光纖有線通信技術在現代通信工程中的應用

李廣玉

21世紀是信息化時代，在社會經濟中信息占據著至關重要的地位，已成為國家發展的重要戰略資源，信息技術正逐步改變人們的生活生產方式，信息化成為了時代發展的潮流。通信是一門發展最快、新技術運用最多、最具活力的行業，數據通信作為信息交流的主陣地，如何推進現代通信工程建設發展成為了研究的重點。近年來，隨著信息化技術的迅猛發展，光纖有線通信技術的應用也受到了通信行業的關注。光纖有線通信技術以高效、迅速、靈活、準確為優勢，在現代通信工程建設中發揮著積極的作用，是社會公眾數據交流的關鍵方式，其具有更為廣闊的應用空間。

光纖有線通信技術的概述

現代通信系統類型很多，按照信息傳輸通道劃分，可將通信系統分為2大類，即有線通信、無線通信。作為應用最早、最廣的一種高效、準確、安全的通信方式，常見有線通信包括電視、有線電話、電報等。隨著科學技術水平的不斷提升，大量新技術、新工藝不斷涌現，尤其是光纖的誕生，為通信工程建設注入了新的動力。

光纖有線通信不同于其他通信方式，其載體為“光”，是一種以光纖為傳輸介質的通信方法。其優點包括容量大、頻帶寬、抗干擾能力強等。將其用于通信工程建設，可減少外界干擾，加快傳輸速率，避免材料損耗，且具有良好的可靠性和經濟性。伴隨光纖有線通信技術的推廣，光纖分布已覆蓋全球范圍，特別新技術的成功研制與利用，進一步推進了光纖有線通信技術的應用范圍。

光纖有線通信技術的特點

頻帶寬，通信容量大。以往通信工程傳輸介質多采用電纜、銅線等，光纖有線通訊出現以后，由于這兩種材質傳輸頻帶寬度較小，傳輸信息容量小，應用規模正逐步減小。光纖有線通信技術的應用，可以通過“光”傳輸信息，光纖在光源調質方法與光纖色散性等方面的特性，都可以進一步加快光纖傳輸速率，增大傳輸容量。此外，伴隨科學技術的進一步發展，為增加光纖傳輸容量，密集波分復技術得到了大量使用，從而保證了信息傳輸效率。

抗干擾能力強。相比其他通信技術，光纖有線通信技術的抗干擾能力較強，傳統通信工程傳輸介質受電磁信號影響較大，將會大幅降低通信質量。光纖有線通信技術以“光”為載波，在信息傳輸中基本上不會被電磁場影響，此外，在具體應用中多采用抗腐蝕性能良好的石英材料作為光纖有線通信材質，在惡劣的雷雨天氣下，光纖有線通信仍可正常使用，不會受到干擾。

材料耗損低。一般采用石英光纖作為光纖有線通信材料，此類材料的耐腐蝕性良好。在信息正常傳輸過程中，基于光的吸收和散射作用，光信號通過光纖可能會引發光功率減弱的現象，即光纖損耗。減小材料損耗，才能保證信息傳輸質量和效率。相比其他傳輸介質，據相關數據分析可知，每公里石英光纖的光纖損耗低于20dB/km，遠遠低于其他介質材料損耗。

敷設簡單。相比其他金屬線路信息傳輸通信方式，光纖有線通信采用的光纖材料具有輕便、小巧的特點，便于運輸，尤其是在敷設過程中，更加方便、快捷、簡單。

光纖有線通信技術在現代通信工程中的應用要點

全光網絡。全光網絡（AON All Optical Network）是指信號只是在進出網絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。因為在整個傳輸過程中沒有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網絡資源的利用率。

全光網絡是指在進出網絡時信號才進行光、電的相互轉換，在整個傳輸和交換過程中，一直以光的形式存在。也就是說在網絡傳輸整個環節無需電的處理，因此，可采用的傳送方式很多，例如PDH、SDH、ATM等，通過全光網絡的應用，可以進一步提升網絡資源的利用效率，保證信息穩定性。即便是在較為復雜的信號處理中，全光網絡仍具有可靠性。此外，該技術的應用，還能達到減少耗材、降低成本、加快信息傳輸速率的效果。其優點如表1所示。

表1 全光網絡的優點

光節點。在光纖有線通信技術當中，不僅要重視通信速率，更要關注通信質量。因此，合理使用光節點可以大大提高通信質量。一般來講，光節點所需材料較少，通過合理運用，可以有效避免信號延遲、亂碼等，能夠簡化網絡，提高抗干擾能力，因此，在通信工程建設中，光節點也是研究的重點。

光纖入戶技術的應用。光纖是通信傳輸系統的重要構成，因其獨特的優勢性能在現代通信工程行業得到了廣泛應用與推廣。光纖入戶是FTTX計劃的一部分，是指寬帶電信系統。光纖入戶是在光纖電纜的基礎上，通過光電子將電話三重播放、寬帶互聯網和電視等大量服務項目向家庭、企業傳輸。光纖入戶的架構很多，最常見的2種包括點對點形式拓撲、無源光網絡（PON）。PON采用的是點對多點形式拓撲方式，可大幅減少光收發器、光纖的數量，同時，減少中心局所需機架空間，大大降低成，在當今社會得到了廣泛認可。

復用技術與色散技術的應用。復用技術是指在傳輸路徑上綜合多路信道，隨后恢復原機制或解除終端各信道復用技術的過程。復用技術在數據通信當中可有效提升信道傳輸效率，目前應用較為廣泛。

密集波分復用技術（DWDM）是復用技術的重要類型之一，可承載8～160個波長，且隨著技術水平的不斷提升，DWDM技術分波波數上限值持續增大，一般間隔在1.6 nm以下，多適用于長距離傳輸系統。根據長期實踐觀測，全部DWDM系統均離不開色散補償技術的輔助，通過色散補償技術的應用，可以很好地消除波長系統中的非線性失真--四波混頻現象。例如，16波DWDM系統中補償采用常規色散補償光纖即可，40波DWDM系統則需要色散斜率補償光纖補償。在同一根光纖內，DWDM技術可同時進行多種波長的組合、傳輸，同時，可采用一根光纖向多根虛擬光纖轉換的方式，從而提高傳輸效率。隨著科學技術的不斷進步，更多信道被加設到每根光纖內，每秒太位的傳輸速度將不成問題。

案例分析

隨著現代通信工程建設步伐的不斷加快，現有網絡容量和性能已無法達到接入需求，本文以全光網絡為研究對象，通過某通信網改造工程進行分析與探討。表1為當前該通信網絡存在的主要問題，為解決此類問題，提出了無源全光局域網全光（POL）接入該網絡的解決方案。

表2 通信網絡存在的主要問題

無源全光局域網全光接入網絡解決方案是基于PON技術的基礎上，提出了一種新型局域網組網方案，不僅具備PON網絡的優勢特點，還能充分適用于該通信網絡，具有良好的應用效果。

在該解決方案中，以PON方案架構為主，匯聚網元為OLT，在核心機房部署，由核心機房到用戶，中間層選用了無源分光器，不用再進行獨立機房部署，無需供電。結合本通信網絡建設需求大、人多密集的現狀，決定在核心機房部署接入匯聚一體設備OLT，通過無源ODN網絡實現光纖到桌面的網絡覆蓋，終端ON U可接入各種類型，以此滿足用戶不同接入需求，例如高速上網、IPTV、VOIP， 電視等，可以實現的功能為視頻監控、一卡通等，通過支持POE供電的ONU外接AP方案，可以實現無線高速上網需求。

智能光網絡的體系結構中，智能光網絡的應用，是由業務層提出的帶寬需求，利用標準的控制面將動態自動的路由提供給傳送層，并利用信令UNI/NNI接口或管理系統接口等方式得以實現。而網絡管理平面將依舊進行全網管理。傳送平面、控制平面和管理平面是組成智能光網絡體系結構的三部分，光網絡連接主要利用信令、指配、混合方式完成。具體體系結構如圖1所示。

圖1 智能光網絡的體系結構

相比原通信方案，POL解決方案的具有應用情況如下：

帶寬一次部署， 網絡容量不斷升級。從機房到ONU之間，POL網絡鋪設的不是網線，而是光纖，各個PON口帶寬高達10G以上，甚至可達到100G以上。隨著時代的變遷和通信網絡需求的持續提高，采用該解決方案，后期無需更換光纖，僅將兩端設備或光模塊更換一下即可，從而簡化流程，實現網絡容量不斷升級，大幅節約了敷設成本。

智能全光扁平化網絡架構簡單、便于運維。相比原通信網絡層級，POL網絡層級少，且較為簡單，僅有OLT、ONT兩級有源設備，網絡層級的減少，為后期運營、維護管理降低了難度，可有效提升網絡的穩定性。

通過一纖三波技術完成全部業務。按照業務需求具體情況，ON U可以完成傳統電話POTS端口， 傳統電視同軸端口， 百/千/萬兆以太網端口， POE功能等業務，換言之，POL網絡無需采用多套網絡，即可實現多種業務的接入。

完善安全防護機制。POL網絡信息傳輸采用“光纖”，基本不會受到電磁干擾。同時，還支持AES128加密，能夠有效避免竊取信息問題發生。

POL設備還支持MAC綁定、802.1x認證等，可避免設備有非法用戶接入。

總體來講，通過POL全光接入方案的應用，可以達到高效、便捷、多功能、安全的應用效果，能夠提供一個可靠、安全的通信網運行環境。

光纖有線通信技術在現代通信工程中的應用發展

隨著信息時代的到來，5G、物聯網和人工智能等技術得到了大力發展，我們正逐步進入一個智能化的時代。在未來通信網技術發展中，智能全光網絡將成為必然發展趨勢。隨著新一代信息技術和制造業的深度融合，標準化體系日益完善，將持續推進光纖有線通信技術在現代通信工程中的合理應用，將進一步搭建完善的系統平臺，優化系統資源。為此，對光纖有線通信技術提出了更高的要求，尤其是全光網絡納米技術研究與應用，如納米結構的全光開關、全光納米器件，此類器件的優點在于尺寸小、重量輕、低功耗、快響應、超寬帶、多自由度等，是目前電子器件發展的重點項目， 可滿足超高速和超寬帶信息處理需求。

在光纖入戶當中，FTTH在中國市場還具有巨大發展空間， 城鎮化水平的提升，人們的網絡通信需求持續增長，用戶量也在不斷增加。同時，逐步向百兆、千兆及更高級別進發， 這也是中國光纖有線通信技術市場發展的關鍵動力。FTTH的進一步發展，將帶動PON技術、高速WDM及大容量OTN等光傳送技術的應用與推廣。隨著社會經濟的迅速發展，通信網絡規模持續擴大，通信智能化逐步向全網智能化方向發展，在未來發展中，將會面臨更多機遇與挑戰。

綜上所述，通信工程領域的迅速發展，是科學技術進步與創新的重要標志。光纖有線通信技術作為現代通信工程的重要應用技術，具有高效、靈活、抗干擾能力強等優勢。目前，光纖有線通信技術已成為人們生活中不可或缺的網絡通信工具，隨著研究的不斷深入，將進一步拓展光纖有線通信技術的應用范圍，能夠充分開發光纖技術的應用價值，為通信工程優化升級和社會經濟發展提供強有力的支撐。

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