淺談光纖通信技術發展的現狀

摘 要 由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。文章概述光纖通信技術的發展現狀， 并展望其發展趨勢。

關鍵詞 光纖通信技術 趨勢 光纖到戶 全光網絡

中圖分類號：U285 文獻標識碼：A

一、前言

1966年，美籍華人高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發表論文，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖， 光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻（1014Hz 數量級）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點，備受業內人士青睞， 發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980 年到2000 年增加了近1 萬倍，傳輸速度在過去的10 年中大約提高了100倍。

二、光纖通信技術的發展現狀

為了適應網絡發展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統供應商都在技術開發上不懈努力。富士通公司在150km、1.3 m零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸的研究，實現了1.1Tbit/s 的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸的研究，實現了2.64Thit/s 的傳輸。NTT 公司實現3Thit/s 的傳輸。目前，以日本為代表的發達國家，在光纖傳輸方面實現了10.96Thit/s （274xGbit/s）的實驗系統，對超長距離的傳輸已達到4000km 無電中繼的技術水平。在光網絡方面，光網技術合作計劃（ONTC）、多波長光網絡（MONET）、泛歐光子傳送重疊網（PHOTON）、泛歐光網絡（OPEN）、光通信網管理（MOON）、光城域通信網（MTON）、波長捷變光傳送和接入網（WOTAN）等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成，為下一代寬帶信息網絡，尤其為承載未來IP業務的下一代光通信網絡奠定了良好的基礎。

（一）復用技術。

光傳輸系統中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統。常用的復用方式有： 時分復用（TDM）、波分復用（WDM）、頻分復用（FDM） 、空分復用（SDM）和碼分復用（CDM）。目前的光通信領域中，WDM技術比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

（二）寬帶放大器技術。

摻餌光纖放大器（EDFA）是WDM技術實用化的關鍵，它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA 放大帶寬較窄，約有35nm（1530～1565nm），這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：（1）摻餌氟化物光纖放大器（EDFFA），它可實現75nm 的放大帶寬；（2）碲化物光纖放大器，它可實現76nm 的放大帶寬；（3）控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA 組合起來， 可放大帶寬約80nm；（4）拉曼光纖放大器（RFA），它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA 結合起來，可放大帶寬大于100nm。

（三）色散補償技術。

對高速信道來說，在1550nm 波段約18ps（mmokm）的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼， 限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術。

（四）孤子WDM 傳輸技術。

超大容量傳輸系統中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中，使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。

（五）光纖接入技術。

隨著通信業務量的增加，業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務，而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接入才能將瓶頸打開，核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON 技術早就出現了，它可與多種技術相結合，例如ATM、SDH、以太網等，分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP 技術的挑戰等問題，APON 發展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現FITH 方案。GPON 對電路交換性的業務支持最有優勢，又可充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢，成本相對較低，但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95%的局域網都使用以太網，所以選擇以太網技術應用于對IP 數據最佳的接入網是很合乎邏輯的，并且原有的以太網只限于局域網，而且MAC 技術是點對點的連接，在和光傳輸技術相結合后的EPON 不再只限于局域網，還可擴展到城域網，甚至廣域網， EPON 眾多的MAC 技術是點對多點的連接。

三、結語

光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺， 在未來信息社會中將起到重要作用。在國內各研發機構、科研院所、大學的科研人員的共同努力下，我國已研制開發了一些具有自主知識產權的光通信高技術產品，取得了一批重要的研究與應用成果。

（作者：畢業于蘭州交通大學，通信工，大專，研究方向：鐵道技術，任職于中鐵二十一局電務電化公司新疆分公司）

參考文獻：

[1]毛謙.我國光纖通信技術發展的現狀和前景[ J] .電信科學，2006，（ 8） .

[2]原榮.光纖通信[ M] .北京：電子工業出版社，2002.