光纤通信现状及应用前景

黄志辉 江志刚

引言

光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术，已成为现代化通信非常重要的支柱。光调研当前光纤通信的各种新技术，对这些新技术进行详细的比较，然后分析优缺点;总结这些新技术在光纤通信领域应用中存在的问题和技术难点。根据自己的调研分析今后在這些新技术在光纤通信领域应用种的发展前景。

1光纤通信中应用的新技术

1.1光弧子通信

孤立波是一种特殊形态的波，它仅有一个波峰，波长为无限，在很长的传输距离内可保持波形不变。人们从孤立波现象得到启发，引出了孤子的概念，而以光纤为传输媒介，将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。随着光纤制作工艺的提高，光纤的损耗已接近理论极限，因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。

1.2相干光通信

迄今为止的光纤通信系统，几乎都是采用强度调制一直接检波的方式。这种方式的优点是调制和解调容易，系统的成本较低，但性能还需进一步提高。在光通信中利用相干调制和外差检测技术，也可改善光通信的性能，这就是相干光通信。由于相干光通信具有灵敏度高、选择性好的优点，可以用来做成大容量、长距离的干线网。在光纤有线电视系统中，如果采用相干光通信技术，可以建成光纤到户的系统。

1.3光复用技术

SDH传输网中，多路信号的复用是对电信号进行时分复用。在全光通信网中则需要直接对光信号复用，以光信号的复用，可以用和码分复用。随着技术的进步，波分复用的间隔越来越小，可以容纳更多的光载波。由于码分复用让所有用户共享整个信道，而不是分时占用，用户可有随时异步接入，非常方便。

1.4光交换技术

在全光通信网中，直接对光信号进行透明交换，不需经过光电和电光转换，克服了光电转换器件响应速度慢的问题，大大提高了交换速率和吞吐量。光时分交换技术开发进展很快，交换速率几乎每年提高一倍。1996年推出了世界上第一台采用光纤延迟线和44铌酸锂光开关的32Mpbs时分复用交换系统。

1.5全光通信网

近几年，因特网的用户数量和网上信息量急剧增长，原来的传输网络已不能满足要求，人们不得不积极开发新型的互联网络，这就是全光网络。在全光网络中，无需经过ATM、SDH传输网络。在用户端，需要有电路层、电通道层、电复用段层等对用户信息进行处理、复用、适配和传送，提供IP多协议封装、分组定界、差错控制，提供QoS保证，需要物理层提供光信号的传输通路外，还需要光层进行进一步的光复用。

1.6光纤接入技术

随着通信业务量的不断增加，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。为实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

2新技术的比较

2.1光弧子通信的优缺点及技术的难点和发展前景

全光式光孤子通信，是新一代超长距离、超高码速的光纤通信系统，更被公认为是光纤通信中最有发展前途、最具开拓性的前沿课题。光孤子通信和线性光纤通信比较有一系列显著的优点：传输容量比最好的线性通信系统大1个～2个数量级;可以进行全光中继。由于孤子脉冲的特殊性质使中继过程简化为一个绝热放大过程，大大简化了中继设备，高效、简便、经济。光孤子通信和线性光纤通信比，无论在技术上还是在经济都具有明显的优势。正因为光孤子通信技术的这些优点和潜在发展前景，国际国内这几年都在大力研究开发这一技术。

2.2相干光通信的优缺点及技术的难点和发展前景

在世界上已进行了许多相干光传输的现场试验，但其却迟迟没有商用，一是因为相干光通信技术难度高。二是光放大器和光波分复用技术的出现也在一定程度上抑制了其发展。但是从长远看相干光通信还是具有应用优势的：（1）灵敏度高（2）选择性好（3）具有多种调制方式在传统光通信系统中，只能使用强度调制方式对光进行调制。而在相干光通信中，除了可以对光进行幅度调制外，还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式，利于灵活的工程应用。相干光通信的出现，为光纤通信实现大容易、高速率、长距离传输开辟了一条11新的途径。

2.3光复用技术的优缺点及技术的难点和发展前景

光复用技术有如下的特点：（1）充分利用光纤的巨大带宽资源（2）同时传输多种不同类型的信号。（3）节省线路投资。（4）降低器件的超高速要求。这样，既可以节省大量投资，又缓解地下管道的拥挤局面。要实现波分复用，一是要研究出具有足够传输宽带的光纤，二是要研制出相应的光合波器和分波器，实现光的分路的方法较多，关键是所用光合波/分波器的插入损耗要小（光合波器与分波器均为无源器件），这是波分复用技术的研究重点之一。另外一个研究重点是如何提高波分复用度，已实验（或实用）成功的波分复用系统，国内2.5G系统已达32个波分，10G系统8波道复用也已试验成功。如果说20世纪的通信是电网络的时代，那么21世纪的信息传输将会是全新的光网络时代。

2.4光交换技术的优缺点及技术的难点和发展前景

光交换技术有如下的特点：（1）具有极宽的带宽采用光交换技术。（2）速度快。（3）光交换与光传输相结合，促进全光通信网的发展。（4）降低了网络成本。另外，无论在模拟传输中还是在数字传输中都可以采用光交换技术，这样不但避免了宽带电交换系统功耗大、串扰严重等问题，也提高了自身的可靠程度当光交换技术走向成熟时的情景。通信骨干网将成为高速率、大容量、结构灵活的全光通信网，那时人们才真正实现了信息高速公路。

2.5全光通信网的优缺点及技术的难点和发展前景

全光通信网的特点：（1）光通信网络能够提供巨大的带宽。但是它也存在很多问题：（1）目前在线的光放大主要EDFA，已经有了商用产品，但是其带宽是有限的，一般在1530nm1560nm之间，大约30nm左右。这就使得可用的波长资源受到了限制。（2）全光通信中光滤波器的级联也会导致传输限制。全光通信因具有处理高速率的光信号，实现超长距离、超大容量的无中继通信，提高网络效率等多种优点正受到世界各国的重视，随着通信业务需求的飞速增加，各种新技术的不断进步和完善，它必将成为未来通信发展的最终趋势。尽管还在一些方面存在着限制，但还是会向实用化的方向迈进。

2.6光纤接入技术的优缺点及技术的难点和发展前景

光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体，光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。光纤用户网的主要技术是光波传输技术。光纤接入是一种理想的宽带接入方式，可以很好的解决宽带上网的问题，速度快、障礙率低、抗干扰性强。总结光纤技术的优点有：既有传输距离远、传输带宽高、安全保密性能好，系统性能可靠。其缺点也很显著如：尚未进行大规模商业应用，覆盖面不广，线路资源有限，价格较高光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，用光缆替换铜线电缆，可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。随着光纤接入的性能不断提高，价格不断下降，光纤接入必将越来越受欢迎。对所有的宽带应用，光纤接入方式是非常具有发展前景的。

3结语

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

参考文献

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[5]黄伯恒。全光网络探索。中国有线电视。2004（17）：42-47