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      光纖通信的發(fā)展概述及未來趨勢

      2017-06-02 09:43:36周莎莎
      中國新通信 2017年10期
      關(guān)鍵詞:通信光纖背景

      周莎莎

      【摘要】 光纖通信屬于有線通信,它的傳輸媒介是光纖,信息載體是光,首先將電信號轉(zhuǎn)換成光信號,再通過光纖將光信號傳遞。因其具有傳輸容量大,保密性好,損耗低等許多優(yōu)點,已經(jīng)成為當今世界最主要的有線通信方式。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)光纖通信的特點并展望它未來的發(fā)展趨勢。

      【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:頻帶寬、容量大;損耗低、中繼距離長;用石英作為原料,環(huán)保無污染;不導電、抗干擾能力強;還具有不易腐蝕、抗輻射能力強、保密性優(yōu)等優(yōu)點,這可在軍事上或特殊環(huán)境使用。近年來光纖通信發(fā)展迅猛,已經(jīng)成為當今最主要的有線通信方式。

      光纖通信的發(fā)展歷經(jīng)了漫長而艱辛的過程。在早期,人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了。比如中國古代用“烽火臺”報警,歐洲人用旗語傳送消息等。1880年,美國人貝爾發(fā)明了光電話,這是現(xiàn)代光纖通信的雛形。1960年,美國的梅曼發(fā)明了激光器,它可以產(chǎn)生相干光,實現(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纖維的概念,指出了利用光纖進行信息傳輸?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,進而將梯度折射率多模光纖的衰減系數(shù)降至4dB/km。經(jīng)過十多年的研究,光纖損耗不斷降低并接近極限。1970年,光纖通信用的“光源”取得突破性進展。1970年,在室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷雙異質(zhì)結(jié)半導體激光器研制成功。雖然它的壽命只有幾個小時,但它為半導體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。后來又陸續(xù)出現(xiàn)多種激光器,且壽命不斷延長。1977年,貝爾實驗室研制的半導體激光器的壽命長達10萬小時。后來,實用的“光纖通信系統(tǒng)”得到發(fā)展。1976年,美國進行了世界上第一個光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗,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)。隨著科技的進步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成,光纖的價格會不斷地降低,應用的范圍會不斷地擴大,生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品這一行業(yè)會極大的推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。光纖是最偉大的發(fā)明之一,它徹底改變了人類通訊的模式,為目前信息高速公路奠定了基礎(chǔ)。近年來,光纖通信飛速發(fā)展,對通信技術(shù)產(chǎn)生了深遠影響,光纖通信技術(shù)已成為信息社會的支柱,是信息“高速公路”的骨干網(wǎng),是用戶、接入網(wǎng)及今后世界通信發(fā)展的主體。光纖通信未來前景可觀,預期會朝下述幾方面發(fā)展:

      (1)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展

      目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡,主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是,10Gbps系統(tǒng)對于光纜極化模色散比較敏感,而已經(jīng)鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求,需要實際測試,驗證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實的出路是轉(zhuǎn)向光的復用方式。光復用方式有很多種,但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規(guī)模商用階段,而其它方式尚處于試驗研究階段。

      (2)向超大容量WDM系統(tǒng)的演進

      采用電的時分復用系統(tǒng)的擴容潛力已盡,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。如果將多個發(fā)送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統(tǒng)的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本;3.與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān),是引入寬帶新業(yè)務的方便手段;4.利用WDM網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復可望實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。

      (3)開發(fā)新一代的光纖

      傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢,開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施的重要組成部分。目前,為了適應干線網(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)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。從長遠來看,BPON技術(shù)無可爭議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向,但從當前技術(shù)發(fā)展、成本及應用需求的實際狀況看,它距離實現(xiàn)廣泛應用于電信接入網(wǎng)絡這一最終目標還會有一個較長的發(fā)展過程。

      (4)全光網(wǎng)絡

      未來的高速通信網(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)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡結(jié)點處仍采用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M一步提高,因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。目前,全光網(wǎng)絡的發(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)展趨勢上看,形成一個真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡層,建立純粹的全光網(wǎng)絡,消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢。

      (5)光纖到戶

      移動通信發(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占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶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,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當,這使FITH的實用化成為可能。

      光纖通信技術(shù)和計算機技術(shù)是信息化的兩大核心支柱,計算機負責把信息數(shù)字化,輸入網(wǎng)絡中去;光纖則負責信息傳輸?shù)闹厝?。目前,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。

      中國已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè),移動通信網(wǎng)的建設也需要光纖網(wǎng)來支持;隨著寬帶業(yè)務的發(fā)展、網(wǎng)絡需要擴容等,光纖通信有著巨大的市場。光纖通信技術(shù)將其特點與時代科技、經(jīng)濟、社會有效結(jié)合,拓寬了通信的應用范圍,帶動了各領(lǐng)域的快速發(fā)展,產(chǎn)生了更多新效應,相信隨著科技的不斷進步和更新,光纖通信影響力范圍將逐步擴大,勢必對整個電信行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠的影響,對未來社會的經(jīng)濟發(fā)展做出巨大的貢獻。

      參 考 文 獻

      [1] 樊昌信等. 通信原理. 國防工業(yè)出版社

      [2]方志豪,方銳等. 光纖通信原理與應用. 電子工業(yè)出版社

      [3]孫學康,張金菊等. 光纖通信. 人民郵電出版社

      [4]張明德,孫小菡. 光纖通信原理與系統(tǒng). 東南大學出版社

      [5]毛謙,張繼軍. 光纖技術(shù)的現(xiàn)狀與反展趨勢. 中國電信建設

      [6]李業(yè). 淺論我國光纖通信的現(xiàn)狀及發(fā)展出路. 信息技術(shù)

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