光纤通信技术发展的现状及前景分析

姜晋霄

（海军工程大学，湖北 武汉 430033）

光纤通信技术发展的现状及前景分析

姜晋霄

（海军工程大学，湖北 武汉 430033）

光纤通信因其具有传输频带宽、容量大、抗电磁干扰等优点，从光通信中脱颖而出，近年来得到了长足的发展，大大提高了通信能力。文章阐述了电信光纤通信技术的特点，分析了当前光纤通信技术的现状，并对其发展前景进行了展望。

光纤通信技术；特点；现状；发展趋势

1　概述

1966年，光纤之父华裔诺贝尔奖获得者高锟在他的论文“光频介质纤维表面波导”中提出了“当玻璃纤维损耗率下降到20分贝/km时，光纤通讯就会成功”的见解，由此引发了光导纤维的研发热潮。1970年美国康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以应用。我国光纤通信技术的研究始于 20 世纪 70 年代，并已取得了长远的发展，已研制出若干具有自主知识产权的光通信高技术产品，取得了一些重要的应用成果。我国研制开发的光纤通信设备和系统不仅能够满足网络建设的需要， 还广泛服务于国际通信网络。近年来光通信以年均15%～20%的速度发展，光通信已经成为与国际应用水平差距最小的高科技领域之一。由于因特网业务的迅速发展及视频、音频、多媒体应用的增长，对超高速和超长距离光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。专家预言21世纪将是光子世纪，光子产业有可能全面取代传统的电子工业，成为21世纪最大的产业。光纤通信已进入了蓬勃发展的一个新时期，这一发展将会涉及信息产业的多个领域，技术更新、范围更广、动力更强、难度更大。毫无疑问，这将会对21世纪信息产业的发展及社会进步产生巨大的影响。光纤通信技术的迅猛发展，使得光纤通信的应用领域不断扩大，已成为现代通信的重要方式。本文阐述了电信光纤通信技术的特点，分析了当前光纤通信技术的现状，并对其发展前景进行了展望。

2　光纤通信技术的特点

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。因为激光具有高单色性、高方向性、高相干性等优点，光纤通信中利用的光波主要是激光，所以又可称为激光-光纤通信。光纤通信系统主要由光发信机、光收信机、光缆、中继器（光纤连接器）、耦合器5部分组成。与传统的金属电缆通信、磁波无线电通信相比，光纤通信具有如下特点：

（1）通信容量大。首先，光载波的中心频率很高，约为2×1014Hz，最大可用带宽一般取载波频率的10%，则容许的最大信号带宽为20 000GHz（20THz）；如果微波的载波频率选择为20GHz，相应的最大可用带宽为2GHz。两者相差10 000倍。其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十 GHz×km；采用波分复用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍。目前，单波长的典型传输速率是10Gb/s，一个采用128个波长的波分复用系统的传输速率是1.28Tb/s。

（2）中继距离长。光纤具有极低的衰耗系数，如配以适当的光发送与光接收设备，能够使它的中继距离达数百公里以上，传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等无法与之相比。所以光纤通信非常适用于长途一、二级干线通信。

（3）抗电磁干扰能力强。光导纤维的基本成分是石英，只传光，不导电，不受普通电磁场的干扰，因此在其中传输的光信号不受电磁场的影响（包括闪电、火花、电力线、无线电波的干扰），同时光纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰，使得光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。

（4）安全性能好。光纤通信主要是利用光波来传输信号，光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，不易被窃听、保密性强，安全性能好。

光纤通信除了具有以上特点外，还具有光纤柔软、重量轻、从而便于铺设；光纤的原材料资源非常丰富且成本低等优点。光纤的这些优点，使得光纤的应用非常广泛。

3　光纤通信技术的发展现状

（1）光孤子通信。光孤子通信利用光纤非线性来抵消光纤色散效应，是超高速长距离光纤通信技术。在信号的传输过程中，光孤子技术是提高信号的传输速度的一项关键技术。由于光孤子有信号传递量大的特点，对长距离的信号传输具有重要意义。光孤子通信技术应用在信号传输中，可以提高信号传输的速度，通过运用时域超短脉冲完成传输工作，而且频域的超短脉冲对提高通信系统的信号传递速度具有重要意义。

（2）波分复用通信系统。波分复用技术大幅增加了光纤传输系统的传输容量，在未来的跨海光传输系统中的应用前景很广阔。近年来波分复用系统的发展非常迅速，6Tbit/的WDM系统已得到了广泛应用，并且全光传输的距离也得以大幅延伸。波分复用系统具有如下优点：对各信道传输的信号的速率，格式具有透明性，有利于数字信号和模拟信号的兼容；充分利用光纤的低损耗波段增加光纤的传输容量，从而降低成本；能够提供波长选路，使建立具有高度生存性和灵活性的WDM全光通信网成为可能；能够节省光纤和光中继器，便于对已建成系统的扩容。不足之处是波分复用系统技术虽然传输容量巨大，但基本上是以点到点通信为基础的系统，在可靠性和灵活性上还不尽如人意。

（3）光纤接入技术。在信息传输技术领域，光纤接入技术是新的发展，它能够实现信息的高速传输。光纤接入技术有两个重要的组成部分：宽带主干的传输网络与用户接入端。光纤接入根据光纤深入用户的程度的不同，可分为FTTH（光纤到户）、FTTO（光纤到办公室）、FTTB（光纤到楼）、FTTC（光纤到路边）等。光纤到户（FTTH）是光通信产业发展的产物，是宽带接入的一种理想模式、是宽带接入的最终方式，它提供全光的接入。近年来光纤到户技术发展迅猛，目前的技术能够为用户提供GE或FE的带宽，随着我国“光纤入户”的逐步推广和不断升级，需要对原有的宽带设施与线路进行相应的改造升级，加快光纤网络与光纤到户建设，能够大幅提高网速，适应“宽带中国”的发展战略。

4　光纤通信技术的发展前景分析

（1）信号传输距离更广。光纤通信技术在传输过程中，传输距离越远则传输效果越好。因此，在对上述传输进行提升的过程中，相关人员要对光纤通信技术机构进行转变，对各项跨距进行提升。需要最大限度地对拉曼光纤放大器进行使用，并提高光纤放大器的应用质量，以便从根本上提升光纤通信的传输质量。相关人员还要对有利于长距离传送的线路编码进行合理应用，采用EFEC，FEC，或SFEC等技术不断增强接收的灵敏度，使用补偿技术提升光纤及光器件使用的效益。

（2）采用新一代光纤接入网技术。传统的单模光纤存在一些不足之处，在高速及长距离网络的应用中存在的问题尤为突出。因此，光纤通信技术在未来的发展需要研究新一代的光纤接入网技术，这一新的技术若得以应用，将会对网络通信的发展具有极其重要的意义，其发展必将带动通信技术的新发展。

（3）进一步提高光纤性能。近几年我国光纤网络建设发展迅速，使得光纤的市场需求非常旺盛，市场竞争日益激烈，导致光纤的价格逐步降低。在此情形下，光纤生产的拉丝速度随着工艺改进及设备进步不断得到提高。当前我国光纤生产厂家的拉丝速度已从之前的1 000m/min 以下普遍提高到了1 000～1 200m/min 左右。但与国外水平相比还有较大的差距。在当前的光纤通信中主要是采用石英来制作光纤，然而石英光纤的发展已非常接近理论数值，所以现在相关人员正在研究能否用氟化物、重金属氧化物及卤化物玻璃纤维作为原材料制作光纤。如果这一新的技术得到应用，那么将会对网际通信具有非常重要的意义。

（4）向全光网络发展。目前的全光网络主要是用光信号在网格中传输和交换，控制部分仍然采用电路方法，由此造成通信网干线总容量的扩大受到限制。全光网络是用光节点替代电节点，节点之间均全光化，信息自始至终以光的形式来进行传输和交换，交换机对用户信息的处理是根据其波长来决定路由，不再按比特进行。目前全光网络在中间节点的数据上，已经实现全光网络化，但当前的技术发展尚不能满足光纤通信技术的需求，其存在的不足需要进一步研究解决。

目前全光网在我国的发展尚处于起步阶段，随着相关人员对它的不断研究，未来全光网将会在电子信息技术中发挥更大的作用。不断完善的光纤通信技术已经和正在为信息的扩容和IP网络的发展起着巨大的推动作用，而21世纪的光纤通信技术将向大容量、高速率、高性价比的全光网络发展。

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［4］彭鹏.光纤通信技术的特点及其发展应用［J］.信息通信，2014（2）：224-225.

［5］刘伟.试论光纤通信技术的现状及发展趋势［J］.无线互联科技，2014（8）：61.

［6］林青.光纤通信技术现状及发展趋势研究［J］.通讯世界，2015（6）：13-14.

Analysis of the present situation and prospect of optical fber communication technology

Jiang Jinxiao
（Naval University of Engineering， Wuhan 430033， China）

Because of its broad bandwidth， large capacity， the advantages of anti electromagnetic interference， optical fber communication talent shows itself from the optical communication， and has developed rapidly in recent years， greatly improves the communication ability. This paper expounded the characteristics of telecom optical fber communication technology， analyzed the present situation of optical fber communication technology and its development prospects for the future.

optical fber communication technology； characteristics； current situation； development trend

姜晋霄（1995— ），男，山东寿光；研究方向：通信技术。