周莎莎
【摘要】 光纖通信屬于有線(xiàn)通信,它的傳輸媒介是光纖,信息載體是光,首先將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào),再通過(guò)光纖將光信號(hào)傳遞。因其具有傳輸容量大,保密性好,損耗低等許多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為當(dāng)今世界最主要的有線(xiàn)通信方式。本文先概述光纖通信的背景意義和發(fā)展歷史,然后總結(jié)光纖通信的特點(diǎn)并展望它未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】 光纖 通信 背景 意義 發(fā)展
光纖通信和以往的電氣通信相比,有著許多優(yōu)勢(shì):頻帶寬、容量大;損耗低、中繼距離長(zhǎng);用石英作為原料,環(huán)保無(wú)污染;不導(dǎo)電、抗干擾能力強(qiáng);還具有不易腐蝕、抗輻射能力強(qiáng)、保密性?xún)?yōu)等優(yōu)點(diǎn),這可在軍事上或特殊環(huán)境使用。近年來(lái)光纖通信發(fā)展迅猛,已經(jīng)成為當(dāng)今最主要的有線(xiàn)通信方式。
光纖通信的發(fā)展歷經(jīng)了漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程。在早期,人類(lèi)已經(jīng)開(kāi)始使用光傳遞信息了。比如中國(guó)古代用“烽火臺(tái)”報(bào)警,歐洲人用旗語(yǔ)傳送消息等。1880年,美國(guó)人貝爾發(fā)明了光電話(huà),這是現(xiàn)代光纖通信的雛形。1960年,美國(guó)的梅曼發(fā)明了激光器,它可以產(chǎn)生相干光,實(shí)現(xiàn)光調(diào)制。1966年,美籍華人高錕和霍克哈姆發(fā)表論文,首次提出了低損耗光導(dǎo)纖維的概念,指出了利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目尚行院图夹g(shù)途徑,奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。
1970年,“光纖”的研制取得了重大突破。美國(guó)康寧公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。隨著光纖制備技術(shù)水平的不斷提高,進(jìn)而將梯度折射率多模光纖的衰減系數(shù)降至4dB/km。經(jīng)過(guò)十多年的研究,光纖損耗不斷降低并接近極限。1970年,光纖通信用的“光源”取得突破性進(jìn)展。1970年,在室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器研制成功。雖然它的壽命只有幾個(gè)小時(shí),但它為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)又陸續(xù)出現(xiàn)多種激光器,且壽命不斷延長(zhǎng)。1977年,貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器的壽命長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。后來(lái),實(shí)用的“光纖通信系統(tǒng)”得到發(fā)展。1976年,美國(guó)進(jìn)行了世界上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作為光源,多模光纖作為傳輸介質(zhì),速率為44.736Mbit/s、傳輸距離約10km,這一試驗(yàn)使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。
目前,光纖這種材料已經(jīng)成為主要傳輸信息的媒質(zhì)。隨著科技的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成,光纖的價(jià)格會(huì)不斷地降低,應(yīng)用的范圍會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大,生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品這一行業(yè)會(huì)極大的推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。光纖是最偉大的發(fā)明之一,它徹底改變了人類(lèi)通訊的模式,為目前信息高速公路奠定了基礎(chǔ)。近年來(lái),光纖通信飛速發(fā)展,對(duì)通信技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,光纖通信技術(shù)已成為信息社會(huì)的支柱,是信息“高速公路”的骨干網(wǎng),是用戶(hù)、接入網(wǎng)及今后世界通信發(fā)展的主體。光纖通信未來(lái)前景可觀,預(yù)期會(huì)朝下述幾方面發(fā)展:
(1)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展
目前10Gbps系統(tǒng)已開(kāi)始大批量裝備網(wǎng)絡(luò),主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開(kāi)始大量應(yīng)用。但是,10Gbps系統(tǒng)對(duì)于光纜極化模色散比較敏感,而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜并不一定都能滿(mǎn)足開(kāi)通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求,需要實(shí)際測(cè)試,驗(yàn)證合格后才能安裝開(kāi)通。它的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光復(fù)用方式有很多種,但目前只有波分復(fù)用(WDM)方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段,而其它方式尚處于試驗(yàn)研究階段。
(2)向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)
采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)的光源信號(hào)同時(shí)在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍;2.在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本;3.與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān),是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段;4.利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。
(3)開(kāi)發(fā)新一代的光纖
傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì),開(kāi)發(fā)新型光纖已成為開(kāi)發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前,為了適應(yīng)干線(xiàn)網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要,已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖,即非零色散光(G.655光纖)和無(wú)水吸收峰光纖(全波光纖)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,BPON技術(shù)無(wú)可爭(zhēng)議地將是未來(lái)寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向,但從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實(shí)際狀況看,它距離實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。
(4)全光網(wǎng)絡(luò)
未來(lái)的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段,也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線(xiàn)總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高,因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。目前,全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但它已顯示出了良好的發(fā)展前景從發(fā)展趨勢(shì)上看,形成一個(gè)真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。
(5)光纖到戶(hù)
移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對(duì)占優(yōu)的固定終端,希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)。光纖到戶(hù)的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶(hù)桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶(hù)的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實(shí)用化成為可能。
光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱,計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化,輸入網(wǎng)絡(luò)中去;光纖則負(fù)責(zé)信息傳輸?shù)闹厝巍D壳?,光纖技術(shù)大量的理論正在研究中,可以講是通信領(lǐng)域的第二次革命。
中國(guó)已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè),移動(dòng)通信網(wǎng)的建設(shè)也需要光纖網(wǎng)來(lái)支持;隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容等,光纖通信有著巨大的市場(chǎng)。光纖通信技術(shù)將其特點(diǎn)與時(shí)代科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)有效結(jié)合,拓寬了通信的應(yīng)用范圍,帶動(dòng)了各領(lǐng)域的快速發(fā)展,產(chǎn)生了更多新效應(yīng),相信隨著科技的不斷進(jìn)步和更新,光纖通信影響力范圍將逐步擴(kuò)大,勢(shì)必對(duì)整個(gè)電信行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響,對(duì)未來(lái)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。
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