光纤通信系统中光传输技术分析及维护

张可为

（黑龙江工程学院，黑龙江 哈尔滨 150000）

0 引 言

传统的通信系统一般情况下使用的都是定频通信系统，也就是说要想将信息传输到指定的地方，需要使用固定的宽带将信号调整到固定的频带上，然后在传输通道中进行传送，因此使得这种通信手段受到各种各样的限制。而光纤通信系统不仅传输的距离比较长、带宽比较大，而且具有较强的抗阻塞性，此外还能够确保信息数据的安全性，因此得到广泛应用，如广播、电视以及互联网等。光纤通信系统在一定程度上满足了人们对于通信、社会发展、日常生活以及经济发展等的需求，所以在光纤通信系统中，光传输技术的地位及作用非常重要，不仅能够保证信息传输的安全，而且使得信息数据的传送速度十分快，从而促进了社会、经济以及科学技术的发展。

1 光传输技术概述及特点

1.1 光传输技术概述

光纤通信系统中，光传输不仅是一项能够实时将光信号进行传输的简单技术，还可实现共享状态下的信息化技术，与此同时，光传输还具有十分强大的抗干扰能力、比较高的保密性能、宽频带以及极低的损耗等一系列在应用方面独有的应用优势。光传输技术的光波是通过光束来实现对信息的传输，然后通过光纤作为传送的介质，光波作为传输的载体。由于光波具有较高的相对频率，因此可以传输的信息数据比较多[1-3]。

光传输技术主要是将信号在进行传送的最后转变成为电信号，然后在将需要传送的一系列信号发送到光束中。通过激光器的作用使得激光束与电信号的频率相一致，将电信号转换成为光信号，信息数据以光信号的形式出现在接收端，最后在接收端口处通过使用检测器，将光信号转换成为电信号，通过一系列的解码工作恢复成信息数据原始的编辑状态[4]。

1.2 光传输技术特点

光传输技术的带宽比较高，对于噪音的抑制能力也十分显著，不仅如此，信息数据的传输范围也非常广范。在光纤通信系统中，充分发挥出了光传输技术终端的作用，不仅提升了光纤的传输能力，还拓宽了频带。由于光纤的材料基本是以石英为主，而且石英的化学性质相对来说比较稳定，因此，光纤传输相对来说也十分稳定。不仅如此，在实际的应用过程中，石英还具有较好的耐腐蚀性和绝缘性。光纤通信系统中需要使用到许多设备及各种组件，如电光转换器和光纤中继器等，同样可以使光传输技术拥有非常强大的抗干扰能力，进一步避免环境对其带来的不必要干扰。

1.2.1 抗干扰

目前，我国在光纤通信的发展过程中主要是将SiO2作为光纤的主要原材料。SiO2不仅具有较高的抗腐蚀能力，还具有十分强大的抗干扰和绝缘性能力，从而使得光纤通信系统在运行时基本上不会受到外界电磁信号等的干扰，进一步确保数据信息在传输过程中的稳定性和时效性。

1.2.2 低损耗

相较于红外光纤和复合光纤等的特征，石英光纤最为显著的特征便是能够使光信号在比较长的传输过程中不会出现较大的损耗，从而有效控制了其成本[5-8]。

1.2.3 光波保密

在光波进行传输的过程中，将石英光纤作为光波的传输媒介能够实现长距离的传输。由于其具有十分强大的抗干扰和抗腐蚀能力，因此具有较强大的保密功能，不会在传输的过程中出现串联等一系列问题，确保了信息数据传输的保真性和保密性。

1.2.4 频带宽

光传输技术过程中所使用的载波频率为30 000～100 000 GHz，相较于高频频带30～300 MHz来说，范围扩大了很多，因此使得光纤传输系统中光传输的频带可以在同一时间接收更多不同级别的频道。

2 光纤通信系统中光传输技术的分析

在光纤通信系统中，大体上使用的光传输技术主要包含波分复用技术、光弧子通信技术以及光纤接入技术3种。

2.1 波分复用技术

波分复用技术主要是通过单模光纤获取带宽资源，因为单模光纤在获取资源过程中的损耗十分低，还可以充分利用不同的通信频道、波长以及频率，进行光线结构低耗损区域的分组划分，将其分为相互独立的区域块，只不过这些区域块是一条一条的通信信道。每一条通信信道承载的光波不一样，因此数据信息也不同，在进行光发送的时候，主要依靠的是波分复用器，使不同频率的光波信号可以通过单一的光纤进行快速的传输。同时，在对光进行接收时使用的波分复用器可以根据光波的长度和不同的频率使得所有承载信息数据的载波得以进一步分离。总而言之，将波分复用器应用在线性光纤之中，可以使单一的光纤在同一时间传输多个信号，最大限度地提升了光纤传输的容量，同时也让光纤对信息数据的传输效果更好。

一般情况下，波分复用系统基本是由光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道以及网络管理系统5部分构建而成，具体如图1所示。

图1 光波复用系统的组成

在波分复用的系统中，最为主要的核心部分便是光发射机。它可以发射出的光信号波长虽然不同，但是可以满足人们对于精准度以及稳定度的需求。通过波分复用技术将光波投入到光功率放大器中对其进行放大，然后耦合到光纤之上进行传输。在这个过程中，一般采用的是掺铒光纤放大器，尽可能地避免因较长距离传输减弱光信号的现象。光接收机的主要组成是前置放大器与光分波器。首先利用光前置放大器放大长距离传输的处于减弱状态的光信号，然后再通过分波器完全接收具有各个特定波长的光信号。光监控信道主要是对每一个信道中的传输情况进行实施监控，在光发送的起始端插入这一节点所产生的光监控信号，令其与主信道的光信号进行充分混合，然后输出。在光接收的终点端对即将要接收的信号进行分波，获取1 510 nm的光监控信号。

帧同步字节、公务字节以及网管所用的开销字节基本上都是通过光监控信道进行传递的。在网络管理系统中主要是经过光监控信道的物理层对一些开销字节进行传送，实现对光波分复用技术的系统管理，如将开销字节传送到其他节点，接收其他节点的开销字节。这一管理主要使得光纤通信系统中的一系列功能可以进一步与上层的管理系统进行衔接[9,10]。

2.2 光弧子通信技术

光弧子通信技术是目前比较新型的信息传输技术，主要是对光学性质的利用，也是一种非线性的信息传播技术手段，而且能够传输的数据信息量十分大，还具有着非常快的传输速度。通过使用光弧子通信技术，我国目前已经达到了对数据信息的远程传输以及对数据信息高速传输的目的。未来，光弧子通信技术通过利用光学滤波技术和再生技术等可以提升数据的传输距离，而且最长可以超过10×105km。与此同时，在与超短脉冲控制技术、超长距离高速通行技术等的有机结合，使得传输的速率高达100 Gb/s甚至更高。

光弧子所设置的实验装置如图2所示。光弧子源主要是由增益开关半导体激光器产生，将其注入到21 km色散位移光纤EDFA1和EDFA2之中，并分别经过1 480 nm以及980 nm LD泵浦。在泵浦光的作用下，各种离子能在不同等级之间形成粒子数的反转，这对于波长为1 550 nm的光信号有着非常大的作用。

图2 光弧子实验装置

对于入射光脉冲以及经光纤传输后输出光脉冲的宽度来说，基本都是由与二次谐波强度有关的自相关仪进行测量，而且根据光纤输入与输出光脉冲的宽度准确判断光弧子传输结果。只要输出光脉冲的宽度比输入光脉冲的宽度小或者二者宽度相同，那么便可实现光弧子传输。

2.3 光纤接入技术

光纤接入技术是目前我国应用最为广泛的信息数据传输技术，基本上已经实现了光纤入户，而且也满足了广大居民对于网络信息传输速度的需求。光纤接入技术主要是使用位同步数字的传输技术，在同步光纤网络的基础上进行拓展使用，通过重新整合新型技术能够更好地实现光纤的传输。在使用位同步数字传输技术的时候，可以让帧结构数字的传输速率和光路接口等实现高度统一，与此同时还能够兼容准同步数字体系，从而能够在进行传输的网络中进行随意的相互联通传输，进一步实现了在全球范围内的通用。

3 光传输技术的应用与发展趋势

3.1 光传输技术的应用

随着科学技术的快速发展与进步，使得光传输技术由传统的10 Gb/s和40 Gb/s发展到现如今的100 Gb/s，而且生命周期也得到了大大提升，大约在10年左右，应用范围十分广泛。

3.1.1 在传媒行业的应用

随着社会不断的进步，目前我国已经进入了数字信息化的社会，使得各行各业对于通信传输技术的使用都十分普遍，而且光纤通信技术正好完全满足了各行各业大部分的发展需求，特别是对于传媒行业。光纤通信系统中的光传输技术为其带来了具有跨时代意义发展前行的需求。

3.1.2 在互联网上的应用

在这个“互联网+”“大数据”的时代背景下，社会各界基本都是通过互联网实现相互之间的衔接与通信，而且在互联网上的通信信息量也非常巨大。由于光纤通信系统能够承载并运输大量的数据信息，在很大程度上能够为大量数据信息的传输奠定坚实的基础，提供稳定、优质传输的保障。

3.1.3 在通信工程领域的应用

在通信工程领域中，光传输技术一般应用于长途干线传输建设、本地骨干传输网以及创造多功能通信系统。将光传输技术应用在长途干线传输建设不仅可以降低工程实施的成本，还可以确保传输的质量、准确度以及效率等[11]。因为与传统的信号传输介质相比较，光传输技术中对于光纤的光损耗程度不仅十分低下，而且还可以提升对数据信息的传输速度，从而充分发挥光传输技术在通信领域中的优势。

3.2 光传输技术的发展趋势

在互联网如此发达的今天，不仅使通信领域实现了改革和创新，还使得人们对于信息的需求提升了很大的一个层次。光纤通信系统中，光传输技术不仅可以为整个通信网络构建稳定的平台，还在整个网络运营中起着关键性的作用。因此，国家对于光传输技术以及光传送网的研究分析，除了能够促进移动通信网络快速的增长，实现广大人民群众的需求以外，还建立了一个十分完善的全新的基础传输网络，为社会发展过程中发生的业务提供了强有力的竞争生存能力，使得业务运营发挥出了自身最为重要的作用及现实意义。随着对光传输技术应用的越来越娴熟、广泛，使得将网络将发展的下一个目标便定位于在IP网络基础上逐一替换传统网络，与此同时还要融合通信网、电视网以及因特网等，使得网络的业务范围得到进一步扩大，即要保留原有的语音功能、影视节目以及数据信息的传输等功能业务的基础上，还要增加一些安全、可靠的各种全方位业务，并确保其能够在一个安全性非常高的情形下进行正常、稳健的运行。

光传输技术在未来的发展应用应该是一个能够融合各种关于的高宽带数据信息业务以及语音业务的融合体。多业务对于网络数据信息的要求十分的严格，还会严格要求其从业务、终端、网络以及运维等多方面进行全方位融合，使得各种网络之间的融合成为了实现所有融合的根本所在。

4 结 论

光纤通信系统中，光传输技术不仅能够给广大人民群众的生活带来翻天覆地的变化，还使得我国能源通信得到了快速稳健的发展。特别是对于工作的人员来说，为了能够确保光纤通信技术能够获得健康的可持续发展，需要不断提升自身的综合素质。只有不断提升有关工作人员自身的实力，才能够进一步发展光传输技术，并使其在一次又一次的改革发展过程中实现蜕变，并让光纤通信系统中的光传输技术向着快、高、强的质量方向快速的发展。