光纖通信技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)研究

梁國(guó)茂　邢偉杰　楊光

【摘要】 近年來(lái)，光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。本文探討了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)，旨在為下一步的研究工作指明方向。

【關(guān)鍵詞】 光纖通信 技術(shù)特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)

一、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 通信容量大

由于光纖通信使用的光波具有很高的頻率，因此光纖通信具有很大的通信容量。目前實(shí)用水平為每對(duì)光纖傳輸480000多路電話信號(hào)，比同軸電纜3600路的通信容量大得多。

1.2 損耗低，中繼距離長(zhǎng)

由于光纖的衰減很低，所以能夠?qū)崿F(xiàn)很長(zhǎng)的中繼距離。目前，實(shí)際使用的光纖是石英光纖，和目前使用的其他傳輸介質(zhì)相比損耗是最低的，最大中繼距離可達(dá)200km以上。如果將來(lái)使用非石英介質(zhì)的極低損耗光纖，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平，則光纖通信系統(tǒng)的中繼距離可以達(dá)到數(shù)千、甚至數(shù)萬(wàn)千米。

1.3 抗電磁干擾能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量佳

石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。它還有一個(gè)重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點(diǎn)對(duì)于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通信應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。

1.4 信號(hào)串?dāng)_小，保密性能好

在電波傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

光通信技術(shù)作為一種新興的通信技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景和強(qiáng)大的生命力。目前學(xué)術(shù)界的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)。

波分復(fù)用技術(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，目前1.6Tbit /s的WDM 系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。僅靠OTDM 和WDM 來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

（2）光孤子通信。

光孤子是一種特殊的超短光脈沖，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。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信。

（3）全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

未來(lái)的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)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。隨著光放技術(shù)的發(fā)展，超長(zhǎng)距離的光域傳輸已經(jīng)沒(méi)有障礙，以自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）為代表的光交換技術(shù)使得業(yè)務(wù)的上下和交換可以在光域進(jìn)行，而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)使得城域網(wǎng)的接入層最終可以實(shí)現(xiàn)光纖化。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。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。從未來(lái)的應(yīng)用來(lái)看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展。

（4） 光纖通信技術(shù)的智能化。

隨著業(yè)務(wù)需求的多樣化和IP化，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。對(duì)于日益龐大的傳輸容量和日益繁忙的調(diào)度需求，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的安全性、高效性、復(fù)雜性都對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)提出了很高的要求，基于密集波分復(fù)用（DWDM）的光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)、適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）技術(shù)，正是為了適應(yīng)未來(lái)的智能光網(wǎng)絡(luò)（ION）的需要而得到飛速的發(fā)展。

三、結(jié)束語(yǔ)

光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在部隊(duì)信息化建設(shè)中也起到了重要作用。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。因此，加快對(duì)光纖通信技術(shù)前沿技術(shù)的研究，不但具有重要的理論意義，也同樣關(guān)乎部隊(duì)信息化建設(shè)的實(shí)現(xiàn)。endprint