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    浅析光纤通信技术的发展趋势

    时间：2020-11-14 08:05:16　来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 柠檬阅读网手机站


        摘要：文章简要介绍了光纤通信的发展历程及优势，并从超高速超传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代光纤、IPoverOpticl以及光接入技术方面论述了光纤通信技术的发展趋势。
     
        关键词：光纤；
    光纤通信；
    光纤通信系统；
    发展趋势
     
        光纤通信的问世，给通信领域带来了一场巨大的技术革命。由于光纤通信损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受行业的青睐，发展突飞猛进。光纤通信系统的传输容量在1980-2000年这20年间增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。目前，我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设长度将再增加约105千米。
     
        一、光纤通信技术的发展历程
     
        光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质，将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤通信的出现和后续的发展是通信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现乃至完成今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，研制的最好的光纤损耗在400分贝以上。1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下。日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米。1970年康宁公司（Corning）采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤。1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制造出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。
     
        从光纤通信系统的发展来看，光纤通信系统大致可分为5代，即850纳米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。1981年1310nm多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统；
    1984年1310纳米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统；
    1550nm单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统；
    第五代光纤通信系统就是采用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的光纤通信系统。
     
        二、光纤通信的优势
     
        目前现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而光纤通信是这三者中的主体，这是因为光纤通信具有许多突出的优点。
     
        （一）频带宽，通信容量大
     
        光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统能同时传输30000多路电话。宽频带不仅通信容量大，而且可以满足未来宽带综合业务数字网（B-ISDN）发展的需要。
     
        （二）损耗低，中继距离长
     
        现在的石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其他任何传输介质的损耗都低。由于光纤的损耗低，因而能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，对于将来由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低通信的成本、提高可靠性和稳定性具有重大的意义。
     
        （三）抗电磁干扰
     
        光纤是绝缘体材料，不受雷电、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等其他方面的干扰，而且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。
     
        （四）无串音干扰，保密性好
     
        光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果会更好，所以即使光缆内光纤芯数很多，通话也不会有串音干扰，在光缆外面，更无法窃取光纤中传输的信息。
     
        三、光纤通信技术的发展趋势
     
        目前在光通信领域发展的热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。
     
        （一）向超高速系统的发展
     
        目前10Gbps系统已经大量应用于网络。10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不能都能满足开通和使用10Gbps系统，在开通前都要进行实际测试，经验证合格后才能安装开通。它的发展方向是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（WDM）方式被大规模商用，而其他方式还处于试验研究阶段。
     
        （二）向超大容量WDM系统的演进
     
        电的时分复用系统的扩容局限性很大，而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源还未得到利用。如果将多个波长的光源信号同时在一芯光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。基于WDM近几年来技术上的重大突破和市场的巨大驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps（2×16×10Gbps）。美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps（80×2.5Gbps）或400Gbps（40×10Gbps）。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps（13×20Gbps）。预计在不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
     
        （三）实现光联网
     
        上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上还是基于点到点通信的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。假如在光路上能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光联网不仅可以实现超大容量光网络，而且又能满足网络的节点数和业务量的不断增长以及互连任何系统和不同制式的信号。
     
        由于光联网具有巨大潜在的优势，美、欧、日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施（NJJ）奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
     
        （四）开发新一代的光纤
     
        传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露许多不足，研发新型光纤已成为下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术将是未来宽带接入技术无可争议的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。
     
        （五）IPoverSDH与IpoverOptical
     
        以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要方向，因而能否有效地支持IP业务已成为新技术是否有长远技术发展的重要标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH。两者各有千秋。从长远形势来看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2.4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构（IPoverOptical）。3种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的作用。从未来的态势看，IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。
     
        （六）解决全网瓶颈的手段——光接入网
     
        近年来，网络部分都发生了巨大的变化，交换、传输都已更新了好几代。在不久的将来，核心网络将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，可是，现在的接入网仍然是双绞线铜线占主要地位。两者在技术上存在巨大的差别，制约着全网的进一步发展，也是网络的瓶颈。为了能从根本上彻底解决这一瓶颈问题，就必须大力发展光接入网技术。
     
        四、结束语
     
        目前，光纤通信已成为一种最主要的信息传输技术，迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。即使是在全球通信行业处于低迷时期，光纤通信的发展也从未停滞过。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络时代也会在不远的将来如愿到来。
     
        参考文献：
     
        1、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).
        2、赵兴富.现代光纤通信技术的发展与趋势[J].电力系统通信,2005(11).
        3、韦乐平.光纤通信技术的发展与展望[J].电信技术,2006(11).
        （作者单位：中国电信股份有限公司平凉分公司）  
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