淺談光纖電子通信技術及發(fā)展趨勢

陳偉 劉炳良

摘 要：光纖通信具有很多優(yōu)點，近年來發(fā)展非常迅速，光纖光纜廣泛應用于有線通信領域，已成為通信發(fā)展的主流。本文對光纖通信技術概念、光纖通信主要技術以及光纖通信技術發(fā)展趨勢做簡單的探討。

關鍵詞：光纖電子；通信技術；趨勢

一、光纖通信技術概念

光纖通信技術是將模擬電信號轉化為光信號，以光纖作為介質進行信息傳輸?shù)囊环N通信技術，具有通信容量大、傳輸距離遠、信號干擾小、保密性能好等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。

1、光纖通信系統(tǒng)傳輸信號的形式

光纖通信技術系統(tǒng)分為光纖模擬通信系統(tǒng)、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)以及光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

1.1光纖模擬通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過廣大和預調(diào)制基帶信號對電信號進行處理，在接收端通過解調(diào)和放大等處理將正常電信號釋放出來。

1.2光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過放大、取樣和數(shù)字量化基帶信號怪電信號處理，在接收端逆過程處理。

1.3光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，在發(fā)射端通過放大基帶信號怪電信號進行處理后，到接收端進行逆過程處理。光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與光纖數(shù)字通信系統(tǒng)相比缺少了碼型變換過程。

2、光纖通信技術工作原理

數(shù)字光纖通信電路傳送的模擬信號被發(fā)送端收后，通過電端機將傳送模擬信號轉變?yōu)殡娦盘?，通過放大、取樣和量化基帶信號等對電信號處理，經(jīng)過調(diào)制將信息調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，并且電信號的頻率直接影響的光的強度。通過光纖將光束發(fā)出去，在接收端通過檢測器將光信號轉化為電信號交恢復原傳輸模擬信息。

3、光纖通信技術的特點

3.1通信容量較大。光纖通信在使用過程中由于傳輸速度與質量相對于其他電纜與銅線來說擁有顯著的優(yōu)勢。光纖通信技術利用光源調(diào)制的特殊性、調(diào)制的方式以及光纖是色散特性使得明顯改善了光纖通信的質量。同時，光纖通信在運用時中單波長光纖通信系統(tǒng)可以最大程度的發(fā)揮光纖通信的效用，顯著提升其傳輸容量。

3.2傳輸損耗較低。一般石英光纖損耗大約在0-20dB/km左右，這一水平的傳輸損耗遠遠低于其他介質。因此，可以判斷石英光纖損耗是一種明顯的低消耗材料。在跨度更多的無中繼距離傳輸中可以顯著減少損耗。伴隨著中繼站數(shù)量的不斷減少，系統(tǒng)的成本與復雜性得到了降低，光纖通信在長途傳輸?shù)倪^程中可以發(fā)揮最大的使用效益，降低經(jīng)濟成本。

3.3保密性良好。光纖通信中的廣播可以提升光波導結構的各項效果。光纖通信技術能夠將信號完整的封存在光波導結構當中，有可能泄露的射線都將被不透明包皮吸收。這一方式不會導致光波泄露，同時光纖在傳輸過程中也不會出現(xiàn)串音干擾，光纖通信的內(nèi)容將擁有較高的保密性。

二、光纖通信主要技術

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標。目前主要技術有以下幾種：

1、波分復用技術

波分復用是將兩種或多種不同波長的光載波信號在發(fā)送端經(jīng)復用器匯全在一起，并耦合到光線路的同一要光纖中進行傳輸?shù)募夹g，在接收端，經(jīng)解復用器將各種波長的光載波分離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一要光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術，稱為波分復用。

2、光纖接入技術

隨著通信業(yè)務量的增加，業(yè)務種類也不斷豐富，人們不僅需要傳統(tǒng)的話音服務，而對高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視像等業(yè)務的需求越來越迫切。這些業(yè)務都需要較大的帶寬，傳統(tǒng)的金屬線接入甚至VDSL都無法滿足需求，所以轉向帶寬能力強的光纖接入。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統(tǒng)稱FTTx.

3、光孤子通信

光孤子通信是一種特殊的ps數(shù)量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而，經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

4、超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有很大的應用前景，這幾年波分復用系統(tǒng)發(fā)展也確定十分迅猛。目前，1.6Tbit/S的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達640Gbit/s.

5、全光網(wǎng)絡技術

自從光纖被引入通信網(wǎng)以來，它已為通信的發(fā)展作出了重要的貢獻。隨著通信網(wǎng)絡傳輸容量的增加，光纖通信技術也發(fā)展到了一個新的高度。光的復用技術如波分復用、時分復用、空分復用越來越受到人們的重視，但在以這些技術為基礎的現(xiàn)有通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡的各個節(jié)點要完成光/電/光的轉換，而其中的電子器件在適應高速、大容量的需求上，存在著諸如帶寬限制、時鐘偏移、嚴重串話、高功耗等缺點，由此提出了全光網(wǎng)的概念。

三、光纖通信技術發(fā)展趨勢

1、收發(fā)模塊

光纖通信——現(xiàn)代信息網(wǎng)絡的主要傳輸手段，光收發(fā)模塊作為光纖接入網(wǎng)的核心器件推動了干線光傳輸系統(tǒng)向低成本方向發(fā)展，使得光網(wǎng)絡的配置更加完備合理。通信設備的體積越小，接口板包含的接口密度越來越高，要求光電器件向低成本、低功耗的方向發(fā)展。光收發(fā)模塊還需朝著超高頻、超高速和超大容量以及遠距離、熱插拔等方向不斷發(fā)展。

2、真正實現(xiàn)光纖接入

在FTTx領域，中國地區(qū)的建設處于起步階段，但由于三網(wǎng)融合、光電子器件的進步，光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低，加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實用化進程。接入網(wǎng)采用無線是趨勢，但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。

3、新型光纖光纜

構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網(wǎng)絡的物理基礎。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，XPON技術將是未來寬帶接入技術的發(fā)展方向。但從當前技術發(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。開發(fā)新型光纖已成為歷史的必然。

4、光互連產(chǎn)品

光互聯(lián)網(wǎng)指的是網(wǎng)絡鏈路層的連接為直接連到高性能路由器的光纖波分復用（WDM）“專用”波長的互聯(lián)網(wǎng)。光互聯(lián)網(wǎng)能夠滿足用戶日益增長的帶寬需求和預期的Internet大發(fā)展而產(chǎn)生的大容量需求，光互聯(lián)產(chǎn)品包括：光放大器、光轉發(fā)器、光分插復用器OADM、光交叉連接器OXC、光開關、交換路由器等。使用光互聯(lián)網(wǎng)不但拓撲結構具有更大的靈活性，而且隨著光交換和全光路由技術的成熟，具有最終邁入全光網(wǎng)的巨大潛力。

5.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)絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。

（作者單位：1、遼寧鑫磊檢測技術有限公司；

2、遼寧宜居尚雅科技有限公司）