光纖通信特點(diǎn)及發(fā)展

延光宇 劉培慧 劉佳妹

1.陜西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.中國醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步，用戶需求不斷提升，當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)逐步發(fā)展成為信息化的新時(shí)代。我國的光纖通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期。光纖通信的相關(guān)技術(shù)在各國的科技領(lǐng)域，特別是電信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域起著基礎(chǔ)性作用，在一定程度上推動(dòng)著本國領(lǐng)域內(nèi)通信事業(yè)的發(fā)展。本文闡述了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)探討了光纖通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。

早在六十年代，就有人提出了光纖通信的“預(yù)言”，開始研制的光纖損耗很大，可高達(dá)400dB/Km，后來，英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所提出，光纖損耗的理論值可以減少至20dB/Km，緊接著日本發(fā)現(xiàn)通信光纖的損耗可以達(dá)到100dB/Km，最近，摻鍺石英光纖的發(fā)現(xiàn)，它的損耗可降低至0.2dB/Km，可以說它幾乎達(dá)到了光纖理論上提出的損耗極限。近十幾年來，光纖通信技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，新技術(shù)也不斷被發(fā)掘，大大提高了傳統(tǒng)意義上的通信能力，這使得光纖通信技術(shù)在更大的范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。

光纖通信是電信史上的一次重要革命，已經(jīng)在電信網(wǎng)中進(jìn)行了大規(guī)模的應(yīng)用。光纖通信之所以能夠成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段，主要取決于它的廉價(jià)以及優(yōu)良的帶寬特性。早在六十年代，就有人提出了光纖通信的“預(yù)言”，開始研制的光纖損耗很大，可高達(dá)400dB/Km，后來，英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所提出，光纖損耗的理論值可以減少至20dB/Km，緊接著日本發(fā)現(xiàn)通信光纖的損耗可以達(dá)到100dB/Km，最近，摻鍺石英光纖的發(fā)現(xiàn)，它的損耗可降低至0.2 分貝/千米，可以說它幾乎達(dá)到了光纖理論上提出的損耗極限。近十幾年來，光纖通信技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，新技術(shù)也不斷被發(fā)掘，大大提高了傳統(tǒng)意義上的通信能力，這使得光纖通信技術(shù)在更大的范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。目前，光纖通信技術(shù)已在長途十線、有線電視、海底通訊以及局域網(wǎng)中得到普及應(yīng)用。

所謂的光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，從而達(dá)到通信的目的。首先對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制，在接收的一端將光波變成信息，被檢測出來。光纖其實(shí)是由一種細(xì)長的圓柱形復(fù)合纖維。由內(nèi)而外依次是：纖芯—包層—涂覆層。纖芯很細(xì)，幾十微米到幾微米不等，比頭發(fā)絲還細(xì)。在實(shí)際應(yīng)用中，許多光纖聚集的一起組成光纖系統(tǒng)。

1 光纖通信技術(shù)的特征

光纖通信能成為未來通信領(lǐng)域的發(fā)展方向，是因?yàn)樗哂腥缦乱恍┨卣鳎海?）通信的容量特別大，并且傳輸距離遠(yuǎn)；一根光纖的潛在寬帶可達(dá)20THz。如果使用這種帶寬，將人類古今中外全部文字資料傳送一遍，只需一秒鐘。（2）信號(hào)干擾和電磁干擾小。（3）保密性能好、傳輸質(zhì)量佳，在各種通信方式中，唯一不受電磁干擾的就是光纖通信。（4）尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)和運(yùn)輸。（5）材料來源很豐富，可有效節(jié)約銅的使用，有利于保護(hù)環(huán)境。（6）沒有輻射，很難進(jìn)行竊聽，因?yàn)楣獠ㄊ遣豢赡芘艹龉饫w以外的。（7）光纜鋪設(shè)以后，不僅適應(yīng)性強(qiáng)，而且壽命長。

2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

向超大容量WDM 系統(tǒng)的演進(jìn)

波分復(fù)用（WDM）簡單的講就是，利用多個(gè)激光器在單條光纖上同時(shí)發(fā)送多束不同波長激光的技術(shù)。經(jīng)過調(diào)制，每個(gè)信號(hào)包括（文本、語音、視頻等），都在它唯一的色帶內(nèi)傳輸。電話公司以及其他運(yùn)營商在使用后，光纖基礎(chǔ)設(shè)施的容量大大增加。采用WDM 系統(tǒng)可以充分利用光纖系統(tǒng)，使容量迅速擴(kuò)增；這樣在傳輸中可大大節(jié)約傳輸成本，還有另一種途徑稱之為光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，這種技術(shù)可提高光纖傳輸?shù)娜萘俊Ｔ黾訂胃饫w中傳輸?shù)男诺罃?shù)來，從而提高傳輸?shù)娜萘浚@是通過WDM 實(shí)現(xiàn)的，然而，OTDM 技術(shù)則是通過提高單信道速率來提高傳輸容量。如果想提高光通信的傳輸容量，僅靠OTDM 和WDM是不夠的，可以利用多個(gè)OTDM 信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。可以肯定的是，波分復(fù)用系統(tǒng)的快速發(fā)展在近幾年來是通信發(fā)展史上的又一次大的突破。

向超高速系統(tǒng)的發(fā)展

從電信發(fā)展的角度來看，通信容量增大的需求和傳輸速率的提高始終困擾著電信網(wǎng)的發(fā)展。傳統(tǒng)意義上的光纖通信始終依照TDM 的方式進(jìn)行，傳輸速率每提高4 倍，傳輸成本將下降30%～40%；因而通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這也就不難理解為什么在過去的20多年來光纖通信的傳輸速率持續(xù)增加的原因。基于此，光纖通信始終在按照TDM 的方式擴(kuò)容，目前商用通信系統(tǒng)的速率已經(jīng)達(dá)到10Gbit/s，其速率在20年時(shí)間里增加了2000 倍。高速系統(tǒng)不僅增加了通信業(yè)務(wù)的傳輸容量，而且也為其他的一些新業(yè)務(wù)，寬帶業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供了前提條件。光復(fù)用的方式有很多種，但目前進(jìn)入商用階段的只有波分復(fù)用（WDM）的方式，而其它方式尚處于試驗(yàn)研究。

實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)

造成現(xiàn)代通信靈活性不夠以及可靠性無法保證的一個(gè)重要原因就是現(xiàn)代大量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的運(yùn)用，目前專門為了保證通信的靈活性以及可靠性而建立的波分復(fù)用系統(tǒng)也無法徹底解決在實(shí)際過程中所遇到的各種難題，即便波分復(fù)用系統(tǒng)擁有了超越傳統(tǒng)技術(shù)的大容量的信息傳輸功能，要想徹底解決上述難題就必須在光路上實(shí)現(xiàn)交叉功能以及分叉連接功能。因而，在光連網(wǎng)中除了努力擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的容量、實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)重建以及重組外，還必須要增加一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這也就意味著，在SDH 電網(wǎng)絡(luò)通信后的另一個(gè)發(fā)展高潮就是光纖網(wǎng)絡(luò)。

光聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：第一其不僅能夠靈活的重組網(wǎng)絡(luò)，完整呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)性，還能夠有效的組建超大容量的光網(wǎng)絡(luò)；第二光聯(lián)網(wǎng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的系統(tǒng)和制式并未做出限制，這樣能夠極大的縮短恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，若能夠?qū)崿F(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)，其恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間可能僅僅需100ms。正是基于光聯(lián)網(wǎng)的上述特點(diǎn)，如果能夠成功的建立一個(gè)全國范圍的大容量、透明、靈活的骨干網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠快速拉懂經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也有利于國家的信息安全。

開發(fā)新一代的光纖

為了滿足不同地域的城域網(wǎng)以及干線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，則必須要建設(shè)具有大容量的光纖，傳統(tǒng)的單模光纖從技術(shù)上已經(jīng)無力承擔(dān)起這種超大容量、超高速以及超長距離傳輸?shù)男枰Ｄ壳澳軌虺袚?dān)起超大容量、超高速以及超長距離傳輸?shù)男枰男乱淮饫w主要為：G.655 光纖以及全波光纖，相對(duì)于G.655 光纖而言，全波光纖更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿ü饫w進(jìn)行了工藝上的改革，雖然全波光纖與G.652 匹配包層光纖一樣，但是全波光纖成功的消除了由于水峰所帶來的衰減，這樣便能開放第5 個(gè)低損窗口。但由于其他配套技術(shù)上的限制，全波光纖距離廣泛應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)中仍有相當(dāng)長的距離。

3 結(jié)束語

本篇論文帶領(lǐng)我們一起回顧了我國光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程，介紹了光纖通信技術(shù)的基本特點(diǎn)，深入地探討了我國光纖通信技術(shù)的趨勢(shì)走向。光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)最為重要的支撐平臺(tái)，在信息化的新時(shí)代社會(huì)中無疑將會(huì)起到至關(guān)重要的積極作用。因此我們完全有理由認(rèn)為光纖通信進(jìn)入了又一次蓬勃發(fā)展的新階段。而這一次發(fā)展涉及的范圍更廣，技術(shù)更新更難，影響力和影響面也更寬，勢(shì)必對(duì)整個(gè)電信網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，我國的光纖通信技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段，還有很大的進(jìn)步空間，還需要科研人員的不斷研究，以取得更新的成果。