浅谈通信工程中光纤技术的应用与发展

王建

【摘要】 光纤通信技术的应用是一次世界性的改革，他使人类的通信技术飞速发展。在将来的科学进步中，光纤通信也会起着举足重轻的作用。

【关键词】 光纤技术 应用 发展趋势

引言

光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信方式。光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。

一、通信工程中光纤技术的优点

1.1频带极宽，通信容量大

光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps。

1.2损耗低，中继距离长

目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，可大大降低系统成本。

1.3抗电磁干扰能力强

光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。

1.4无串音干扰，保密性好

光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

二、通信工程中光纤技术的应用

2.1光弧子通信技术

光孤子通信是利用光孤子作为载体的通信方式。光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲（即光孤子流），作为信息载体进入光调制器，使信息对光孤子进行调制。被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后，进入光纤中传输。

为克服光纤损耗带来的光孤子减弱，在光纤线路上周期性地插入EDFA，向光孤子注入能量，以补偿光纤传输而引起的能量损耗，确保光孤子稳定传输。在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光孤子所承载的信息。

光孤子通信目前仍处于探索和实验研究阶段，其在超长距离、高速、大容量的全光通信中，特别是在海底光通信系统中，有着极大的发展前景。

2.2相干光通信技术

相干光通信的出现，使得光纤通信实现大容量、高速率、远距离传输成为了可能。将在通信中占有重要地位。

相干光通信主要是采用了外差检测方式，在接受设置本振激光器，在接受的时候将经光纤传过来的光信号与I.D产生的激光加在光电检测器上。在光电变换过程中产生差频电信号，最后经中方和解调后得到发送端要传送的电信号。无线电通信通过引入外差检波方式，解决了高频放大滤波的问题，提高了接受选择性。通过引入相干调制技术，充分利用无线电波的频率和相位信息，大大加强了无线电通信系统的新能。

2.3光复用技术

在SDH传输网当中多路信号复用，即对电信号进行时分复用。在全光通信网中为了进一步提高光通信传输效率，需要直接对光信号复用。光信号的复用在光域上可进行时分复用、波分复用、码分复用。

光时分复用是指在将统一光载波长上的时间分割为周期性的帧，而帧再划分为若干时隙，根据相应的分配原则，是光网络单元只能在限定的时隙向上行信道发送信号，同时光交换网络可以从各个时隙里面准确接受光网络单元信号。

波分复用是指将波长多个间隔为数十纳米光源进行调制，使得在同一条光纤中传输，提高十倍以上信息容量。在单向波分复用系统中，发送端通过多个激光器发出多个不同波长光，把它们调制之后，利用复用器合起来，合到一根光纤中传输。再在接收端利用解复用器把多个波长不同的光载波分开，分别送至相应的光检测器上得出相应的信息。

码分复用是指扩频通信的方式，首先针对用户所具有的相互正交的码序列进行算法运算，在调制到光信号上。在接收端上，使用用户特有正交码恢复原来的数字信号，由于即使知道用户的正交码必须非常接近网络才能解码，所以给窃听者带来了很大的困难，所以码分复用具有保密性强的特点。特别是用户可以随时异步接入，具有很强的便捷性。

三、通信工程中光纤技术的发展趋势

3.1向超高速系统的发展

目前10Gbps、40Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚、中国也已开始大量应用。它现实的出路是转向光的复用方式。目前波分复用（WDM）方式已进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

3.2向超大容量WDM系统的演进

采用时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1%，还有99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用的基本思路。

基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps（2×16×10Gbps），实验室的最高水平则已达到2.6Tbps（13×20GtWs）。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

3.3实现光联网

实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层威力。根据这个思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建設一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施（NJJ）奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的意义。

3.4开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上已满足不了超高速长距离传送网络的发展需求，开发新型光纤已成为重要课题。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了非零色散光（G.655光纤）和无水吸收峰光纤。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向。

3.5解决全网瓶颈的手段一光接入网

近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络将成为全数字化、软件主宰和控制、高度集成和智能化的网络。而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的（90%以上）、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。

四、结束语

目前光纤通信技术已成为最重要的信息传输技术，在通信领域得到了普遍应用，即使在全球通信领域处于低迷状态时，光纤通信技术仍得到一定的发展。光纤通信技术的应用必将代替一切其他的信息传输方式，成为未来通信领域发展的主流技术，带领人类进入全光时代。

参 考 文 献

[1]崔嵩.接入网技术在铁路通信工程中的应用[J].通信观察，2011.12

[2]李汪洋.市场经济发展趋势下的通信产业链[J].通信产业技术，2010.17