论光纤通信的现状及趋势

2016-12-31潘伟新方林之

移动信息 2016年5期

潘伟新方林之

论光纤通信的现状及趋势

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1.西安通信学院，陕西西安 710000 2.南京理工大学，江苏南京 210000

光缆通信在我国已有20多年的使用历史，这也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、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，备受业内人士青睐，发展非常迅速。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。主要综述我国光纤通信研究现状及其发展趋势。

光纤通信技术；发展历史；现状；发展趋势

在当下，光纤通信技术是通信技术中在实际运用中是非常有前途和发展的，即光纤通信技术已在现代化通讯中占据了极大的作用，可以说是非常重要的支柱。光纤通信技术作为全世界新一代信息技术革命的重要标志之一，它已经变为现在全面信息化社会中多元且复杂的信息的相当主要传输媒介，并且将信息网架构的整体面貌改变地更加深刻和具有广泛性，人们在它身上（作为现代化信息社会最坚实的通信基础身份）看到了大好的未来发展趋势。

1 光纤通信的概况

1966年，美籍华人高锟（C·K·Kao）和霍克哈姆（C·A·Hockham）发表论文，他们通过反复的相对研究和实验大胆地提出他们的观点，低损耗的光纤是可以用于通信的，就这样光纤通信的面纱从此就显现了，是如此的神奇和便捷与快速，不得不使全世界的眼光驻足于此。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB／km的光纤，这一重要事件使光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率（1014Hz数量级）的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信[1]。

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，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大幅提高约提高了100倍[2]。

目前，光纤通信技术已有相当长远的脚步，不断出现出新技术，从而通信能力也随之大幅提升，同时其应用范围也随之不断多面化发展。

2 光纤通信技术发展的现状

2.1 波分复用技术

波分复用技术可以将单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源重新充分利用。根据每一信道光波的频率（或波长）不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，将光波作为信号的载波，把波分复用器（合波器）作为发送端，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

2.2 光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。将信息传输的高速化实现，使大众得以满足，单有宽带的主干传输网络还不行，更为关键的是用户接入部分，高速信息流进千家万户的关键技术是光纤接入网。

在光纤宽带接入中，由于不同的位置光纤所能到达的位置有所不同，有了不同的应用如FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH，统称FTTx。FTTH（光纤到户）是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，所以，人们充分利用了光纤的宽带特性，为用户提供了所需要的不受限制的带宽，使其需求得以最大化满足。目前，以国内的光纤接入技术可以为用户提供FE或GE的带宽，针对大中型企业用户来说，是FE或GE比较理想的接入方式。

3 光纤通信技术的发展趋势

人们就光纤通信而言，超高速，超大容，超长距传输是其不断追求的，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

（1）超大容、超长距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。波分复用技术在近些年来发展相当迅速，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，并且全光传输距离也在大幅扩展。（2）如若单单靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量是有限，可以通过把多个OTDM信号进行波分复用，进而达到了大幅提高传输容量的目的。偏振复用（PDM）技术可以将相邻信道的互相作用明显减弱。在超高速通信系统中由于归零（RZ）编码信号所占空间较小，降低了对色散管理分布的要求，并且其编码的方式的适应能力较强对于光线的非线性和偏振模色散（PMD），因此现在的超大容WDM/OTDM通信系统基本上大都采用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。（3）光孤子通信。光孤子在超短光脉冲中是一种特殊的ps数量级脉冲，它的特点是可以在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，所以经过光纤长距离的传输后，波形和速度都依旧保持不变。由于光孤子通信可以实现长距离无畸变的通信通过以光孤子作为载体，可以在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。现在光孤子通信实际运用仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距、超高速、超大容的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着及其广阔的发展前景与光明的未来。（4）全光网络。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，而在网络中传输和交换过程中始终以光的形式存在，不再按比特进行交换机对用户信息的处理，而通过其波长来决定路由。虽然传统的光网络已经将节点间的全光化实现，但依旧采取用电器用于网络节点处，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，所以现在非常重要的话题已是——如何真正的全光网。目前，虽然全光网的发展迅速使人可喜，可全光网络的发展依旧是起步的阶段，但它已显现出了其特有的广阔发展道路。以全球对全光网的发展趋势上看，想要打造一个真正的、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，解决电光这一重大难题已成为未来光通信发展的必然趋势所向，更是未来全球信息网络的及其重要的中心，亦是通信技术发展的超级别层次