浅议光纤通信技术的发展

摘要:光纤通信是二十世纪的重大发明,近年来,光纤通信技术作为一门新兴技术得到迅猛发展,已成为现代通信的主要支柱之一。本文从基本通信系统出发,分析和总结了光纤通信的发展历程和现状,并对各个时期光纤通信采用的相关技术进行了探讨。

关键词:光纤通信;光网络;通信技术

中图分类号:TN711文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0098-01

1966年,“光纤之父”高锟提出了用玻璃代替铜线并发明了光导纤维,从此敲开了光纤通信的大门,随着光纤通信技术的不断发展,目前它已经成为了不可替代的信息传输技术,并且将在日常生活中发挥出越来越大的作用。

一、光纤通信的基本原理

光纤通信系统由系统一般由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成,如图1所示。其中数据源包括所有的信号源,如声音、图像、数据等业务经过信源编码所得到的信号。

图1光纤通信基本结构图

光纤通信的原理是:通过发送端发送信号时,首先将要发送的信号转变成电信号,然后通过调制器将电信号转换成光信号并由光纤发送出去。接收端接收到光信号后,通过检测器将其变换成电信号,经解调后恢复原信息。

二、光纤通信的发展

1、光纤通信的发展过程。1966年,高锟博士研究了光在石英玻璃纤维中传输的特性及其损耗问题,发现引起光在传输中产生损耗的主要原因是其中含有过量的铜、铁、铬、锰等金属离子和其他杂质,其次是光纤的芯和包层分界面的不均匀,导致光在玻璃纤维中传输的折射率也是不均匀的。1970年,在高锟研究理论的指导下,美国康宁公司率先成功的制造出第一根损耗为20dB/km的光纤,同年贝尔实验室也成功的研制出了可以在室温条件下工作的半导体激光器,这标志着一种崭新的光通信技术的诞生。1977―1997年,这20年是光纤通信飞跃式发展的阶段,从1977年芝加哥的44.736Mbit/s的实验到1980年140Mb/s的多模光纤系统进入商业化阶段,再到1990年565Mb/s单模光纤通信系统商用,最后到1997年20Gb/s、40Gb/s的SDH的产品实验取得突破性进展,这段时间光纤通信技术有了很大的发展,新技术也不断出现,大大提高了光纤通信的传输能力。

2、光纤通信技术。(1)时分复用(OTDM)和波分复用(WDM)技术。1995年以后,时分复用(OTDM)和波分复用(WDM)技术得到了快速的发展。时分复用技术的原理是:超短脉冲光源产生的N路重复率为B的光脉冲流通过调制和延时被复用到一根光纤中传输,使得光纤中的传输速率提高到N×B。在到达接收端时利用超高速定时提取技术和解复用技术,将总脉冲流分解为原先的N个独立数据信道。波分复用技术是指在一根光纤中同时传输两个或多个光载波信号,其传播方向可以是同向,也可以是反向的。发送端发送的N路不同波长的信号,被复用器耦合进一根光纤中传输,在到达接受端时通过解复用器从新分成N路信号。WDM系统中的波长间隔一般为数十纳米宽,当波长间隔窄到0.8nm以下时,就被称为密集波分复用(DWDM)。目前,为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量,还可将WDM和OTDM相结合的方式。把多个OTDM信号进行波分复用,这样可以大大提高传输容量。通过WDM和OTDM的恰当结合,可以实现Tbit/s以上的传输,这也应该是最佳的传输方式,所以它也成为未来高速、大容量光纤通信系统的发展方向。(2)光弧子通信技术。光弧子是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光弧子通信就是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下可将信息传输很远。光弧子通信的远距离传输能力,可用于海底光缆通信,也可与WDM相结合构成超高速大容量的光通信。(3)光纤接入技术。随着通信业务量的不断增加,业务种类也更见丰富,人们不仅需要语音业务,发送数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,而传统的接入方式已经满足不了需求,因此只有宽带能力强的光纤接入才能将瓶颈打开核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。

PON技术在光纤接入中极有优势,它可以和多种技术相结合,比如ATM、SDH和以太网等,分别产生APON,GPON和EPON。其中EPON就是把所有数据装在以太网帧内来传送的网络技术,现今95%的局域网都使用以太网,所以选择以太网技术应用对IP数据最佳的接入网是十分合乎逻辑的,并且原有的以太网只限于局域网,而且MAC技术是点对点的连接,在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可以扩展到城域网,甚至广域网,EPON众多的MAC技术是点对点的连接,另外光纤到户也采用EPON技术。

三、光纤通信的未来

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来的信息社会中将会发挥越来越大的作用。而对于光纤通信而言,超大容量、超高速度和超长的传输距离是我们一直追求的目标,而光纤到户和全光网络也即将到来。

作者单位:四川绵阳职业技术学院

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