光纖通信傳輸技術(shù)的實踐應(yīng)用探析

劉立成，王圣元，李一東，荊業(yè)楚，劉宏宇

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

基于信息技術(shù)的發(fā)展，光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用和完善程度不斷提升，在優(yōu)化信息傳輸環(huán)境、提升信息傳輸穩(wěn)定性和安全性等方面發(fā)揮了重要的作用[1]。目前，社會公眾對信息傳輸?shù)臄?shù)量和質(zhì)量要求不斷提高，需要立足于信息傳輸技術(shù)發(fā)展，對光纖通信傳輸技術(shù)進行動態(tài)優(yōu)化與完善。因此，有必要對光纖通信傳輸技術(shù)的實踐應(yīng)用進行探析。本文從實際應(yīng)用的視角分析了光纖通信傳輸技術(shù)的特點，并在光纖到戶（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）技術(shù)、電力通信技術(shù)、光交換技術(shù)、波分復(fù)用技術(shù)等方面對光纖通信傳輸技術(shù)進行深度探析，為推進光纖通信傳輸技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展，深化技術(shù)應(yīng)用提供借鑒與參考。

1 光纖通信傳輸技術(shù)

1.1 技術(shù)簡介

光纖傳輸是近年來興起的信號與數(shù)據(jù)的傳輸方式，是以光導(dǎo)纖維和光纜為主要傳輸介質(zhì)、以光纖傳輸為基礎(chǔ)的新型通信傳輸技術(shù)[2]。同時，光纖傳輸技術(shù)在不使用中繼器的情況下，仍能將信號傳遞到數(shù)十公里以外的區(qū)域，整體效率遠超電話網(wǎng)絡(luò)傳輸與電纜傳輸。整體而言，光纖通信技術(shù)具有傳輸速率快、傳輸信息量大、傳輸距離長等特點，在我國的信息通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。基于我國通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信產(chǎn)業(yè)對光纖通信傳輸技術(shù)的要求逐步提高。為適應(yīng)行業(yè)和時代發(fā)展的需求，應(yīng)對光纖通信技術(shù)進行持續(xù)完善和優(yōu)化。

1.2 技術(shù)特點

1.2.1 傳輸信息容量大

傳輸信息容量大是光纖通信傳輸技術(shù)的主要特點之一，原因在于光纖通信技術(shù)的傳輸頻帶較寬，可以在信息傳遞過程中有效提高信息的傳輸容量[3]。目前，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用推動了信息種類多樣化與信息數(shù)量巨大化的發(fā)展，人們對信息傳輸?shù)男枨蟛粩嘣龃螅瑐鹘y(tǒng)的信息傳輸技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們對信息傳輸?shù)男枨蟆Ｒ虼耍罅Πl(fā)展光纖通信傳輸技術(shù)具有重要意義。

1.2.2 抗干擾能力強

為了有效保障信息傳遞的準確性，切實提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)以提升光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抗干擾能力為核心，對融合技術(shù)進行綜合選擇和應(yīng)用。由于光纖通信傳輸技術(shù)使用的光纖是一種抗干擾性極強的材料，能夠在自然界中通過阻隔電離層變化降低雷電雨雪天氣、太陽黑子活動等因素對通信傳輸?shù)挠绊懀瑫r光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用過程中，不受高壓電線、電氣設(shè)備等影響[4]。因此，光纖傳輸技術(shù)具有較強的抗干擾能力，有效提升了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

1.2.3 中繼距離長

中繼距離指在光纖傳輸?shù)倪^程中，基于損耗和色散等限制情況所明確的中繼器發(fā)射信號的最大傳輸距離。由于光纖通信傳輸技術(shù)的顯著特點是中繼距離較長，因此光纖通信技術(shù)在信息傳輸過程中產(chǎn)生的損耗相對較小。通常情況下，光纖通信傳輸技術(shù)的每千米損耗低至20 dB[5]。

1.2.4 保密性好

光纖設(shè)備本身具有良好的保密性，且光纖傳輸技術(shù)具有良好的抗干擾性能，加大了信息被竊取的難度。因此，在光纖通信技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，信息傳輸?shù)陌踩约氨Ｃ苄缘玫搅擞行ПＵ稀?/p>

2 光纖通信傳輸技術(shù)實際應(yīng)用

2.1 FTTH技術(shù)

FTTH技術(shù)指利用光纖接入網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實現(xiàn)信息高速傳輸，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度要求，是目前全業(yè)務(wù)、高寬帶接入的最佳模式[6]。同時，F(xiàn)TTH技術(shù)是光纖寬帶接入網(wǎng)的重要組成，對有效完成全光接入環(huán)節(jié)具有積極作用。為實現(xiàn)FTTH技術(shù)與光纖通信傳輸技術(shù)的融合應(yīng)用及發(fā)展，主要有以下兩個技術(shù)方案。

第一，應(yīng)用無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）（圖1），可以簡化光纖傳輸?shù)木W(wǎng)管復(fù)雜性，并可以在任意時間開展光纖通信系統(tǒng)的維修工作[6]。但該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速電子模塊價格過高，阻礙了技術(shù)深化應(yīng)用。

圖1 無源光網(wǎng)絡(luò)

第二，應(yīng)用點到點技術(shù)（Point to Point，P2P），可以保證用戶之間的信息傳輸不會互相影響[7]。同時，P2P技術(shù)應(yīng)用的價格較低，在具體應(yīng)用過程中具有一定優(yōu)勢。但其缺點也十分明顯，即需要在每個用戶點設(shè)置源節(jié)點，避免出現(xiàn)信息傳輸錯誤的問題。

綜上所述，PON技術(shù)與P2P技術(shù)的應(yīng)用都離不開光纖通信傳輸技術(shù)的支持，F(xiàn)TTH技術(shù)為社會公眾帶來了更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸體驗，對提高網(wǎng)絡(luò)信息傳播速度、保障信息傳輸安全等具有積極作用。

2.2 電力通信技術(shù)

2.2.1 光纖復(fù)合地線

光纖復(fù)合地線（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW）內(nèi)部包含一條或者多條光纜，外圍由鋼或鋁組成[8]。在信息傳輸過程中，光纖復(fù)合底線可以實現(xiàn)絕緣功能，避免遭到雷擊等天氣情況的破壞，有利于提升整體線路的抗沖擊性。但光纖復(fù)合地線的整體成本較高，多數(shù)情況下會在新建線路或老舊線路更新時使用。同時，光纖復(fù)合地線具有良好的光學(xué)性能，符合架空地線的機械性能、電氣性能要求。由于光纖復(fù)合地線的光纖部分受到外部金屬的保護，因此其具有較高的穩(wěn)定性，不需要長期維護，有效節(jié)約了線路維護成本。另外，光纖復(fù)合地線的安裝流程簡單，有效節(jié)約了施工成本。

2.2.2 光纖復(fù)合相線

光纖復(fù)合相線（Optical Fiber Composition Phase Conductor，OPPC）指將光纖技術(shù)復(fù)合在輸電線路中，具有相線功能和通信功能的技術(shù)內(nèi)容[9]。與光纖復(fù)合地線類似，光纖復(fù)合相線是光纖通信傳輸技術(shù)的重要組成部分，在具體實踐應(yīng)用中，能夠有效解決線路架空問題并節(jié)約電能，具有良好的應(yīng)用實效和應(yīng)用前景。

2.2.3 光纖自承式光纜

光纖自承式光纜指光纜通過自身加強構(gòu)件，提升自身負荷承受能力（能夠承受自身以及外界的負荷），主要包括金屬自承式和全介質(zhì)自承式兩種[10]。其中，金屬自承式光纜具有構(gòu)造簡單、成本較低以及安裝方便等特點。全介質(zhì)自承式光纜具有極強的抗干擾性、光纜傳輸性、機械性等特征，其穩(wěn)定性較強，能夠在各種情況中架空鋪設(shè)，同時還可以在高壓輸電線桿中直接搭建通信網(wǎng)絡(luò)，并可以與其他高壓輸電線路一同施工。現(xiàn)階段，全介質(zhì)自承式光纜已成為我國電力通信的主力光纖類型。

2.3 單纖雙向傳輸技術(shù)

單纖雙向（Bidirectional，BiDi）傳輸技術(shù)指在光纖通信過程中，可僅通過一根光纖同時完成雙向（兩個相反方向）的光信號傳輸，并能夠保證信號傳輸效率[11]。以實際應(yīng)用視角而言，在傳統(tǒng)的光纖通信傳輸技術(shù)中，為了完成雙向信號傳輸，需要應(yīng)用兩根光纖，這種傳輸方式造成了資源浪費，在經(jīng)濟性和環(huán)保性等方面不具有優(yōu)勢。因此，單纖雙向傳輸技術(shù)是現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的重要應(yīng)用方向。但目前，單纖雙向傳輸技術(shù)的在信號傳輸中的應(yīng)用仍存在一些不足，特別是其傳輸容量的不足。因此，如何提升單纖雙向傳輸技術(shù)的傳輸容量，進一步擴大該技術(shù)的使用范圍，成為重要探討的課題。

2.4 光交換技術(shù)

光交換技術(shù)是通過光纖進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、信號傳輸?shù)慕粨Q傳輸技術(shù)[12]。光交換技術(shù)可以分為光路交換技術(shù)、分組交換技術(shù)，在信號交換過程中不會改變電信號。作為全光通信網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)，光交換技術(shù)的應(yīng)用有效提高了寬帶利用效率，擴大了光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量，增強了光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力。基于現(xiàn)有的大部分情況看，光纖傳輸部分帶寬無限接近200 Tb/s，窗口為200 nm[12]。但其信號交換部分，帶寬僅有幾Gb/s，主要原因是電子本身特性制約了其交換速度。為提升信號交換實效，減少網(wǎng)絡(luò)成本，應(yīng)充分應(yīng)用光交換技術(shù)。由于光交換技術(shù)對數(shù)字傳輸速率要求較高，因此在光交換技術(shù)實際應(yīng)用中，應(yīng)將該技術(shù)應(yīng)用在10 Gb/s的通信場合中，以充分發(fā)揮光交換技術(shù)的作用價值。

2.5 波分復(fù)用技術(shù)

如圖2所示的波分復(fù)用技術(shù)（Wavelength-Division Multiplexing，WDM）是將載有信息、波長不同的光信號合成在同一根光纖上，沿單根光纖傳輸?shù)募夹g(shù)[13]。同時，光波分復(fù)用包括頻分復(fù)用和波分復(fù)用，光頻分復(fù)用技術(shù)與光波分復(fù)用技術(shù)無明顯區(qū)別。從技術(shù)視角而言，波分復(fù)用是頻分復(fù)用在光纖信道上的一個變例，可以同時傳送不同波長、相互獨立的光載波。波分復(fù)用技術(shù)可以通過兩個方向信號的傳輸，最終實現(xiàn)信號雙向傳輸。此外，波分復(fù)用技術(shù)的實際應(yīng)用可以對相鄰波峰間的間隔長短進行區(qū)分，進一步增大了已建光纖系統(tǒng)的容量，提高了既有光纖通信系統(tǒng)故障恢復(fù)速率，使光纖系統(tǒng)應(yīng)用具有較高的靈活性和可靠性。

圖2 波分復(fù)用技術(shù)

3 結(jié) 論

光纖通信傳輸技術(shù)具有抗干擾能力強、頻帶寬等優(yōu)點，是現(xiàn)階段我國廣泛應(yīng)用的一種通信方式，在提升數(shù)據(jù)傳輸安全與穩(wěn)定等方面具有積極作用。特別是在大數(shù)據(jù)背景下，高質(zhì)量傳輸信息數(shù)據(jù)對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要影響。據(jù)此，本文以實踐應(yīng)用的視角研究了光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用，基于光纖通信傳輸技術(shù)特征優(yōu)勢進行分析，探究了FTTH技術(shù)、光纖復(fù)合地線、光纖復(fù)合相線、光纖自承式光纜、單纖雙向傳輸技術(shù)、光交換技術(shù)以及波分復(fù)用技術(shù)的實際應(yīng)用。實踐分析表明，光纖通信傳輸技術(shù)在現(xiàn)代信息傳輸中的應(yīng)用取得了良好的成效，為社會公眾提供了良好的信息傳輸環(huán)境。未來發(fā)展中，光纖通信傳輸技術(shù)必將愈加完善，通過不斷整合先進技術(shù)發(fā)揮自身效能。