光纤传输技术在电信领域的应用

◎王文强

光纤传输技术在电信领域的应用

◎王文强

光纤传输技术在电信领域有着极为广泛的应用。本文从光纤通信的概况出发，介绍了光纤通信系统的基本组成部分，阐述了光纤传输的基本原理，重点研究了光纤传输技术在电信领域的应用方向。

随着现代通信技术的发展，电信网业务也在不断地向各个领域延伸，这对电信网的传输容量和带宽提出了更高的要求，传统的电缆通信已不能满足电信运营的技术要求。为了满足电信业务的发展需要和人们对高效通信的日常需求，一种更高效的有线通信技术开始得到重视并广泛应用，这就是光纤通信技术。本文将介绍光纤通信技术的优势、应用现状、基本原理，并重点阐述光纤通信技术的电信网中的应用，以阐明光纤通信技术在电信网中的重要地位。

光纤通信概述

光纤通信技术是一种以光信作为信息载体，以光纤作为传输媒介的信息传输技术。光纤传输属于有线通信的范畴，必须借助光纤才能完成信息的传递。利用光纤进行通信首先要将电信号转换为调制光信号，然后注入光纤中进行传输，最后再转化为电信号，从而完成了信号的传输。从上世纪80年代起，光纤通信技术对电信的发展起到了革命性的推动作用。随着光纤制造技术的进步，光纤的传输损耗已经可以控制在0.20dB/km以下，这使光纤远距离传输成为了现实。与其它传统的电缆、铜线等有线通信技术相比，光纤通信技术有着传输容量大、通信距离长、传输损耗低、信号频带宽、保密性能好等一系列优点。直到现在为止，光纤通信已逐渐成为有线通信领域的主流技术。

光纤传输原理

光纤的核心组成部分是纤芯和包层，它们组成了可供光波传递的介质光波导。光在光纤中传播的物理依据是全反射原理。如果光线在光纤端面的入射角满足条件时，就可以在光纤内形成全反射。

本文以阶跃型光纤为例阐述光波在光纤中的传播过。假设纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2，并且要求n1＞n2，而空气折射率为n0。光波被耦合到光纤后，当到达纤芯与包层的分界面时，若其入射角θi大于θc时，就可以保证光波在后续的路线中多次反射，即达到了全反射条件。该角度θc称为全反射临界角。而这个入射角θi大小又与由空气中入射到光纤端面时的折射角θ2有关，因此，光波能否在光纤中传播主要取决于入射角θi与临界角θc的关系。临界角θc可以由下式来计算：

光纤通信系统一般由光发信机、光收信机、光纤、中继器以及光无源器件等部分构成。光发信机的作用是把需要传输的信号进行调制并耦合到光纤中；光纤的作用是为光信号提供传输通道；光收信机的作用是接收光纤传过来的光信号并将信息复原。中继器主要光信号进行功率补偿；光无源器件主要是指光纤连接器和光纤耦合器，它们可以完成光纤之间的互连，以及光纤与电路的耦合。

电信网中的光纤传输技术

PDH技术。准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）技术是一种基于异步复用传输的通信方案，也是一种用于传送高速信号的传输制式。它可以根据逐级码速来解复用并完成异步复用功能的。PDH技术在电信网起步时起到了非常重要的作用，传输速率可达140M，对于电信网的点对点传输有很大的优势，大大推动了电话业务的发展。然而，这种技术没有业内统一光接口和电接口标准的支持，各厂家生产的设备之间无法进行自由连接。另外，PDH技术在通信过种中很难进行有效控制和信息的管理，并且帧结构的有效利用率很低，无论从系统管理还是从运行效率来看，都是不够经济实用的。随着通信技术要求的提高，这些缺点日益突显，因此PDH技术已经逐渐被SDH技术所取代。

SDH技术。同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）是一种由不同速度的数位信号提供相应等级的信息结构（复用和映射）及其相关的同步方法构成的技术体制，非常适用于光纤通信。SDH能够实现复接、线路传输和交换功能的集成统一的综合型信息传输网络，它不但适用于光纤通信，还能很好地用于微波和卫星通信，能很方便地进行网络管理、业务监控、网络维护、设备互连等任务，使资源利用率大大提高、维护费用大大减少，成为目前通信技术研究热点。SDH具有全球统一的数字传输体制标准，可以进行一次复用，集成了分插复用器和数字交叉连接，网络重组能力显著。SDH拓扑灵活，特别适用于光纤通信传输高速数据。由于以上优点，SDH已成逐渐成为传输网发展的主流方向，应用前景相当广阔。SDH的不足之处在于其有效性和可靠性不能同时满足，指针调整相对复杂，且系统安全存在一定的隐患。

WDM技术。密集波分复用（Wavelength Division Multiplexing。WDM）是一种光域复用技术，旨在提高光纤的传输带宽。通过WDM技术，对于相同的传输容量能够大大减少光纤需求。端到端的全光网以光网络层为基础，而后者又以WDM为基础，全光网可以消除光电转换带来的信号失真，是未来光通信发展的最高目标。把WDM技术应用于电信网中，可以大大提高电信网传输系统的传输效率和通信容量。另一方面，基于WDM的电信网可以很容易实现扩容，使光纤带宽资源利用率大大提高，还支持多种信号的同时传输，从而完成多种业务的同时接入，是电信网发展的主要方向之一。

OTN技术。光传送网（Optical Transport Network ，OTN）是在WDM和SDH的基础上发展而来的一种传输技术，它综合了WDM和SDH的优点，因而比它们都更智能化，是将来传送网发展的重要方向之一。OTN技术在电信网中的波长级业务具的很好的适用性和保护性，使得帧结构不易受损，方便维护，电层和光层协调能力强，对电信网的宽带传输效率和适配性都有重要意义。

光纤通信技术的发展是实现未来全光网络的基础和前提，也是推动电信网发展的重要方式。可以预见，电信网中的光纤通信将朝着光网络智能化、全光网络、光弧子通信、光器件集成化的方向发展。积极推进光纤传输技术的研究，对于提高电信网运营质量的提高有着重要意义。

（作者单位：四川职业技术学院）