光纤通信技术的传输效率影响因素分析

王圣达，窦增，丛犁，李佳，刘丹妮

（国网吉林省电力有限公司信息通信公司，吉林长春，130022）

0 引言

光纤通信得到业内人士的高度关注与研究，本文对光纤通信的传输效率影响因素进行研究分析，以期给我们的生活提供更多便利，并为研究光纤通信提供基础理论。

1 光纤通信技术的分析

1.1 光纤通信技术的传输原理

光纤通信主要是由光源、光纤与光检测器三块内容组成，其中由涂层、包层及纤芯组成光纤。光纤通信的传输媒介是光波，为了实现信息传输通过光导纤维进行信号传输。其传输原理是通过多种折射率完成纤芯的全反射，以实现光波传输。光纤从用途角度可以分为两类：通信用光纤和传感用光纤。

1.2 光纤通信技术的特点

（1）光纤通信的频带宽，传输容量大

光纤通信与光缆、电缆相比，光纤的带宽要远远大于他们。通过采用光纤通信技术，可以解决在只有一个单波长的光纤通信传输中存在的光纤带宽大的优点不能够充分发挥的问题。光纤通信的频带宽，因此可以传输宽频带的信息，对我们的生产生活带来了更多的便利，同时，对我国的通信事业具有重大的促进意义。

（2）光纤通信的损耗低，中继距离比较长

在光纤通信的传输中，信号的衰减量很低，根据研究表明，光纤在长距离传输中，衰减量可低于0.19dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现长距离中继，主要适用于干线、长途网络。

（3）光纤通信能抗电磁干扰

因为光纤是由非金属材料玻璃纤维（绝缘体材料）制作成的，所以，光纤通信在抗电磁干扰方面具有很大的优势，不受自然界的太阳黑子活动、电离层的变化和雷电的干扰，也不受高压设备等工业电器的干扰，还可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。因此，光纤通信能保证通信设备的正常使用，尤其广泛应用于在电气领域和军事领域。

（4）光纤通信的安全性能高

光纤通信与传统的通信相比其安全性能较高。传统通信在传输过程中，很容易造成信息泄露现象，因为所使用的材料易出现自然老化，对信号传输有衰减作用。而光纤在传输过程中，密闭性较好，能够有效地抑制光纤扩散。另外，光纤通信的外层有不透明消光剂保护，进一步降低了光纤通信的信号泄露现象。

（5）光纤线径细、重量轻、柔软

光纤的芯径只有单管同轴电缆的百分之一，约为0.1mm，非常细，光缆的直径也很小，占用空间相对较小。因此，光纤通信技术可以很好地解决关于地下通信管道拥挤的问题，还可以减少地下通信管道建设投资。另外，光纤的重量很轻，与电缆相比，光缆的重量要轻很多，例如18管同轴电缆1m的重量为11kg，而同等容量的光缆1m重只有90g，这对于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信更具有重要的意义。制造光纤的原材料成本很低，因为石英是制造光纤的原材料，石英在岩石、沙土等自然界中的资源非常丰富。光纤通信的这些优良特性使得它广泛应用于军事等领域。

1.3 常用的几种光纤通信技术

（1）单纤双向通信技术

在实际应用中，因为光纤通信技术具有很多传输优势，所以光纤通信技术的应用很广泛，单纤双向通信是其中最为重要的一个应用方向，是现代光纤通信传输技术中的重点应用内容。在传统信息传输中，采用2根相互独立的光纤分别在2个方向上传输信息，不会产生相互影响。而在单纤双向通信中，只需要1根光纤作为传输媒介，在光纤内部利用不同的波段调整，满足双向分离的信号传输功能。在传输过程中，还可以保证数据传输的准确性，提供传输效率，降低传输成本。

（2）FTTH技术

FTTH（光纤到户）技术是将光网络单元（ONU）直接与用户家相连，实现了光纤到户的目标和要求，它是一种新型的光纤通信技术。在FTTH技术的实际应用中，运用了完全透明的光纤，对网络进行介入，用户通过对ONU的安装，能够实现设备维护、设备升级等操作。总体来说，FTTH技术的发展和应用，使得人们的日常生活更加便利，并且在FTTH的发展道路上有着非常广泛的应用前景。

（3）光交换技术

光交换技术是针对通信数据在线路传输过程中的传输技术，整个信息传递过程还要通过光信号交换实现，即光交换技术。在传统通信网络中，采用金属线缆传输电子信号的方式实现信息传输，然后利用电子交换机，对电子信号进行交换，最终完成通信过程。目前，光纤通信传输技术对此作了改进，已经基本取代了传统的电缆传输，采用光信号对信息传播，光信号作为信息传输的主要信号，交换时不改变电信号。

2 光纤通信技术的传输效率影响因素分析

2.1 光纤通信传输效率的主要性能

（1）传输速率

传输速率B被定义为每秒传输的比特数，可用bit/s来表示。B的简单的数学表达公式，如式（1）所示。同时，图1给出了数字信号中传输速率与比特周期呈反比关系。

图1 数字信号中传输速率与比特周期关系图

（2）宽带

信号宽带W用传送信号的最高频率与最低频率之差来表示，也就是传送信号的频率宽带。信道宽带越大，其允许的传输容量和传输速率就越大。

（3）频带利用率

频带利用率（宽带效率）η的定义是单位频率带W内的传输速率B，其数学公式如式（2）所示，其单位是每赫兹每秒的比特数，常用（b/s.Hz）表示。

2.2 传输效率影响因素分析

（1）信号质量

在光纤传输过程中，信号是从发射器发出，经过光纤进行传播，由接收器接受并进行翻译，最终生成我们可以听见或者看懂的信息。波的本质属性是光波之间具有完全的独立性，因此，信号的质量完全是由单个的波源直接控制的，信号质量的好坏将会直接影响光纤通信的效率。

（2）接收器的工作效率

接收器是光纤通信中十分重要的一个环节，也是光纤通信中的最后一个环节。接收器必须具备较高的敏感程度和工作效率，因为接收器工作效率的高低将会直接影响光纤通信的效率。

（3）光纤接头的传输质量

在光纤铺设中，一般采用多根光纤进行连接的方式，这样光波信号就可能在光纤连接处出现泄漏的现象。由于接头连接不良而导致对光纤通信效率的影响。因此，通信部门在铺设光纤的时候，要特别注重光纤接头处的连接，要尽量保证在接头处的光波信号正常传播光纤信号。

（4）色散

在光纤传输过程时，由于不同颜色（不同频率）的光具有不同的传播速度而相互分离导致色散，光纤色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。同时光纤色散使通信系统的误码率增加，色散使中继距离受到了限制。

（5）外在因素

由于施工等原因对光纤造成了破坏，从而影响传输效率。另外，因为光纤是柔软的，当光纤弯曲到一定程度的时候会使光的传输途径受到改变，从而使得光纤产生损耗。

3 总结

光纤通信技术在我国通信行业得到广泛应用，为我们的生产生活带来了许多便利，同时，也存在很多传输效率问题。本文在简要介绍光纤通信技术知识的基础上，重点分析了影响光纤传输效率的几个因素，主要影响因素包括信号质量、接收器的工作效率、光纤接头的传输质量、色散及其他外界因素。在我们的实际应用中，要重视对这些影响因素的发现和处理，以提高光纤通信的传输效率。