光纤通信技术的现状研究与发展分析

张国超　杜文文

【摘要】光纤通信在我国已有20多年的使用历史。近年来，光纤通信得到了长足的发展，大幅提高了通信能力。基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。本文主要综述了我国光纤通信研究的现状及其发展情况。分析了光纤通信技术的特点及光传输设备的维护，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望。

【关键词】光纤通信特点；现状；维护；发展趋势

1.光纤通信技术

1.1光纤通信技术

光纤通信是以光为信息载体，利用光导纤维传输信号，实现信息传递的一种通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由纤芯，包层和涂层组成，利用纤芯和包层的折射率不同，实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输。

1.2光纤通信技术的特点

1.2.1频带极宽，传输容量大

与电缆和铜线相比，光纤的传输带宽要大得多。通信容量的大小与光纤的直径没有关系。对光纤通信系统而言，随着终端设备的改进和密集波分复用技术的应用，又给它增添了带宽和传输容量大的优势。

1.2.2损耗低，中继距离长

与其它传输介质相比，光导纤维的损耗是最低的；在信号传输距离相等的情况下，光缆中用的信号再生中继器要比电缆中少得多；这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的成本，带来更好的经济利益。

1.2.3抗电磁干扰能力强

石英有较强的绝缘性和抗腐蚀性。它还是电气绝缘体，抗电磁干扰的能力比较强，不用担心形成接地回路。光纤传输过程中不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆的干扰。特别适用于强电领域的通讯应用。

1.2.4无串音干扰，保密性好

在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。

此外，光纤还有纤径细、重量轻、易于铺设；原材料丰富，成本低；耐温性好、使用寿命长等特点。

2.光通信设备的故障分析及维护

2.1光通信设备的故障分析

光纤通信系统的基本组成包括计算机、电光转换器、光纤中继器、光电转换器、光缆。

2.1.1光发射机部分

最为常见的故障类型是光传输设备的电光输出失真，导致光信号传输失真，信号丢失较大。电光输出特性受温度和其他因素的影响，光强度或偏置电流发生变化时，电光输出将受到影响。

2.1.2光分路器部分

基本不会发生故障，若搬移或动过端口，就会使端口接触耦合不好或尾纤头沾染灰尘，导致光功率下降而使接收功率下降，对这种情况，应使端口接触良好或用专用清洁剂清洗尾纤头。

2.1.3光接收机部分

接收机分散在各处，工作环境较差，发生故障的类型也比较多，平时常见的故障主要出现在电源和尾纤接头部分。在光节点处如果没有稳压设备，或者它的供电电压超出工作范围时，将引起接收机的不正常工作和电源的烧毁，所以应时刻通风散热。拔插后光纤纤头会沾染灰尘，这将引起输入光功率的下降，使得输出电平降低，接受质量差。

2.2光通信设备的维护

熟悉掌握光纤通信系统的组成、通信的工作原理以及信号流程是设备维护和检修的基础。此外，在实际维护工作还要注意下面的问题：

(1)保持设备运行环境良好。包括良好的设备供电质量，适宜环境温度、湿度、注意防尘等。这些是延长设备使用寿命、降低设备故障的重要前提。

(2)通信设备不需做日常的调整测试工作，如日测试、月测试、季度测试等，只需定期利用监控手段作预防性监视即可，因此不提倡随意乱动机器设备，以尽量减少人为障碍。

(3)检查设备和处理故障时要特别注意不能带电插拔机盘。插拔机盘前一定要先关断电源，工作时要养成戴防静电手套的习惯。

(4)更换故障插件/插盘是处理设备电路故障的主要方法。在合适的情况下要尽量预留些易损坏的插件/插盘。找出故障盘后应及时和厂家联系，返厂修理。

(5)要充分发挥网络管理系统的作用。现代通信系统都有较完善的网络管理功能，它可以在不中断业务的情况下进行实时性监测，如故障监测、故障类型判定及故障定位等，是预防性维护和处理故障的有效工具。

3.光纤通信技术的发展现状及趋势

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。当前光纤通信技术已得到了长足的发展，不断涌现新的技术，大大提高了其通信能力，应用范围也不断扩大。

3.1光纤通信技术的发展现状

3.1.1波分复用技术

波分复用技术指的是在同一条光纤上运用多束激光进行不同波长同时传输的一种光波技术。该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，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。

3.1.2光弧子通信技术

光弧子是一种特殊的超短波脉冲，它位于ps数量级上。因其位于光纤的反常色散区，使得在长距离的传输过程中，信号的传输速度和波形保持不变。当前，保证长距离通信的信号无畸变是光弧子通信技术的主要应用方向。因光弧子通信具备远距离传输的能力，所以在海底光缆通信中应用广泛。此外，同波分复用系统相结合，使得光弧子通信兼具了大容量、超高速的特点。当单信道的传输速率大于几十G比特每秒时，它的技术优势方就会得到充分的体现。虽然，现在光弧子通信技术在某些技术方面存在着一些问题，例如如何减少系统中的放大器数量、怎样延长放大间距等方面，但它将来必然会成为新一代主流的光纤通信技术。

3.1.3光纤接入技术

在光纤接入技术中，无源光网络(PON)技术优势明显，且较早就已出现，可同多种技术加以结合，例如以太网、同步数字体系(SDH)和异步传输(ATM)等，分别产生EPON、GPON和APON。但是受限于IP技术，APON技术的发展呈现出停滞不前，甚至走下坡路的态势。GPON适合对电路交换性业务提供支持，但成本较高、技术也较复杂。比较而言，EPON成本较低，且继承了以太网帧内传送的优势。总体来讲EPON和 GPON各有利弊，在未来的光纤通信中，谁将发挥更大的作用，仍待用事实说明。

3.2光纤通信技术的发展趋势

3.2.1超大容量、超长距离传输技术

波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，近些年来，随着这一技术从长途网向城域网的扩展，粗波分复用应运而生，并以其低成本、短传输距离、超大容量等优势而被广泛的应用。当前，为了更大程度低提升光通信系统的容量和传输速率，密集波分复用(DWDM)技术及光时分复用(OTDM)新技术和波分复用相结合的形式被提了出来，从而实现了Tbit/s以上的传输。

仅凭借光时分复用技术和波分复用技术来提高光纤通信系统的容量是很有限的，因此可以把多个光时分复用信号进行波分复用，从而进一步提高系统的传输容量。由于归零编码信号在超高速通信系统中占空较小，而且其编码方式对光纤的非线性和偏振模色散的适应能力较强，因此现在的超大容量光时分和波分通信系统大部分都采用归零编码方式。

3.2.2全光网络

全光网络是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。未来的高速通信网也将是全光网络。传统的光网络虽然实现了节点间的全光化，但在网络结点处采用的仍是电器件，限制了通信网总容量的提高，因此真正的全光网现在已成为一个重点研究的课题。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性和可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度和较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以在不安装信号的交换和处理设备的情况下增加新节点。当然全光网络的发展不可能独立于众多通信技术之外，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。现在，全光网络仍处于初期发展阶段，却已显示出了优良的发展前景。

4.结束语

信息技术和网络技术的发展是推动社会发展的重要动力，光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。随着光纤通信技术的日益进步和发展，对传输设备维护工作人员也提出了更高的要求，只有对故障进行合理有效的处理，及时准确地判断和处理这些故障，才能给用户提供优质的网络服务，只有不断提高维护水平，才能保障网络运行的安全稳定。以促进光纤通信行业更好更快的发展。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信必将成为未来通信发展的主流。[科]

【参考文献】

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