探析光纤通信网络新技术

摘 要：虽然只用了短短几十年的时间,但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展.用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实现通信,这是人们梦寐以求的,而在今天已成为活生生的现实.

关 键 词：光通信；网络；新技术

中图分类号：F626.5文献标识码：A

光纤通信之所以受到人们极大的重视,是因为和其他通信手段相比,它具有无与伦比的优越性.然而就目前的光纤通信而言,其实际应用仅是其潜在能力的2%左右,尚有巨大的潜力等待人们去开发和利用.因此,光纤通信技术并未停滞不前,而是向更高水平、更高阶段方向发展.

1光纤通信的特点

1.1通信容量大

从理论上讲,一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000亿个话路.虽然目前实践中远远未达到如此高的传输容量,但用一根光纤同时传输24万个话路的试验已经取得成功,它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十倍乃至上千倍.

1.2中继距离长

光纤具有极低的衰耗系数（目前商用化石英光纤已达0.19dB/km以下）,这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的.因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信,在不久的将来实现全球无中继的光纤通信也是完全可能的.

1.3保密性能好

光波在光纤中传输时只在其芯区进行,基本上没有光"泄漏"出去,其保密性能极好.

1.4抗电磁干扰能力强

光纤由电绝缘的石英材料制成,光纤通信线路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏.无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用.

1.5体积小、重量轻、便于施工维护

光缆的敷设方式方便灵活,既可以直埋、管道敷设,又可以在水底或架空.

1.6原材料来源丰富,潜在低廉

制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅,即砂子,而砂子在大自然中几乎是取之不尽、用之不竭的.因此其潜在是十分低廉的.

2光纤通信的应用

光纤可以传输数字信号,也可以传输模拟信号.光纤在通信网、广播电视网与计算机网,以及在其他数据传输系统中,都得到了广泛应用.光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速,是当前研究、开发及应用的主要目标.光纤通信的各种应用可概括如下：

2.1通信网,包括全球通信网（如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线）、各国的公共电信网（如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）、各种专用通信网（如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、调度、监控的光缆系统）、特殊通信手段（如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆,以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统）.

2.2构成因特网的计算机局域网和广域网.如光纤以太网、路由器间光纤高速传输链路.

2.3有线电视网的干线和分配网；工业电视系统,如工厂、银行、商场、交通和门的监控；自动控制系统的数据传输.

2.4综合业务光纤接入网,分为有源接入网和无源接入网,可实现、数据、视频（会议电视、可视等）及多媒体业务综合接入核心网,提供各种各样的社区怎么写作.

3光纤通信系统的基本组成

所谓光纤通信,就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的.要使光波成为携带信息的载体,必须对之进行调制,在接收端再把信息从光波中检测出来.然而,由于目前技术水平所限,对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内,尚未达到实用化水平,因此目前大都采用强度调制与直接检波方式（IMDD）.又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置.

数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成.

光发送机的功能是把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路.光发送机由光源、驱动器和调制器组成,光源是光发射机的核心.发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换,用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件（LD）,则LD就会发出携带信息的光波.即当数字信号为"1"时,光源器件发送一个"传号"光脉冲；当数字信号为"0"时,光源器件发送一个"空号"（不发光）.光纤线路的功能是把来自光发送机的光信号,以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机.光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成.光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经放大和处理后恢复成发射前的电信号.光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成,光检测器是光接收机的核心.在接收端,光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机,而电端机再进行数/模转换,恢复成原来的信息,就这样完成了一次通信的全过程.

4光纤通信系统新技术探索

4.1全光网的光复用

在OMS层必须在光域对光通路进行复用和解复用.目前光网络的光复用技术主要有波分复用（WDM）、光时分复用（OTDM）和光码分复用（OCDM）3种.波分复用以其简单、实用等特点在现代通信网中发挥了巨大的作用.相应的,光空分复用、光时分复用和光码分复用等复用技术分别从空间域、时间域和码字域的角度拓展了光通信系统的容量,丰富了光信号交换和控制的方式,开拓了光网络发展的新篇章.WDM是将信道带宽以频率分割的方式分配给每一个用户；OTDM将时间帧分割成小的时间片分配给每一个用户,用户在时间上顺序发送信号并同时占有整个带宽,它避开了在电域进行更高速率复用所受到的限制,采用光脉冲压缩、光脉冲时延、光放大、光均衡、光色散补偿、光时钟提取、光再生等一系列技术实现在时域的复用和解复用,它可以使一个固定波长的光波携带信息量呈十几倍、几十倍地增长；OCDM提供一种全光的接入方式,在OCDM系统中,用户被预先分配一个特定的地址码,各路信号在光域上进行编/解码来实现信号的复用,每个用户同时占有整个带宽,在时间和频率上重叠,利用地址码在光域内的正交性来实现彼此之间的区分.

4.2光通信用微波副载波复用

光通信用微波副载波复用系统（SubCarrierMultiplexing）简写为SCM,是将微波设备与光纤传输技术复用的一种通信方式.实际上就是将基带信号调制在一个频率为几吉赫（微波频率）的副载波,再使用几个不同频率的副载波合起来,对一个光源进行光强度调制.我们常称这种微波频率为副载波频率,这里的光波称为光载波,整个复用方式称为微波副载波复用.

这种复用系统具有以下优点：

①此种系统的微波信号不是在空间传送,而是在光纤中传输,避免了微波信号与其他微波信号互相干扰,也避免了拥塞的微波频道资源的分配问题.

②由于一个光源可以承载多个微波副载波,每个副载波可以分别传送各种不同类型的业务信号,因而易于实现模拟信号和数字信号的混合传输,而且信号之间的综合和分离很方便.

③传输容量大,对激光器的光频稳定度和线宽要求不高,此种复用技术是在射频段,调制和解调技术都已比较成熟,加上光纤传输具有容量大的特点,此种复用技术得到广泛应用.至于其他优点,例如抗干扰性强、传送信号质量高等,这里不一一叙述.

结语

从初期的市话局间中继到长途干线,进一步延伸到用户接入网,从数字到有线电视,从单一类型信息的传输到多种业务的传输.光纤已成为目前信息宽带传输的主要媒质,光纤通信系统必将成为未来国家信息基础设施的支柱.