光纖通訊技術的發展趨勢與展望

隨著現代科技技術的飛速進步，社會的發展、人們的日常生活與工作已經離不開互聯網技術，而光纖通信技術是互聯網應用的重要技術依托。光纖通信技術在我國應用發展已有三十幾年光景，最早只運用于電信行業，如今已被廣泛運用于各個領域，儼然已成為各行各業發展與變革的重要技術支撐[1]。未來光纖通信技術水平的不斷提高，將會對21世紀各個行業領域產生不可估量的影響，對整個人類的社會經濟發展做出巨大貢獻。

一、光纖通訊技術概念及特點分析

光導纖維通信簡稱光纖通信，是通過光導纖維實現信息傳輸與傳送的一種通信方式[2]。光纖通信是一種信息載體的光波，它具有中繼距離長、頻帶極寬、通信容量大以及損耗率低等特點，其頻率要遠遠高于電波，且光纖通信與同軸電纜或導波管相比損耗率明顯較低;光波主要在光纖中進行傳輸，因而其具有良好的保密性能，不會出現串音等干擾;光纖的材料是由玻璃構成的，是一種絕緣性良好的材質，因此，光纖通信也具有較好的抗電磁干擾能力;光纖直徑纖細、質地柔軟、質量輕，安全性能較高，溫度穩定性好，能夠很好的適應環境且壽命較長。光纖通信的特點與優勢使它迅速成為現代通信的主要應用方式之一，被應用于全球通信網、電信網、交通、工業生產監視控制、各領域遠程調度指揮以及高質量彩色電視的傳輸等方面。

二、光纖通訊技術的應用現狀與發展前景

（一）光纖入戶技術

光纖入戶技術現已成為光纖通信主要的輸出技術，加快了人們之間傳輸信息的速度。為滿足人們日益增長的信息傳輸速度、質量要求與社會發展需求，需要進一步提升光纖通信技術的傳輸效果，這就需要充分利用PON、P2P無源光網絡實現光纖入戶技術，大幅度提高網絡傳輸速度。PON無光源網絡的優點是光電器件的成本較低且容易進行維修，缺點是電子模塊設備的整體定價較高。P2P無源光網絡獨立性較好，且電子模塊成本定價較低，缺點是安裝使用較為復雜，用戶需要提前安裝一個節點才能進一步使用光纖和管道。因此，通過對光纖的介入技術進行更深入的研究，能進一步完善和優化光纖通信的傳輸技術，提升傳輸速度與質量，最大化體現光纖通信技術的行業價值。

（二）單纖雙向傳輸技術

目前的光纖通信最常采用的傳輸技術是單纖雙向傳輸技術。單纖雙向傳輸技術指的是使用一根光纖完成原來兩根光纖才能完成的傳輸工作，其工作原理是接收相同光纖線路上不同的波段信號，在順利完成信號的傳輸工作前提下將光纖傳輸的能量損耗降到最低，它將現有的光纖傳輸量提高到原來的二倍。隨著光纖通信技術的與時俱進，如何同時將數個波長不同的光信號通過同一根光纖進行傳輸是主要的研究方向之一，這樣能有效擴大光纖傳輸容量，增加光纖的使用效率，有效節約光纖資源。

（三）骨干節點的光交換技術

傳統的電纜通信原理是借助交換機完成電子的交換工作，其傳輸速度相對較慢。光信號的交換原理是利用光—電—光信號相互交換的方式進行工作，以降低交換中產生的能量損耗，但是該方式的工作效率較低，而如今解決這個問題的途徑只有借助擁有大容量的光開關器件。光電信號的傳輸與交換問題是當前光纖通信技術需要攻克的重要難題，當前較為迫切的任務就是通過骨干節點的光交換方式進行更加深入的研究，加大其開發力度，最大限度的滿足信息傳輸要求，使其能夠自動完成交換的整個過程。

（四）光纖材料的傳輸性能

目前的光纖通信技術中，主要采用的材料是石英光纖。石英光纖的優點是激光損傷閾值高、可靠性高、強度高、光傳輸性能較為優異、生物相容性較強且成本較低，因此石英光纖在能量傳輸等領域應用較為廣泛。但石英光纖的發展已經十分接近目前的理論數值，所以人們也已經開始尋找其他的光纖制作材料，人們正在探索是否能使用氟化物、鹵化物玻璃纖維以及重金屬氧化物等作為光纖制作材料，進一步提高光纖通信傳輸材料性能。這一技術如能在未來光纖通信技術中得到應用，將會給未來的網際通信以及社會發展帶來非常重要的創造價值。

三、光纖通訊技術的發展趨勢

（一）光纖市場或將進行兼并整合

從目前的光纖通信行業發展狀況來看，光纖光纜的價格持續走低。國內光纖光纜生產廠商提升企業競爭力、提高盈利率的關鍵在于提升光預制棒的產能利用率。上游預制棒是光纖光纜行業技術含量最高且壁壘最大的環節，現在國內較大的光纖光纜廠商基本上已經實現了光預制棒領域的自產。近年來，在大環境政策調控下，政府對寬帶行業的支持幅度加大，光纖線纜行業得到前所未有的迅速發展，隨之出現的問題也越來越多。隨著國內光纖電纜企業的增多，需求量的降低造成光纖行業競爭愈演激烈，甚至頻繁出現惡性競爭的現象。因此，政府即將對光纖電纜行業進行大規模兼并與整改，使整個市場朝著良性方向發展。

（二）光纖傳感器市場分析

光纖傳感器是物聯網重要組成部分之一，其突出的優勢與應用價值一直備受關注。以全球市場進行分析，光纖傳感器市場規模在2013年就已達到18.9億美金，2014-2021年其市場規模一直以約19%的幅度進行增長[3]，保守估計2021年年底其市場規模可達到60.6億美金。雖然中國的光纖傳感器生產企業逐年增加，但行業素質水平整體來看參差不齊，小型企業數量占了將近70%，生產的產品主要是低端光纖傳感器，只有30%的外資企業和國內龍頭企業以生產高端產品為主。未來我國的光纖傳感器市場要注重提升整體素質水平，改進生產技術，使我國光纖通信技術整體實現質的飛升。

（三）全球海底光纜敷設領域更廣

世界各地的網絡可以看作一個巨大的局域網，分布在陸地上和海底的光纜將它們連接在一起形成互聯網，現代社會經濟、企業和個體的發展或多或少都離不開全球數據互連的支持。與陸地的光纜相比，海底光纜不需要支架支撐或者挖坑道就可以鋪設，因此其資金投入較少且建設速度較快，并且海底光纜大多鋪設在海底深處，較少受到人類活動以及自然環境的影響，穩定性、保密性以及抗干擾能力較強。海底電纜與衛星相比具有更為高效的傳輸速度與質量，能傳送超過95%的全球音頻流量、綜合數據與100%的國際網絡流量，其各方面優勢都比較明顯，因此有全球海域繼續擴張的趨勢。

（四）5G網絡快速發展

5G是在通訊技術前四代基礎上發展起來的第五代移動技術，與4G網絡相比，5G通信技術已不僅僅是單一的無線技術，而是一個現有無線接入技術和新增補充無線技術相互融合的網絡。5G網絡系統優勢較為明顯，其以功能較為強大的基站為基礎組成大服務器集群，這種較為新型的構架方式能大幅度提升光纖通信的傳輸速度;5G網絡基站在設計時考慮到不同的安裝需求與場景，將體型設計的小巧玲瓏，但卻擁有更為強大的各項功能;5G網絡系統在能源損耗方面較為優秀，與4G網絡系統相比能源消耗下降了九成，完全實現了真正意義上的綠色節能，與國家倡導的可持續發展環保理念相符合。5G網絡現已在光纖通信技術中逐漸應用，雖然如今在各行業中的覆蓋率尚未達到50%，但其持有的自身優勢注定其在不遠的將來會被廣泛應用于通信網絡中，有效推動光纖通信技術的發展。

四、展望

一項產業的發展中，市場是主要牽引力，而技術就是主要推動力。在新時代發展背景下，光纖通信技術已經成為支持各個國家各行業、各領域發展的重要技術之一。在全球范圍內，無論是全產業鏈的新技術、新應用還是光纖網絡、光網通信以及海洋通信方面，在未來的光纖通信技術領域都應順應時代潮流，以聯合創新的方式進行發展。5G網絡的出現與應用使移動網絡的業務能力實現了較大提升，使萬物互聯的網絡時代全面開啟，為全球通信行業的發展創造出更多的挑戰與機遇。在“不提升就落后”的全球發展中，只有不斷提高光纖通信技術，加大光纖通信設備的投入與改進，有效提升光纖通信技術的傳輸質量與效率，才能使國家網絡基礎設施建設逐漸實現全國的全面覆蓋，提升國家整體光纖通信技術水平，能為我國綜合實力的提升提供強有力的條件支撐。

參考文獻：

[1]陳新.談談5G通信技術施工及建設[J].信息通信，2019（4）：225-227.

[2]張世慶.光纖通信系統技術的發展、挑戰與機遇[J].中國新通信，2017，19（12）：23.

[3]郭江勇，寇亮.現代光纖通訊技術的特點及其應用研究[J].中國新通信，2020，22（3）：31.

作者簡介：袁浩然（1992-），男，大專，初級工程師，研究方向：網絡工程技術。