光纤通信技术应用及发展探究

摘要: 针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究,分别介绍光纤通信技术的发展历史和现状,以及光纤通信技术的发展趋势,对一些先进的光纤通信技术进行介绍。

关键词: 光纤通信技术;发展历史;现状;发展趋势

中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0810026-01

1 光纤通信技术的特点

1)频带极宽,通信容量大

光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

2)损耗低,中继距离长

目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。

3)抗电磁干扰能力强

光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。

4)无串音干扰,保密性好

在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

2 光纤通信技术的现状研究

1)光纤通信技术中的波分复用技术

即WDM,充分利用了单模光纤低损耗区的优势,获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发,把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道,并在发送端设置了波分复用器,将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中,再进行信息的传输,而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。

2)光纤通信技术中的光纤接入技术

光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试,它实现了普遍意义上的高速化信息传输,满足了广大民众对信息传输速度的要求,主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用,即FTTH(意思是光纤到户),作为光纤宽带接入的最后环节,负责完成全光接入的重要任务,基于光纤宽带的相关特性,为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

3 光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

1)超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

2)光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10-20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题,但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。

3)全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。

目前,全光网络发展仍处于初期阶段,但它已显示出良好的发展前景。

4 结束语

光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一,在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应用,在全球通信领域及相关行业在全球处于非常低迷的状态时,光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式,光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式,而成为未来通信领域发展的主流技术,带领人类进入全光时代!

参考文献:

[1]毛谦,我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006.

[2]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4):59-6.

[3]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4).

[4]毛谦,我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006.

[5]李超,浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势,沿海企业与科技,2007,7.