骨干傳輸網以及創造多功能通信系統。將光傳輸技術應用在長途干線傳輸建設不僅可以降低工程實施的成本，還可以確保傳輸的質量、準確度以及效率等[11]。因為與傳統的信號傳輸介質相比較，光傳輸技術中對于光纖的光損耗程度不僅十分低下，而且還可以提升對數據信息的傳輸速度，從而充分發揮光傳輸技術在通信領域中的優勢。

3.2 光傳輸技術的發展趨勢

在互聯網如此發達的今天，不僅使通信領域實現了改革和創新，還使得人們對于信息的需求提升了很大的一個層次。光纖通信系統中，光傳輸技術不僅可以為整個通信網絡構建穩定的平臺，還在整個網絡運營中起著關鍵性的作用。因此，國家對于光傳輸技術以及光傳送網的研究分析，除了能夠促進移動通信網絡快速的增長，實現廣大人民群眾的需求以外，還建立了一個十分完善的全新的基礎傳輸網絡，為社會發展過程中發生的業務提供了強有力的競爭生存能力，使得業務運營發揮出了自身最為重要的作用及現實意義。隨著對光傳輸技術應用的越來越嫻熟、廣泛，使得將網絡將發展的下一個目標便定位于在IP網絡基礎上逐一替換傳統網絡，與此同時還要融合通信網、電視網以及因特網等，使得網絡的業務范圍得到進一步擴大，即要保留原有的語音功能、影視節目以及數據信息的傳輸等功能業務的基礎上，還要增加一些安全、可靠的各種全方位業務，并確保其能夠在一個安全性非常高的情形下進行正常、穩健的運行。

光傳輸技術在未來的發展應用應該是一個能夠融合各種關于的高寬帶數據信息業務以及語音業務的融合體。多業務對于網絡數據信息的要求十分的嚴格，還會嚴格要求其從業務、終端、網絡以及運維等多方面進行全方位融合，使得各種網絡之間的融合成為了實現所有融合的根本所在。

4 結 論

光纖通信系統中，光傳輸技術不僅能夠給廣大人民群眾的生活帶來翻天覆地的變化，還使得我國能源通信得到了快速穩健的發展。特別是對于工作的人員來說，為了能夠確保光纖通信技術能夠獲得健康的可持續發展，需要不斷提升自身的綜合素質。只有不斷提升有關工作人員自身的實力，才能夠進一步發展光傳輸技術，并使其在一次又一次的改革發展過程中實現蛻變，并讓光纖通信系統中的光傳輸技術向著快、高、強的質量方向快速的發展。