光纤通信的应用和未来发展

第一篇：光纤通信的应用和未来发展

光纤通信技术的应用及发展趋势

【摘要】

在互联网技术高速发展以及通信需求不断增长的今天，对通信行业提出的服务要求也越来越高，其中光纤通信技术在我国已经经历了超过30年的研究以及应用历程，该通信技术的诞生以及发展属于电信行业的一次革命性发展，这种通信技术能够优化信息传输质量，同时减少可能出现的串扰问题，可以获得非常理想的实用效果。现阶段，光纤通信技术的应用范围越来越广泛，从电信通信行业逐渐推广应用到电视传输、军事、工业生产过程中的现场监视、电力以及交通监控和有线电视网等领域。本文主要对光纤通信技术的实际应用和未来发展趋势进行探讨，提出笔者的思考和建议，仅供参考。

【关键词】光纤通信技术；应用发展趋势

光纤通信技术应用方面主要有：将光波当做信息载体实现传播功能；将光纤当做延续传播介质。现阶段，在信息通信来说，光纤通信属于第四代通信方式。具有的特点主要为：质量轻、传播速度快、损耗不大以及体积小，同时其传输频带非常宽，能够有效抵抗大多数电磁干扰。其所具有的这些优势使光纤通信慢慢变成了社会主流。现在，我国大多数通信领域都架设有光纤，同时相关业务依然在继续拓展，得到了越来越多生产以及服务领域的认可。深入了解以及研究这种通信技术的具体应用，可以促进我国信息化的发展。

1光纤通信技术

所谓光纤通信，就是光导纤维通信，通过光导纤维来有效传输信号，从而达到信息传递目的的通信方式，我们可以将这种光纤通信当做以光导纤维为媒介的一种光通信方法[1]。其中光纤主要组成部分有：涂层、纤芯以及包层，而内芯通常只有几十微米或者是几微米，其直径比发丝还小；包层就是中间层，利用纤芯以及包层具体折射率的差异，让光信号可以在纤芯里面进行全反射，即传输光信号；其中涂层主要就是为了提升光纤所具有的韧性，从而保护光纤不受损害。光纤通信系统里面的光线并不是只有一根，而是由大量光纤一起聚集成的光缆，这种由大量光纤构成的光缆之所以可以在单位时间里面传送庞大的信息，主要是因为这种光缆的光波频率非常高，并且光纤传输频带非常宽，所以其传输容量相对较大。这种光纤通信技术所具有的优点包括：体积比较小，重量非常轻，采用的金属材料非常少，具有较强抗电磁干扰性能以及抗辐射性能，具有非常好的保密性，可以防窃听、频带比较宽以及抗干扰性能很好，价格比较便宜等，同时其所采用的光线材料来源非常丰富，能够减少很多有色金属的应用，直径非常小，也不重。2光纤通信技术的具体应用 2.1在通信方面的应用

现阶段，在通信领域里面，光纤通信技术利用光导纤维当做传播介质的这种光纤通信起着非常重要的作用。特别是在城域通信、本地通信以及国际通信等通信行业中，光纤通信技术得到了非常广泛的应用[2]。同时，光纤通信技术正在不断扩展，变成了通信领域里面非常关键的一项技术，有效促进了整个通信行业的进一步发展。

2.2电力通信方面的应用

目前，现代化社会所具有的主要标准包括电气化，在所有生活能源中，电力所占比例已经大于70%，在我国现代化发展程度不断提升以及经济迅猛发展的条件下，国家电网需要承受的负荷也在不断增加[3]。电力系统传统远程通信结合人工调节的通信方式已经脱离了现代化社会的具体发展需求，引进并且有效使用电气自动化技术的前提之一就是对电力系统里面的通信网络进行不断的完善。安全稳定以及高效的通信网络能够保证在智能系统协助下的这种电气自动化设备投入正常运行，所以，光纤通信技术是非常理想的一个选择。现阶段，我国大部分电力系统里面的主干线以及各区域里面的接入网络均采用了光纤通信，这种通信技术不仅能够有效提升电网所具有的稳定性以及可靠性，同时也能够减少大量资金成本，降低额外花费。

2.3在传媒行业的具体应用

对传媒行业来说，其主要包含有无线信号接受终端、广播以及电视等，而输出产品大部分都是声音以及图像，所以其对信号稳定性以及传播速度方面的要求非常高[4]。而光纤通信技术就同时具有非常强的抗干扰性、稳定性以及高效性，能够确保电视信号以及电波信号在远距离传播过程中不发生损耗，以此来确保画面质量以及声音品质。现阶段，很多大型媒体单位均开始投资建设采用了光纤技术的相应信号发布设备，从而保证给社会带来品质非常高的音频以及视频。

2.4在互联网中的具体应用

最具有代表性的是光纤通信以及互联网的嫁接，由于其本身所具有的特性，使得用户上网速度提升了很多，同时因为其传播形式主要是光信号，不会产生很多损耗，因此在转化数字信号的时候就更加清晰，弥补了传统通信方式这方面的不足。此外，光纤通信用在居民家庭，能够提升上网速度以及有效促进我国互联网的发展，其中主要包含有物流、电子商务以及网上银行等。网上用户通过电脑就能够快速进行下单以及支付，同时利用网络可以快速跟踪产品具体物流情况。

2.5在军事方面的具体应用 对于现代化战争以及国防事业来说，先进军事装备所具有的信息化程度也逐渐在提升，世界各国都在深入研究信息战争[5]。对于保密措施，因为光纤通信能够降低信号泄漏率，很难被窃听，并且能够提升其所具有的可靠性以及稳定性，因此，现阶段其在世界各国军事方面的应用非常广。此外，光纤传输具有非常大的容量，能够满足各种要求。

3光纤通信技术的发展趋势

尽管光纤通信技术已经越来越实用化，同时可以有效满足现代社会各方面的需要，可是依然没有将光纤通信所拥有的全部潜力充分发挥出来，目前只应用了其全部潜力的大约1‰[6]。在现今光纤通信技术不断趋于完善以及电信市场慢慢改革的条件下，相关人员应该深入研究以及应用光纤通信在不同方向的发展，结合数字化和具体网络化要求，对通信网络建设进行进一步改善，现阶段，光纤通信技术未来发展趋势为：

3.1通信信道容量持续增大，实现超大容量

实际应用光纤通信技术的时候，各项技术和各种使用设备已经出现了明显转变，特别对于系统核心技术。现阶段，采用了光纤通信技术的那种l0Gbps系统开始装备庞大的网络系统，这一系统对光缆产生的极化模色散非常敏感，从而可以显著提高光纤通信信息传输效果。然而现今光纤电缆以及10Gbps系统依然有很多互相不匹配的地方，如果进一步优化上述内容，就能够提高光纤通信传输速度和信息容量。同时，最近几年有效应用了一种波分复用技术，其可以显著提升光纤通信传输速度和信息容量，在以后的通信传输系统里面的应用前景非常具广阔。

3.2光孤子通信

进行超大容量传输的时候，这种孤子传输技术能够显著改善色散给容量和信息传输距离带来的影响，可以从根本上对信息传输质量进行有效的改善，这对通信建设来说有着非常重要的意义。孤子传输技术里面的孤子具有非常强的抗干扰性，可以对极化模色散产生抑制作用，同时能够通过光纤非线性来平衡色散，加大无中继具体传输距离。尽管孤子技术依然有很多技术难题需要攻克，可是在人们的努力下，孤子技术一定在以后的大容量、长距离以及高速全光通信里面，尤其是在未来海底光通信系统里面，有着非常大的发展空间。

3.3实现全光网络

可以说，全光网属于光纤通信的未来。这种全光网络通过光节点代替原来的电节点，并且节点间也均为全光化，需要传送的信息通过光的形式实现传输以及交换，而交换机处理具体用户信息的时候，不再依据比特，是按照其波长来选择路由。现阶段，该课题受到了广泛的关注，尽管依然处于发展初期，可是已经明确知道了全光网的巨大发展前景。克服电光瓶颈是未来光通信有效发展的一种必然选择，同时也属于未来信息网络的一个核心。

4结束语

对于光纤通信技术来说，其主要通过光导纤维进行信息传递，实际应用中应用的是大量光纤维构成的光缆，组成一种光纤通信系统。这种光纤通信技术的优点非常多，使得其在社会各个领域的应用越来越广泛。光纤通信技术以后的发展方向主要是：超大容量、高速以及低价。在光纤通信发展过程中，应该不断投入科技人才，勇于创新，进行不断的突破，让光纤通信技术不断为社会的有效发展做出贡献，这样才能迎来全光网时代。

参考文献

[1]李岩.探讨光纤通信技术的应用及未来发展趋势[J].城市建设理论研究，2014（15）：48~49.[2]王维平，赵旭.光纤通信技术的发展及趋势[J].河南科技，2013（17）：2.[3]王晓波.论光纤通信技术的发展及应用[J].电子制作，2015（10）：162.[4]白建春.光纤通信技术的发展及其应用[J].中国新技术新产品，2010（3）：34.[5]徐昊.浅议我国光纤通信技术的应用与发展趋势[J].消费电子，2014（4）：107，109.[6]林龙.光纤通信技术的重要特点及未来发展趋势[J].科技创业家，2014（6）：213.作者：陈学锋 单位：国网福建省电力有限公司信息通信分公司

第二篇：光纤通信的发展历程以及未来应用

光纤通信的发展历程以及未来应用

世界光纤通信发展史

伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求，通信向大容量，长距离的方向发展已经是必然的发展趋势。由于光波具有极高的频率（大约3 亿兆赫兹），也就是说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信一直是人们几百年来追求的目标所在。

1、光纤通信的里程碑

在六十年代中期以前，人们虽然历经苦心研究过光圈波导、气体透镜波导、空心金属波导管等，想用它们作为传送光波的媒体以实现通信，但终因它们或者衰耗过大或者造价昂贵而无法实用化。也就是说历经几百年人们始终没有找到传输光波的理想传送媒体。

一九六六年七月，英藉、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在PIEE 杂志上发表了一篇十分著名的文章《用于光频的光纤表面波导》，该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并设计了通信用光纤的波导结（即阶跃光纤）。更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，即加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，可以把光纤的衰耗系数降低到20dB/km以下。而当时世界上只能制造用于工业、医学方面的光纤，其衰耗在1000dB/km以上。对于制造衰耗在20dB/km 以下的光纤，被认为是可望不可及的。以后的事实发展雄辩地证明了高锟博士文章的理论性和科学大胆予言的正确性，所以该文被誉为光纤通信的里程碑。

2、导火索

一九七０年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉积法（MCVD 法）制造出当时世界上第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。

虽然当时康宁玻璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约20dB/km，而且几个小时之后便损坏了。但它毕竟证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低耗光纤是完全有可能的，也就是说找到了实现低衰耗传输光波的理想传输媒体，是光通信研究的重大实质性突破。

3、爆炸性发展

自一九七０年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之凶，规模之大、速度之快远远超出了人们的意料之外，从而使光纤通信技术取得了极其惊人的进展。

从光纤的衰耗看：

七O年：20dB/km

七二年： 4 dB/km

七四年：1.1dB/km

七六年：0.5dB/km

七九年：0.2dB/km

九O年：0.14dB/km

它已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km。

从光器件看：

一九七O 年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件也从简单的硅PIN 光二极管发展到量子效率达90％的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光二极管APD。

从光纤通信系统看：

正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。

七六年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。码率为45Mb/s，中继距离为10 km。八０年，多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。九０年，单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准。

九三年，SDH产品开始商用化（622Mb/s 以下）。

九五年，2.5Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段。

九六年，10Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段。

九七年，采用波分复用技术（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH产品试验取得重大突破。此外，在光孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也正在取得巨大进展。

总之，从一九七０年到现在虽然只有短短不到三十年的时间，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，这一几百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。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。

中国光纤通信发展史

1973年，世界光纤通信尚未实用。邮电部武汉邮电科学研究院（当时是武汉邮电学院）就开始研究光纤通信。由于武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线，使我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路，从而使我国光纤通信在高新技术中与发达国家有较小的差距。

我国研究开发光纤通信正处于十年**时期，处于封闭状态。国外技术基本无法借鉴，纯属自己摸索，一切都要自己搞，包括光纤、光电子器件和光纤通信系统。就研制光纤来说，原料提纯、熔炼车床、拉丝机，还包括光纤的测试仪表和接续工具也全都要自己开发，困难极大。武汉邮电科学研究院，考虑到保证光纤通信最终能为经济建设所用，开展了全面研究，除研制光纤外，还开展光电子器件和光纤通信系统的研制，使我国至今具有了完整的光纤通信产业。

1978年改革开放后，光纤通信的研发工作大大加快。上海、北京、武汉和桂林都研制出光纤通信试验系统。1982年邮电部重点科研工程“八二工程”在武汉开通。该工程被称为实用化工程，要求一切是商用产品而不是试验品，要符合国际CCITT标准，要由设计院设计、工人施工，而不是科技人员施工。从此中国的光纤通信进入实用阶段。

在20世纪80年代中期，数字光纤通信的速率已达到144Mb/s，可传送1980路电话，超过同轴电缆载波。于是，光纤通信作为主流被大量采用，在传输干线上全面取代电缆。经过国家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”计划，中国已建成“八纵八横”干线网，连通全国各省区市。现在，中国已敷设光缆总长约250

万公里。光纤通信已成为中国通信的主要手段。在国家科技部、计委、经委的安排下，1999年中国生产的8×2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通，随之沈阳至大连的32×2.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通，是至今世界容量最大的实用线路。中国已建立了一定规模的光纤通信产业。中国生产的光纤光缆、半导体光电子器件和光纤通信系统能供国内建设，并有少量出口。

有人认为，我国光纤通信主要干线已经建成，光纤通信容量达到Tbps，几乎用不完，再则2000年的IT泡沫，使光纤的价格低到每公里100元，几乎无利可图。因此不要发展光纤通信技术了。

实际上，特别是中国，省内农村有许多空白需要建设；3G移动通信网的建设也需要光纤网来支持；随着宽带业务的发展、网络需要扩容等，光纤通信仍有巨大的市场。现在每年光纤通信设备和光缆的销售量是上升的。

第三篇：光纤通信的发展（精选）

光纤通信的发展

光纤通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，是现代电信网络的基础。光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光纤通信技术发展所涉及的范围，无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身，并对整个电信网和信息业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对社会经济发展产生巨大影响。

纳米技术与光纤通信

纳米是长度单位，为10-9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视。在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现

SOC(System On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为设计微器件找到了一种潜在的能源，对实现光交换具有重要意义。

可调光学元件的一个主要技术趋势是应用MEMS技术。MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连接装置也采用了光MEMS交换机。

2.光交换是实现高速全光网的关键

光交换是指光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来，实现高速全光网一直受交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号才能进行交换，然后再转换成光信号进行传输，这些光电转换设备体积过于庞大，并且价格昂贵。而光交换完全克服了这些问题。因此，光交换技术必然是未来通信网交换技术的发展方向。

未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、路由、保护和自愈功能在未来光通信领域越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性，并能提供灵活的信号路由平台，光交换技术还可以克服纯电子交换形成的容量瓶颈，省去光电转换的笨重庞大的设备，进而大大节省建网和网络升级的成本。若采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%。所以说光交换技术代表着人们对光通信技术发展的一种希望。

目前，全世界各国都正在积极研究开发全光网络产品，其中关键产品便是光变换技术的产品。目前市场上的光交换机大多数是光电和光机械的，随着光交换技术的发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会研究和开发出来，其中以将纳米技术为基础的微电子机械系统MEMS应用于光交换产品的开发更会加速光交换技术的发展。

第四篇：光纤通信发展现状

摘要：波分复用（WDM，WTBX Wavelength Division Multiplexing）、光纤接入网和全光网技术是当前发展较快的几项光纤通信技术，其中波分复用技术是在一根光纤上同时利用多个波长进行传输，发展前景很好。光纤用户接入网的发展将加速光纤到户的实现。全光网目前存在一些需要解决的技术问题，美国、日本和欧洲一些国家已建立全光网试验网。目前使用最多的G652单模光纤的缺陷限制了其进一步发展，G653色散位移光纤由于四波混频效应不适于在波分复用系统上的应用。G655非零色散位移单模光纤有较好的发展前景。用户光缆具有芯数多，采用带状结构和塑料光纤等特点。

关键词：光纤通信 波分复用 光纤接入网 全光网

一、发展较快的几项光纤通信技术

1.波分复用技术

光纤通信的多路复用技术，一开始是采用原来铜缆沿用的PCM脉冲编码调制方式，把模拟信号变换为数字信号，再应用时分多路（TDM，WTBX Time Division Multiplexing）技术组成一次群即基群2Mbit/s）、二次群（8Mbit/s）、三次群（34Mbit/s）和四次群（140Mbit/s)等，这种系列被称为准同步数字系列（PDH，WTBX Plesiochronous Digital Hierarchy）。各国现有的PDH有三种系列，互不兼容，而且没有统一的标准接口规范，各个厂家生产的设备不能互通，另外还存在上下电路困难等问题。后来改用新的同步数字系列（SDH，WTBX Sychronous Digital Hierarchy）,即STM--1（155Mbit/s），STM--4（622Mbit/s）和STM--16（2.5Gbit/s）等。SDH所采用的复用技术，仍然属于TDM技术。

目前，SDH系列在国内外已大量使用，我国干线上主要使用STM--16，相当于可复用3万多个话路。高于2.5Gbit/s以至更高速率的研究工作已在我国和其他许多国家展开，其间碰到的最大问题是光纤色散的限制，而要克服这些限制在技术上、成本上都十分困难。因此，当前实际应用的大都只限于2.5Gbit/s，不超过10Gbit/s的传输速率。

近年来，WDM技术的进展，为光纤通信的发展开辟了另一个十分广阔的前景。WDM是在一根光纤上同时利用多个波长进行传输的技术。比如，目前我国开发的在一根光纤上同时传送8个波长系统，每个波长的速率可达2.5Gbit/s，即所谓8×2.5Gbit/s系统。这样，一根光纤的总速率可达20Gbit/s。若每个波长的速率为10Gbit/s，则一根光纤的总速率就可达80Gbit/s。这将大量节省光纤的数量。最近我国正在全国长途骨干光缆网上进行升级改造，也就是利用WDM 8×2.5Gbit/s光传输系统使一对光纤可同时传送24万路电话或2400套电视节目。据报道，国外已出现206个波长的WDM系统试验样机。可见WDM技术的发展前景很好。

WDM技术的发展，不但大量节省光纤数目和以后扩容的工程费用，而且在长途干线上还可以大量节省掺铒光纤放大器(EDFA，Er--Doped Fiber Amplifier）的数目。因为目前掺铒光纤放大的带宽达30nm，足以使多个波长一起得到放大增益，不必每个波长配置单独的掺铒光纤放大器。当波长更多时，掺铒光纤放大器必须有更宽的平坦带宽增益。有资料介绍，把掺铒光纤放大器的平坦增益特性的波长宽度从原来的30nm加大到80nm的研究，其意义将更大。

2.光纤接入网（OAN，WTHX Optical Access Network）技术

十多年来，由于各种通信业务的迅猛发展，对通信容量的需求急剧增加，光纤干线的建设应运而起，各国先后建成全国的光缆骨干网。随后出现的问题是用户接入网仍保留着旧的铜缆网，不能适应发展需要，必须加以改造。改造的方案很多，首先考虑到的是开发利用铜缆的潜力，进一步提高其带宽来满足一定时期的需要，然后再过渡到光缆。比如，当前不少国家都在采用的线对增容系统、高比特率数字用户环路（HDSL，High—Bit--Rate Digital Subscriber Loop）、不对称数字用户环路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Loop）、混合光纤与同轴电缆系统（HFC，WTBX Hybrid Fiber and coaxial Cable）等等都属于一些过渡性措施，应用广泛。

近年来，Internet的崛起大大超出人们原来的估计，目前它的年增长率已达300％，形成爆炸性的增长，并促使电信、计算机、有线电视等技术的融合，走向三网合一。三网合一意味着数据、话音、视像等各种业务都综合起来进行传送。这种综合必将大大促进在接入网中大量使用光纤，促进光纤用户接入网的发展，加速光纤到户(FTTH，Fiber to the Home）的实现。

在实现光纤到户前，首先采用交换式数字图像(SDV，WTBX Switched Digital Video）系统是一种较好的方案。数字图像系统由一个以光源光网络(PON，WTBX Passive Optical Network）为基础的数字光纤到路边(FTTC，WTBX Fiber to the Curb）系统与一个单向的混合光纤与同轴电缆有线电视系统叠加而成。数字图像系统主干传输部分采用共缆分纤的空分复用(SDM，WTBX Space Division Multiplexing)方式分别传送双向数字信号和单向模拟视像信号。上述两种信号由设置于路边的光网络单元(ONU，WTBX Optical Network Unit）分别恢复成各自的基带信号，其中语音信号经双绞线送往用户，数字和模拟视像信号经同轴电缆送往用户。光网络单元由同轴电缆负责供电。数字图像技术的优点是数字视像和模拟视像可以兼容，较好地解决光纤到路边的供电问题，能较可靠地传送电信业务，对已有的混合光纤与同轴电缆网不必加以改造。因此，采用数字图像技术作为实现光纤到户前的过渡方案是可行的。

3.全光网技术

光纤通信技术是以光纤代替电缆，以光波代替原来频率较低的电磁波发展起来的。因此，至今在光纤通信系统上仍需用大量的电信设备，甚至本来的光信号源也要变换成电信号源，然后进入光纤通信系统。在传输过程中的放大、交换及接入设备终端等基本上全是电设备。这是由于电系统比较成熟、应用比较方便所造成的。但这些电设备会带来许多限制和干扰因素，而这些因素在光的系统中原本是可以避免的。

建立全光网的设想很早就提出来了，但困难很多，最关键的技术问题是解决光信号在传输过程中的损耗和光的交换问题。80年代出现了光纤放大器以后，研究工作的进展就比较快了。目前，光的交换技术研究也有了很大的进展，其中进展较快、较实际的是基于WDM技术的全光网。

迄今比较成熟的光放大器是掺铒光纤放大器，它的带宽通常在1 530～1 560nm之间，在单模光纤上开通4，8，16个波长是比较方便的。

光路交换可以有：针对光纤在不同空间位置的空分交换方式；控制不同时延进行的时分交换方式；转换不同波长/频率的波分/频分交换方式；或综合其中两种及两种以上的综合交换方式。

近年来，美国、欧洲、日本等一些国家已先后建立全光网的现场试验。比如美国组成的多波长全光通信试验网（MONET），泛欧光纤传输迭加网（PHOTON）等，其中还用到一些光器件，如光的交叉连接器(OXC，Optical Cross Connector）；波长路由器（Wavelength Router）、波长转换器（Wavelength Convertor）、插分复接/分接复用器(ADM，Add--Drop Multiplexer--Demultiplexer）等。当波分复用系统的光纤进入本局的插分复接/分接复用器后，可以让部分波长从中分出，其它波长则直通；分出的部分波长负载上的信号进入本局，而由本局引出的信号荷载于同样波长进入插分复接/分接复用器。其工作原理与电的ADM原理相仿。随着各种光器件和光交换技术的不断完善，全光网技术也将日趋成熟。

二、光纤光缆发展的一些动向

1.光纤的类型

目前，使用最多的光纤是G.652单模光纤。这种光纤的零色散波长在1 310nm附近，但这个波长的衰减大，而在1 550nm处波长的衰减最小，但是其色散系数又很大（可达20ps/(km·nm)），因此限制了这种光纤的进一步发展。

G653色散位移光纤把零色散波长移到1 550 nm附近，但由于其色散过小时，又会因非线性现象产生的新波长引起四波混频（Four--Wave Mixing Efficiency）效应使传输信号减弱，同时产生串音，这就限制了这种光纤在波分复用系统上的应用。

G655非零色散位移单模光纤的衰减小，在1 530～1 565nm间的色散系数为0.1～6.0ps/(km·nm)，可以避免出现四波混频效应，而色散系数值也不大，较适合波分复用系统的发展需要，估计这种光纤有较好的发展前景。为了尽可能减少非线性效应的影响，G.655光纤正趋向于开发大面积光纤，或称为大有效面积非零色散位移单模光纤（LEAF）。

2.接入网用光缆的特点

与长途干线光缆相比，用户接入网的用户平均距离比较短，传送信号的速率较低，用户分散，用户系统的成本要低，施工和维护工作要方便。因此，用户光缆的结构应具有一些特殊性。

(1)芯数多

每根光缆所需的芯数要根据用户分布情况、用户密度大小、用户的性质、城市的发展规划和光缆所处的位置而异。目前，日本首先提出要在2010年实现光纤到户，考虑的光缆芯数多达1 000～4 000芯的；其它一些发达国家，多考虑首先发展光纤到路边，所提出的用户光缆容量超过千芯的结构不多，大都在几百芯以内。

(2)带状结构

当接入网用光缆当芯数较少或用于室内配线时，多采用松套束管式或光纤带叠层嵌入松套管式；当芯数较多或用于馈线的时，则一般采用带状结构。这是由于带状光纤光缆作为大芯数光缆时，光纤的结构紧凑、集合度高且直径小，便于多芯连接。为了减少光缆的截面面积，目前光纤带的厚度都在300μm以下。

当采用骨架或U形带状结构成缆时，可采用S－Z绞，以便于在施工、维护中取出光纤带。

不少国家主张接入网用光缆采用干式光缆，即不填充油膏，而采用防潮纸作为阻水带进行包扎，以便于施工、维护工作。

(3)塑料光纤

过去由于塑料光纤的衰减太大、带宽太窄而没有考虑用于通信。近年来，通过日本、美国和欧洲一些国家的研究开发，降低了塑料光纤的的衰减、增大了带宽，使它用于短距离的接入网成为可能。

塑料光纤最主要的优点是成本低、易于加工、重量轻、可挠性好、芯径和数值孔径都比较大，耦合效率较高，对施工和维护都比较方便。

目前，塑料光纤大都用在短波长，GI结构。据报道，日本和美国研制出的塑料光纤在100m上可以达到吉比特级。目前其市场正逐步上升，年增长率约为20％，这很值得注意。

第五篇：光纤通信技术的未来

光纤通信技术的未来

摘要：光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。通过分析光纤通信技术的发展历史与发展现状，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望。

关键词：光纤通信 现状 发展 展望

一、光纤通信原理

光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。[1]通过分析光纤通信技术的发展历史与发展现状，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望。

二、光纤通信现状

1、波分复用技术

波分复用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率（或波长）不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。[2]自从上个世纪末，波分复用技术出现以来，由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量，迅速得到了广泛的应用。

1995年以来，为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用DWDM（DensWavelengthDivisionMultiplexing）技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，截止到2002年，商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。

与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM（CoarseWavelengthDivisionMultiplexing）技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内（1260nm～1620nm）的波分复用，并大大降低光器件的成本，可实现在0km～80km内较高的性能价格比，因而受到运营商的欢迎。

[3]

2、光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。

FTTH（光纤到户）是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC（媒介转换器）实现用户和局端的直接连接，它可以为用户提供高带宽的接入。[4]目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON（也称为BPON）、EPON（具有GE能力的称为GEPON）以及GPON。APON出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了APON，但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于“863”计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、独联体、欧洲、东南亚等海外一些国家和地区。GPON由于芯片开发出来比较晚，相对

不是很成熟。成本还偏高，所以，起步较晚，但在我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适合于企业用户的接入。

三、光纤通信的发展简史

1880年,A·G贝尔发明了利用太阳光作为光源的通话装置,光波在大气中传输,通话距离达213米.后来改用孤光灯作为光源,延长通信距离.但光源在大气中传输受到雨,雾,烟和尘土的阻抗或减弱,通信很不稳定,应用上受到很大的限制.[5]

1966年,高锟等人提示了实现低衰耗光导纤维的可能性.1970年,美国研制出衰耗为20分贝/公里的石英光纤和体积很小的半导体激光器.此后,光纤及激光器等部件的质量逐年迅速提高,因而以半导体激光器作为光源,以石英光纤作为光的传输媒介,以半导体光电二极管作为接收器件的光源通信系统迅速发展起来.80年代,以短波长光源和多模光纤为标志的第一代光通信技术已很成熟,无中断通信距离约为10公里,通信路次约为1000路,已用作市话局之间的中继线,也用于城市间的通信系统,但中继站较多,站距较短.以长波长光源和单模光纤为标志的第二代光纤通信技术也已成熟,无中继通信距离约为30公里,通信容量约为5000路,适用于长途干线通信.全光化和光集成化的光纤通信技术正在研究之中.全光化指的是在中继器中光信号直接被放大,省去了光—电转换和电—光转换过程.[6]全光化的光集成化功能大大减少中断器和光端机的体积,降低功耗和成本,提高可靠性.四、光纤通信的未来展望

1、向超高速系统的发展

从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。[7]目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年

时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。[8]

2、向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：1．可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；2．在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本：3．与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；4．利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。[9]

3、实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。[10]根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。[11]

4、新一代的光纤

近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，[12]而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光

纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。[13]目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

5、光接入网

过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。[14]而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率：开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带来的一系列好处：建设透明光网络，迎接多媒体。[15]

五、结束语

目前，光纤通信已成为一种最主要的信息传输技术，迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。即使是在全球通信行业处于低迷时期，光纤通信的发展也从未停滞过，就我国而言，光通信市场仍处增长状态。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

参考文献：

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