光纖通信的關鍵技術及其發展趨勢分析

金俊秀 李官敏

【摘要】 光無處不在。在人類發展的早期，人類已經開始使用光傳遞信息了。但那時候傳遞的信息容量非常少，局限性也很大。隨著社會的發展，信息傳輸與交換量與日俱增，傳統的電通信方式已不能滿足人們的需要。為了擴大通信容量，通信方式從中波、短波發展到微波、毫米波，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。這樣就出現了現在的光通信技術，就是光纖通信。

【關鍵字】 光纖 通訊方式 信息容量

一、光纖通訊現狀

1、光纖通訊簡介。光纖通信（Fiber-optic communication），也作光纖通訊。光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式，首先將電信號轉換成光信號，再透過光纖將光信號進行傳遞，屬于有線通信的一種。光經過調變后便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統對于電信工業產生了革命性 ，同時也在數位時代里扮演非常重要的角色。光纖通信傳輸容量大，保密性好等優點。光纖通信現在已經成為當今最主要的有線通信方式。

2、光纖接入技術。隨著通信業務量的不斷增加，業務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業務，高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。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，而傳統的接入方式已經滿足不了需求，因此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。

作為光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了，它可以和多種技術相結合，比如ATM、SDH和以太網等，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FTTH方案；GPON對電路交換性的業務支持最有優勢，又可以充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高；相比之下，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。

二、光纖通訊技術發展趨勢分析

1、傳輸距離及速度的提升。超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看，網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用（TDM）方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30%～40%：因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。超大容量WDM系統的演進。采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%，99%的資源尚待發掘。實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。近幾年來隨著IP業務量的爆炸式增長，電信網正開始向下一代可持續發展的方向發展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。

2、光弧子通訊。光孤子通信介紹光孤子技術的出現，對于現代通信的發展起到了里程碑的作用。尤其在現代通信技術向大容量傳輸和延長中繼距離方向發展時，光孤子傳輸不變形的特點決定了它在通信領域里應用的前景。從光孤子傳輸理論分析，光孤子是理想的光脈沖，因為它很窄，其脈沖寬度在皮秒級。這樣，就可使鄰近光脈沖間隔很小而不至于發生脈沖重疊，產生干擾。利用光孤子進行通信，其傳輸容量極大，可以說是幾乎沒有限制。傳輸速率將可能高達每秒兆比特。近年來，光孤子通信取得了突破性進展。光纖放大器的應用對孤子放大和傳輸非常有利，它使孤子通信的夢想推進到實際開發階段。

3、網絡全光化。全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統，更被公認為是光纖通信中最有發展前途、最具開拓性的前沿課題。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優點：首先傳輸容量比最好的線性通信系統大1個～2個數量級；其次可以進行全光中繼。正因為光孤子通信技術的這些優點和潛在發展前景引起業界的廣泛關注。經過不懈的努力已為實現超高速、超長距離無中繼光孤子通信系統奠定了理論基礎。在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

三、結束語

光纖通信技術是信息科技發展的產物之一，與信息科技的發展是相輔相成的。目前光纖通信技術在我國的應用已經十分普及，技術發展趨勢也十分明確，未來將會繼續在社會和經濟活動中發揮重要作用。

參 考 文 獻

[1] 穆道生主編.現代光纖通信系統.北京：科學出版社，2005.9

[2] 劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著.光纖通信.西安：西安電子科技大學出版社，2001.8

[3] Joseph C，Palais著；王江平等譯.光纖通信（第五版）.北京：電子工業出版社，2006.1