摘要:人类步入信息化时代,各种信息交往频繁,光纤通信技术的产生,让人们对于高速、大容量信息传输的愿望得以实现。近年来,光纤通信技术发展迅猛,被越来越多的应用于各个领域。本文探讨了光纤通信技术的背景和特点,指出了光纤通信技术的现状和发展趋势。
关键词:光纤通信;特点;现状;发展趋势
中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2013) 07-0000-02
光纤通信自产生以来就备受关注,它的出现,使得整个通信领域发生了革命性的变化。光纤通信系统使用光作为信号,光纤作为传输介质。光纤是用石英材料构造的,电气绝缘好,不会出现接地回路;光纤信号泄露少,避免了线路之间的串绕;光纤信号保密性好,避免了信号被窃听;光纤的芯很细,即使是多芯光缆其直径也很小,体积小,占用地下空间少;光纤传输速率高、信息容量大,具有其它传输技术无法比拟的众多优势。
光纤通信凭借其众多优势:体积小、重量轻、损耗低、频带宽、容量大、抗干扰、不易串音等而备受业内人士关注,发展十分迅速。光纤通信的发展离不开光纤通信技术的进步。现阶段,光纤通信技术发展迅速,各种光纤新技术不断更新和涌现,使得光纤通信能力得到了大幅度提高,与此同时,光纤通信技术的应用范围也得到大幅度提升。
1光纤通信传输技术
光纤通信技术的信息载体是光波,传输介质是光纤。整个光纤通信系统主要包括光纤、光源和光检测器。我们知道,光波频率比电波的频率高很多,同时光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤技术应用于通信网络能显现出众多的优越性。光纤在实际应用中可分为两大类:通信用光纤和传感用光纤。在功能上,光纤还能够实现光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能。
2光纤通信技术的特点
2.1频带宽、通信容量大。传统的信号传输使用铜线、电缆等,带宽较窄,而光纤传输带宽较宽,单次传输信息量大。需要注意的是,在单波长光纤通信系统中,终端设备存在电子瓶颈效应,使得光纤带宽的优势不能充分发挥,因此,在光纤通信传输中,往往使用一些辅助设备和技术来增加通信传输容量,目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
2.2抗信号干扰能力强。光纤的原材料来自于石英,由石英制成的绝缘体材料物理和化学性能优良。具有较好的耐腐蚀性和较好的绝缘性。在使用中,对电磁干扰有很强的免疫力,不易受到自然界雷电、太阳黑子活动和电离层变化的干扰。对于人为电磁干扰,同样具有较好的免疫力。在系统架设中,光纤可以与高压输电线平行架设也可以复合在电力导体中,这样使得光纤系统可以和电力传输线路及电气化铁道同步建设,适合于电信领域和军事领域。
2.3无串音干扰。利用电磁波传输信号,存在电磁波泄露的风险,信息容易被窃听,保密性差。而在光纤传输系统中,信号被限制在绝缘体内传送,即使有少量信号泄露,也可以被光纤周围环绕绝缘层吸收,即便在转弯处,漏出的光波也十分微弱。光纤传输信号时,即使存在多条光纤电缆同时传输,因为泄露很小,也不会存在串音干扰问题,增加了信息传输的稳定性和精准性。
2.4传输过程损耗低,可以完成远距离高质量传输。目前,量产的石英光纤损耗极低,最高可低于20dB/km,这样的传输损耗远远低于其它方式。同时随着技术的发展,必将产生新的低能耗光缆。低损耗使远距离高质量传输成为可能,光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,在长距离传输线中,中继站数目的减少将使得系统的复杂程度降低,如此将减少系统建设的成本。
3光纤通信技术的发展趋势
目前,光通信技术发展有几大热点:超高速传输系统、光传送联网技术、新一代的光纤、以及光接入网技术等。
3.1向超高速系统的发展。目前,超高速光纤在一些发达国家应用较多,如北美、日本等。目前,可以大规模实现的信号传输速度可以达到10Gbps。并且理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps。但当传输速度达到10Gbps是,系统对于光缆极化模色散比较敏感,现有的光纤并不一定可以满足传输要求。因此,超高速光纤技术发展的关键不仅仅是提高速度的问题,还必须配合其它技术的应用。在已经铺设的光纤系统中提速,必须进行试验,通过实际对已经铺设的网络测试,确定合格后才能安装开通。另外,超高速发展的一个重要方向是光的复用,但限于技术发展,很多实现方式还处于试验阶段,目前能够大规模使用的只有波分复用(WDM)技术。波分复用系统可以快速提升光纤容量,速度提高几倍至上百倍,同时降了低了成本,为引入宽带新业务提供便利。
3.2实现全面光联网。波分复用系统技术确实有诸多优点,但它仍然是基于点对点的信号传输,其灵活性还不够理想。因而发展全面的光联网成为趋势,如果在光路上也能实现分插功能和交叉连接功能,无疑将大大提高光纤通信的可靠性和灵活度,给光纤通信带来新的曙光。在这一基本思路引导下,实验室已经研制成功光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC),并在实际中得到试验应用。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。
3.3新一代的光纤。近年来,IP业务量迅速增长,传统的单模光纤已经不能满足传输需求,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。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,出现了两种新型光纤:非零色散光纤(G.655光纤),无水吸收峰光纤(全波光纤)。(1)非零色散光纤(G.655光纤)。其基本设计思想是在1550窗口工作波长区内,设置合理的色散,使其在无需色散补偿的情况下支持10Gbps的长距离传输,如此省去了色散补偿器及其附加光放大器,大大节省了成本;同时,其色散值又保持非零特性,能够压制四波混合和交叉相位调非线性产生的影响,适用于多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM的需要。(2)无水吸收峰光纤(全波光纤)。城域网面临的环境复杂多变,全波光纤要直接支持大用户,就必须进行频繁的业务量疏导,这给带宽管理提出了更高的要求,因此开发宽波段光纤成为问题的关键。全波光纤在这种形势下应运而生,全波取消了水峰,使得光纤可以开放第5个低损窗口,使可复用波长数大幅增加,同时使无源器件的成本大幅下降,光纤系统的成本得以再次降低。在上述波长范围内,光纤的色散仅为155Onm波长区的一半,因而,更容易实现长距离传输。
3.4光纤接入技术。近年来,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。光纤接入技术是光纤通信系统的一次新的尝试。这项技术不仅在普遍意义上实现了信息传输的高速进行,还实现了广大用户对快速信息传输的愿望。这项技术的重要组成部分包括两方面,一是宽带主干的传输网络,一是用户接入端。其中后者,也就是光纤到达用户,即FTTH,直接影响广大用户的信息交换,因而重要程度相对更高。这一环节是光纤通信的终端,也是通信的最后一个环节,负责全光接入的主要任务。根据光纤宽带的特性实现光纤接入技术的发展,可以使用户在使用宽带资源的时候不再受到限制。
4结语
社会信息化的迅速发展,网络的普及应用,加强了人们对于信息传输的要求,当今社会需要信息共享、传递与交流。随着通信技术的不断发展,光纤通信越来越受到人们的青睐的重视,光纤具有特殊的物理和化学特点,具有较大的通信容量,并且传输距离长、资源丰富并且抗干扰能力强,被广泛应用于各种通信网络,包括电话、广播、电视及计算机网络等领域,以满足人们日益增加生活和业务需要。我们相信,随着技术的不断进步,光纤通信将在深度和广度上越来越多地影响人们的生活。
参考文献:
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