探讨新时期光纤通信技术的发展
时间：2022-10-31 来源：博通范文网 本文已影响 人 
摘要: 光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中起到重要作用。结合多年来的工作实践经验,本文首先阐述了光纤通信技术的现状,其次叙述了光纤通信技术的优势,最后从高速长距离光传输、光交换、全光网、智能光联网技术等方面论述了光纤通信技术的发展;可供同行参考。
关键词:光纤通信技术,现状,优势,发展
1 光纤通信技术现状
光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,尤其是随着多媒体技术和互联网技术的发展、3G技术的成熟,信息传输量需求飞速提升,光纤通信技术在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术, 其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的。它也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
1.1 复用技术
光传输系统中, 要提高光纤带宽的利用率, 必须依靠多信道系统。常用的复用方式有: 时分复用(TDM) 、波分复用(WDM) 、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM) 。目前的光通信领域中, WDM技术比较成熟, 它能几十倍上百倍地提高传输容量。
1.2 宽带放大器技术
掺饵光纤放大器(EDFA) 是WDM技术实用化的关键, 它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄, 约有35nm(1530nm～1565nm),这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有: (1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA),它可实现75nm 的放大带宽;(2) 碲化物光纤放大器, 它可实现76nm 的放大带宽;(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来, 可放大带宽约80nm;(4)拉曼光纤放大器(RFA),它可在任何波长处提供增益, 将拉曼放大器与EDFA结合起来, 可放大带宽大于100nm。
1.3 色散补偿技术
对高速信道来说, 在1550nm 波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s 系统来说, 色散限制仅仅为50km 。因此, 长距离传输中必须采用色散补偿技术。
1.4 孤子WDM传输技术
超大容量传输系统中, 色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中, 使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散, 因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合, 凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势, 继而向高速、宽带、长距离方向发展。
1.5 光纤接入技术
随着通信业务量的增加, 业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务, 而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络, 用户接入部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求, 只有带宽能力强的光纤接入才能将瓶颈打开, 核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的P O N 技术早就出现了, 它可与多种技术相结合, 例如ATM、SDH、以太网等, 分别产生APON、GPON 和 EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题,APON发展基本上停滞不前, 甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用,APON将用于实现FITH方案。GPON 对电路交换性的业务支持最有优势, 又可充分利用现有的SDH, 但是技术比较复杂, 成本偏高。EPON 继承了以太网的优势, 成本相对较低, 但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网, 所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的, 并且原有的以太网只限于局域网, 而且MAC技术是点对点的连接, 在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可扩展到城域网, 甚至广域网,EPON 众多的 MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。
2 光纤通信技术优势
2.1 损耗低
中继距离长目前, 商品石英光纤损耗可低于0•20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离; 对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。目前由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200 多km,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数万km,这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。
2.2 抗电磁干扰能力强
光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
2.3 对电气绝缘
光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路。光纤之间的串扰非常小,设备接口问题也简化了。特别是光纤在电气危险环境中广泛应用,因为它不会产生电弧和火化。
2.4 无串音干扰、保密性好
在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,这样,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
3 光纤通信技术的发展
3.1 高速长距离光传输
高速长距离光传输是光通信的一项核心技术。通过研究高速长距离光传输技术, 可以解决未来互联网高速和宽带传输问题。在具体研究过程中将研究大容量超长距离光传输的传输模型和系统技术、宽带RFA的优化结构与实现技术、多波长泵浦光源的优化配置方案与实现技术、RFA与EDFA的级联技术、光纤PMD自适应补偿与测试技术、长距离光传输的性能指标与测试技术等, 最终掌握WDM长距离光传输的核心技术。
3.2 光交换
光交换是全光网的重要组成部分之一, 可分为3 种类型: 空分光交换、时分光交换和波分光交换。传统的电交换中是对电信号进行交换处理, 主要靠电子计算机和大规模集成电路, 由于电子器件的工作速度、时延和载流子转换速率的限制, 其极限处理速率为20Gbit/s,因此,电交换已不能满足高速率、大容量的光通信发展的需要。光交换特点是光交换机交换容量大、速度快( 光电器件、光器件的开关速率和处理速度要比电子器件要高得多) , 对光信息直接进行交换, 处理速度快, 便于业务的扩展。光交换近几年已得到一定的发展和商用, 随着通信技术的发展, 许多新技术的采用, 存在的难题将会逐步得到解决, 它在未来光通信中将会占有重要位置。
3.3 全光网
全光网通信是未来光纤通信技术的发展方向, 所谓全光网是指光信息在网络进行传输与交换时, 始终以光的形式存在, 信息从源节点到目的点的传输过程全部在光域内完成。全光网络由光传输线路和光交换系统、选路的光节点组成, 容量和光节点交换的处理能力非常强。不同类型的光信号可以直接接入光交换进行快速处理,边缘网络中的节点或节点系统中通过光通道与网络直接连接。光节点不进行按信元或按数据包的电子处理, 因而具有很大的吞吐量和快速处理能力, 可大大降低传输延迟。光网络具有光通道的保护能力, 以保证网络传输的可靠性。
3.4 智能光联网技术
以ASON为代表的智能化光网络是新一代光网络, 它代表了光通信的发展方向。通过研究智能光联网技术, 可以解决未来互联网在光层上的动态、灵活、高效的组网问题。在具体研究过程中将重点研究ASON, 掌握核心技术, 研制节点设备, 提出相关规范, 完成系统及组网实验。尤其是对ASON的控制平面、传送平面和管理平面技术进行深入研究, 攻克多粒度光交换、动态波长选路与连接类型、接口单元(NNI、UNI)、业务适配与接入、自动资源发现、控制协议、接口与信令、链路监控与管理、组网与生存性核心功能软件与网络管理系统等关键技术, 同时在测试技术方面, 研究ASON的总体技术要求、性能评估方法和相应的测试方法, 完成包括光接口、光节点、光网络等不同层面的功能测试、性能测试、协议测试和联网测试等。
4 结语
综上所述,光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输媒介的通信方式。具有频带极宽,通信容量大;损耗低,中继距离长;抗电磁干扰能力强;无串音干扰,保密性好;体积小重量轻,易于敷设;原材料资源丰富,可节约金属材料,成本低等独特优点,决定了它在通信技术里的主导地位。日渐成熟的光纤通信技术已经和正在为信息的扩容和I P 网络的发展起着巨大的推动作用, 而21世纪的光纤通信技术必将迎来一个飞速发展的新高潮, 这项技术将向着高速率、大容量、性能价格比合理的全光网络发展。
参考文献:
[1]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006(8).
[2]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J]中国科技信息,2006,(4).
