通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用和發(fā)展趨勢

羅璧函

摘要：光纖作為有線通信方式信號傳輸載體，可以極大的提升信號傳輸速率，確保信號傳輸品質(zhì)，可以說光纖技術(shù)成就了當今的有線通信工程的發(fā)展。因此，本文首先分析了通信工程中光纖技術(shù)的構(gòu)成與特點，從光纖的材質(zhì)、線纜、元器件等方面探討提升有線通信質(zhì)量的舉措。介紹了各類通信工程中對光纖技術(shù)的運用，并對技術(shù)發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞：通信工程;光纖;設(shè)計應(yīng)用;發(fā)展趨勢

引言

目前來看，科學(xué)家也一直在探索更高效的通信工程載體材料，但目前應(yīng)用最廣的仍然是光纖技術(shù)。光纖技術(shù)具有性能穩(wěn)定、傳輸信息量大、信號衰減低、安裝效率高、設(shè)備使用年限長、成本較低等特點。不僅大大降低了通信設(shè)備的成本，同時還確保了有線通信的穩(wěn)定、廣泛布局，為我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活質(zhì)量提升提供了穩(wěn)定的通信保障，已經(jīng)成為了萬物互聯(lián)時代的重要信息載體。

1 光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)特點

1.1發(fā)展現(xiàn)狀

我國對光纖技術(shù)的研究和應(yīng)用較晚，但是短短的20多年里光纖技術(shù)已經(jīng)遍布在城市社會的各個行業(yè)，影響著我國經(jīng)濟發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ睢Ｖ饕且驗橥ㄐ殴こ讨械墓饫w技術(shù)是有線通信的基礎(chǔ)載體。利用光纖技術(shù)進行信號傳輸?shù)脑硎菍⑺鑲鬟f的模擬或數(shù)字信號進行調(diào)制，加載到介質(zhì)光波之后，利用光纖線纜進行信息的傳輸，在接收端對信號進行調(diào)制分離出有用的電信號，從而達到信息的傳遞。光纖技術(shù)由光源、導(dǎo)光纖維線纜、光信號接收系統(tǒng)構(gòu)成。

其中光源實現(xiàn)信號調(diào)制及光波發(fā)射，目前使用最多的是發(fā)光二極管。雖然信號調(diào)制和傳輸效率偏低，但也可以滿足絕大多數(shù)通信需求。而成本較高的半導(dǎo)體激光二極管性能明顯優(yōu)于普通的發(fā)光二極管，在信號傳輸距離較長或?qū)νㄐ刨|(zhì)量要求較高的通信中應(yīng)用較多。日常生活中常見的網(wǎng)線為一種導(dǎo)光纖維線纜，主要由外部保護層、內(nèi)部涂層以及石英纖維線芯組成。不同的通信系統(tǒng)的石英纖維線芯數(shù)量、標準存在差異。信號的接收端采用半導(dǎo)體光電二極管，其各項參數(shù)必須要與發(fā)射端、光纜規(guī)格匹配，確保三者工作的光波波段相同。

1.2技術(shù)特點

之所以在眾多材料中成為有線通信工程中的信號基礎(chǔ)載體材料，主要是光纖具有質(zhì)量輕、體積小、容量大、損耗小、抗電磁干擾能力強、不易發(fā)生串擾、設(shè)備材料穩(wěn)定性高、使用年限長等特點。

2 光纖技術(shù)在通信工程中的設(shè)計應(yīng)用

光纖技術(shù)可以傳輸光學(xué)信號，還可以用于電能的傳輸，可以應(yīng)用于通信、電力等領(lǐng)域。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，光纖技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用愈加普遍。目前主流的應(yīng)用形式為長距離有線通信以及區(qū)域綜合網(wǎng)絡(luò)布線，特別是在海底、沙漠等長距離、無中繼傳輸距離以及使用壽命有特殊需求的區(qū)域，光纖通信技術(shù)的特點得到了最大化的體現(xiàn)。

2.1 互聯(lián)網(wǎng)通信

互聯(lián)網(wǎng)社會我們接觸到光纖技術(shù)最多的當數(shù)互聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，可以說互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深刻的影響到國家的經(jīng)濟發(fā)展和普通百姓的日常生活。通過主干線的延伸以及分支網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)，可以極大的拓展互聯(lián)網(wǎng)覆蓋面積，提升互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備的容量。特別是隨著用戶數(shù)量的增加以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的激增，傳統(tǒng)的電線線纜已然無法滿足用戶通信業(yè)務(wù)量的需求。光纖通信便捷、經(jīng)濟的解決方案，滿足了這種情景的全部需求，成為了這種情況下的最佳解決方案。目前，新鋪設(shè)的網(wǎng)絡(luò)以及舊網(wǎng)改造都使用了光纖技術(shù)，以往的電線線纜正在快速被光纖替代。

2.2 廣電傳媒

隨著人們對高品質(zhì)多媒體影音服務(wù)的需求增加，以及4K、VR終端及業(yè)務(wù)正在面向廣大消費者，信息量正在快速增加，信息格式變得更加多樣化，對通信系統(tǒng)的容量以及適應(yīng)性提出了更高的要求。光纖技術(shù)容量大、信號品質(zhì)高、信號衰減等特點恰恰滿足了廣電傳媒各類模擬、數(shù)字信號的傳播需求。因此，廣電傳媒網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與升級過程中，傳統(tǒng)信號媒介正在被光纖技術(shù)所取代。未來8K、3D等終端的普及會使得廣電傳媒的信息量進一步增加，對信號穩(wěn)定性、傳播時延的要求提出了更高的要求。在搭建廣電傳媒網(wǎng)絡(luò)時必須要利用光導(dǎo)纖維確保信號傳輸質(zhì)量，同時相對低廉的價格以及便捷的安裝也有利于運營商不斷擴大高品質(zhì)信號的覆蓋率，為我國城鎮(zhèn)和偏遠地區(qū)的用戶提供高品質(zhì)廣電傳媒服務(wù)。

2.3 公共交通的局域網(wǎng)

近些年智慧公共交通的發(fā)展十分迅速，特別是隨著光導(dǎo)纖維原材料、線纜及通信原器件日益成熟、穩(wěn)定，將光纖技術(shù)應(yīng)用于智慧化公共交通的局域網(wǎng)建設(shè)，已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢。例如民航、軌道交通、城市地上交通等對自動化控制技術(shù)要求較高，同時數(shù)據(jù)量較為龐大，為了確保這類公共交通的安全運行，必須提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的通信服務(wù)。同時民航、軌道交通、路面交通的信號指示燈的控制對時延要求較高，光纖有線通信網(wǎng)絡(luò)恰巧可以滿足它們對時延的要求。而超強的抗電磁干擾能力，確保在民航、軌道交通等強磁場環(huán)境中也可以實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

3 光纖技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 進一步提升通信信道的數(shù)據(jù)容量

隨著我國電子行業(yè)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居等智能終端逐漸普及，通信信息量正在快速增加，對通信信道容量的要求越來越大。因此，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展，確保信息的高速傳遞，必須要充分利用光纖技術(shù)提升有線網(wǎng)絡(luò)的通信信道容量，提升有線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率。為了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智慧交通等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳遞提供更高速、穩(wěn)定的傳輸服務(wù)。

3.2 擴大全光網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍

目前大中型城市網(wǎng)絡(luò)新建與改建過程中，基本上實現(xiàn)了光纖網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。但是城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋率相對較低，應(yīng)該在穩(wěn)固發(fā)展城市光纖網(wǎng)絡(luò)的同時，盡快改造城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。同時利用全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)光節(jié)點替換電節(jié)點，全面提升光纖網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞效率，滿足工業(yè)、交通、居民對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的不同需求。未來不僅要進一步擴大光纖網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，同時還要實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，為廣大用戶提供高品質(zhì)有線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

3.3 逐漸向光弧子技術(shù)發(fā)展

如果說光纖通信還會受到一定的電磁干擾，那么光弧子抵抗外界信號干擾的能力將會進一步提升。發(fā)展光弧子技術(shù)可以進一步提升信號傳輸效率，提升信號的穩(wěn)定性和準確性。目前來說，光弧子商業(yè)化應(yīng)用尚不成熟，仍存在諸多缺點。未來隨著光弧子技術(shù)的進一步完善，光纖技術(shù)必然會向光弧子技術(shù)轉(zhuǎn)變。而一旦實現(xiàn)光弧子技術(shù)替代現(xiàn)有的光纖技術(shù)，相信未來的有線通信技術(shù)將會得到質(zhì)的提升。

4結(jié)語

進入萬物互聯(lián)的時代，通信工程正在改變信息傳播方式，為我國經(jīng)濟發(fā)展和人們生活方式的轉(zhuǎn)變提供高質(zhì)量的信息服務(wù)。其中光纖通信光纖技術(shù)在許多網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用，收到了良好的效果。未來我們應(yīng)該不斷發(fā)掘光纖技術(shù)的優(yōu)點，并將這些優(yōu)點應(yīng)用于通信工程，使光纖技術(shù)的應(yīng)用效果得到進一步提升，為社會發(fā)展做出更高效的信息服務(wù)。

參考文獻：

[1]鄒愚，齊智剛.通信工程中光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].中國新通信，2020，22（11）：115.

[2]張炯.通信工程中光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].工程技術(shù)研究，2019，4（15）：237-238.

[3]張坪萍.通信工程中光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（04）：98-99.

[4]楊楊，卓昊.通信工程中光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（33）：202.