芻議光纖通信技術

趙劍　臧明　徐豐

摘 要：現(xiàn)代技術不斷發(fā)展，推動了科技進步，隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，現(xiàn)代光纖有了全新的提升，在各行業(yè)中得到普遍應用，更已經(jīng)進入到千家萬戶，給人們的工作生活帶來巨大便利。穩(wěn)定可靠的光纖網(wǎng)絡能夠提升工作生活質(zhì)量，為人們創(chuàng)造良好的條件，光纖通信主要是以光波為載波，利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作為傳輸媒介，通過光電變換，用光來傳輸信息的通信系統(tǒng)。當前，國家骨干通信網(wǎng)、城域網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)等，均已經(jīng)實現(xiàn)了光纖通信方式，光纖技術已經(jīng)得到廣泛的普及與應用，并且取得了良好的成效。文章主要通過對光纖技術介紹，進一步提出光纖技術解決方案與措施。

關鍵詞：光纖網(wǎng)絡；傳輸容量；超高速；超長距離；DWDM；自動交換光網(wǎng)絡

中圖分類號：TN91 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0032-02

當前，社會發(fā)展和經(jīng)濟建設離不開網(wǎng)絡的發(fā)展，而網(wǎng)絡核心技術則是光纖技術，通過光纖技術的支撐，實現(xiàn)網(wǎng)絡快速發(fā)展，光纖作為網(wǎng)絡信息化最為核心的技術之一，其主要功用是把網(wǎng)絡中收集到的數(shù)字信號進行全面、安全、高速傳送，使信號能夠更加清晰，光纖能夠最大程度保證數(shù)據(jù)流量，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準傳輸，隨著時代的進步與發(fā)展，各行業(yè)對傳輸速度和質(zhì)量的要求也就越來越高，快速、容量更大的光纖通信網(wǎng)絡成為未來走向，更是當前技術領域開發(fā)的重點。

1 光纖通信技術概述

近年來，隨著網(wǎng)絡的不斷發(fā)展與普及，我們對光纖的概念已經(jīng)不陌生了，光纖通信技術走進了人們的生活領域。光纖通信主要是利用光波原理，形成可靠的信息良性載體，充分利用光導纖維對相關數(shù)據(jù)信號進行傳導、傳輸，保證信號通過媒介的傳遞，形成價值信息，為人們提供信息需求。光導纖維是重要的介質(zhì)，其主要是由纖芯、包層和涂層三部分組成，通過纖芯和包層在相同條件下的不同反映，形成不同折射率實現(xiàn)光信號在纖芯內(nèi)全反射，確保光信號能夠全面得到快速精準的傳輸。從理論上分析，光纖通信系統(tǒng)主要是由光源、光發(fā)射機、光纖、光接收機和光檢波器等部分構成，而光纖通信系統(tǒng)又由模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)兩部分組成，當前，應用最為廣泛的是數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，與人們的工作生活密不可分。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)都是以一連串的“0”和“1”組成的比特流方式進行通信。我們重點對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)進行分析，從其工作運行原理看，主要是信號發(fā)送端要發(fā)送信息的時候，能夠通過A/D進行全面的轉(zhuǎn)換，并對已經(jīng)轉(zhuǎn)換過的數(shù)字信號做調(diào)制光源器件，經(jīng)過已經(jīng)調(diào)制后的光源器件就會發(fā)出攜帶信息的系列光波，數(shù)字信號為“1”的時候，那么，光源器件就會發(fā)送光脈沖，如果數(shù)字信號“0”的時候，光源器件則不出現(xiàn)反映，也就是說，不能發(fā)送系列脈沖，當光波通過光纖傳輸?shù)竭_接收端時，那么，光接收機就會利用光檢波器對信號做全面精準的檢測，最終形成D/A轉(zhuǎn)換格式，并使相關的信息得到良好恢復，這個信息傳遞過程就是光纖通信技術。

2 光纖通信技術優(yōu)勢

2.1 具有頻帶寬損耗低的優(yōu)勢

雖然技術不斷進步與發(fā)展，但是，以目前技術能力來看，已知發(fā)現(xiàn)的最好的傳輸載體還是光源，光是當前應用最為先進的傳播載體形態(tài)，只有全面挖掘光譜機能，才能進一步拓展帶寬，保證傳播容量需要，目前，通過對光的研究，已經(jīng)建立起了以光為傳輸介質(zhì)的先進方式，給我們帶來更低的損耗和更遠的中繼距離。光纖具有良好的優(yōu)勢，能夠大大降低傳輸損耗率。隨著技術的發(fā)展，近年來，人們已經(jīng)越來越多的對帶寬更加關注，在技術上已經(jīng)形成了成熟的解決方案，為了能夠增加更大的帶寬，常用以下幾種方式拓展并且增加光纖傳輸容量，比如：空分復用、電的時分復用、波分復用、光的頻分復用、光的時分復用和光孤子技術等。最為實用、常用的則是TDM和WDM兩種擴容方式。其中時分復用技術（TDM）技術較為成熟，在行業(yè)領域應用較為普遍，這種技術是一種傳統(tǒng)的擴容方式，使復用速率不斷得到提升。波分復用技術（WDM）主要是采用了波分復用器（合波器）在發(fā)送端將不同規(guī)定波長信號光載波合并起來，最終形成一根光纖的方式進行全面信息傳輸，同時，為了保證傳輸效果，需要在接收端建立一個波分復用器（分波器），把形成并建立起來的不同波長分開，使他們能夠承載不同信號，提高了光纖高速傳輸效果，保證了技術推廣與應用，未來發(fā)展中，將會出現(xiàn)擴展的單一波長、更大的傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復用技術，建立更加先進的傳輸系統(tǒng)。

2.2 具有抗干擾強便于鋪設的優(yōu)勢

光纖是有一定載體的，在進行鋪設與安裝時，需要保證快速安全。當前，光纖制作過程中，主要采用了石英材料，而石英光纖的核心成分是二氧化硅，利用這種材料制作出來的光纖具有極高的耐腐蝕性，能夠在任何環(huán)境下保持性能不出現(xiàn)大幅度的變化，所以說，這種光纖使用過程中是不易被腐蝕的，同時，還具有良好的絕緣性能，通過對更大的電磁干擾有較強的抵抗力，保證了光纖通信不受影響，維護了信息的穩(wěn)定與安全。這種二氧化硅材料價格較低，是地球最豐富的資源之一，在價格上具有優(yōu)勢，通過市場檢驗，利用二氧化硅所制作出的光線與傳統(tǒng)通信介質(zhì)比較，價格上具有極為明顯的優(yōu)勢，備受市場關注與人們喜愛。另外，光纖整體線徑較纖細，就是外加保護套后的直徑也只有0.1mm左右，整體重量輕，不占面積，相對其他介質(zhì)，成本更低，發(fā)揮利用有限的管道空間，保證了施工的順利快速。

3 光纖網(wǎng)絡接入技術

3.1 有源光網(wǎng)絡（AON）技術

在技術上看，最為典型的有源光網(wǎng)絡主要是由光發(fā)射機、中繼機和光接收機三大部分組成。各個部分的工作原理如下：電信號是通過光發(fā)射機進入，通過光發(fā)射機的轉(zhuǎn)化，把進入的電信號進行全面的轉(zhuǎn)換，再形成光信號進行向外發(fā)射。中繼機主要是用來對光衰減和波形失真脈沖做全面的整形，使光信號傳輸品質(zhì)更清晰，距離更遠。光接收機是把已經(jīng)接收到的光信號進行變化，轉(zhuǎn)變形成電信號再進行向外發(fā)送。

有源光網(wǎng)絡之所以能夠大范圍使用，具有自身優(yōu)勢，它的優(yōu)點是非常突出的。一是傳輸整體容量非常大，高達155mb/s、622mb/s的接入速率，展現(xiàn)了其強大的容量優(yōu)勢。二是傳輸距離較遠，在不加中繼器的情況下，能夠一次性傳輸70多公里以上，保證了長距離傳輸效果。三是網(wǎng)絡應用廣泛，這種技術非常成熟，在各項工程中均實現(xiàn)了良好應用，在有源光網(wǎng)絡中，SDH技術使用頻率最高?？梢哉f，網(wǎng)絡拓撲結構直接影響網(wǎng)絡是否安全、可靠和經(jīng)濟。當前技術形態(tài)上，常用網(wǎng)絡拓撲結構是鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形。鏈形網(wǎng)主要是把所有節(jié)點進行網(wǎng)式串聯(lián)，形成首尾開放結構形態(tài)。endprint

3.2 無源光網(wǎng)絡（PON）

無源光網(wǎng)絡（PON）是在網(wǎng)絡應用中，把有源設備去除，避免各設備之間出現(xiàn)干擾的問題，不但提高了運行速度，同時也通過減少設備的方式，避免出現(xiàn)設備故障，有效降低了設備運行中的故障率。PON網(wǎng)絡由局端側(cè)的光線路終端OLT和用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元ONU組成，它們主要是通過ODN網(wǎng)絡相連的方式，增強了運行效果。

4 光纖通信技術發(fā)展

（1）光纖光纜技術。我國光纖通信技術不斷向前發(fā)展，從單模光纜，到接入網(wǎng)光纜，從室內(nèi)光纜到通信光纜，最后發(fā)展到現(xiàn)在的塑料光纜，總共經(jīng)歷了五個發(fā)展階段，一個階段代表一個時代，體現(xiàn)著科技進步的強勁力量。普通單模光纜對光源頻譜寬度與穩(wěn)定性要求高，越發(fā)展，速度越快，直到現(xiàn)在普遍使用的塑料光纜，傳輸速度提升的同時，也大大減少了成本，產(chǎn)業(yè)化全波光纖已經(jīng)完全實現(xiàn)了低損耗，低色散的傳輸效果，增加了傳輸量，是最新的技術革命代表。

（2）光復用技術。光復用技術由光波分復用和光時分復用兩種形式，光纖波分復用技術主要是在一條光纖上多束激光同時進行傳輸不同信道光波頻率或波長存在差異性，那么，發(fā)送端通過合波器將不同波長的光波合為一束波做到精準傳輸，接收端利用分波器再把幾種光波傳輸?shù)讲煌南到y(tǒng)。光時分復用主要是把信道分成多個時隙，不同的基帶數(shù)據(jù)光脈沖流分配占用一個時隙，將多條基帶信號復用成高速光數(shù)據(jù)流信號形成快速傳輸。

（3）光交換技術。光交換技術主要是光域內(nèi)用光纖傳輸網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，通過信號傳輸交換而形成的一種現(xiàn)代傳輸技術。現(xiàn)代各種光交換技術均有不同的優(yōu)點，所以說，可以把幾種光交換技術結合在一起使用，這樣就能充分發(fā)揮出不同技術的優(yōu)勢，形成復合型光交換技術。

（4）光纖接入技術。光纖接入技術主要是信息通過干網(wǎng)傳輸，進入到用戶端，全面實現(xiàn)了信息高速傳輸，提高了用戶的體驗，不同光纖到達位置不同，就形成了FTTH（光纖到戶）、FTTB（光纖到樓）、FTTC（光纖到路邊）、FTTCAB（光纖到交接箱）等應用，這些應用都叫做FTTX。采用點到點P2P技術和點到多點PON技術，為用戶提供良好的寬帶接入體驗。

5 結束語

光纖通信技術是時代的產(chǎn)物，在科技不斷進步的今天，信息技術也不斷發(fā)展，目前看，技術已經(jīng)得到了全面提升，未來光纖通信技術的發(fā)展，將會越來越先進，速度也會不斷加快，光纖通信技術會成為通信領域最主要的傳輸技術手段，將會帶領人類走向全光時代。

參考文獻：

[1]張力軍.通信原理[M].高等教育出版社，2008，12.endprint