光纖傳輸技術在電信領域的應用

◎王文強

光纖傳輸技術在電信領域的應用

◎王文強

光纖傳輸技術在電信領域有著極為廣泛的應用。本文從光纖通信的概況出發，介紹了光纖通信系統的基本組成部分，闡述了光纖傳輸的基本原理，重點研究了光纖傳輸技術在電信領域的應用方向。

隨著現代通信技術的發展，電信網業務也在不斷地向各個領域延伸，這對電信網的傳輸容量和帶寬提出了更高的要求，傳統的電纜通信已不能滿足電信運營的技術要求。為了滿足電信業務的發展需要和人們對高效通信的日常需求，一種更高效的有線通信技術開始得到重視并廣泛應用，這就是光纖通信技術。本文將介紹光纖通信技術的優勢、應用現狀、基本原理，并重點闡述光纖通信技術的電信網中的應用，以闡明光纖通信技術在電信網中的重要地位。

光纖通信概述

光纖通信技術是一種以光信作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的信息傳輸技術。光纖傳輸屬于有線通信的范疇，必須借助光纖才能完成信息的傳遞。利用光纖進行通信首先要將電信號轉換為調制光信號，然后注入光纖中進行傳輸，最后再轉化為電信號，從而完成了信號的傳輸。從上世紀80年代起，光纖通信技術對電信的發展起到了革命性的推動作用。隨著光纖制造技術的進步，光纖的傳輸損耗已經可以控制在0.20dB/km以下，這使光纖遠距離傳輸成為了現實。與其它傳統的電纜、銅線等有線通信技術相比，光纖通信技術有著傳輸容量大、通信距離長、傳輸損耗低、信號頻帶寬、保密性能好等一系列優點。直到現在為止，光纖通信已逐漸成為有線通信領域的主流技術。

光纖傳輸原理

光纖的核心組成部分是纖芯和包層，它們組成了可供光波傳遞的介質光波導。光在光纖中傳播的物理依據是全反射原理。如果光線在光纖端面的入射角滿足條件時，就可以在光纖內形成全反射。

本文以階躍型光纖為例闡述光波在光纖中的傳播過。假設纖芯的折射率為n1，包層的折射率為n2，并且要求n1＞n2，而空氣折射率為n0。光波被耦合到光纖后，當到達纖芯與包層的分界面時，若其入射角θi大于θc時，就可以保證光波在后續的路線中多次反射，即達到了全反射條件。該角度θc稱為全反射臨界角。而這個入射角θi大小又與由空氣中入射到光纖端面時的折射角θ2有關，因此，光波能否在光纖中傳播主要取決于入射角θi與臨界角θc的關系。臨界角θc可以由下式來計算：

光纖通信系統一般由光發信機、光收信機、光纖、中繼器以及光無源器件等部分構成。光發信機的作用是把需要傳輸的信號進行調制并耦合到光纖中；光纖的作用是為光信號提供傳輸通道；光收信機的作用是接收光纖傳過來的光信號并將信息復原。中繼器主要光信號進行功率補償；光無源器件主要是指光纖連接器和光纖耦合器，它們可以完成光纖之間的互連，以及光纖與電路的耦合。

電信網中的光纖傳輸技術

PDH技術。準同步數字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）技術是一種基于異步復用傳輸的通信方案，也是一種用于傳送高速信號的傳輸制式。它可以根據逐級碼速來解復用并完成異步復用功能的。PDH技術在電信網起步時起到了非常重要的作用，傳輸速率可達140M，對于電信網的點對點傳輸有很大的優勢，大大推動了電話業務的發展。然而，這種技術沒有業內統一光接口和電接口標準的支持，各廠家生產的設備之間無法進行自由連接。另外，PDH技術在通信過種中很難進行有效控制和信息的管理，并且幀結構的有效利用率很低，無論從系統管理還是從運行效率來看，都是不夠經濟實用的。隨著通信技術要求的提高，這些缺點日益突顯，因此PDH技術已經逐漸被SDH技術所取代。

SDH技術。同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）是一種由不同速度的數位信號提供相應等級的信息結構（復用和映射）及其相關的同步方法構成的技術體制，非常適用于光纖通信。SDH能夠實現復接、線路傳輸和交換功能的集成統一的綜合型信息傳輸網絡，它不但適用于光纖通信，還能很好地用于微波和衛星通信，能很方便地進行網絡管理、業務監控、網絡維護、設備互連等任務，使資源利用率大大提高、維護費用大大減少，成為目前通信技術研究熱點。SDH具有全球統一的數字傳輸體制標準，可以進行一次復用，集成了分插復用器和數字交叉連接，網絡重組能力顯著。SDH拓撲靈活，特別適用于光纖通信傳輸高速數據。由于以上優點，SDH已成逐漸成為傳輸網發展的主流方向，應用前景相當廣闊。SDH的不足之處在于其有效性和可靠性不能同時滿足，指針調整相對復雜，且系統安全存在一定的隱患。

WDM技術。密集波分復用（Wavelength Division Multiplexing。WDM）是一種光域復用技術，旨在提高光纖的傳輸帶寬。通過WDM技術，對于相同的傳輸容量能夠大大減少光纖需求。端到端的全光網以光網絡層為基礎，而后者又以WDM為基礎，全光網可以消除光電轉換帶來的信號失真，是未來光通信發展的最高目標。把WDM技術應用于電信網中，可以大大提高電信網傳輸系統的傳輸效率和通信容量。另一方面，基于WDM的電信網可以很容易實現擴容，使光纖帶寬資源利用率大大提高，還支持多種信號的同時傳輸，從而完成多種業務的同時接入，是電信網發展的主要方向之一。

OTN技術。光傳送網（Optical Transport Network ，OTN）是在WDM和SDH的基礎上發展而來的一種傳輸技術，它綜合了WDM和SDH的優點，因而比它們都更智能化，是將來傳送網發展的重要方向之一。OTN技術在電信網中的波長級業務具的很好的適用性和保護性，使得幀結構不易受損，方便維護，電層和光層協調能力強，對電信網的寬帶傳輸效率和適配性都有重要意義。

光纖通信技術的發展是實現未來全光網絡的基礎和前提，也是推動電信網發展的重要方式。可以預見，電信網中的光纖通信將朝著光網絡智能化、全光網絡、光弧子通信、光器件集成化的方向發展。積極推進光纖傳輸技術的研究，對于提高電信網運營質量的提高有著重要意義。

（作者單位：四川職業技術學院）