光纤有线通信技术在现代通信工程中的应用

2020-09-02李广玉

时代人物 2020年9期

李广玉

21世纪是信息化时代，在社会经济中信息占据着至关重要的地位，已成为国家发展的重要战略资源，信息技术正逐步改变人们的生活生产方式，信息化成为了时代发展的潮流。通信是一门发展最快、新技术运用最多、最具活力的行业，数据通信作为信息交流的主阵地，如何推进现代通信工程建设发展成为了研究的重点。近年来，随着信息化技术的迅猛发展，光纤有线通信技术的应用也受到了通信行业的关注。光纤有线通信技术以高效、迅速、灵活、准确为优势，在现代通信工程建设中发挥着积极的作用，是社会公众数据交流的关键方式，其具有更为广阔的应用空间。

光纤有线通信技术的概述

现代通信系统类型很多，按照信息传输通道划分，可将通信系统分为2大类，即有线通信、无线通信。作为应用最早、最广的一种高效、准确、安全的通信方式，常见有线通信包括电视、有线电话、电报等。随着科学技术水平的不断提升，大量新技术、新工艺不断涌现，尤其是光纤的诞生，为通信工程建设注入了新的动力。

光纤有线通信不同于其他通信方式，其载体为“光”，是一种以光纤为传输介质的通信方法。其优点包括容量大、频带宽、抗干扰能力强等。将其用于通信工程建设，可减少外界干扰，加快传输速率，避免材料损耗，且具有良好的可靠性和经济性。伴随光纤有线通信技术的推广，光纤分布已覆盖全球范围，特别新技术的成功研制与利用，进一步推进了光纤有线通信技术的应用范围。

光纤有线通信技术的特点

频带宽，通信容量大。以往通信工程传输介质多采用电缆、铜线等，光纤有线通讯出现以后，由于这两种材质传输频带宽度较小，传输信息容量小，应用规模正逐步减小。光纤有线通信技术的应用，可以通过“光”传输信息，光纤在光源调质方法与光纤色散性等方面的特性，都可以进一步加快光纤传输速率，增大传输容量。此外，伴随科学技术的进一步发展，为增加光纤传输容量，密集波分复技术得到了大量使用，从而保证了信息传输效率。

抗干扰能力强。相比其他通信技术，光纤有线通信技术的抗干扰能力较强，传统通信工程传输介质受电磁信号影响较大，将会大幅降低通信质量。光纤有线通信技术以“光”为载波，在信息传输中基本上不会被电磁场影响，此外，在具体应用中多采用抗腐蚀性能良好的石英材料作为光纤有线通信材质，在恶劣的雷雨天气下，光纤有线通信仍可正常使用，不会受到干扰。

材料耗损低。一般采用石英光纤作为光纤有线通信材料，此类材料的耐腐蚀性良好。在信息正常传输过程中，基于光的吸收和散射作用，光信号通过光纤可能会引发光功率减弱的现象，即光纤损耗。减小材料损耗，才能保证信息传输质量和效率。相比其他传输介质，据相关数据分析可知，每公里石英光纤的光纤损耗低于20dB/km，远远低于其他介质材料损耗。

敷设简单。相比其他金属线路信息传输通信方式，光纤有线通信采用的光纤材料具有轻便、小巧的特点，便于运输，尤其是在敷设过程中，更加方便、快捷、简单。

光纤有线通信技术在现代通信工程中的应用要点

全光网络。全光网络（AON All Optical Network）是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传输过程中没有电的处理，所以PDH、SDH、ATM等各种传送方式均可使用，提高了网络资源的利用率。

全光网络是指在进出网络时信号才进行光、电的相互转换，在整个传输和交换过程中，一直以光的形式存在。也就是说在网络传输整个环节无需电的处理，因此，可采用的传送方式很多，例如PDH、SDH、ATM等，通过全光网络的应用，可以进一步提升网络资源的利用效率，保证信息稳定性。即便是在较为复杂的信号处理中，全光网络仍具有可靠性。此外，该技术的应用，还能达到减少耗材、降低成本、加快信息传输速率的效果。其优点如表1所示。

表1 全光网络的优点

光节点。在光纤有线通信技术当中，不仅要重视通信速率，更要关注通信质量。因此，合理使用光节点可以大大提高通信质量。一般来讲，光节点所需材料较少，通过合理运用，可以有效避免信号延迟、乱码等，能够简化网络，提高抗干扰能力，因此，在通信工程建设中，光节点也是研究的重点。

光纤入户技术的应用。光纤是通信传输系统的重要构成，因其独特的优势性能在现代通信工程行业得到了广泛應用与推广。光纤入户是FTTX计划的一部分，是指宽带电信系统。光纤入户是在光纤电缆的基础上，通过光电子将电话三重播放、宽带互联网和电视等大量服务项目向家庭、企业传输。光纤入户的架构很多，最常见的2种包括点对点形式拓扑、无源光网络（PON）。PON采用的是点对多点形式拓扑方式，可大幅减少光收发器、光纤的数量，同时，减少中心局所需机架空间，大大降低成，在当今社会得到了广泛认可。

复用技术与色散技术的应用。复用技术是指在传输路径上综合多路信道，随后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。复用技术在数据通信当中可有效提升信道传输效率，目前应用较为广泛。

密集波分复用技术（DWDM）是复用技术的重要类型之一，可承载8～160个波长，且随着技术水平的不断提升，DWDM技术分波波数上限值持续增大，一般间隔在1.6 nm以下，多适用于长距离传输系统。根据长期实践观测，全部DWDM系统均离不开色散补偿技术的辅助，通过色散补偿技术的应用，可以很好地消除波长系统中的非线性失真--四波混频现象。例如，16波DWDM系统中补偿采用常规色散补偿光纤即可，40波DWDM系统则需要色散斜率补偿光纤补偿。在同一根光纤内，DWDM技术可同时进行多种波长的组合、传输，同时，可采用一根光纤向多根虚拟光纤转换的方式，从而提高传输效率。随着科学技术的不断进步，更多信道被加设到每根光纤内，每秒太位的传输速度将不成问题。

案例分析

随着现代通信工程建设步伐的不断加快，现有网络容量和性能已无法达到接入需求，本文以全光网络为研究对象，通过某通信网改造工程进行分析与探讨。表1为当前该通信网络存在的主要问题，为解决此类问题，提出了无源全光局域网全光（POL）接入该网络的解决方案。

表2 通信网络存在的主要问题

无源全光局域网全光接入网络解决方案是基于PON技术的基础上，提出了一种新型局域网组网方案，不仅具备PON网络的优势特点，还能充分适用于该通信网络，具有良好的应用效果。

在该解决方案中，以PON方案架构为主，汇聚网元为OLT，在核心机房部署，由核心机房到用户，中间层选用了无源分光器，不用再进行独立机房部署，无需供电。结合本通信网络建设需求大、人多密集的现状，决定在核心机房部署接入汇聚一体设备OLT，通过无源ODN网络实现光纤到桌面的网络覆盖，终端ON U可接入各种类型，以此满足用户不同接入需求，例如高速上网、IPTV、VOIP，电视等，可以实现的功能为视频监控、一卡通等，通过支持POE供电的ONU外接AP方案，可以实现无线高速上网需求。

智能光网络的体系结构中，智能光网络的应用，是由业务层提出的带宽需求，利用标准的控制面将动态自动的路由提供给传送层，并利用信令UNI/NNI接口或管理系统接口等方式得以实现。而网络管理平面将依旧进行全网管理。传送平面、控制平面和管理平面是组成智能光网络体系结构的三部分，光网络连接主要利用信令、指配、混合方式完成。具体体系结构如图1所示。

图1 智能光网络的体系结构

相比原通信方案，POL解决方案的具有应用情况如下：

带宽一次部署，网络容量不断升级。从机房到ONU之间，POL网络铺设的不是网线，而是光纤，各个PON口带宽高达10G以上，甚至可达到100G以上。随着时代的变迁和通信网络需求的持续提高，采用该解决方案，后期无需更换光纤，仅将两端设备或光模块更换一下即可，从而简化流程，实现网络容量不断升级，大幅节约了敷设成本。

智能全光扁平化网络架构简单、便于运维。相比原通信网络层级，POL网络层级少，且较为简单，仅有OLT、ONT两级有源设备，网络层级的减少，为后期运营、维护管理降低了难度，可有效提升网络的稳定性。

通过一纤三波技术完成全部业务。按照业务需求具体情况，ON U可以完成传统电话POTS端口，传统电视同轴端口，百/千/万兆以太网端口， POE功能等业务，换言之，POL网络无需采用多套网络，即可实现多种业务的接入。

完善安全防护机制。POL网络信息传输采用“光纤”，基本不会受到电磁干扰。同时，还支持AES128加密，能够有效避免窃取信息问题发生。

POL设备还支持MAC绑定、802.1x认证等，可避免设备有非法用户接入。

总体来讲，通过POL全光接入方案的应用，可以达到高效、便捷、多功能、安全的应用效果，能够提供一个可靠、安全的通信网运行环境。

光纤有线通信技术在现代通信工程中的应用发展

随着信息时代的到来，5G、物联网和人工智能等技术得到了大力发展，我们正逐步进入一个智能化的时代。在未来通信网技术发展中，智能全光网络将成为必然发展趋势。随着新一代信息技术和制造业的深度融合，标准化体系日益完善，将持续推进光纤有线通信技术在现代通信工程中的合理应用，将进一步搭建完善的系统平台，优化系统资源。为此，对光纤有线通信技术提出了更高的要求，尤其是全光网络纳米技术研究与应用，如纳米结构的全光开关、全光纳米器件，此类器件的优点在于尺寸小、重量轻、低功耗、快响应、超宽带、多自由度等，是目前电子器件发展的重点项目，可满足超高速和超宽带信息处理需求。

在光纤入户当中，FTTH在中国市场还具有巨大发展空间，城镇化水平的提升，人们的网络通信需求持续增长，用户量也在不断增加。同时，逐步向百兆、千兆及更高级别进发，这也是中国光纤有线通信技术市场发展的关键动力。FTTH的进一步发展，将带动PON技术、高速WDM及大容量OTN等光传送技术的应用与推广。随着社会经济的迅速发展，通信网络规模持续扩大，通信智能化逐步向全网智能化方向发展，在未来发展中，将会面临更多机遇与挑战。

綜上所述，通信工程领域的迅速发展，是科学技术进步与创新的重要标志。光纤有线通信技术作为现代通信工程的重要应用技术，具有高效、灵活、抗干扰能力强等优势。目前，光纤有线通信技术已成为人们生活中不可或缺的网络通信工具，随着研究的不断深入，将进一步拓展光纤有线通信技术的应用范围，能够充分开发光纤技术的应用价值，为通信工程优化升级和社会经济发展提供强有力的支撑。