光纤通信系统的发展趋势及现状分析

屈育成 2018-02-09 51406

光通信

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描述

　　1、光纤通信技术概述及特点

　　1.1光纤通信技术概述

　　光纤通信系统整体由数量众多的光纤组成，其主要制作材料为玻璃，本身属电气绝缘体，无需考虑接地回路问题。自光纤通信技术研发开始，该技术凭借良好的性能而发展迅猛，尤其在现今信息大爆炸时代，光纤通信技术的应用对于通信行业的发展乃至整个社会的变革做出了巨大的贡献。

　　1.2光纤通信的特征

　　1.2.1通信宽频带，容量高

　　在单一波段光纤通信系统中，光纤通常会受到终端设备的影响，无法将宽频带这一特点充分表现，而通过光纤通信传输技术，这一缺陷可以得到完美解决。光纤通信的宽频带、高容量特点对于信息的传输意义重大，能够满足未来宽带综合业务的发展需求。

　　1.2.2低损耗，中继距离长

　　相较于其他传输介质而言，实用石英材质光纤损耗可在0.2dB/km以下，远小于其他介质，即使将来应用非石英材质光纤，其损害值也在10-9dB/km左右。光纤低损耗的特点便决定了光纤通信可以实现长远的中继距离，实际建设过程中可以大幅度降低通信系统成本，有利于提升系统的稳定性和可靠性。

　　1.2.3强抗干扰性能

　　制作光纤的材质具有绝缘性能，受到雷电、电离层等的干扰作用较弱，也可以一定程度上抵抗电气化设备和高压设备等工业电气造成的干扰，可用于与高压输电线进行平行架设、或者与电力导体复合组成复合型光缆进行通信传输。光纤这一良好的抗干扰性能决定了其可广泛应用于军事、电气等领域中。

　　1.2.4无串音干扰，保密性强

　　传统通信传输过程中，载体承载信息极易被窃取泄露，所以传统通信传输的信息保密效果较差。而光纤通信传输过程中，不存在干扰现象，信息很难从光纤中泄露。光波在转弯处，由于弯曲半径过小，容易泄露，但其强度也十分微弱。对于该问题，可采用涂敷消光剂措施消除，这样既可实现信息的保密，也能够满足屏蔽串音干扰问题。

　　1.2.5线径细、重量小

　　光纤内芯半径约0.1mm左右，为单管同轴电缆的1%。线径低这一特点使得整个传输系统占用空间小，具备节约地下管道资源、减少占地面积的优点。此外，光纤属玻璃材质，重量极轻，构成的光缆重量也较小，1m单管同轴电缆重量为11kg，而同容量下光缆仅为90g。

　　2、光纤通信技术发展历程

　　光纤通信技术发展历程

　　光纤通信技术研发开始于二十世纪五六十年代，正处于第三次工业革命时期，最早研制的光纤损耗率为每千米358分贝。数年后，英国通信研究所科学家在理论上推测光纤通信最低损耗可降至每千米19分贝；随后日本科研人员成功研发出损耗率为每千米100分贝的光纤，较最初产品降低了50%以上。英国紧接着研制出了每千米损耗20分贝以下的石英光纤。而最新研发的掺锗石英光纤损耗为每千米0.2分贝，已接近理论损耗极限值。

　　从20世纪中叶开始，光纤通信技术已经过了几十年的研究，尤其在近十几年中，该技术达到了长足的发展，新兴技术不断涌现，传统意义上的通信能力大幅度提升，技术应用范围更为广泛。光纤通信技术已由单一的通信行业逐步转向多元化层次，在社会各行各业中发挥着重要作用。

　　作为信息通信史上的一次重大变革，光纤通信技术从诞生的时刻开始便被赋予了强大的生命力。几十年的开发研究，光纤通信技术经历了从提出理论，到在工程领域的技术实践，再到高速光纤通信普及的发展历程，光纤通信技术发展大致上可分为5个阶段：（1）波段为850纳米的多模光波；（2）波段为1310纳米的多模光纤；（3）1310纳米单模光纤；（4）1550纳米单模光纤；（5）长距离传输光纤通信技术。

　　3、光纤通信国内外研究现状

　　3.1.普通光纤发展现状

　　我们最常见的光纤就是普通光纤。光通信技术的进步，系统逐步发展，单一波长信息容量和光中继距离的加大G652光纤的性能产生了进一步提升的可能，表现在不同的区域，一种符合ITUTG654规定截止波长的单模光纤，还有符合G653规定的单模光纤，做出了发展性完善。

　　3.2.核心网发展现状

　　我国的几大干线已经全面地采用了光缆，多模的光纤遭到合理淘汰，全面实施单模光纤。常用的有G652和G655两种光纤。G653在我国初步使用后，今后不会继续发展。G654也因为不能实现该种通信方式系统容量的大幅度增加，因此从来没有使用到我国陆地光缆中。干线光缆主要在室外，多数使用分立光纤，这些光缆中的旧式结构已经停用。

　　3.3.接入网光缆发展现状

　　接入网的光缆具有分支多、距离短、分差频繁等特点，通常通过增多光纤芯数的方法来增加网容量。由于市内管道的管道内径一定，结合光纤的芯数增多和集装密度的增大减轻光缆重量，缩小光缆直径十分重要。接入网通常采用的是G652单模光纤或者是G652C低水峰的单模光纤。后者在我国只有少量投入使用。

　　3.4.室内光缆发展现状

　　室内光缆通常需要能够满足不同的要求，具备多种功能。比如说数据、话音以及视频信号的传送，还可能在遥控和传感器中得到应用。IEC的电缆分类中，指出了室内光缆。它至少要包括两大部分，即局内光缆与综合布线。综合布线的光缆一般布放在室内的用户端，主要用途就是供用户使用，因此必须要全面考虑到它的易损性。［5］局用光缆主要布放在中心局以及其他各类电信机房内，布放的位置相对固定。

　　3.5.通信光缆在电力线路内发展现状

　　光纤只是一种介电质，光缆却可以是一种全介质，而且是完全无金属的。这种全介质的光缆将会成为电力系统中最理想的线路。在电线杆的敷设中普遍应用两种全介质光缆的两种主要结构：一种是用于架空地线的缠绕式的结构，另一种是全介质自承式的结构。因为全介质自承式的结构可以单独地布放，适应范围广，在我国当下的电力系统改造过程中得到了广泛实施。［6］国内已经生成许多种类达到市场要求的ADSS光缆，但是在其产品的结构和性能等方面还需要更进一步的完善。

　　4、光纤通信的发展趋势

　　4.1.光的接收和发送模块

　　当前网络传送的重要方式是光纤通信，光收发模块用作

　　接入网的主要元件，促进了干线光传统体系成本的降低，光网络的配置也越来越完善。通信装置的体积逐渐变小，接口密度逐渐提高，使得生成的光器件必须降低成本和功耗低。光收发模块的发展也应该提高频率和传送速度，增大容量和传输距离。

　　4.2.实现光纤的用户到家

　　我国的FTTx计划还在试运行时期，不够成熟，但是三网的合并和光电子元件的发展，光收发模块和光纤成本的减小，还有较宽容量，使得光纤到户计划加快进行。FTTx未来会在光通信市场有重大应用，在加快信息通信的需求下，要使光纤达到小区每个办公室、每户住宅，解决光纤到户问题。老城区和农村要实现FTTC和FTTN。在无线通信中，都将使用接入网，但这需要光纤接入到每一用户来提供支持，相当于光纤到户。将来最具发展前景的就是光纤到户和无线接入的结合。

　　4.3.新型的光纤光缆

　　新一代网络需要铺设大的传输容量的光纤设备，而干线网和城域网对通信提出的要求不同，因此开发了两种新型光纤来满足需要。一种叫做非零色散光纤，另一种是无水吸收峰光纤。XPON的应用在将来宽带接入技术方面会大有前景。但是考虑到现在的技术发展和实际成本等，电信接入网络大量运用这一技术还需要很长一段时间，所以新型光纤的研发将是必然的发展趋势。

　　4.4.光通信网络产品

　　使网络的链路层结合，通过高性能的路由器，用其来实现WDM（中文称为光波复用）这种特有波长而直接连接的互联网络，成为光互联网络。它可以提供用户很大的宽带，满足网络发展所需的大容量要求，所以这就必须借助于一些光通信互联网络产品。这些产品包括：光转发仪、OADM、光开关、光放大仪、OXC等等。光互联产品的广泛运用可以使得拓扑结构变得更加得自由灵活，也使光交换和全光路由技术逐渐蓬勃发展，最终有可能实现全光网技术的应用。

　　4.5.ON技术

　　在通信领域，将来会依靠AON（全光网）来提高传输速率。AON是光纤通信将来能达到的最高水平。以前的光网络采用的只是结点之间的全光化，而节点处还是使用电器件，使得干线总容量的增加受到制约，所以实现真正的全光化是一个关键项目。AON用光结点替换电结点，实现结点间的全光化，一直通过光波的方法传输与交互信息，用户使用交换机分析数据不用以Bit实现，可以用波长来决定。

　　现在全光网络发展还不够成熟，但是它的发展潜力具体。从长远来看，要建立一个实用的、结合WDM和光交换方法的网络体系，实现全光化，解决电光瓶颈，在将来会是广泛使用光通信的必然要求，也是将来网络的重点，还是通信技术提升的最理想水平。

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