光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應用

       自華人物理學家高錕先生提出“光傳輸理論”，實用化的光纖傳輸產(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)絡傳輸為介質(zhì)的ROADM技術(shù)。

光通信技術(shù)的特點

·         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或者銅線的寬度大很多。從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細的光纖可以同時傳輸1000 億個話路。

雖然未達到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時傳輸24萬個話路的試驗已經(jīng)取得成功，它比傳統(tǒng)的明線、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(shù)（商用化石英光纖已達0.19dB/km 以下），若配以適當?shù)墓獍l(fā)送與光接收設備，可使其中繼距離達數(shù)百公里以上。

這是傳統(tǒng)的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長途一、二級干線通信。據(jù)報導，用一根光纖同時傳輸24 萬個話路、100 公里無中繼的試驗已經(jīng)取得成功。

此外，已在進行的光孤子通信試驗，已達到傳輸120 萬個話路、6000 公里無中繼的水平。光纖不僅損耗低，而且也可以進行長距離的通信，目前長的通信距離可以達到萬米以上，因此光纖通信更加實用于社會網(wǎng)絡信息量比較的地方。并且光纖通信性價比比較高，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是抗電磁干擾能力強，并且不受自然界的太陽黑子活動的干擾、電離層的變化以及雷電的干擾，也不會受到人為的電磁干擾。

并且光纖通信還可以與電力導體進行復合形成復行型的光纜線或者與高壓電線平行架設，光纖通信的這一特性對強電領(lǐng)域的通信系統(tǒng)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(tǒng)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?shù)倪^程中有泄露的現(xiàn)象，因此會造成各種傳輸系統(tǒng)的干擾，并且保密性不好。

但是光纖通信主要是利用光波進行傳輸信號的，光信號*被限制在光波導的結(jié)構(gòu)中，而其他的泄露的射線都會被光纖線外的包皮吸收，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(xiàn)象。

并且在光纖通信的過程中，可以使很多的光纖線放進一個光纜內(nèi)，也不會出現(xiàn)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管道的使用率，并且能夠盡可能的減小安裝問題。

通過以下的數(shù)字我們可以分析出光纖的優(yōu)勢，1000根1km長的雙絞線重達8000kg，而容量更大的1km長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(tǒng)的需要，所以光纖要勝過銅線。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。

·         原材料來源豐富潛在價格低廉

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。因此其潛在價格是十分低廉的。

目前主要的光纖通信技術(shù)

·         光纖到戶接入技術(shù)

針對現(xiàn)代寬帶業(yè)務領(lǐng)域的研究逐漸深入，基于更好地適應用戶的通信要求，所采用的通信技術(shù)一要具備寬帶主干傳輸網(wǎng)絡，還要具備光纖到戶接入技術(shù)，后者是保證信息傳送得以進入千家萬戶的重要保障之一，鑒于此，大部分業(yè)內(nèi)人士均認為，信息接入網(wǎng)是信息高速公路發(fā)展的“臨門一腳”，在肯定了光纖到戶接入技術(shù)的重要性的同時，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，信號處于分散傳輸?shù)臓顟B(tài)，即是信號在兩根光纖當中進行傳輸。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(jù)現(xiàn)代光纖傳輸理論可得知，光纖傳輸?shù)娜萘渴遣淮嬖谏舷薜?，但是在傳輸設備的制約之下，導致光纖傳輸?shù)娜萘恳恢睙o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。現(xiàn)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無源光網(wǎng)絡、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)未來的主要發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在集成光器件、全光網(wǎng)絡、光網(wǎng)絡智能化、多波長通道四個方面，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，必須要實現(xiàn)光器件的集成化目標，這也是其余的發(fā)展趨勢得以實現(xiàn)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(xiàn)有的ADSL接入寬帶已經(jīng)難以滿足實際的信息傳輸需求了，實現(xiàn)光器件的集成化，可顯著改善光器件的工作性能，進而提高其傳輸信息的速度，推動光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展進步。

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

·         全光網(wǎng)絡

廣義上的 “全光網(wǎng)絡”指的是無論在網(wǎng)絡傳輸還是網(wǎng)絡交換的過程當中，網(wǎng)絡信號均是以光的形式存在的，其進行電光或者是光電轉(zhuǎn)換的步驟于進/出網(wǎng)絡之時。

目前，我國部分的光網(wǎng)絡系統(tǒng)，雖然在各個節(jié)點之間基本上已經(jīng)實現(xiàn)了全光化的目的，但是在網(wǎng)絡結(jié)點的位置，其所采用的依舊是電器件，而非光器件，對光纖通信干線的總?cè)萘吭斐闪溯^大的限制。

鑒于此，未來的光纖通信技術(shù)必須要實現(xiàn)全光網(wǎng)絡，關(guān)鍵在于創(chuàng)建完善的光網(wǎng)絡層，光網(wǎng)絡層的核心技術(shù)為光轉(zhuǎn)換技術(shù)與WDM技術(shù)兩項，同時將電光瓶頸盡數(shù)消除。

在4G網(wǎng)絡發(fā)展建設的推動之下，我國的光器件產(chǎn)業(yè)逐漸趨向完善，目前市面上無論是有源光器件，還是無源光器件均實現(xiàn)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)均代表著我國光器件生產(chǎn)的高水平。

詳情請見：光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應用