浅谈光纤电子通信技术及发展趋势

陈伟 刘炳良

摘 要：光纤通信具有很多优点，近年来发展非常迅速，光纤光缆广泛应用于有线通信领域，已成为通信发展的主流。本文对光纤通信技术概念、光纤通信主要技术以及光纤通信技术发展趋势做简单的探讨。

关键词：光纤电子；通信技术；趋势

一、光纤通信技术概念

光纤通信技术是将模拟电信号转化为光信号，以光纤作为介质进行信息传输的一种通信技术，具有通信容量大、传输距离远、信号干扰小、保密性能好等优点，因而得到广泛应用。

1、光纤通信系统传输信号的形式

光纤通信技术系统分为光纤模拟通信系统、光纤数字通信系统以及光纤数据通信系统。

1.1光纤模拟通信系统，在发射端通过广大和预调制基带信号对电信号进行处理，在接收端通过解调和放大等处理将正常电信号释放出来。

1.2光纤数字通信系统，在发射端通过放大、取样和数字量化基带信号怪电信号处理，在接收端逆过程处理。

1.3光纤数据通信系统，在发射端通过放大基带信号怪电信号进行处理后，到接收端进行逆过程处理。光纤数据通信系统与光纤数字通信系统相比缺少了码型变换过程。

2、光纤通信技术工作原理

数字光纤通信电路传送的模拟信号被发送端收后，通过电端机将传送模拟信号转变为电信号，通过放大、取样和量化基带信号等对电信号处理，经过调制将信息调制到激光器发出的激光束上，并且电信号的频率直接影响的光的强度。通过光纤将光束发出去，在接收端通过检测器将光信号转化为电信号交恢复原传输模拟信息。

3、光纤通信技术的特点

3.1通信容量较大。光纤通信在使用过程中由于传输速度与质量相对于其他电缆与铜线来说拥有显着的优势。光纤通信技术利用光源调制的特殊性、调制的方式以及光纤是色散特性使得明显改善了光纤通信的质量。同时，光纤通信在运用时中单波长光纤通信系统可以最大程度的发挥光纤通信的效用，显着提升其传输容量。

3.2传输损耗较低。一般石英光纤损耗大约在0-20dB/km左右，这一水平的传输损耗远远低于其他介质。因此，可以判断石英光纤损耗是一種明显的低消耗材料。在跨度更多的无中继距离传输中可以显着减少损耗。伴随着中继站数量的不断减少，系统的成本与复杂性得到了降低，光纤通信在长途传输的过程中可以发挥最大的使用效益，降低经济成本。

3.3保密性良好。光纤通信中的广播可以提升光波导结构的各项效果。光纤通信技术能够将信号完整的封存在光波导结构当中，有可能泄露的射线都将被不透明包皮吸收。这一方式不会导致光波泄露，同时光纤在传输过程中也不会出现串音干扰，光纤通信的内容将拥有较高的保密性。

二、光纤通信主要技术

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标。目前主要技术有以下几种：

1、波分复用技术

波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器汇全在一起，并耦合到光线路的同一要光纤中进行传输的技术，在接收端，经解复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一要光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。

2、光纤接入技术

随着通信业务量的增加，业务种类也不断丰富，人们不仅需要传统的话音服务，而对高速数据、高保真音乐、互动视像等业务的需求越来越迫切。这些业务都需要较大的带宽，传统的金属线接入甚至VDSL都无法满足需求，所以转向带宽能力强的光纤接入。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.

3、光孤子通信

光孤子通信是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而，经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光弧子通信就是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

4、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，在未来跨海光传输系统中有很大的应用前景，这几年波分复用系统发展也确定十分迅猛。目前，1.6Tbit/S的WDM系统已经大量商用，同时，全光传输距离也在大幅度扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s.

5、全光网络技术

自从光纤被引入通信网以来，它已为通信的发展作出了重要的贡献。随着通信网络传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。光的复用技术如波分复用、时分复用、空分复用越来越受到人们的重视，但在以这些技术为基础的现有通信网中，网络的各个节点要完成光/电/光的转换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上，存在着诸如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点，由此提出了全光网的概念。

三、光纤通信技术发展趋势

1、收发模块

光纤通信——现代信息网络的主要传输手段，光收发模块作为光纤接入网的核心器件推动了干线光传输系统向低成本方向发展，使得光网络的配置更加完备合理。通信设备的体积越小，接口板包含的接口密度越来越高，要求光电器件向低成本、低功耗的方向发展。光收发模块还需朝着超高频、超高速和超大容量以及远距离、热插拔等方向不断发展。

2、真正实现光纤接入

在FTTx领域，中国地区的建设处于起步阶段，但由于三网融合、光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低，加上宽带内容有所缓解，都加速了FTTH的实用化进程。接入网采用无线是趋势，但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑，与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。

3、新型光纤光缆

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。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（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。从长远来看，XPON技术将是未来宽带接入技术的发展方向。但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。开发新型光纤已成为历史的必然。

4、光互连产品

光互联网指的是网络链路层的连接为直接连到高性能路由器的光纤波分复用（WDM）“专用”波长的互联网。光互联网能够满足用户日益增长的带宽需求和预期的Internet大发展而产生的大容量需求，光互联产品包括：光放大器、光转发器、光分插复用器OADM、光交叉连接器OXC、光开关、交换路由器等。使用光互联网不但拓扑结构具有更大的灵活性，而且随着光交换和全光路由技术的成熟，具有最终迈入全光网的巨大潜力。

5.全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

（作者单位：1、辽宁鑫磊检测技术有限公司；

2、辽宁宜居尚雅科技有限公司）