光纤通讯的发展特色与运用

1 光纤通信技术的发展

从 1970 年世界上第一根超低耗光纤问世到现在，光传输技术获得了异常迅猛地发展与极其广泛地应用，但它并未停滞不前而是向更高层次、更高阶段的方向发展，并逐步向全光网络的方向发展。

2 光纤通信的特点

光纤通信之所以受到人们的极大重视，获得迅速发展和广泛应用，概括有以下多方面的特点：

2.1 传输频带极宽，通信容量很大。光纤的传输带宽比电缆或铜线大得多的多，尤其是目前的密集波分复用技术大大增加了传输容量。2.5Gbps 至 1OGbps，为当前单波长光纤通信系统的传输速率。

2.2 中继距离长。由于光纤具有极低的衰耗系数，使传统的微波与电缆无法比拟。在长途传输线路方面，减少中继站数目，就能大大降低其复杂性和系统成本。

2.3 抗电磁干扰，保密性能好。这个优越性能是微波无线传输和电缆有线传输的电磁波泄漏都是不能相比的。因为光纤传输光波过程中，光信号被完善地限制在光波导结构中，光纤的环绕吸收了不透明包皮内泄漏的射线，就是在转弯的地方，漏出的光波也很微弱。

2.4串扰小，信号传输质量高，适应能力强，不受外界磁场的干扰和千变万化的气象条件影响。

2.5光纤是石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并可节约了大量有色金属,潜在价格低廉。二氧化硅（砂子）是制造光纤的基础材料，这一原材料在地球上随处可见，在自然界中用之不竭、取之不尽，价格亦非常低廉。

2.6光纤尺寸小，重量轻，施工、维护中便于铺设和传输。由于光缆的体积小、重量轻，可管道、直埋敷设，又可架空或在水底敷设，方便灵活。

3 光纤通信系统组成

最简单的光纤通信系统是由光发送机、光纤线路与光接收机组成，如图1 所示。

3.1 光发送机 光发送机的作用就是把电信号码流转换（调制）成相应的光脉冲码流，并把它输入到光纤之中进行传输。对光发送机的要求，一是要有足够的发送光功率，二是要有良好的光谱特性（谱线窄或色散容限大）。

3.2光纤 光纤是传输光信号的媒质。对光纤的要求，一是小的损耗系数，二是低的色度色散系数。前者是传输足够距离的保证，后者是传输大容量的要求。

3.3光接收机 光接收机的作用就是从经光纤传输的微弱光信号中检测出通信信息，并经过放大、均衡后再生出新的脉冲码流。对光接收机的要求是应具有高的灵敏度，它是保证传输长距离的重要条件。

3.4光连接器与尾纤 为了便于日常维护与工程施工，光发送机与光接收机一通过光连接器用尾纤与光缆中的光纤相连接。光连接器的插座在设备侧，插头在尾纤上；从而可以随意拆装。

4 现代通信系统的光纤技术

4.1单纤双向传输技术 单纤双向传输技术是针对双纤双向传输而言的。在实际网络中，单纤双向传输技术正广泛使用，主要在光纤末端接入设备：PON无源光网络、单纤光收发器等设备。这是未来光纤通信的发展方向。

4.2光纤到户（FTTH）接入技术 ADSL 技术为现代通信奠定了基础，但对未来飞速发展的通信业务来讲，如:网上教育、办公，游戏、会议电视等双向业务和 HDTV高清数字电视，尤其是 HDTV，现传输率仅为 19.2Mbps，用 H.264压缩技术可以压缩到 5 Mbps~6Mbps。可见，采用光纤接入技术已成为必然趋势，是未来通信技术的发展方向。

4.3 WDM 技术 WDM 技术就是将不同标称波长的光通道信号复用到一根光纤中实施传送，每个光通道可承载 SDH 信号或其它业务信号如千兆比信号（GE）等。在接收端再把光通道信号进行解复用，这样可以把传输容量扩大几倍甚至几十倍以上。从图 2 可以看出，在发送端由各复用通道的光发送机TX1…TXn 分别发出具有不同标称波长的光信号，每个光通道分别承载着一路业务信号如 2.5Gb/s 或 10Gb/s；然后由合波器 OM，把这些复用光通道信号合并为一束光波输入到光纤中；而在接收端用分波器把光通道信号再分解开，分别输入到相应的各复用通道光接收机 RX1…RXn中。

5 光纤通信技术的应用目前，光通信技术的应用越来越广泛，特别是广播电视网、专网、电信干线传输网等方面更是发展迅速，促使光纤光缆用量剧增。光纤通信技术的应用更体现在大跨度、大纵深、高带宽、高标准也业务传输需要，谈到当今热门话题- 光交换，其发展和应用也是通信的主体。

6 光纤通信网络的发展方向

6.1 光网络的智能化 智能光网络的定义就是将SONET/SDH 的功能特性、高效的 IP 技术、大容量的DWDM和革命性的网络控制软件融合在了一起，形成了自动交换光网络，并将由此构成下一代网络的基础，其中，ASON就是典型的例子。智能光网络就是在光网络设备内部增加信令和协议处理中心，建立设备之间相互通信的网络模型，通过自动的协调达到优化网络、提升安全性、降低运营和维护难度的目的。ASON 的控制平面是智能光网络体系与传统光网络体系的最大区别。ASON 是一种动态、自动交换传送网。由用户动态发起业务请求，网元自动计算并选择路径，并通过信令控制实现连接的建立、恢复、拆除，融交换、传送为一体的新一代光网络。

6.2 全光网络 未来的通信网络是属于全光网络的天下，这已成为光纤网络发展的最终极目标。从宏观上看，未来全光网络技术可能有以下发展：

①光交叉连接设备 OXCOXC 可以利用软件对各波长光信号进行灵活的交叉连接。目前微电子机械开关（MEMS）技术获得重大突破，它是将微型机械结构的镜面放在硅基片中，转动镜面可以把一根光纤的光波引导到另一根光纤之中。交叉容量为1024×1024的 OXC 已经问世。

②光分插复用器 OADM目前采用的 OADM 大部分只能上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。而未来的 OADM，对上、下光信号将是完全可控的，通过网管系统就可以有选择地上、下一个或几个波长的光信号。使用起来非常方便，组网（光网络）十分灵活。

③全光再生器目前的电再生器体积大、耗电多、需要维护、投资与运营成本高。未来的全光再生器不再需要光 - 电 - 光的处理，就可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、毕特率、协议等无关，解决了色散受限方面的难题。

④可变波长激光器目前为止，半导体激光器不能按需要随意改变。未来会诞生可变波长激光器，其发射波长可按需要进行调谐，光谱性能更优越，且具有更高的输出功率、可靠性与稳定性。

7 结语

光纤通信技术发展促进了城市信息化形成，社会信息化加速了光纤通信发展，高速率、大容量是社会信息化的两个重要特征，全光网络是未来信息传送网的最终结果.因此可以预言，21 世纪的信息传输将会是全新的光网络时代。