1、光纖通信技術(shù)概述及特點(diǎn)

　　1.1光纖通信技術(shù)概述

　　光纖通信系統(tǒng)整體由數(shù)量眾多的光纖組成，其主要制作材料為玻璃，本身屬電氣絕緣體，無(wú)需考慮接地回路問(wèn)題。自光纖通信技術(shù)研發(fā)開(kāi)始，該技術(shù)憑借良好的性能而發(fā)展迅猛，尤其在現(xiàn)今信息大爆炸時(shí)代，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于通信行業(yè)的發(fā)展乃至整個(gè)社會(huì)的變革做出了巨大的貢獻(xiàn)。

　　1.2光纖通信的特征

　　1.2.1通信寬頻帶，容量高

　　在單一波段光纖通信系統(tǒng)中，光纖通常會(huì)受到終端設(shè)備的影響，無(wú)法將寬頻帶這一特點(diǎn)充分表現(xiàn)，而通過(guò)光纖通信傳輸技術(shù)，這一缺陷可以得到完美解決。光纖通信的寬頻帶、高容量特點(diǎn)對(duì)于信息的傳輸意義重大，能夠滿足未來(lái)寬帶綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

　　1.2.2低損耗，中繼距離長(zhǎng)

　　相較于其他傳輸介質(zhì)而言，實(shí)用石英材質(zhì)光纖損耗可在0.2dB/km以下，遠(yuǎn)小于其他介質(zhì)，即使將來(lái)應(yīng)用非石英材質(zhì)光纖，其損害值也在10-9dB/km左右。光纖低損耗的特點(diǎn)便決定了光纖通信可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)的中繼距離，實(shí)際建設(shè)過(guò)程中可以大幅度降低通信系統(tǒng)成本，有利于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　1.2.3強(qiáng)抗干擾性能

　　制作光纖的材質(zhì)具有絕緣性能，受到雷電、電離層等的干擾作用較弱，也可以一定程度上抵抗電氣化設(shè)備和高壓設(shè)備等工業(yè)電氣造成的干擾，可用于與高壓輸電線進(jìn)行平行架設(shè)、或者與電力導(dǎo)體復(fù)合組成復(fù)合型光纜進(jìn)行通信傳輸。光纖這一良好的抗干擾性能決定了其可廣泛應(yīng)用于軍事、電氣等領(lǐng)域中。

　　1.2.4無(wú)串音干擾，保密性強(qiáng)

　　傳統(tǒng)通信傳輸過(guò)程中，載體承載信息極易被竊取泄露，所以傳統(tǒng)通信傳輸?shù)男畔⒈Ｃ苄Ч^差。而光纖通信傳輸過(guò)程中，不存在干擾現(xiàn)象，信息很難從光纖中泄露。光波在轉(zhuǎn)彎處，由于彎曲半徑過(guò)小，容易泄露，但其強(qiáng)度也十分微弱。對(duì)于該問(wèn)題，可采用涂敷消光劑措施消除，這樣既可實(shí)現(xiàn)信息的保密，也能夠滿足屏蔽串音干擾問(wèn)題。

　　1.2.5線徑細(xì)、重量小

　　光纖內(nèi)芯半徑約0.1mm左右，為單管同軸電纜的1%。線徑低這一特點(diǎn)使得整個(gè)傳輸系統(tǒng)占用空間小，具備節(jié)約地下管道資源、減少占地面積的優(yōu)點(diǎn)。此外，光纖屬玻璃材質(zhì)，重量極輕，構(gòu)成的光纜重量也較小，1m單管同軸電纜重量為11kg，而同容量下光纜僅為90g。

　　2、光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程

　　光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程

　　光纖通信技術(shù)研發(fā)開(kāi)始于二十世紀(jì)五六十年代，正處于第三次工業(yè)革命時(shí)期，最早研制的光纖損耗率為每千米358分貝。數(shù)年后，英國(guó)通信研究所科學(xué)家在理論上推測(cè)光纖通信最低損耗可降至每千米19分貝；隨后日本科研人員成功研發(fā)出損耗率為每千米100分貝的光纖，較最初產(chǎn)品降低了50%以上。英國(guó)緊接著研制出了每千米損耗20分貝以下的石英光纖。而最新研發(fā)的摻鍺石英光纖損耗為每千米0.2分貝，已接近理論損耗極限值。

　　從20世紀(jì)中葉開(kāi)始，光纖通信技術(shù)已經(jīng)過(guò)了幾十年的研究，尤其在近十幾年中，該技術(shù)達(dá)到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)意義上的通信能力大幅度提升，技術(shù)應(yīng)用范圍更為廣泛。光纖通信技術(shù)已由單一的通信行業(yè)逐步轉(zhuǎn)向多元化層次，在社會(huì)各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

　　作為信息通信史上的一次重大變革，光纖通信技術(shù)從誕生的時(shí)刻開(kāi)始便被賦予了強(qiáng)大的生命力。幾十年的開(kāi)發(fā)研究，光纖通信技術(shù)經(jīng)歷了從提出理論，到在工程領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)踐，再到高速光纖通信普及的發(fā)展歷程，光纖通信技術(shù)發(fā)展大致上可分為5個(gè)階段：（1）波段為850納米的多模光波；（2）波段為1310納米的多模光纖；（3）1310納米單模光纖；（4）1550納米單模光纖；（5）長(zhǎng)距離傳輸光纖通信技術(shù)。

　　3、光纖通信國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　3.1.普通光纖發(fā)展現(xiàn)狀

　　我們最常見(jiàn)的光纖就是普通光纖。光通信技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)逐步發(fā)展，單一波長(zhǎng)信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產(chǎn)生了進(jìn)一步提升的可能，表現(xiàn)在不同的區(qū)域，一種符合ITUTG654規(guī)定截止波長(zhǎng)的單模光纖，還有符合G653規(guī)定的單模光纖，做出了發(fā)展性完善。

　　3.2.核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國(guó)的幾大干線已經(jīng)全面地采用了光纜，多模的光纖遭到合理淘汰，全面實(shí)施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國(guó)初步使用后，今后不會(huì)繼續(xù)發(fā)展。G654也因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)該種通信方式系統(tǒng)容量的大幅度增加，因此從來(lái)沒(méi)有使用到我國(guó)陸地光纜中。干線光纜主要在室外，多數(shù)使用分立光纖，這些光纜中的舊式結(jié)構(gòu)已經(jīng)停用。

　　3.3.接入網(wǎng)光纜發(fā)展現(xiàn)狀

　　接入網(wǎng)的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點(diǎn)，通常通過(guò)增多光纖芯數(shù)的方法來(lái)增加網(wǎng)容量。由于市內(nèi)管道的管道內(nèi)徑一定，結(jié)合光纖的芯數(shù)增多和集裝密度的增大減輕光纜重量，縮小光纜直徑十分重要。接入網(wǎng)通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國(guó)只有少量投入使用。

　　3.4.室內(nèi)光纜發(fā)展現(xiàn)狀

　　室內(nèi)光纜通常需要能夠滿足不同的要求，具備多種功能。比如說(shuō)數(shù)據(jù)、話音以及視頻信號(hào)的傳送，還可能在遙控和傳感器中得到應(yīng)用。IEC的電纜分類中，指出了室內(nèi)光纜。它至少要包括兩大部分，即局內(nèi)光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內(nèi)的用戶端，主要用途就是供用戶使用，因此必須要全面考慮到它的易損性。［5］局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機(jī)房?jī)?nèi)，布放的位置相對(duì)固定。

　　3.5.通信光纜在電力線路內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　光纖只是一種介電質(zhì)，光纜卻可以是一種全介質(zhì)，而且是完全無(wú)金屬的。這種全介質(zhì)的光纜將會(huì)成為電力系統(tǒng)中最理想的線路。在電線桿的敷設(shè)中普遍應(yīng)用兩種全介質(zhì)光纜的兩種主要結(jié)構(gòu)：一種是用于架空地線的纏繞式的結(jié)構(gòu)，另一種是全介質(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿橘|(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)地布放，適應(yīng)范圍廣，在我國(guó)當(dāng)下的電力系統(tǒng)改造過(guò)程中得到了廣泛實(shí)施。［6］國(guó)內(nèi)已經(jīng)生成許多種類達(dá)到市場(chǎng)要求的ADSS光纜，但是在其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能等方面還需要更進(jìn)一步的完善。

　　4、光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)

　　4.1.光的接收和發(fā)送模塊

　　當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳送的重要方式是光纖通信，光收發(fā)模塊用作

　　接入網(wǎng)的主要元件，促進(jìn)了干線光傳統(tǒng)體系成本的降低，光網(wǎng)絡(luò)的配置也越來(lái)越完善。通信裝置的體積逐漸變小，接口密度逐漸提高，使得生成的光器件必須降低成本和功耗低。光收發(fā)模塊的發(fā)展也應(yīng)該提高頻率和傳送速度，增大容量和傳輸距離。

　　4.2.實(shí)現(xiàn)光纖的用戶到家

　　我國(guó)的FTTx計(jì)劃還在試運(yùn)行時(shí)期，不夠成熟，但是三網(wǎng)的合并和光電子元件的發(fā)展，光收發(fā)模塊和光纖成本的減小，還有較寬容量，使得光纖到戶計(jì)劃加快進(jìn)行。FTTx未來(lái)會(huì)在光通信市場(chǎng)有重大應(yīng)用，在加快信息通信的需求下，要使光纖達(dá)到小區(qū)每個(gè)辦公室、每戶住宅，解決光纖到戶問(wèn)題。老城區(qū)和農(nóng)村要實(shí)現(xiàn)FTTC和FTTN。在無(wú)線通信中，都將使用接入網(wǎng)，但這需要光纖接入到每一用戶來(lái)提供支持，相當(dāng)于光纖到戶。將來(lái)最具發(fā)展前景的就是光纖到戶和無(wú)線接入的結(jié)合。

　　4.3.新型的光纖光纜

　　新一代網(wǎng)絡(luò)需要鋪設(shè)大的傳輸容量的光纖設(shè)備，而干線網(wǎng)和城域網(wǎng)對(duì)通信提出的要求不同，因此開(kāi)發(fā)了兩種新型光纖來(lái)滿足需要。一種叫做非零色散光纖，另一種是無(wú)水吸收峰光纖。XPON的應(yīng)用在將來(lái)寬帶接入技術(shù)方面會(huì)大有前景。但是考慮到現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展和實(shí)際成本等，電信接入網(wǎng)絡(luò)大量運(yùn)用這一技術(shù)還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，所以新型光纖的研發(fā)將是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

　　4.4.光通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品

　　使網(wǎng)絡(luò)的鏈路層結(jié)合，通過(guò)高性能的路由器，用其來(lái)實(shí)現(xiàn)WDM（中文稱為光波復(fù)用）這種特有波長(zhǎng)而直接連接的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，成為光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它可以提供用戶很大的寬帶，滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所需的大容量要求，所以這就必須借助于一些光通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括：光轉(zhuǎn)發(fā)儀、OADM、光開(kāi)關(guān)、光放大儀、OXC等等。光互聯(lián)產(chǎn)品的廣泛運(yùn)用可以使得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加得自由靈活，也使光交換和全光路由技術(shù)逐漸蓬勃發(fā)展，最終有可能實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

　　4.5.ON技術(shù)

　　在通信領(lǐng)域，將來(lái)會(huì)依靠AON（全光網(wǎng)）來(lái)提高傳輸速率。AON是光纖通信將來(lái)能達(dá)到的最高水平。以前的光網(wǎng)絡(luò)采用的只是結(jié)點(diǎn)之間的全光化，而節(jié)點(diǎn)處還是使用電器件，使得干線總?cè)萘康脑黾邮艿街萍s，所以實(shí)現(xiàn)真正的全光化是一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目。AON用光結(jié)點(diǎn)替換電結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間的全光化，一直通過(guò)光波的方法傳輸與交互信息，用戶使用交換機(jī)分析數(shù)據(jù)不用以Bit實(shí)現(xiàn)，可以用波長(zhǎng)來(lái)決定。

　　現(xiàn)在全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展還不夠成熟，但是它的發(fā)展?jié)摿唧w。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，要建立一個(gè)實(shí)用的、結(jié)合WDM和光交換方法的網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)全光化，解決電光瓶頸，在將來(lái)會(huì)是廣泛使用光通信的必然要求，也是將來(lái)網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)，還是通信技術(shù)提升的最理想水平。