浅谈光纤通信技术及其发展

浅谈光纤通信技术及其发展

摘要：本文作者主要对光纤通信技术相关问题进行具体分析,并对其未来发展趋势谈出了自己的看法,仅供参考。

关键词：光纤通信信息技术

光纤通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。随着信息科学技术的飞速发展,光纤通信技术越来越受到人们的重视,并逐步地开始普及。究竟什么是光纤通信呢？简单地说,光纤通信就是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。和以往的通信方式不同,光纤的材料是玻璃的,因其是电气绝缘体,不需要担心接地回路,所以光纤之间的串绕非常小;光纤通信系统的通信载体是光波,它的频率要比以往的电波高得多,再加上光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤通信的容量要比微波通信大几十倍,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,因此光纤通信的传输系统所占空间较小,很好地解决了地下管道拥挤的问题;另外,光波在光纤中传输,还不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,可谓好处多多。

1、光纤通信的发展历程

1966年,美籍华人高锟同霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,这篇论文具有划时代的意义,它奠定了利用光纤进行通信的基础,指明了利用光纤进行通信的可能性。1970年,美国康宁公司成功了研制出了损耗20dB/km的石英光纤。促使光纤通信研究的进一步发展。1976年,NTT公司继续将光纤损耗度降低,达到了0.47dB/km。1977年,美国首先推出了用多模光纤进行光纤通信实验。实现了第一代光纤通信系统。1981年,实现了第二代光纤通信系统。1984年,实现了第三代光纤通信系统。80年代后期,实现了第四代光纤通信系统。而后,利用光波分复用提高速率,利用光波来增长传输距离的系统,即第五代光纤通信系统。

2、光纤通信技术的特点

2.1 大容量、高速度

光纤通信的第一特点就是容量大,光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,虽然现在的单波长光纤通信系统由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势,但是经过一系列的技术处理,单波长光纤通信系统的传输容量也在大幅增加,目前,光纤的传输速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,还有很大的扩展空间。

2.2 损耗低

和以往的任何传输方式相比,光纤传输的损耗都是最低的,目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,随着科技的进步,将来采用非石英系统极低损耗光纤,那么,它的损耗可能更低,这就意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,这无疑就减少了中继站数目,成本也就可以大幅降下来。

2.3 保密性好

大家都知道,电波传输时容易出现电磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纤中传输,光信号被完善地限制在光波导结构中,泄漏的射线则被环绕光纤的不透明包皮所吸收,不会出现泄漏,因而光纤通信不会造成串音,也不会被窃听,保密性非常好。

2.4 抗电磁干扰能力强

光纤材料由石英制成的,不仅绝缘性好,抗腐蚀,更重要的是抗电磁干扰能力强,它既不受雷电、电离层和太阳黑子的变化和活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆,也特别适合于军事应用。

另外,光纤还有很多其他的优点,比如光纤径细、轻柔、易于铺设,其原料资源丰富,成本低,其自身温度稳定性好、寿命长等等,这些特点决定了光纤将在各个领域得到广泛应用。

3、光纤通信技术的应用

3.1 光纤通信技术的分类

(1)光纤传感技术。因为光纤传感器具有耐腐蚀、宽频带、防爆性、体积小、耗电少的优点,所以其可分为功能型传感器和非功能型传感器;(2)波分复用技术。根据每一信道光波的频率不同,利用单模光纤低损耗区带来的巨大宽带资源,可以将光纤的低损耗窗口划分成为若干个信道,采用分波器来实现不同光波的耦合与分离;(3)光纤接入技术。光纤接入技术的应用十分广泛,已经应用到千家万户。光纤接入技术不仅仅可以解决窄带的业务,也可以解决多媒体图像等业务。

3.2 光纤通信技术的现实应用

现今,我国的光纤通信产业发展十分迅速,尤其是广播电视网、电信干线传输网、电力通信网等发展极其迅速,使得对于光纤光缆的需求量急剧地增加。因为广电综合信息网规模的扩大和系统的复杂难度的提升,让我们在对于全网的管理和维护以及设备故障的判定等问题上存在着很大的难度。为了解决以上存在的问题,采用了ATM+或者是SDH+光纤组成宽带数字传输系统。对于这个传输网,我们可以采用环网传输系统,也可以采用链路系统或者是用它们组成的各种不同形式满足不同需要的符合网络。我们可以采用宽带传输系统,可以将通道设置为广播的方式,这样的话,可以让人们在任何地方都可以对同样的电视节目进行下载,也可以让工作人员对下载的权限进行统一设置,更有利于管理。在全国各地目前已经具有基本规模的有线电视网络的基础上,宽带多媒体传输网络是比较容易实现的。我们可以通过数据通道或者是电信网中的语音通道来形成上行信号,也可以通过语音接入系统来完成上行信号的传送。

4、光纤通信技术发展趋势

4.1 向超高速、超大容量发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,在理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,电的40Gbps 系统在性能价格比及在实用中是否能成功也还是个未知因素,可以说采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％,99％的资源尚待发掘。于是人们将目光转向波分复用,采用波分复用系统可以将光纤容量迅速扩大几倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入宽带新业务,有望实现光联网,基于此,近几年波分复用系统发展十分迅速,预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。