光纤通信现状及未来发展趋势

余丽云

（工业和信息化部电子第五研究所华东分所,江苏 苏州 215009）

0 引言

光纤通信是现代信息传输的一种重要方式。光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信新技术不断地涌现,光纤通信能力与应用范围不断地扩大。光纤光缆是一种通信电缆,由两个或多个光纤芯组成,光纤芯位于保护覆层内,沿内部光纤进行信号传输。

1 我国光纤光缆的发展现状

光纤通信的诞生与发展是有线通信史上的一次重要变革。目前我国已完成了八纵八横的光缆干线敷设,高容量光缆干线已经成为了我国的信息通道,一个以光缆为主体的通信骨干网已基本形成[1]。近年来,随着技术的进步,加之通信业务爆炸式增长所带来的巨大的通信带宽需求,光纤通信再一次呈现出蓬勃发展的新局面。

1.1 单模光纤

单模光纤是一种最常用的光纤。随着光通信技术的发展,单一波长信道容量与光中继传输距离不断地提升,单模光纤性能仍有优化空间,主要表现在1 550 nm区的低衰减系数未得到充分的运用[2]。

1.2 核心网、接入网光缆

我国已在国家干线、省内干线和区内干线上全面采用光缆通信,核心网光缆均采用单模光纤,包括G.652型和G.655型光纤,并采用分立光纤代替光纤带。

接入网光缆具有传输距离短、分支多和分插频繁的特点,因此,采用一种增加光纤芯数,同时增加光纤集装密度的方法可以有效地提高光缆容量。接入网一般采用G.652单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。

1.3 室内光缆

室内光缆主要用于建筑物内的通信布线和网络设备之间的连接,可同时用于语音、视频和数据信号的传输。由于室内通信一般距离不长,因而可选用多模光纤,如G.657型光纤,其具备了柔软度好、传输速率快、抗干扰能力强和信号稳定清晰等特点。

1.4 电力线路中的通信光缆 [3]

电力系统中最理想的通信线材是全介质、无金属光缆。一般铺设在电力线路中的全介质光缆结构分为自承式结构 （ADSS）和架空线缠绕式结构两种。ADSS光缆因其具有适用范围广、可单独布网等特点而在我国电力系统中得到了广泛的应用。该类光缆在产品结构、光缆蠕变和耐电弧性等方面,还有完善的空间。

2 光纤通信技术的发展趋势

在光纤光缆中实现超高速、超大容量和超长距离的传输是光纤通信技术所不懈追求的,而实现全光网络覆盖是光纤通信的最终目标。

2.1 超大容量传输技术

目前,能有效地提高光纤传输系统传输容量的途径主要有两种:波分复用 （WDM）技术和光时分复用 （OTDM）技术。其中,WDM技术是通过增加光纤中传输信道的数量来提高传输容量的,目前1.6 Tbit/s的波分复用传输系统已经商用；而OTDM技术是通过提高单个信道的传输速率来提高传输容量的,其单个信道的最高传输速率已达到640 Gbit/s。

进一步地提高光纤通信系统传输容量的方法之一是:将WDM和OTDM技术配合使用,即将多个OTDM信号进行波分复用,形成超大容量OTDM/WDM通信系统,从而能大幅度地提高光纤传输容量。在此基础上,考虑到归零 （RZ）编码方式的信号在超高速通信系统中有占空比较小的特点,并且能有效地降低对色散分布的要求,对光纤非线性等也有较强的适应能力,因此,可最终形成基于归零编码方式的超大容量OTDM/WDM通信系统。

2.2 光孤子通信

所谓光孤子,是指一种皮秒 （ps）级超短光脉冲[4]。其特殊性在于其位于光纤反常色散区,在经历长距离传输后,非线性效应与群速度色散相平衡,其速度与波形仍能保持不变。

光孤子通信就是利用光孤子的这一特点来实现超长距离的信号无畸变传输的。与传统的光纤通信相比,光孤子通信具有容量大、误码率低、抗干扰能力强和无需中继传输等特点。搭建一套超高速、超长距离的光孤子通信系统已具备很完备的理论基础。光孤子通信技术未来可在超短脉冲的应用技术、时频域的超短脉冲控制技术等领域有进一步的突破。尽管光孤子通信尚处于实验探索阶段,但相信光未来其在超高速、超大容量和超长距离的光纤通信系统中有着光明的应用前景。

2.3 全光网络

所谓全光网络,是指网络传输与网络交换过程全部以光信号完成,只在进出网络时才进行光电转换。在传输过程中无需对电信号进行处理,因此可采用SDH、PDH和ATM等各种传输方式,有效地提高网络利用率[5]。

全光网络将是光纤通信技术发展的终极目标和理想阶段,未来的超高速通信网络将由全光网络覆盖。现有的光纤网络仅仅实现了网络节点之间的全光通信,而网络节点部分仍为电器件,电器件自身的性能成为了通信系统骨干网总容量提高的一大瓶颈。全光网络中全部环节的电节点都由光节点替换,节点之间的通信也实现了全光化,信息的传输与交换始终以光信号形式完成,在对数据信息进行计算与处理的过程中不再以 “比特”为基本单位,取而代之的是 “波长”。因此,全光网络将是今后光纤通信技术研究中一个非常重要的课题,也是一个具有颠覆性的课题。

目前,全光网络还处在发展初期、理论研究阶段,但已显现出良好的发展势头与明显的技术优势。从技术发展趋势来看,形成一个以光交换技术结合WDM技术为核心的光通信网络层,通过消除电光装换瓶颈从而建立全光网络已成为光纤通信发展的必然趋势,更是未来通信系统传输网络的核心。

3 结束语

光通信技术作为信息传输与处理的重要技术,经历了30多年的发展已日渐成熟,并展现出一系列无可比拟的技术优势,光孤子通信、全光网络时代将在不远的将来成为现实。就通信技术发展趋势而言,光通信技术将在未来的信息社会中逐步地取代现有的通信系统架构,成为未来通信技术发展的主流。

[1]辛化梅,李忠.论光纤通信技术的现状及发展 [J].山东师范大学学报 （自然科学版）,2003,47（4）:95-97.

[2]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景 [J].电信科学,2006 （8）:1-4.

[3]胡必武,余成.光缆及光纤通信在电力系统中的应用[J].深圳信息职业技术学院学报,2007,5（1）:29-31.

[4]蔡炬,杨祥林.光孤子通信技术的现状与未来 [J].半导体光电,2003 （1）:66-70.

[5]胡文娟,桂厚义,黄本雄.全光网的关键技术及其发展前景 [J].光通信研究,2005（2）:23-29.