光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀研究與發(fā)展分析

張國超　杜文文

【摘要】光纖通信在我國已有20多年的使用歷史。近年來，光纖通信得到了長足的發(fā)展，大幅提高了通信能力?；诟黝I(lǐng)域?qū)π畔⒘康男枨蟛粩嘣鲩L，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢也備受關(guān)注。本文主要綜述了我國光纖通信研究的現(xiàn)狀及其發(fā)展情況。分析了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)及光傳輸設(shè)備的維護(hù)，并對光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】光纖通信特點(diǎn)；現(xiàn)狀；維護(hù)；發(fā)展趨勢

1.光纖通信技術(shù)

1.1光纖通信技術(shù)

光纖通信是以光為信息載體，利用光導(dǎo)纖維傳輸信號，實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式?？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由纖芯，包層和涂層組成，利用纖芯和包層的折射率不同，實(shí)現(xiàn)光信號在纖芯內(nèi)的全反射也就是光信號的傳輸。

1.2光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1頻帶極寬，傳輸容量大

與電纜和銅線相比，光纖的傳輸帶寬要大得多。通信容量的大小與光纖的直徑?jīng)]有關(guān)系。對光纖通信系統(tǒng)而言，隨著終端設(shè)備的改進(jìn)和密集波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，又給它增添了帶寬和傳輸容量大的優(yōu)勢。

1.2.2損耗低，中繼距離長

與其它傳輸介質(zhì)相比，光導(dǎo)纖維的損耗是最低的；在信號傳輸距離相等的情況下，光纜中用的信號再生中繼器要比電纜中少得多；這就表明通過光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的成本，帶來更好的經(jīng)濟(jì)利益。

1.2.3抗電磁干擾能力強(qiáng)

石英有較強(qiáng)的絕緣性和抗腐蝕性。它還是電氣絕緣體，抗電磁干擾的能力比較強(qiáng)，不用擔(dān)心形成接地回路。光纖傳輸過程中不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜的干擾。特別適用于強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用。

1.2.4無串音干擾，保密性好

在電波傳輸?shù)倪^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，不會發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。

此外，光纖還有纖徑細(xì)、重量輕、易于鋪設(shè)；原材料豐富，成本低；耐溫性好、使用壽命長等特點(diǎn)。

2.光通信設(shè)備的故障分析及維護(hù)

2.1光通信設(shè)備的故障分析

光纖通信系統(tǒng)的基本組成包括計(jì)算機(jī)、電光轉(zhuǎn)換器、光纖中繼器、光電轉(zhuǎn)換器、光纜。

2.1.1光發(fā)射機(jī)部分

最為常見的故障類型是光傳輸設(shè)備的電光輸出失真，導(dǎo)致光信號傳輸失真，信號丟失較大。電光輸出特性受溫度和其他因素的影響，光強(qiáng)度或偏置電流發(fā)生變化時(shí)，電光輸出將受到影響。

2.1.2光分路器部分

基本不會發(fā)生故障，若搬移或動過端口，就會使端口接觸耦合不好或尾纖頭沾染灰塵，導(dǎo)致光功率下降而使接收功率下降，對這種情況，應(yīng)使端口接觸良好或用專用清潔劑清洗尾纖頭。

2.1.3光接收機(jī)部分

接收機(jī)分散在各處，工作環(huán)境較差，發(fā)生故障的類型也比較多，平時(shí)常見的故障主要出現(xiàn)在電源和尾纖接頭部分。在光節(jié)點(diǎn)處如果沒有穩(wěn)壓設(shè)備，或者它的供電電壓超出工作范圍時(shí)，將引起接收機(jī)的不正常工作和電源的燒毀，所以應(yīng)時(shí)刻通風(fēng)散熱。拔插后光纖纖頭會沾染灰塵，這將引起輸入光功率的下降，使得輸出電平降低，接受質(zhì)量差。

2.2光通信設(shè)備的維護(hù)

熟悉掌握光纖通信系統(tǒng)的組成、通信的工作原理以及信號流程是設(shè)備維護(hù)和檢修的基礎(chǔ)。此外，在實(shí)際維護(hù)工作還要注意下面的問題：

(1)保持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境良好。包括良好的設(shè)備供電質(zhì)量，適宜環(huán)境溫度、濕度、注意防塵等。這些是延長設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備故障的重要前提。

(2)通信設(shè)備不需做日常的調(diào)整測試工作，如日測試、月測試、季度測試等，只需定期利用監(jiān)控手段作預(yù)防性監(jiān)視即可，因此不提倡隨意亂動機(jī)器設(shè)備，以盡量減少人為障礙。

(3)檢查設(shè)備和處理故障時(shí)要特別注意不能帶電插拔機(jī)盤。插拔機(jī)盤前一定要先關(guān)斷電源，工作時(shí)要養(yǎng)成戴防靜電手套的習(xí)慣。

(4)更換故障插件/插盤是處理設(shè)備電路故障的主要方法。在合適的情況下要盡量預(yù)留些易損壞的插件/插盤。找出故障盤后應(yīng)及時(shí)和廠家聯(lián)系，返廠修理。

(5)要充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的作用?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)都有較完善的網(wǎng)絡(luò)管理功能，它可以在不中斷業(yè)務(wù)的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測，如故障監(jiān)測、故障類型判定及故障定位等，是預(yù)防性維護(hù)和處理故障的有效工具。

3.光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前光纖通信技術(shù)已得到了長足的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)新的技術(shù)，大大提高了其通信能力，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。

3.1光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1.1波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)指的是在同一條光纖上運(yùn)用多束激光進(jìn)行不同波長同時(shí)傳輸?shù)囊环N光波技術(shù)。該技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率或波長不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器，將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí))，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。

3.1.2光弧子通信技術(shù)

光弧子是一種特殊的超短波脈沖，它位于ps數(shù)量級上。因其位于光纖的反常色散區(qū)，使得在長距離的傳輸過程中，信號的傳輸速度和波形保持不變。當(dāng)前，保證長距離通信的信號無畸變是光弧子通信技術(shù)的主要應(yīng)用方向。因光弧子通信具備遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪芰?，所以在海底光纜通信中應(yīng)用廣泛。此外，同波分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合，使得光弧子通信兼具了大容量、超高速的特點(diǎn)。當(dāng)單信道的傳輸速率大于幾十G比特每秒時(shí)，它的技術(shù)優(yōu)勢方就會得到充分的體現(xiàn)。雖然，現(xiàn)在光弧子通信技術(shù)在某些技術(shù)方面存在著一些問題，例如如何減少系統(tǒng)中的放大器數(shù)量、怎樣延長放大間距等方面，但它將來必然會成為新一代主流的光纖通信技術(shù)。

3.1.3光纖接入技術(shù)

在光纖接入技術(shù)中，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)優(yōu)勢明顯，且較早就已出現(xiàn)，可同多種技術(shù)加以結(jié)合，例如以太網(wǎng)、同步數(shù)字體系(SDH)和異步傳輸(ATM)等，分別產(chǎn)生EPON、GPON和APON。但是受限于IP技術(shù)，APON技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出停滯不前，甚至走下坡路的態(tài)勢。GPON適合對電路交換性業(yè)務(wù)提供支持，但成本較高、技術(shù)也較復(fù)雜。比較而言，EPON成本較低，且繼承了以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的優(yōu)勢。總體來講EPON和 GPON各有利弊，在未來的光纖通信中，誰將發(fā)揮更大的作用，仍待用事實(shí)說明。

3.2光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.2.1超大容量、超長距離傳輸技術(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，近些年來，隨著這一技術(shù)從長途網(wǎng)向城域網(wǎng)的擴(kuò)展，粗波分復(fù)用應(yīng)運(yùn)而生，并以其低成本、短傳輸距離、超大容量等優(yōu)勢而被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，為了更大程度低提升光通信系統(tǒng)的容量和傳輸速率，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)及光時(shí)分復(fù)用(OTDM)新技術(shù)和波分復(fù)用相結(jié)合的形式被提了出來，從而實(shí)現(xiàn)了Tbit/s以上的傳輸。

僅憑借光時(shí)分復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)來提高光纖通信系統(tǒng)的容量是很有限的，因此可以把多個(gè)光時(shí)分復(fù)用信號進(jìn)行波分復(fù)用，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸容量。由于歸零編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，而且其編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量光時(shí)分和波分通信系統(tǒng)大部分都采用歸零編碼方式。

3.2.2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。未來的高速通信網(wǎng)也將是全光網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)雖然實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處采用的仍是電器件，限制了通信網(wǎng)總?cè)萘康奶岣?，因此真正的全光網(wǎng)現(xiàn)在已成為一個(gè)重點(diǎn)研究的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性和可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度和較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)非常靈活，可以在不安裝信號的交換和處理設(shè)備的情況下增加新節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)之外，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合?，F(xiàn)在，全光網(wǎng)絡(luò)仍處于初期發(fā)展階段，卻已顯示出了優(yōu)良的發(fā)展前景。

4.結(jié)束語

信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是推動社會發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ饫w通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。隨著光纖通信技術(shù)的日益進(jìn)步和發(fā)展，對傳輸設(shè)備維護(hù)工作人員也提出了更高的要求，只有對故障進(jìn)行合理有效的處理，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷和處理這些故障，才能給用戶提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，只有不斷提高維護(hù)水平，才能保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。以促進(jìn)光纖通信行業(yè)更好更快的發(fā)展。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信必將成為未來通信發(fā)展的主流。[科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］尚力.光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,(6).

［２］毛謙.我國光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景[J].電信科學(xué),2006,(8).

［３］呂海宏.光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及日常維護(hù)[J].科學(xué)之友,2011,(9).

［４］王永超,蔡棟棟,年玉桂.光傳輸設(shè)備故障淺略分析[J].科技信息,2009,(11).

［５］張正開.淺論我國光纖通信的現(xiàn)狀及未來發(fā)展出路[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2010,(10).