光纖在通信傳輸領域的應用

光纖在通信傳輸領域的應用

       自華人物理學家高錕先生提出“光傳輸理論”，實用化的光纖傳輸產品始于1976年，經歷了PDH→SDH→DWDM→ASON→MSTP的發展歷程。本世紀初期，ASON/OADM 技術已在通信技術當中廣泛應用，逐漸發展成為以骨干網絡傳輸為介質的ROADM技術。

光通信技術的特點

·         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。從理論上講，一根僅有頭發絲粗細的光纖可以同時傳輸1000 億個話路。

雖然未達到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時傳輸24萬個話路的試驗已經取得成功，它比傳統的明線、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。

一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖，如果再加上波分復用技術把一根光纖當作幾根、幾十根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。

·         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，由于光纖具有極低的衰耗系數（商用化石英光纖已達0.19dB/km 以下），若配以適當的光發送與光接收設備，可使其中繼距離達數百公里以上。

這是傳統的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長途一、二級干線通信。據報導，用一根光纖同時傳輸24 萬個話路、100 公里無中繼的試驗已經取得成功。

此外，已在進行的光孤子通信試驗，已達到傳輸120 萬個話路、6000 公里無中繼的水平。光纖不僅損耗低，而且也可以進行長距離的通信，目前長的通信距離可以達到萬米以上，因此光纖通信更加實用于社會網絡信息量比較的地方。并且光纖通信性價比比較高，具有很好的安全性。

·         抗電磁干擾能力強

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。光纖通信重要的特點是抗電磁干擾能力強，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體進行復合形成復行型的光纜線或者與高壓電線平行架設，光纖通信的這一特性對強電領域的通信系統具有很大的作用。光強通信因為可以不受電磁脈沖的效益的干擾，光纖通信系統也可以運用到軍事中。

·         安全性能和保密性好

在以往電波的傳輸中，由于電磁波在傳輸的過程中有泄露的現象，因此會造成各種傳輸系統的干擾，并且保密性不好。

但是光纖通信主要是利用光波進行傳輸信號的，光信號*被限制在光波導的結構中，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中或者是拐角處也很少有光波泄露的現象。

并且在光纖通信的過程中，可以使很多的光纖線放進一個光纜內，也不會出現干擾的情況。因此光纖通信具有很強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。

·         重量輕，體積小，便于施工維護

其抗張強度好，質量小，而且比較小巧，所以光纜能大限度的擴大配線管道的使用率，并且能夠盡可能的減小安裝問題。

通過以下的數字我們可以分析出光纖的優勢，1000根1km長的雙絞線重達8000kg，而容量更大的1km長的兩根光纖的重量只有100kg重，這就極大減少了必須維護的昂貴機械支撐系統的需要，所以光纖要勝過銅線。便于施工維護便于施工維護便于施工維護便于施工維護。光纖光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底和架空。

·         原材料來源豐富潛在價格低廉

制造石英光纖的基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的。因此其潛在價格是十分低廉的。

目前主要的光纖通信技術

·         光纖到戶接入技術

針對現代寬帶業務領域的研究逐漸深入，基于更好地適應用戶的通信要求，所采用的通信技術一要具備寬帶主干傳輸網絡，還要具備光纖到戶接入技術，后者是保證信息傳送得以進入千家萬戶的重要保障之一，鑒于此，大部分業內人士均認為，信息接入網是信息高速公路發展的“臨門一腳”，在肯定了光纖到戶接入技術的重要性的同時，也指出了信息通信領域的瓶頸所在。

·         單纖雙向傳輸技術

在應用雙纖傳輸技術之時，信號處于分散傳輸的狀態，即是信號在兩根光纖當中進行傳輸。而應用單纖傳輸技術，全部的信號均在一根光纖當中完成傳輸。根據現代光纖傳輸理論可得知，光纖傳輸的容量是不存在上限的，但是在傳輸設備的制約之下，導致光纖傳輸的容量一直無法達到理想的水平。

目前，我國的通信領域采用的基本上都是雙纖傳輸技術，導致寶貴的光纖資源被嚴重浪費。現階段，單纖雙向傳輸技術的主要應用方向是光纖末端接入設備方面，包括PON無源光網絡、單纖光收發器等，應用程度有待深化。

光纖通信傳輸技術的主要發展趨勢

光纖通信傳輸技術未來的主要發展趨勢集中體現在集成光器件、全光網絡、光網絡智能化、多波長通道四個方面，具體如下：

·         集成光器件

為了全面提高光纖通信傳輸技術的應用水平，必須要實現光器件的集成化目標，這也是其余的發展趨勢得以實現的關鍵前提之一。

在互聯網技術高速發展的背景之下，現有的ADSL接入寬帶已經難以滿足實際的信息傳輸需求了，實現光器件的集成化，可顯著改善光器件的工作性能，進而提高其傳輸信息的速度，推動光纖通信傳輸技術的發展進步。

實現光器件的集成化，主要的方向是采用相對成熟的新工藝，在硅襯底之上進行光學器件的制作，包括波導與光纖耦合器等重要的無源器件，在一塊硅芯片之上實現全部光學器件模塊的集成處理。

·         全光網絡

廣義上的 “全光網絡”指的是無論在網絡傳輸還是網絡交換的過程當中，網絡信號均是以光的形式存在的，其進行電光或者是光電轉換的步驟于進/出網絡之時。

目前，我國部分的光網絡系統，雖然在各個節點之間基本上已經實現了全光化的目的，但是在網絡結點的位置，其所采用的依舊是電器件，而非光器件，對光纖通信干線的總容量造成了較大的限制。

鑒于此，未來的光纖通信技術必須要實現全光網絡，關鍵在于創建完善的光網絡層，光網絡層的核心技術為光轉換技術與WDM技術兩項，同時將電光瓶頸盡數消除。

在4G網絡發展建設的推動之下，我國的光器件產業逐漸趨向完善，目前市面上無論是有源光器件，還是無源光器件均實現了批量生產與商業應用，如華為、中興、光迅等電子科技企業均代表著我國光器件生產的高水平。

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