摘要:采用光纖接入網(wǎng)是光纖通信發(fā)展的必然趨勢，盡管目前各國發(fā)展光纖接入網(wǎng)的步伐各不相同，但光纖通信技術以其突出的特點、發(fā)展過程中不斷完善的技術優(yōu)勢成為通信領域不可替代的、最主要的信息傳輸方式。

關鍵詞:光纖通信 特點 接入技術 新技術

光纖通信具有巨大的信息容量;光纖衰耗極低、傳輸距離長;光纖不受電磁干擾影響、信號串擾小、保密性能好;節(jié)約有色金屬;光纜尺寸小、重量輕、便于敷設和運輸?shù)任宕髢?yōu)點。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展已經(jīng)成為現(xiàn)代通信主要的傳輸方式。

1 光纖通信的特點

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸媒介的通信方式。從原理上看，光纖通信的基本物質由光源、光纖和光檢測器構成。光纖是用玻璃材料構造的光導纖維，絕緣體性非常好，不會有接地回路的問題;光纖之間基本沒有串繞現(xiàn)象，信息傳輸安全性保密性好;光纖的芯很細，傳輸系統(tǒng)所占空間小，節(jié)省空間。在光纖通信系統(tǒng)中，光波頻率的頻率高，光纖的損耗低，故光纖通信的容量要非常大。概括起來說，光纖通信的特點體現(xiàn)在以下幾點:

1.1 頻帶極寬，通信容量大。光纖大約可以利用50000GHz傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的容許頻帶(帶寬)是由光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性決定的。比如單波長光纖通信系統(tǒng)通常采用密集波分復用等復雜技術，來解決終端設備的電子瓶頸效應的問題，使光纖帶寬發(fā)揮應有的優(yōu)勢，進而增加光纖傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到10Gbps。

1.2 損耗低，無中繼設備，傳輸距離長。目前通信中使用的石英光纖損耗是所有傳輸介質中最低的，可低于0～20dB/km;而非石英系統(tǒng)光纖損耗更低，理論上損耗可低至10-9dB/km。因此，光纖通信系統(tǒng)跨越的無中繼距離更遠，使中繼站數(shù)目的減少，這就降低了系統(tǒng)成本和復雜性。

1.3 抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成，絕緣性好，不易被腐蝕。故光波導對電磁干擾有很強免疫力，它不受雷電、電離層的變化和太陽黑子活動等自然電磁的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，這對于通信材料來說，是個很大的優(yōu)勢。除以上特點之外，還有光纖徑細、重量輕、節(jié)約空間、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富，成本低;溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優(yōu)點，使其應用的范圍也越來越廣泛。

2 光纖接入技術

光纖接入網(wǎng)或稱光接入網(wǎng)，是以光纖為傳輸介質，并利用光波作為載波傳送信號的接入網(wǎng)，泛指本地交換機或遠端交換模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。

2.1 光纖接入網(wǎng)的分類 光纖接入網(wǎng)可分為有源光網(wǎng)絡(AON)和無源光網(wǎng)絡((PON)。采用SDH技術、ATM技術、以太網(wǎng)技術在光接入網(wǎng)系統(tǒng)中稱為有源光網(wǎng)絡。若光配線網(wǎng)(ODN)全部由無源器件組成，不包括任何有源節(jié)點，則這種光接入網(wǎng)就是無源光網(wǎng)絡。

現(xiàn)階段，無源光網(wǎng)絡(PON)技術是實現(xiàn)FT-Tx的主流技術。典型的PON系統(tǒng)由局側OLT(光線路終端)、用戶側ONU/ONT(光網(wǎng)絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopment Network(光分配網(wǎng)絡)組成。

PON技術可節(jié)省主干光纖資源和網(wǎng)絡層次，在長距離傳輸條件下可提供雙向高帶寬能力，接入業(yè)務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區(qū)域較分散而每一區(qū)域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)。

2.2 光纖接入的拓撲結構 通常的光纖接入的拓撲結構有點到點(P2P)方式和點到多點(P2MP)兩種方式。在點到點(P2P)的接入方式中，交換局為每個用戶分配一根光纖。在這種點到點光纖接入方式中每個用戶可以使用這個根光纖的全部帶寬，而且用戶的升級容易實現(xiàn)。增加，光纖數(shù)量線形增加，成本很高;第二，每個光纖提供的傳輸帶寬浪費嚴重，其他的用戶無法共享光纖的帶寬資源;第三，不利于開展多播和組播業(yè)務。因此這種點到點的光纖接入方式在實際中應用并不多。點到點接入方式的改進，中心局交換機和用戶交換機之間通過光纖連接，用戶交換機為每個用戶提供點到點的光纖接入，相對于點到點光纖接入，這種改進方式可以節(jié)約光纖資源。

另一種是基于PON的點到多點(P2MP)接入方式。這種無源的點到多點的接入方式中在用戶側使用無源光功率分配器，從而實現(xiàn)點到多點的用戶接入方式。相對于點到點光纖接入方式，點到多點接入的優(yōu)點非常明顯:第一，由于多個用戶共享一根光纖的帶寬資源，用戶成本相對較低，而且可以充分利用光纖的帶寬資源;第二，對于開展點到多點的多播、組播業(yè)務相對簡單，適合開展視頻廣播和流媒體業(yè)務;第三，減小中心交換局一側的光纖接頭數(shù)目，安裝和維護簡單，易于實現(xiàn)用戶網(wǎng)絡的優(yōu)化規(guī)劃。正是由于這些優(yōu)點，PON已經(jīng)成為光纖接入的主流技術。

3 光纖通信系統(tǒng)中的新技術探究

目前，光纖通信技術在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)，以及其他數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，都已經(jīng)得到廣泛應用，新技術也不斷涌現(xiàn)，提高了通信能力，擁有很大的需求和市場。目前光纖通信新技術的發(fā)展趨勢主要集中在以下幾個方面:

3.1 光器件的集成化 光電子器件的發(fā)展趨勢就是集成化、小型化。要實現(xiàn)全光通信網(wǎng)絡，器件的集成必不可少。光子集成芯片的制造需要將將激光器、檢測器、調制器和其他器件都集成到芯片中，這些集成需要在不同材料多個薄膜介質層上重復地沉積和蝕刻，這些材料包括砷化銦鎵、磷化銦等。盡管這是一種復雜的技術，但是由于互聯(lián)網(wǎng)語音和視頻業(yè)務的不斷增長，傳統(tǒng)的1M～6M的互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬變得不足，但是通過增加設備來提高速度擴大帶寬已經(jīng)不現(xiàn)實，因此光器件的集成是必須的，也是保證互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)增長的重要因素。

3.2 光交換技術 商用光纖通信系統(tǒng)，單信道傳輸速率已超過10 Gb/s，實驗WDM系統(tǒng)的傳輸速率已超過3.28 Tb/s?，F(xiàn)有網(wǎng)絡中，高速光纖通信系統(tǒng)僅僅充當點對點的傳輸手段，網(wǎng)絡中重要的交換功能還是采用電子交換技術。但是傳統(tǒng)電子交換機的端口速率只有幾Mb/s到幾百Mb/s，因此成為了整個通信網(wǎng)速率提高的瓶頸。徹底解決這個問題的辦法，就是實現(xiàn)全光交換。目前，光交換技術可分成光的電路交換(OCS)和光分組交換(OPS)兩種主要類型。光的電路交換類似于現(xiàn)存的電路交換技術，采用OXC、OADM等光器件設置光通路，中間節(jié)點不需要使用光緩存，目前對OCS的研究已經(jīng)較為成熟。但是OCS在光子層面的最小交換單元是整條波長通道上數(shù)Gb/s的流量，很難按照用戶的需求靈活地進行帶寬的動態(tài)分配和資源的統(tǒng)計復用，而光分組交換作為更加高速、高效、高度靈活的交換技術，其能夠支持各種業(yè)務數(shù)據(jù)格式———計算機通信數(shù)據(jù)、話音、圖表、視頻數(shù)據(jù)和高保真音頻數(shù)據(jù)的交換，成為研究的新熱點。超大帶寬的OPS技術可實現(xiàn)10Gb/s以上速率光信號的交換，對數(shù)據(jù)格式與速率完全透明，更能適應當今快速變化的網(wǎng)絡環(huán)境，能為運營商和用戶帶來更大的收益。在更加實用化的光緩存器件和光邏輯器件產生以前，對二者要求不是很高的OBS以及OMPLS技術作為OPS的過渡性解決方案，將會成為市場的主流。

4 結語

光纖通信技術的快速發(fā)展促進了社會的信息化，而社會的信息化又進一步加速了光纖通信技術的發(fā)展，大容量、高速率是社會信息化的兩個重要特征，新型光通信技術正是為了針對性的解決這些問題而孕育產生的，這必將使得光纖通信技術取的更大的發(fā)展。

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