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摘要：在近年来，我国的通信技术在飞速的发展，光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。
关键词：光纤通信 传输 技术 应用
中图分类号： E271.7文献标识码：A文章编号：
1光纤通信技术的发展优势
(一)无串音干扰,保密性好。
光波在光纤中传播,不会发生串扰的现象,保密性强。这样,在光缆内部,即使光缆内光纤总数很多,也可实现无串音干扰;在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
(二)损耗低,中继距离长。
目前,商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的,其损耗可低于0.2dB/km。由于光纤的损耗低,因此中继距离长,由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统,其最大中继距离则可达数千甚至数万千米,这可以降低海底通信的成本,提高可靠性和稳定性,带来更好的经济效益。
(三)频带宽,通信容量大。
光纤的传输带宽比电缆大得多,其可利用的带宽约为50000GHz。频带宽,对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势,因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。
(四)抗电磁干扰。
光纤是绝缘体材料,它抗电磁干扰的能力很强,也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆
2光纤通信传输技术
2.1单纤双向传输技术
单纤双向传输技术是相对于双纤双向传输来讲的，双纤传输时，收发信号分别在不同的两根光纤里传输，而单纤传输时，收发信号被调制在不同的波段后在同一根光纤里传输。以前为了节约光纤资源，我们不断在光纤传输容量上下工夫，从PDH的8M，34M，140M到SDH的155M，622M，2.5G，10G再到WDM的320G，1600G等，光纤的传输容量不断增大，从理论上讲光纤的传输容量是无限的，但受到设备器件的限制，传输容量大大降低，达不到理论效果。目前光纤通信传送网都是通过双纤双向传输的，假如改用单纤双向传输技术就可以节约一半的光纤资源。对于现存的无数个庞大的光纤通信传送网来说，可以节约的光纤资源是可想而知的。研发出成熟的单纤双向传输技术具有划时代意义。目前单纤双向传输技术已有实用，但主要用在光纤末端接入设备：PON无源光网络、单纤光收发器等设备，骨干传送网上暂时还没有用到这个技术。从这个方面来讲，这也是光纤通信技术发展的一个方向。
2.2光纤到户（FTTH）接入技术
根据社会发展形势，HDTV高清数字电视是将来的主流业务，怎么实现，就要靠带宽丰富的FTTH技术。FTTH是一种全透明全光纤的光接入网，适用于引进新业务，对传输制式、带宽和波长等基本上没有限制，并且ONU安装在用户处，供电、维护、升级更新都比较方便。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力，即HDTV业务到来时，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實现三网合一，即宽带上网接入、有线电视接入和传统固定电话接入。
FTTH的解决方案通常有P2P点对点或点对多点和PON无源光网络两大类。
P2P方案——优点：各用户独立传输，互不影响，体制变动灵活；可以采用廉价的低速光电子模块；传输距离长。缺点：为了减少用户直接到局的光纤和管道，需要在用户区安置一个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点：无源网络维护简单；原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点：需要采用昂贵的高速光电子模块；需要采用区分用户距离不同的电子模块，以避免各用户上行信号互相冲突；传输距离受PON分比而缩短；各用户的下行带宽互相占用，如果用户带宽得不到保证时，不单是要网络扩容，还需要更换PON和更换用户模块来解决。PON有多种，一般有如下几种：(1)APON：即ATM-PON，适合ATM交换网络。(2)BPON：即宽带的PON。(3)OPON：采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON：采用以太网技术的PON，GEPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON：采用波分复用来区分用户的PON，由于用户与波长有关，使维护不便，在FTTH中很少采用。
值得一提的是，近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，目前已商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输，包括：上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEE802.11是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到户+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络，如果采用PON，就特别简单，因为此PON无上行信号，就不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。如果，所属PON的用户群体，被无线城域网覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN，只需靠密布于用户临近的光纤网来支撑就可实现，与FTTH相差无几。FTTH+无线接入也是未来的发展方向。
2.3骨干节点的光交换技术
光交换实际上可表示为：光纤通信传输+交换。
光纤只是解决传输问题，还需要解决光信号交换问题。过去，通信网都是由金属线缆构成的，传输的是电子信号，交换是采用电子交换机。现在，通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号，而交换的还是电信号。真正合理的方法应该采用光交换的。但目前，由于光开关器件不成熟，只能采用的是 “光―电―光“方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，待电子交换后，再变换成光信号。显然这是不合理的办法，效率不高且不经济。现在正在开发大容量的光开关器件，用来实现光交换网络，具有代表性的是ASON-自动交换光网络。
通常在光网络里传输的信息，一般速度都是高速的，电子开关不能胜任，只能在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速信号的交换。当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换技术，没有必要采用不成熟的大容量的光交换技术。当前，在数据网中，信号以 “包”的形式出现，采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小，可采用电子交换。然而，在一些骨干节点，它们承担的是业务汇聚任务，信号速率高，应该考虑采用容量大的光交换。
目前，少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等，一般采用机械光开关、热光开关来实现。由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制，通路数一般在8―16个。
电子交换一般有“空分” 和“时分”方式，在光交换中有“空分”“时分”和“波长交换”方式。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换：采用光开关把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来，采用集成技术，开发出MEM微电机光开关，其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent)，但属于试验性质的。
光波长交换：是对各交换对象赋于一个特定的波长。于是，发送某一特定波长就可与某特定对象进行通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源，光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。现已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长相结合的交叉连接试验系统(corning) 。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。
技术成熟的自动交换的光网络ASON，是光纤通信技术进一步发展的方向。
3结语
光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一,在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应用,在全球通信领域及相关行业处于非常低迷的状态时,光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式,光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式,而成为未来通信领域发展的主流技术,带领人类进入全光时代。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4).
[2]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技,2007.
关键词：光纤通信 传输 技术 应用
中图分类号： E271.7文献标识码：A文章编号：
1光纤通信技术的发展优势
(一)无串音干扰,保密性好。
光波在光纤中传播,不会发生串扰的现象,保密性强。这样,在光缆内部,即使光缆内光纤总数很多,也可实现无串音干扰;在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
(二)损耗低,中继距离长。
目前,商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的,其损耗可低于0.2dB/km。由于光纤的损耗低,因此中继距离长,由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统,其最大中继距离则可达数千甚至数万千米,这可以降低海底通信的成本,提高可靠性和稳定性,带来更好的经济效益。
(三)频带宽,通信容量大。
光纤的传输带宽比电缆大得多,其可利用的带宽约为50000GHz。频带宽,对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势,因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。
(四)抗电磁干扰。
光纤是绝缘体材料,它抗电磁干扰的能力很强,也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆
2光纤通信传输技术
2.1单纤双向传输技术
单纤双向传输技术是相对于双纤双向传输来讲的，双纤传输时，收发信号分别在不同的两根光纤里传输，而单纤传输时，收发信号被调制在不同的波段后在同一根光纤里传输。以前为了节约光纤资源，我们不断在光纤传输容量上下工夫，从PDH的8M，34M，140M到SDH的155M，622M，2.5G，10G再到WDM的320G，1600G等，光纤的传输容量不断增大，从理论上讲光纤的传输容量是无限的，但受到设备器件的限制，传输容量大大降低，达不到理论效果。目前光纤通信传送网都是通过双纤双向传输的，假如改用单纤双向传输技术就可以节约一半的光纤资源。对于现存的无数个庞大的光纤通信传送网来说，可以节约的光纤资源是可想而知的。研发出成熟的单纤双向传输技术具有划时代意义。目前单纤双向传输技术已有实用，但主要用在光纤末端接入设备：PON无源光网络、单纤光收发器等设备，骨干传送网上暂时还没有用到这个技术。从这个方面来讲，这也是光纤通信技术发展的一个方向。
2.2光纤到户（FTTH）接入技术
根据社会发展形势，HDTV高清数字电视是将来的主流业务，怎么实现，就要靠带宽丰富的FTTH技术。FTTH是一种全透明全光纤的光接入网，适用于引进新业务，对传输制式、带宽和波长等基本上没有限制，并且ONU安装在用户处，供电、维护、升级更新都比较方便。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力，即HDTV业务到来时，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實现三网合一，即宽带上网接入、有线电视接入和传统固定电话接入。
FTTH的解决方案通常有P2P点对点或点对多点和PON无源光网络两大类。
P2P方案——优点：各用户独立传输，互不影响，体制变动灵活；可以采用廉价的低速光电子模块；传输距离长。缺点：为了减少用户直接到局的光纤和管道，需要在用户区安置一个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点：无源网络维护简单；原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点：需要采用昂贵的高速光电子模块；需要采用区分用户距离不同的电子模块，以避免各用户上行信号互相冲突；传输距离受PON分比而缩短；各用户的下行带宽互相占用，如果用户带宽得不到保证时，不单是要网络扩容，还需要更换PON和更换用户模块来解决。PON有多种，一般有如下几种：(1)APON：即ATM-PON，适合ATM交换网络。(2)BPON：即宽带的PON。(3)OPON：采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON：采用以太网技术的PON，GEPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON：采用波分复用来区分用户的PON，由于用户与波长有关，使维护不便，在FTTH中很少采用。
值得一提的是，近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，目前已商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输，包括：上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEE802.11是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到户+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络，如果采用PON，就特别简单，因为此PON无上行信号，就不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。如果，所属PON的用户群体，被无线城域网覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN，只需靠密布于用户临近的光纤网来支撑就可实现，与FTTH相差无几。FTTH+无线接入也是未来的发展方向。
2.3骨干节点的光交换技术
光交换实际上可表示为：光纤通信传输+交换。
光纤只是解决传输问题，还需要解决光信号交换问题。过去，通信网都是由金属线缆构成的，传输的是电子信号，交换是采用电子交换机。现在，通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号，而交换的还是电信号。真正合理的方法应该采用光交换的。但目前，由于光开关器件不成熟，只能采用的是 “光―电―光“方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，待电子交换后，再变换成光信号。显然这是不合理的办法，效率不高且不经济。现在正在开发大容量的光开关器件，用来实现光交换网络，具有代表性的是ASON-自动交换光网络。
通常在光网络里传输的信息，一般速度都是高速的，电子开关不能胜任，只能在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速信号的交换。当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换技术，没有必要采用不成熟的大容量的光交换技术。当前，在数据网中，信号以 “包”的形式出现，采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小，可采用电子交换。然而，在一些骨干节点，它们承担的是业务汇聚任务，信号速率高，应该考虑采用容量大的光交换。
目前，少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等，一般采用机械光开关、热光开关来实现。由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制，通路数一般在8―16个。
电子交换一般有“空分” 和“时分”方式，在光交换中有“空分”“时分”和“波长交换”方式。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换：采用光开关把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来，采用集成技术，开发出MEM微电机光开关，其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent)，但属于试验性质的。
光波长交换：是对各交换对象赋于一个特定的波长。于是，发送某一特定波长就可与某特定对象进行通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源，光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。现已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长相结合的交叉连接试验系统(corning) 。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。
技术成熟的自动交换的光网络ASON，是光纤通信技术进一步发展的方向。
3结语
光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一,在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应用,在全球通信领域及相关行业处于非常低迷的状态时,光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式,光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式,而成为未来通信领域发展的主流技术,带领人类进入全光时代。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4).
[2]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技,2007.