淺談通信工程中光纖技術的應用與發展

王建

【摘要】 光纖通信技術的應用是一次世界性的改革，他使人類的通信技術飛速發展。在將來的科學進步中，光纖通信也會起著舉足重輕的作用。

【關鍵詞】 光纖技術 應用 發展趨勢

引言

光纖是通信網絡的優良傳輸介質，光纖通信是以光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信方式。光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術。

一、通信工程中光纖技術的優點

1.1頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，目前，單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到10Gbps。

1.2損耗低，中繼距離長

目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，比其它任何傳輸介質的損耗都低；若將來采用非石英系統，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，可大大降低系統成本。

1.3抗電磁干擾能力強

光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。

1.4無串音干擾，保密性好

光波在光纖中傳輸，因為光信號被完善地限制在光波導結構中，而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內光纖總數很多，相鄰信道也不會出現串音干擾，同時在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。

二、通信工程中光纖技術的應用

2.1光弧子通信技術

光孤子通信是利用光孤子作為載體的通信方式。光孤子源產生一系列脈沖寬度很窄的光脈沖（即光孤子流），作為信息載體進入光調制器，使信息對光孤子進行調制。被調制的光孤子流經摻鉺光纖放大器和光隔離器后，進入光纖中傳輸。

為克服光纖損耗帶來的光孤子減弱，在光纖線路上周期性地插入EDFA，向光孤子注入能量，以補償光纖傳輸而引起的能量損耗，確保光孤子穩定傳輸。在接收端，通過光檢測器和解調裝置，恢復光孤子所承載的信息。

光孤子通信目前仍處于探索和實驗研究階段，其在超長距離、高速、大容量的全光通信中，特別是在海底光通信系統中，有著極大的發展前景。

2.2相干光通信技術

相干光通信的出現，使得光纖通信實現大容量、高速率、遠距離傳輸成為了可能。將在通信中占有重要地位。

相干光通信主要是采用了外差檢測方式，在接受設置本振激光器，在接受的時候將經光纖傳過來的光信號與I.D產生的激光加在光電檢測器上。在光電變換過程中產生差頻電信號，最后經中方和解調后得到發送端要傳送的電信號。無線電通信通過引入外差檢波方式，解決了高頻放大濾波的問題，提高了接受選擇性。通過引入相干調制技術，充分利用無線電波的頻率和相位信息，大大加強了無線電通信系統的新能。

2.3光復用技術

在SDH傳輸網當中多路信號復用，即對電信號進行時分復用。在全光通信網中為了進一步提高光通信傳輸效率，需要直接對光信號復用。光信號的復用在光域上可進行時分復用、波分復用、碼分復用。

光時分復用是指在將統一光載波長上的時間分割為周期性的幀，而幀再劃分為若干時隙，根據相應的分配原則，是光網絡單元只能在限定的時隙向上行信道發送信號，同時光交換網絡可以從各個時隙里面準確接受光網絡單元信號。

波分復用是指將波長多個間隔為數十納米光源進行調制，使得在同一條光纖中傳輸，提高十倍以上信息容量。在單向波分復用系統中，發送端通過多個激光器發出多個不同波長光，把它們調制之后，利用復用器合起來，合到一根光纖中傳輸。再在接收端利用解復用器把多個波長不同的光載波分開，分別送至相應的光檢測器上得出相應的信息。

碼分復用是指擴頻通信的方式，首先針對用戶所具有的相互正交的碼序列進行算法運算，在調制到光信號上。在接收端上，使用用戶特有正交碼恢復原來的數字信號，由于即使知道用戶的正交碼必須非常接近網絡才能解碼，所以給竊聽者帶來了很大的困難，所以碼分復用具有保密性強的特點。特別是用戶可以隨時異步接入，具有很強的便捷性。

三、通信工程中光纖技術的發展趨勢

3.1向超高速系統的發展

目前10Gbps、40Gbps系統已開始大批量裝備網絡，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞、中國也已開始大量應用。它現實的出路是轉向光的復用方式。目前波分復用（WDM）方式已進入了大規模商用階段，而其它方式尚處于試驗研究階段。

3.2向超大容量WDM系統的演進

采用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率低于1%，還有99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用的基本思路。

基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個，而實用化系統的最大容量已達320Gbps（2×16×10Gbps），實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps（13×20GtWs）。預計不久的將來，實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。

3.3實現光聯網

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。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層威力。根據這個思路，光光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性，又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。

光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展高潮。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡，不僅可以為未來的國家信息基礎設施（NJJ）奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的意義。

3.4開發新代的光纖

傳統的G.652單模光纖在適應上已滿足不了超高速長距離傳送網絡的發展需求，開發新型光纖已成為重要課題。目前，為了適應干線網和城域網的不同發展需要，已出現了非零色散光（G.655光纖）和無水吸收峰光纖。其中，全波光纖將是以后開發的重點，也是現在研究的熱點。從長遠來看，BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向。

3.5解決全網瓶頸的手段一光接入網

近幾年，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網絡將成為全數字化、軟件主宰和控制、高度集成和智能化的網絡。而另一方面，現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的（90%以上）、原始落后的模擬系統。兩者在技術上存在巨大的反差，制約全網的進一步發展。為了能從根本上徹底解決這一問題，必須大力發展光接入網技術。

四、結束語

目前光纖通信技術已成為最重要的信息傳輸技術，在通信領域得到了普遍應用，即使在全球通信領域處于低迷狀態時，光纖通信技術仍得到一定的發展。光纖通信技術的應用必將代替一切其他的信息傳輸方式，成為未來通信領域發展的主流技術，帶領人類進入全光時代。

參 考 文 獻

[1]崔嵩.接入網技術在鐵路通信工程中的應用[J].通信觀察，2011.12

[2]李汪洋.市場經濟發展趨勢下的通信產業鏈[J].通信產業技術，2010.17