光纤通信的关键技术及其发展趋势分析

金俊秀 李官敏

【摘要】 光无处不在。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了。但那时候传递的信息容量非常少，局限性也很大。随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的电通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。这样就出现了现在的光通信技术，就是光纤通信。

【关键字】 光纤 通讯方式 信息容量

一、光纤通讯现状

1、光纤通讯简介。光纤通信（Fiber-optic communication），也作光纤通讯。光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，首先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。光经过调变后便能携带资讯。自1980年代起，光纤通讯系统对于电信工业产生了革命性 ，同时也在数位时代里扮演非常重要的角色。光纤通信传输容量大，保密性好等优点。光纤通信现在已经成为当今最主要的有线通信方式。

2、光纤接入技术。随着通信业务量的不断增加，业务种类也更加丰富，人们不仅需要语音业务，高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。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，而传统的接入方式已经满足不了需求，因此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。

作为光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可以和多种技术相结合，比如ATM、SDH和以太网等，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FTTH方案；GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可以充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高；相比之下，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。

二、光纤通讯技术发展趋势分析

1、传输距离及速度的提升。超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30%～40%：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。超大容量WDM系统的演进。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。实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。

2、光弧子通讯。光孤子通信介绍光孤子技术的出现，对于现代通信的发展起到了里程碑的作用。尤其在现代通信技术向大容量传输和延长中继距离方向发展时，光孤子传输不变形的特点决定了它在通信领域里应用的前景。从光孤子传输理论分析，光孤子是理想的光脉冲，因为它很窄，其脉冲宽度在皮秒级。这样，就可使邻近光脉冲间隔很小而不至于发生脉冲重叠，产生干扰。利用光孤子进行通信，其传输容量极大，可以说是几乎没有限制。传输速率将可能高达每秒兆比特。近年来，光孤子通信取得了突破性进展。光纤放大器的应用对孤子放大和传输非常有利，它使孤子通信的梦想推进到实际开发阶段。

3、网络全光化。全光式光孤子通信，是新一代超长距离、超高码速的光纤通信系统，更被公认为是光纤通信中最有发展前途、最具开拓性的前沿课题。光孤子通信和线性光纤通信比较有一系列显著的优点：首先传输容量比最好的线性通信系统大1个～2个数量级；其次可以进行全光中继。正因为光孤子通信技术的这些优点和潜在发展前景引起业界的广泛关注。经过不懈的努力已为实现超高速、超长距离无中继光孤子通信系统奠定了理论基础。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100000公里以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。

三、结束语

光纤通信技术是信息科技发展的产物之一，与信息科技的发展是相辅相成的。目前光纤通信技术在我国的应用已经十分普及，技术发展趋势也十分明确，未来将会继续在社会和经济活动中发挥重要作用。

参 考 文 献

[1] 穆道生主编.现代光纤通信系统.北京：科学出版社，2005.9

[2] 刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽编著.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社，2001.8

[3] Joseph C，Palais著；王江平等译.光纤通信（第五版）.北京：电子工业出版社，2006.1