陳偉 劉炳良

摘 要：光纖通信具有很多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展非常迅速，光纖光纜廣泛應(yīng)用于有線通信領(lǐng)域，已成為通信發(fā)展的主流。本文對(duì)光纖通信技術(shù)概念、光纖通信主要技術(shù)以及光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)做簡(jiǎn)單的探討。

關(guān)鍵詞：光纖電子；通信技術(shù)；趨勢(shì)

一、光纖通信技術(shù)概念

光纖通信技術(shù)是將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，以光纖作為介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信技術(shù)，具有通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)干擾小、保密性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。

1、光纖通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)的形式

光纖通信技術(shù)系統(tǒng)分為光纖模擬通信系統(tǒng)、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)以及光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

1.1光纖模擬通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過(guò)廣大和預(yù)調(diào)制基帶信號(hào)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，在接收端通過(guò)解調(diào)和放大等處理將正常電信號(hào)釋放出來(lái)。

1.2光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過(guò)放大、取樣和數(shù)字量化基帶信號(hào)怪電信號(hào)處理，在接收端逆過(guò)程處理。

1.3光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過(guò)放大基帶信號(hào)怪電信號(hào)進(jìn)行處理后，到接收端進(jìn)行逆過(guò)程處理。光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與光纖數(shù)字通信系統(tǒng)相比缺少了碼型變換過(guò)程。

2、光纖通信技術(shù)工作原理

數(shù)字光纖通信電路傳送的模擬信號(hào)被發(fā)送端收后，通過(guò)電端機(jī)將傳送模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)放大、取樣和量化基帶信號(hào)等對(duì)電信號(hào)處理，經(jīng)過(guò)調(diào)制將信息調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，并且電信號(hào)的頻率直接影響的光的強(qiáng)度。通過(guò)光纖將光束發(fā)出去，在接收端通過(guò)檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)交恢復(fù)原傳輸模擬信息。

3、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

3.1通信容量較大。光纖通信在使用過(guò)程中由于傳輸速度與質(zhì)量相對(duì)于其他電纜與銅線來(lái)說(shuō)擁有顯著的優(yōu)勢(shì)。光纖通信技術(shù)利用光源調(diào)制的特殊性、調(diào)制的方式以及光纖是色散特性使得明顯改善了光纖通信的質(zhì)量。同時(shí)，光纖通信在運(yùn)用時(shí)中單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)可以最大程度的發(fā)揮光纖通信的效用，顯著提升其傳輸容量。

3.2傳輸損耗較低。一般石英光纖損耗大約在0-20dB/km左右，這一水平的傳輸損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他介質(zhì)。因此，可以判斷石英光纖損耗是一種明顯的低消耗材料。在跨度更多的無(wú)中繼距離傳輸中可以顯著減少損耗。伴隨著中繼站數(shù)量的不斷減少，系統(tǒng)的成本與復(fù)雜性得到了降低，光纖通信在長(zhǎng)途傳輸?shù)倪^(guò)程中可以發(fā)揮最大的使用效益，降低經(jīng)濟(jì)成本。

3.3保密性良好。光纖通信中的廣播可以提升光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)效果。光纖通信技術(shù)能夠?qū)⑿盘?hào)完整的封存在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，有可能泄露的射線都將被不透明包皮吸收。這一方式不會(huì)導(dǎo)致光波泄露，同時(shí)光纖在傳輸過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)串音干擾，光纖通信的內(nèi)容將擁有較高的保密性。

二、光纖通信主要技術(shù)

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)。目前主要技術(shù)有以下幾種：

1、波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器匯全在一起，并耦合到光線路的同一要光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)，在接收端，經(jīng)解復(fù)用器將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一要光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，稱為波分復(fù)用。

2、光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，業(yè)務(wù)種類也不斷豐富，人們不僅需要傳統(tǒng)的話音服務(wù)，而對(duì)高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視像等業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越迫切。這些業(yè)務(wù)都需要較大的帶寬，傳統(tǒng)的金屬線接入甚至VDSL都無(wú)法滿足需求，所以轉(zhuǎn)向帶寬能力強(qiáng)的光纖接入。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx.

3、光孤子通信

光孤子通信是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而，經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。

4、超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用前景，這幾年波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展也確定十分迅猛。目前，1.6Tbit/S的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)，全光傳輸距離也在大幅度擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s.

5、全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自從光纖被引入通信網(wǎng)以來(lái)，它已為通信的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的增加，光纖通信技術(shù)也發(fā)展到了一個(gè)新的高度。光的復(fù)用技術(shù)如波分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、空分復(fù)用越來(lái)越受到人們的重視，但在以這些技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)有通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)要完成光/電/光的轉(zhuǎn)換，而其中的電子器件在適應(yīng)高速、大容量的需求上，存在著諸如帶寬限制、時(shí)鐘偏移、嚴(yán)重串話、高功耗等缺點(diǎn)，由此提出了全光網(wǎng)的概念。

三、光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1、收發(fā)模塊

光纖通信——現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸手段，光收發(fā)模塊作為光纖接入網(wǎng)的核心器件推動(dòng)了干線光傳輸系統(tǒng)向低成本方向發(fā)展，使得光網(wǎng)絡(luò)的配置更加完備合理。通信設(shè)備的體積越小，接口板包含的接口密度越來(lái)越高，要求光電器件向低成本、低功耗的方向發(fā)展。光收發(fā)模塊還需朝著超高頻、超高速和超大容量以及遠(yuǎn)距離、熱插拔等方向不斷發(fā)展。

2、真正實(shí)現(xiàn)光纖接入

在FTTx領(lǐng)域，中國(guó)地區(qū)的建設(shè)處于起步階段，但由于三網(wǎng)融合、光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低，加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。接入網(wǎng)采用無(wú)線是趨勢(shì)，但無(wú)線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來(lái)支撐，與FTTH相差無(wú)幾。FTTH+無(wú)線接入是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3、新型光纖光纜

構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。為了適應(yīng)干線網(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，XPON技術(shù)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。開(kāi)發(fā)新型光纖已成為歷史的必然。

4、光互連產(chǎn)品

光互聯(lián)網(wǎng)指的是網(wǎng)絡(luò)鏈路層的連接為直接連到高性能路由器的光纖波分復(fù)用（WDM）“專用”波長(zhǎng)的互聯(lián)網(wǎng)。光互聯(lián)網(wǎng)能夠滿足用戶日益增長(zhǎng)的帶寬需求和預(yù)期的Internet大發(fā)展而產(chǎn)生的大容量需求，光互聯(lián)產(chǎn)品包括：光放大器、光轉(zhuǎn)發(fā)器、光分插復(fù)用器OADM、光交叉連接器OXC、光開(kāi)關(guān)、交換路由器等。使用光互聯(lián)網(wǎng)不但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，而且隨著光交換和全光路由技術(shù)的成熟，具有最終邁入全光網(wǎng)的巨大潛力。

5.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。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。

（作者單位：1、遼寧鑫磊檢測(cè)技術(shù)有限公司；

2、遼寧宜居尚雅科技有限公司）