光纖通信狀況及前景綜述

時間:2022-06-07 05:59:00

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光纖通信狀況及前景綜述

目前我國敷設(shè)的光纜總長度已超過4.05×106km,大約7.582×107芯km,但微波線路長度僅有2×105km,遠(yuǎn)低于光纜線路的傳輸容量,我國的信息容量大多數(shù)都是通過光纜線路進(jìn)行傳輸?shù)摹S纱丝梢姡饫w線路在我國信息傳輸中占據(jù)著非常重要的位置。

1.光纖通信的特點(diǎn)

我國的光纖技術(shù)是從20世紀(jì)70年代進(jìn)行研究的,現(xiàn)在我國的光纖通信技術(shù)不僅可以滿足國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求,而且也正在走向國際通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中。光纖通信的發(fā)展如此迅速主要是因?yàn)楣饫w具有以下特點(diǎn)。

(1)寬帶信息容量大。光纖通信容量大,并且光纖的傳輸寬度比電纜線或者銅線的寬度大很多,但是對于單波長的光纖系統(tǒng),由于終端的設(shè)備受到很大的限制,往往發(fā)揮不出來光纖的傳輸寬度的優(yōu)點(diǎn)。所以需要科學(xué)的技術(shù)進(jìn)行增加傳輸?shù)娜萘俊?/p>

(2)損耗低,可長距離傳送。光纖通信的損耗率比普通的通信損耗率要低得多,光纖不僅損耗低,而且也可以進(jìn)行長距離的通信,目前最長的通信距離可以達(dá)到萬米以上,因此光纖通信更加實(shí)用于社會網(wǎng)絡(luò)信息量比較的地方[1]。并且光纖通信性價比比較高,具有很好的安全性。

(3)抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖主要是由石英作為原材料制造出的絕緣體材料,這種材料絕緣性好,而且不容易被腐蝕。光纖通信最重要的特點(diǎn)是抗電磁干擾能力強(qiáng),并且不受自然界的太陽黑子活動的干擾、電離層的變化以及雷電的干擾,也不會受到人為的電磁干擾。并且光纖通信還可以與電力導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)行型的光纜線或者與高壓電線平行架設(shè),光纖通信的這一特性對強(qiáng)電領(lǐng)域的通信系統(tǒng)具有很大的作用。光強(qiáng)通信因?yàn)榭梢圆皇茈姶琶}沖的效益的干擾,光纖通信系統(tǒng)也可以運(yùn)用到軍事中。

(4)安全性能和保密性好。在以往電波的傳輸中,由于電磁波在傳輸?shù)倪^程中有泄露的現(xiàn)象,因此會造成各種傳輸系統(tǒng)的干擾,并且保密性不好。但是光纖通信主要是利用光波進(jìn)行傳輸信號的,光信號完全被限制在光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)中,而其他的泄露的射線都會被光纖線外的包皮吸收,即使在條件不好的環(huán)中或者是拐角處也很少有光波泄露的現(xiàn)象[2]。并且在光纖通信的過程中,可以使很多的光纖線放進(jìn)一個光纜內(nèi),也不會出現(xiàn)干擾的情況。因此光纖通信具有很強(qiáng)的抗干擾能力和保密性,并且光纖通信的安全性能也是非常高的。光纖通信除了上述的一些具體的特點(diǎn)外,還有很多的優(yōu)點(diǎn),如光纖的原材料成本低,資源豐富,光纖柔軟、重量輕、容易進(jìn)行鋪設(shè),并且光纖的使用壽命長、穩(wěn)定性好。并且光纖的通信應(yīng)用范圍比較廣泛,不僅可以用于電力通信中,而且在工業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域以及其他的領(lǐng)域中用途是非常廣泛的。

2.光纖通信在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

我國的光纖通信技術(shù)在發(fā)展的過程中經(jīng)歷很多的波折和困難,但是隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,我國的光纖通信已經(jīng)掌握了光纖、系統(tǒng)以及器件等等各個方面的重要技術(shù)。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新在國際上也是比較先進(jìn)的國家。到目前為止,我國的光纖通信的應(yīng)用范圍也越來越廣,不僅涉及到海底通信、長途干線以及局域網(wǎng)等等,而且在國際上應(yīng)用也是非常廣泛的。

(1)單模和多磨的光纖。隨著我國通信技術(shù)和通信設(shè)備的不斷發(fā)展,對長距離的網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸運(yùn)用的需求量越來越多,當(dāng)前我國所采用的光纖通信主要是單模和多模光纖,單模光纖主要應(yīng)用于長距離的傳輸,并且適合在多個不同的地域應(yīng)用。多模光纖的價格比較低,傳輸?shù)木嚯x相對倒模短,主要應(yīng)用于中斷距離的傳輸信號的場合。

(2)光纖接入技術(shù)的應(yīng)用。光纖接入技術(shù)的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)信息的傳輸?shù)母咚倩覞M足人們的需求。光纖接入技術(shù)是高速信息接入用戶中的關(guān)鍵措施,在光纖接入技術(shù)中,由于光纖到達(dá)的地理位置不同有不同的應(yīng)用,比如FTTC、FTTH、FTTB等就是根據(jù)用戶的程度進(jìn)行定義的。其中FTTH是光纖接入技術(shù)中最后一種方式,他可以給用戶提供全光的接入技術(shù)[3]。所以可以充分利用寬帶的特性,給用戶提供不受任何限制的寬帶。這種技術(shù)的應(yīng)用主要是從2003年投入使用的,目前已經(jīng)在全國的30多個城市內(nèi)建立實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。不僅包括商用、網(wǎng)吧、居民用戶等,而且還包括企業(yè)主導(dǎo)、運(yùn)營業(yè)商主導(dǎo)以及房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)等等,通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用這種光纖通信技術(shù)具有很大的發(fā)展前景。

(3)光波復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用。光纖通信的復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從電時分系統(tǒng)(ETDM)的應(yīng)用發(fā)展到光時分復(fù)用(OTDM)系統(tǒng)、光波分復(fù)用系統(tǒng)(WDM),光碼分復(fù)用系統(tǒng)(OCDM)以及光頻分復(fù)用系統(tǒng)(OFDM)等等方向發(fā)展應(yīng)用。①電時分系統(tǒng)的應(yīng)用。電時分技術(shù)主要應(yīng)用于同步傳輸系統(tǒng)SDH以及準(zhǔn)同步傳輸系統(tǒng)PDH中,電時分的速率從STM-1(155Mb/s)逐漸發(fā)展到STM-256(40Gb/s),并且電時分系統(tǒng)技術(shù)的STM-64(10Gb/s)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商務(wù)中。②光時分和光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用。光波分復(fù)用系統(tǒng)是在一根光纖線中同時進(jìn)行傳輸多種波長光信號的一種技術(shù),光波分復(fù)用技術(shù)的本質(zhì)主要是在光纖上進(jìn)行光頻分復(fù)用。主要是因?yàn)楣獠ㄍǔ_\(yùn)用波長進(jìn)行描述、控制以及進(jìn)行監(jiān)測。在光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展中以及每一個光載波占用的光源發(fā)光頻率精確、頻段很窄的情況下,使用光頻分復(fù)用更加恰當(dāng)。目前,人們把信道間隔較小的WDM稱作是密集波分復(fù)用的DWDM,這種系統(tǒng)主要是在1550mm的被長段或者用8、16等更多個波長在一對光纖中形成的光通信系統(tǒng),每一個波長的間隔為1.6mm、波寬為200GHz、波長為0.8mm,波寬為100GHz等等或者更短、更窄的寬帶[4]。③光碼分復(fù)用系統(tǒng)。光碼分復(fù)用系統(tǒng)主要是采用光纖信道,對信息進(jìn)行編碼主要是單極性擴(kuò)頻碼序列,這種技術(shù)可以使低速率的數(shù)據(jù)信息復(fù)用轉(zhuǎn)變成為高速率的光脈沖序列進(jìn)行復(fù)用或者傳輸,從而可以實(shí)現(xiàn)多個用戶共享信道、高速率透明以及隨機(jī)異步接入的通信方式。光碼分在光纖通信領(lǐng)域中應(yīng)用是非常有用的。在光纖通信中,這種技術(shù)把CDMA通信技術(shù)以及光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特長融入在一起,不僅具有很強(qiáng)的安全性和保密性,而且也可以使用戶隨機(jī)異步進(jìn)行接入網(wǎng)等等優(yōu)點(diǎn)[5]。如果將OTDM與DWDM的通信技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用,不僅可以有效的發(fā)揮各自的優(yōu)勢,而且可以使總速率和總效率得到很大的提高。

3.光纖通信在我國的發(fā)展前景

我國的光纖通信技術(shù)雖然有很大的進(jìn)步發(fā)展,但是隨著科學(xué)的不斷的進(jìn)步,社會的不斷發(fā)展,我國的光纖技術(shù)依然有很大的發(fā)展前景和發(fā)展空間,在未來的高科技時代中,我國的光纖通信技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下四個方面。

(1)光纖性能不斷的改善。在當(dāng)期我國的光纖通信技術(shù)主要是采用石英作為原材料進(jìn)行制造的光纖,但是石英光纖的發(fā)展以及達(dá)到0.2db/Km,已經(jīng)接近理論的數(shù)值,因此石英光纖不可能再達(dá)到0.1db/Km以下,所以,人們正在進(jìn)行探索采用重金屬氧化物、氟化物以及鹵化物玻璃纖維不僅可以達(dá)到0.7db/Km,而且可以將之0.02db/Km,并且這些光纖原材料可以將光纖技術(shù)向超長波進(jìn)行轉(zhuǎn)換[6]。從而可以使一次傳輸距離不僅達(dá)到上萬米,而且可以達(dá)到更長的傳輸距離。這一技術(shù)的發(fā)展將會對建設(shè)、規(guī)劃部級以及網(wǎng)際通信網(wǎng)絡(luò)具有重要的價值和意義。

(2)光纖通信容量不斷的擴(kuò)大。目前我國的光纖通信技術(shù)的容量可以達(dá)到120Gb/s,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,如果將多個不同波長的光信號同時在一個光纖上進(jìn)行傳輸,不僅可以有效增加光纖的傳輸容量,而且可以增加光纖的使用效率。由此可見,我國光纖通信技術(shù)正朝著大容量的通信技術(shù)發(fā)展。

(3)新一代的光纖接入技術(shù)。近幾年來,隨著IP業(yè)務(wù)和通信業(yè)務(wù)量的不斷增長,人們的需求也越來越高,不僅要求語音服務(wù)業(yè)務(wù),而且要求具有高保真音樂、高速數(shù)據(jù)以及互動視頻等等一些多媒體業(yè)務(wù)。這些多媒體業(yè)務(wù)不僅需要寬帶的主干進(jìn)行傳輸,用戶更是關(guān)鍵因素。通過進(jìn)行研究光纖接入技術(shù),可以解決未來互聯(lián)中多種業(yè)務(wù)的高效的接入。在具體的研究過程中,主要是進(jìn)行研究寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)與動態(tài)寬帶分配方案、實(shí)用化技術(shù)與具有高性價比的寬帶接入解決方案,測試技術(shù)與相關(guān)性能指標(biāo)等等新一代光纖技術(shù)的接入[7],從而可以掌握具有獨(dú)特的寬帶光纖接入核心技術(shù)。

(4)實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。智能化光網(wǎng)絡(luò)的是發(fā)展的新一代的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù),光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代表著光纖通信的發(fā)展方向,通過進(jìn)行研究智能化光聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),不僅可以解決未來互聯(lián)網(wǎng)在光層上的靈活性和動態(tài)以及高效的問題。

在進(jìn)行智能化光聯(lián)網(wǎng)的研究發(fā)展過程中,重點(diǎn)進(jìn)行研究核心技術(shù)和A-SON技術(shù)以及進(jìn)行研制節(jié)點(diǎn)設(shè)備。并提出規(guī)范,完成組網(wǎng)以及系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),并且在測量技術(shù)方面主要進(jìn)行研究ASON的性能評估方法以及總體技術(shù)要求和相應(yīng)的測試。從而完成光節(jié)點(diǎn)、光接口以及光網(wǎng)絡(luò)等不同的光層面的性能測試、協(xié)議測試以及聯(lián)網(wǎng)和功能測試等。光纖通信技術(shù)的作為我國信息技術(shù)的重要研究之一,通過不斷的研究發(fā)展,光纖通信技術(shù)將會在未來的信息時代中占據(jù)著非常重要的位置。不僅使我國的光纖通信技術(shù)在國內(nèi)廣泛使用,而且要將我國的光纖通信技術(shù)走向國際化和全球化。