基于現(xiàn)代技術(shù)角度下對(duì)光纖通信傳輸技術(shù)的研究

陳劉喜，烏 達(dá)

（內(nèi)蒙古自治區(qū)郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不斷開拓，通信服務(wù)質(zhì)量和速度得到了很大提高，促進(jìn)了現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)朝著更好的方向發(fā)展。光纖通信傳輸技術(shù)將光作為一種傳輸數(shù)據(jù)信息的載體，利用自身的光導(dǎo)性進(jìn)行信息傳遞，與以往相比，這是一種全新的傳輸技術(shù)，也是當(dāng)前通信技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最快的主流信息傳遞方式。光纖通信傳輸技術(shù)的安全可靠程度逐漸提升，利用過程也逐漸簡(jiǎn)化，應(yīng)用范圍也更加廣泛。如今社會(huì)工程、人民生活和學(xué)習(xí)、科研事業(yè)中都有光纖通信傳輸技術(shù)的身影，作為信息技術(shù)主要組成部分的光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為信息化時(shí)代下不可缺少的一項(xiàng)通信技術(shù)。因此，需要相關(guān)領(lǐng)域人員加強(qiáng)對(duì)其研究，使其可以更好地為人們服務(wù)，為社會(huì)服務(wù)。

1 光纖通信傳輸技術(shù)的內(nèi)涵與優(yōu)勢(shì)

光纖通信傳輸過程主要利用光波進(jìn)行傳輸，進(jìn)行信息傳遞和介質(zhì)傳遞時(shí)主要利用光導(dǎo)纖維傳遞。光源、光纖以及光檢測(cè)器是構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。而光纖是光纖通信中最主要和最核心的部件，主要由纖芯、包層、涂層、以及護(hù)套4 個(gè)部分構(gòu)成，如圖1 所示，其中纖芯和包層的折射率存在差異，這樣纖芯中的光信號(hào)就會(huì)發(fā)生全反射，可以有效實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸過程。通常情況下，其主要工作流程如圖2 所示，首先把目標(biāo)信息輸入到發(fā)送端的發(fā)送機(jī)中，接著對(duì)這些目標(biāo)信息進(jìn)行疊加或者調(diào)制，使其可以承載到載波。載波是一種傳輸傳遞，可以對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行傳輸。最后，通過傳輸介質(zhì)把載波當(dāng)做一種可以用來傳輸?shù)拿浇椋蛊淇梢詡鬏數(shù)皆O(shè)置好的接收機(jī)的接收端中，更好地進(jìn)行相關(guān)的解調(diào)工作[1]。

圖1 光纖硬件組成

圖2 光信號(hào)傳輸過程

光纖通信在傳輸相關(guān)資訊時(shí)可以通過調(diào)變光進(jìn)行傳播，其所用到的光導(dǎo)纖維使得光纖通信和其他通信方式相比具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)。第一，原材料成本低，光導(dǎo)纖維由硅石玻璃制作，其他通信方式的材料大部分由銅芯材質(zhì)制作，因此光導(dǎo)纖維的原材料成本低。第二，傳輸帶大，光纖通信技術(shù)的頻帶較寬，在通信容量方面，比其他銅線或電纜大得多。第三，經(jīng)濟(jì)利益高，因?yàn)楣饫w在傳輸過程中不會(huì)損耗太多東西，而且在傳輸過程中所產(chǎn)生的中繼距離與其他傳輸介質(zhì)相比要遠(yuǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。第四，抗腐蝕性強(qiáng)，在光纖中利用石英，可以有效提高其抗腐蝕性和絕緣性，保障其不受電磁波的干擾。第五，環(huán)境適應(yīng)性好，光纖在穩(wěn)定表現(xiàn)方面也非常好，因此使用光纖的時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，在偏冷、偏濕以及偏熱的極端環(huán)境下也可以很好地使用。

2 光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力

目前光纖通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為相對(duì)成熟的技術(shù)，光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)已經(jīng)能夠逐漸滿足現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展要求，在人們的日常生活及生產(chǎn)方面都具有廣泛應(yīng)用，為人們創(chuàng)造了極大的便利條件，一定程度上提升了人們的生活質(zhì)量。對(duì)于光纖通信系統(tǒng)來說，光纖傳輸技術(shù)占據(jù)重要地位。由于光纖傳輸技術(shù)使用石英類的介質(zhì)作為載體，石英具有良好的抗腐蝕性，是一種絕緣體，有抗電磁干擾的作用，不容易被外界因素所影響，因此該技術(shù)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，有利于提高光纖通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 中繼距離長(zhǎng)且損耗低

與其他的傳輸介質(zhì)相比，光傳輸技術(shù)的耗損量比較低，如果選擇非石英類的介質(zhì)作為載體，其損耗度可能會(huì)更低。同時(shí)，中繼距離長(zhǎng)且損耗低，也能夠減少施工成本，能夠帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 保密性好且無串音干擾

電波傳輸過程中，如果電磁波的保密性比較差，很容易導(dǎo)致傳播過程中出現(xiàn)信息泄露的問題，所以現(xiàn)在不廣泛使用這種電波進(jìn)行通信傳輸。隨著光纖技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，由于自身成本低、資源豐富，所以也成為人們的應(yīng)用首選。光波傳輸過程中，具有良好的保密性是非常重要的，可以避免出現(xiàn)音頻串?dāng)_的情況。

3 光纖通信傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)概述

3.1 光波分復(fù)用技術(shù)

光纖通信傳輸技術(shù)領(lǐng)域中有一種光波分復(fù)用技術(shù)，如圖3 所示，也是目前使用范圍最廣、最重要的技術(shù)。光波分復(fù)用技術(shù)主要指在同一條光纖上采用多束激光的方式對(duì)不同波長(zhǎng)的光波進(jìn)行傳輸。而單模光纖在使用過程中損耗較低，因此可以設(shè)計(jì)出很多單獨(dú)的通信道。這些通信道也不會(huì)被彼此影響，之后再利用這些單獨(dú)的通信道進(jìn)行信息傳送，將其當(dāng)做一種光波進(jìn)行傳送，而這種光波的本質(zhì)是一種信號(hào)載波。將這些光波進(jìn)行發(fā)送，并在發(fā)送過程中合并傳輸?shù)酵粭l光纖中，依靠波分復(fù)用器對(duì)其進(jìn)行處理，在接收端將傳輸過來的載波進(jìn)行分離[2]。

圖3 光波分復(fù)用技術(shù)系統(tǒng)

3.2 光纖接入技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多用戶在接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)都會(huì)利用一些電氣設(shè)備，如計(jì)算機(jī)設(shè)備、傳真機(jī)設(shè)備等，從而在局端和用戶端進(jìn)行光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因此光纖接入技術(shù)非常重要，在光纖通信傳輸技術(shù)中具有舉足輕重的地位。光源、光纖以及光檢測(cè)器構(gòu)成了光通信系統(tǒng)，光源部分位于發(fā)端，其主要作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。

3.3 光弧子通信技術(shù)

現(xiàn)階段的光弧子通信技術(shù)在發(fā)展過程中存在一些制約因素，將該技術(shù)和波分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行融合，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，同時(shí)傳輸容量大、速度快。弧子通信技術(shù)的本質(zhì)主要是利用了特殊的超短波脈沖技術(shù)，在經(jīng)歷長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，波形和速度不會(huì)在信息傳輸時(shí)造成錯(cuò)誤和畸變，這種方式適用于海底光纜通信[3]。

4 光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

相關(guān)領(lǐng)域人員在研究光纖通信傳輸技術(shù)的傳輸和交換時(shí)，要想提高整個(gè)光纖系統(tǒng)中的傳輸容量，就需要將很多個(gè)光時(shí)分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，這也成為了當(dāng)下相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題，也是未來的主要發(fā)展趨勢(shì)。

傳統(tǒng)光通信技術(shù)有很多結(jié)點(diǎn)，而結(jié)點(diǎn)處會(huì)使用很多電器零件，這樣會(huì)導(dǎo)致干線容量無法很好地滿足其需求。而全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以在未安裝相關(guān)設(shè)備時(shí)，增加結(jié)點(diǎn)，這樣就會(huì)減少多種電器的使用數(shù)量，其容量也會(huì)得到很好地提高，總的來說，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種比較理想的光纖通信傳輸技術(shù)，在未來會(huì)得到很好的發(fā)展和應(yīng)用[4]。

5 光纖通信傳輸技術(shù)的具體使用

5.1 無線回傳網(wǎng)絡(luò)的使用

光纖通信傳輸技術(shù)可以在無線回傳網(wǎng)絡(luò)中使用。無線回傳指無線訪問節(jié)點(diǎn)（Access Point，AP）與AP 或AP 與AT 之間的無線橋接。例如，在無線局域網(wǎng)絡(luò)（Wireless Local Area Networks，WLAN）中無線回傳應(yīng)用Mesh 組網(wǎng)和無線分布式系統(tǒng)（Wireless Distribution System，WDS）組網(wǎng)建設(shè)無線局域網(wǎng)[5]。WDS 是指AP 之間通過無線鏈路連接2 個(gè)或者多個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)（包括有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)）組建一個(gè)互通的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。根AP、中繼AP、葉子AP 之間的無線橋接為無線回傳應(yīng)用。傳統(tǒng)的無線回傳網(wǎng)絡(luò)主要業(yè)務(wù)是語(yǔ)音業(yè)務(wù)，現(xiàn)在的無線通信技術(shù)是基于傳統(tǒng)通信技術(shù)的創(chuàng)新，即4G 和5G 業(yè)務(wù)。利用光纖通信技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代無線通信業(yè)務(wù)的需求，提升傳播速率[6]。

5.2 電力系統(tǒng)的使用

光纖通信技術(shù)朝著高速傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。將不同波長(zhǎng)的信號(hào)放在同一組光纖上進(jìn)行傳輸，可以有效實(shí)現(xiàn)高效率的傳輸，提高光纖傳輸承載的能力。電力系統(tǒng)因?yàn)樽陨砭哂刑厥庑裕瑢?duì)光纖的色散比較敏感，所以在整個(gè)電力系統(tǒng)中不能全面使用，必須進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性。在電力系統(tǒng)中使用光纖傳輸技術(shù)，不僅可以提升電力系統(tǒng)的信號(hào)和傳輸效率，也能實(shí)現(xiàn)成本控制[7]。

5.3 其他技術(shù)領(lǐng)域

光纖通信技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。例如：可以在人們打電話和看電視的過程中，滿足高質(zhì)量和高速度的要求；可以在工業(yè)生產(chǎn)和交通領(lǐng)域中，提高工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)管的質(zhì)量，監(jiān)督交通規(guī)范等。以往傳統(tǒng)的通信傳輸過程，主要的信號(hào)傳輸媒介是微波和電纜線。利用光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用，可以提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。

6 結(jié) 論

當(dāng)前我國(guó)的光纖通信傳輸技術(shù)發(fā)展歷程較短，隨著相關(guān)領(lǐng)域人員的深入研究，這種技術(shù)已經(jīng)慢慢取代傳統(tǒng)的電纜技術(shù)。從現(xiàn)代技術(shù)角度來看，未來光纖通信傳輸技術(shù)也會(huì)朝著更加智能化的方向發(fā)展，為人們提供更加便利的通信服務(wù)。