光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應用

光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應用

       自華人物理學(xué)家高錕先生提出“光傳輸理論”，實(shí)用化的光纖傳輸產(chǎn)品始于1976年，經(jīng)歷了PDH→SDH→DWDM→ASON→MSTP的發(fā)展歷程。本世紀初期，ASON/OADM 技術(shù)已在通信技術(shù)當中廣泛應用，逐漸發(fā)展成為以骨干網(wǎng)絡(luò )傳輸為介質(zhì)的ROADM技術(shù)。

光通信技術(shù)的特點(diǎn)

·         信息容量大

光纖通信容量大，并且光纖的傳輸寬度比電纜線(xiàn)或者銅線(xiàn)的寬度大很多。從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細的光纖可以同時(shí)傳輸1000 億個(gè)話(huà)路。

雖然未達到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時(shí)傳輸24萬(wàn)個(gè)話(huà)路的試驗已經(jīng)取得成功，它比傳統的明線(xiàn)、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。

一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖，如果再加上波分復用技術(shù)把一根光纖當作幾根、幾十根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。

·         損耗低，可長(cháng)距離傳送

光纖通信的損耗率比普通的通信損耗率要低得多，由于光纖具有極低的衰耗系數（商用化石英光纖已達0.19dB/km 以下），若配以適當的光發(fā)送與光接收設備，可使其中繼距離達數百公里以上。

這是傳統的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無(wú)法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長(cháng)途一、二級干線(xiàn)通信。據報導，用一根光纖同時(shí)傳輸24 萬(wàn)個(gè)話(huà)路、100 公里無(wú)中繼的試驗已經(jīng)取得成功。

此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗，已達到傳輸120 萬(wàn)個(gè)話(huà)路、6000 公里無(wú)中繼的水平。光纖不僅損耗低，而且也可以進(jìn)行長(cháng)距離的通信，目前長(cháng)的通信距離可以達到萬(wàn)米以上，因此光纖通信更加實(shí)用于社會(huì )網(wǎng)絡(luò )信息量比較的地方。并且光纖通信性?xún)r(jià)比比較高，具有很好的安全性。

·         抗電磁干擾能力強

光纖主要是由石英作為原材料制造出的絕緣體材料，這種材料絕緣性好，而且不容易被腐蝕。光纖通信重要的特點(diǎn)是抗電磁干擾能力強，并且不受自然界的太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾、電離層的變化以及雷電的干擾，也不會(huì )受到人為的電磁干擾。

并且光纖通信還可以與電力導體進(jìn)行復合形成復行型的光纜線(xiàn)或者與高壓電線(xiàn)平行架設，光纖通信的這一特性對強電領(lǐng)域的通信系統具有很大的作用。光強通信因為可以不受電磁脈沖的效益的干擾，光纖通信系統也可以運用到軍事中。

·         安全性能和保密性好

在以往電波的傳輸中，由于電磁波在傳輸的過(guò)程中有泄露的現象，因此會(huì )造成各種傳輸系統的干擾，并且保密性不好。

但是光纖通信主要是利用光波進(jìn)行傳輸信號的，光信號*被限制在光波導的結構中，而其他的泄露的射線(xiàn)都會(huì )被光纖線(xiàn)外的包皮吸收，即使在條件不好的環(huán)中或者是拐角處也很少有光波泄露的現象。

并且在光纖通信的過(guò)程中，可以使很多的光纖線(xiàn)放進(jìn)一個(gè)光纜內，也不會(huì )出現干擾的情況。因此光纖通信具有很強的抗干擾能力和保密性，并且光纖通信的安全性能也是非常高的。

·         重量輕，體積小，便于施工維護

其抗張強度好，質(zhì)量小，而且比較小巧，所以光纜能大限度的擴大配線(xiàn)管道的使用率，并且能夠盡可能的減小安裝問(wèn)題。

通過(guò)以下的數字我們可以分析出光纖的優(yōu)勢，1000根1km長(cháng)的雙絞線(xiàn)重達8000kg，而容量更大的1km長(cháng)的兩根光纖的重量只有100kg重，這就極大減少了必須維護的昂貴機械支撐系統的需要，所以光纖要勝過(guò)銅線(xiàn)。便于施工維護便于施工維護便于施工維護便于施工維護。光纖光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底和架空。

·         原材料來(lái)源豐富潛在價(jià)格低廉

制造石英光纖的基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的。因此其潛在價(jià)格是十分低廉的。

目前主要的光纖通信技術(shù)

·         光纖到戶(hù)接入技術(shù)

針對現代寬帶業(yè)務(wù)領(lǐng)域的研究逐漸深入，基于更好地適應用戶(hù)的通信要求，所采用的通信技術(shù)一要具備寬帶主干傳輸網(wǎng)絡(luò )，還要具備光纖到戶(hù)接入技術(shù)，后者是保證信息傳送得以進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)的重要保障之一，鑒于此，大部分業(yè)內人士均認為，信息接入網(wǎng)是信息高速公路發(fā)展的“臨門(mén)一腳”，在肯定了光纖到戶(hù)接入技術(shù)的重要性的同時(shí)，也指出了信息通信領(lǐng)域的瓶頸所在。

·         單纖雙向傳輸技術(shù)

在應用雙纖傳輸技術(shù)之時(shí)，信號處于分散傳輸的狀態(tài)，即是信號在兩根光纖當中進(jìn)行傳輸。而應用單纖傳輸技術(shù)，全部的信號均在一根光纖當中完成傳輸。根據現代光纖傳輸理論可得知，光纖傳輸的容量是不存在上限的，但是在傳輸設備的制約之下，導致光纖傳輸的容量一直無(wú)法達到理想的水平。

目前，我國的通信領(lǐng)域采用的基本上都是雙纖傳輸技術(shù)，導致寶貴的光纖資源被嚴重浪費?，F階段，單纖雙向傳輸技術(shù)的主要應用方向是光纖末端接入設備方面，包括PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )、單纖光收發(fā)器等，應用程度有待深化。

光纖通信傳輸技術(shù)的主要發(fā)展趨勢

光纖通信傳輸技術(shù)未來(lái)的主要發(fā)展趨勢集中體現在集成光器件、全光網(wǎng)絡(luò )、光網(wǎng)絡(luò )智能化、多波長(cháng)通道四個(gè)方面，具體如下：

·         集成光器件

為了全面提高光纖通信傳輸技術(shù)的應用水平，必須要實(shí)現光器件的集成化目標，這也是其余的發(fā)展趨勢得以實(shí)現的關(guān)鍵前提之一。

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的背景之下，現有的ADSL接入寬帶已經(jīng)難以滿(mǎn)足實(shí)際的信息傳輸需求了，實(shí)現光器件的集成化，可顯著(zhù)改善光器件的工作性能，進(jìn)而提高其傳輸信息的速度，推動(dòng)光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

實(shí)現光器件的集成化，主要的方向是采用相對成熟的新工藝，在硅襯底之上進(jìn)行光學(xué)器件的制作，包括波導與光纖耦合器等重要的無(wú)源器件，在一塊硅芯片之上實(shí)現全部光學(xué)器件模塊的集成處理。

·         全光網(wǎng)絡(luò )

廣義上的 “全光網(wǎng)絡(luò )”指的是無(wú)論在網(wǎng)絡(luò )傳輸還是網(wǎng)絡(luò )交換的過(guò)程當中，網(wǎng)絡(luò )信號均是以光的形式存在的，其進(jìn)行電光或者是光電轉換的步驟于進(jìn)/出網(wǎng)絡(luò )之時(shí)。

目前，我國部分的光網(wǎng)絡(luò )系統，雖然在各個(gè)節點(diǎn)之間基本上已經(jīng)實(shí)現了全光化的目的，但是在網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的位置，其所采用的依舊是電器件，而非光器件，對光纖通信干線(xiàn)的總容量造成了較大的限制。

鑒于此，未來(lái)的光纖通信技術(shù)必須要實(shí)現全光網(wǎng)絡(luò )，關(guān)鍵在于創(chuàng )建完善的光網(wǎng)絡(luò )層，光網(wǎng)絡(luò )層的核心技術(shù)為光轉換技術(shù)與WDM技術(shù)兩項，同時(shí)將電光瓶頸盡數消除。

在4G網(wǎng)絡(luò )發(fā)展建設的推動(dòng)之下，我國的光器件產(chǎn)業(yè)逐漸趨向完善，目前市面上無(wú)論是有源光器件，還是無(wú)源光器件均實(shí)現了批量生產(chǎn)與商業(yè)應用，如華為、中興、光迅等電子科技企業(yè)均代表著(zhù)我國光器件生產(chǎn)的高水平。

詳情請見(jiàn)：光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應用