浅论光纤通信技术

摘要：光纤通信在我国已有近30年的使用历史，这段历史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、资源丰富等优点，而备受业内人士青睐，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。本文主要浅析我国光纤通信研究现状及其发展。

关键词：光纤通信；核心网；接入网；光孤子通信；全光网络；无源光网络

中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 21-0000-01

Optical Fiber Communication Technology Study

Feng Xiaoyan

(Changsha Tietong Branch Network Support Center,Changsha 411001,China)

Abstract:Optical fiber communication in China has nearly 30 years history of use,this history is the history of the development of optical communication technology and the development of optical fiber and cable history.Loss of optical fiber communication because of its low transmission frequency bandwidth,large capacity,small size,light weight,anti-electromagnetic interference,crosstalk is not easy,abundant resources,etc.,and much favored by the industry developed rapidly.Currently,fiber optic cable has been wired into all areas of communications,including telecommunications,radio communication,power communication,oil and communications,and military communications.In this paper,Analysis of the Optical Fiber Communication Research and Development.

Keywords:Optical fiber communication;Core network;Access network;Optical soliton communication;All-optical networks;Passive optical network

一、我国光纤光缆发展的现状

目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料（二氧化硅）做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低，折射率高的中心部分叫做纤芯，折射率低的外围部分叫做包层。光纤的分类：

（一）按照折射率分布来分。一般可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤俩种：（1）阶跃型光纤。如果纤芯折射率严半径方向保持一定，包层折射率沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界出呈阶梯型变化，称为阶跃光纤。（2）渐变型光纤。如果纤芯折射率随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率是一定的，这种光纤称为渐变型光纤。（二）按照传输模式的多少来分。（1）单模光纤。光纤中只传输单一模式，叫做单模光纤，单模光纤的直径比较小，，单模光纤只传输基模，从而完全避免了模式色散，是传输带宽大大加大，因此，它适用于大容量，长距离的光纤传输。（2）多模光纤。在一定的工作波长下，可以传输多种模式的介质波导，称为多模光纤，其纤芯可以是节约折射率分布，也可以是渐变折射率分布，由于模色散的存在，多模光纤的传输距离受到限制。

二、光纤通信技术的发展趋势

（一）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/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。

（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，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。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信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离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

（三）PON技术。PON是指ODN中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），一级一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONU）。在OLT与ONU之间的ODN包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易。PON信号传输上下行采用不同的方式。在下行方向上，OLT将信号以广播式发给所有的用户，在上行方向上，各ONU采用时分多路访问协议（TDMA）完成数据的回传。目前用于宽带接入的PON技术主要有：EPON和GPON（igabit-Capable PON），EPON以其完善的标准和低成本接入，已成为市场的主流应用技术。

三、结束语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。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。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

参考文献：

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