针对光纤通信技术要点探讨

【摘要】随着技术的进步,市场需求的增长,现代社会对通信的依赖越来越大，网络的生存性显得至关重要，通信发展和运行环境的变化对光纤通信提出了更高的要求。本文探讨了光纤通信的发展趋势、它在传送容量和传送距离等性能方面的进展及网络技术方面的应用。

【关键词】光纤通信；传输技术；光弧子通信；全光网络

中图分类号：TN913.7文献标识码： A

1 前言

自光纤通信问世以来,整个通信领域发生了革命性变化,它使高速率、大容量的通信成为可能。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐,发展非常迅速。光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展, 新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。

1．光纤通信的发展趋势

1.1 光纤、光缆发展趋势

由于光纤传输速率的逐步高速化、大容量化光纤衰减、色散、非线性效应等现象严重影响到光纤系统的质量,因而,人们已将光线工作的波长由850nm向1310-550nm的长波长移动,进而向2000nm方向发展。为降低衰减、色散和非线性效应,研制出了常规单模光纤G.625 光纤现为最广泛应用的光纤,它在1310nm为零色散,1550nm为最低损耗,其工作波长为1310nm。随着光纤通信容量不断增大、中继距离不断增长的需求,保偏光纤始终要研究方向。采用相干光纤通信系统，可实现越洋无中继通信,但要求保持光的偏振方向不变,以保证相干探测效率,因此常规单模光线要向着保偏光纤方向发展。随着通信的发展，用户对通信的要求也从窄带电话、传真、数据和图像业务逐渐转向可视电话、电视传播、图文检索和高速数据等宽带业务。由此而促生了光纤用户网。光纤用户网的主要传输媒介是光纤，需要大量适用于用户接入的用户光缆。用户光缆的特点是含纤数量高,每根光缆可达2000-4000 芯,这种高密度化的带状光缆可减小光缆的直径和重量,又可在工程施工中便于分支和提高接续速度。

1.2 超大容量、超长距离传输技术

波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/s的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量, 其实

现的单信道最高速率达640Gbit/s。仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量

毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用( PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ 编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ 编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。欧共体的RACE计划和美国正在执行的ARPA计划在发展宽带全光网中都部署了WDM和OTDM混合传输方式,以提高通信网络的带宽和容量。WDM/OTDM系统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一种发展趋势,两者的适当结合应该是实现Tbit/s 以上传输的最佳方式。实际上, 最近大多数超过3 Tbit/s的实验都采用了时分复用(TDM,OTDM,ETDM) 和WDM相结合的传输方式。

1.3 光纤通信网络的发展趋势

光纤通信随着计算机网络,特别是互联网的发展,数据信息的传输量越来越大，客户信号中基于分组交换的具有随机性、突发性的分组信号码流的比例逐渐增加。通过光纤通信SDH网络承载的数据信号的类型越来越多。就其技术而言,其发展方向主要有信道容量不断增加;实用化距离传输已由40km 到160km,目前,光接入网络的核心是全数字化、软件控制、高度集成和智能化,光纤接入网作为通信网的一部分，直接面向用户,通过把光纤引入千家万户,将使亿万用户的多媒体信息畅通无阻的进入信息高速公路。今后光纤通信将朝着全光传输交换的方向发展,即全光网络，网络更具智能性。

2．光纤通信网络技术及应用

2.1 光弧子通信

2.1.1 光弧子通信技术的起源及基本原理

弧子是一种特殊形式的超短脉冲,或者说是一种在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变的脉冲壮行波。光弧子脉冲能在光纤中保持传输。

光脉冲在光纤中传输时有两种作用影响脉冲的传输,一种是光纤色散作用，光纤色散使光脉冲在时域上展宽,展宽到一定程度后将引起相邻脉冲的叠加,产生误码。另一种是光纤的非线性作用,这种作用将引起光脉冲在频域上展宽,在时域上压缩,也影响光通信。而光弧子是一种具有双曲正割形状的光脉冲,这种脉冲在光纤中传输是利用光线的群速度色散和非线性作用中的自相位调制两种影响达到平衡的情况下,从而能保持原来的形状传输。利用光弧子这种特性,可以实现超长距离、超大容量的光通信,它的传输容量比当今最好的通信系统高出1-2 个数量级,中继距离可达几百公里。

2.1.2 光弧子通信技术的新进展

掺铒光纤放大器的问世,损耗问题得到了很好地解决,但是随着弧子脉冲源脉宽得越来越窄,色散作用越来越影响弧子的传输,于是对色散进行补偿成为一个紧要技术。现有两大补偿技术:一类是弱色散和局部色散补偿,另一类是周期性全局强色散补偿。实验证明,对工作在零色散波长处的单信道通信系统来说,光弧子通信系统的性能并不比工作常规系统更好。但是工作常规系统容易收到群色散的影响,从而对其传输速率有所限制,特别是在多信道系统中,这种影响又将限制其传输容量。而光弧子系统却可以将不同的波长的多信道复用到一根光纤中传输,因而,多信道光弧子通信系统具有广阔的应用前景。

2.2 全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性和可扩展性,并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度和较低的误码率,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术之中,它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。

目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。

结束语

光纤通信现已成为一种最主要的信息传输技术,迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。即使是在全球通信行业处于低迷的时期,光纤通信的发展也从未停滞过,就我国而言,从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。中国有望建成世界最先进的光纤通信网络,实现跨越性的发展。

参考文献

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