光纤通信技术的现状与发展趋势

摘　要：光纤通信技术自问世以来，以其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、资源丰富、环境污染少等优点，广泛应用于公用通信网以及铁道、电力等专用通信网，同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到了较普遍的应用。本文拟对光纤通信的发展状况及其未来前景进行分析。

关键词：光纤通信；现状；发展；趋势
　　光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步，目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。光纤通信技术目前有很大的发展空间，预计今后会有更大的需求和市场。
1光纤通信的发展
1．1早期的光通信
　　早在几千年前，我国就有火光通信，叫做烽火台。其中较著名的有周朝的骊山烽火台，秦汉的长城烽火台，城上每隔一定距离设一个报警烽火台，一旦发现敌人入侵，白天燃烟，夜间举火，利用火光来传送军事情报。这种利用烽火台来传送军事情报，就是古代的光通信方式，也可以说是最早利用光波来进行通信的形式了。1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。贝尔的光电话和烽火报警，都是利用大气作为光通道，光波传播易受气候的影响，在有雾的天气里，它的能见度很小，遇到下雨下雪天影响就更大了。因此气候不好，光电话常常不能使用，这就限制了它的发展。
1．2关键技术的重大突破
　　关键技术一：OXC是全光网中的核心器件，它与光纤组成了一个全光网络。OXC交换的是全光信号，它在网络节点处，对指定波长进行互连，从而有效地利用波长资源，实现波长重用，也就是使用较少数量的波长，互连较大数量的网络节点。
　　关键技术二：OADM具有选择性，可以从传输设备中选择下路信号或上路信号，也可仅仅通过某个波长信号，但不要影响其他波长信道的传输。OADM在光域内实现传统的电SDH分插复用在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比在SDH网络中所用的电ADM（分插复用器）更优越，提高网络运行效率，是组建全光网必不可少的关键性设备。
　　关键技术三：光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路交换又可分成3种类型，即空分（SD）、时分（TD）和波分/频分（WD/FD）光交换，以及由这些交换形式组合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。
　　光纤通信技术各类关键技术的突破与实现，也使得光纤通信技术受到了空前的重视，各国通信科技人员竞相进行研究和实验。
1．3光纤通信系统的快速发展
　　光纤通信系统，是指进入90年代以后的同步数字体系光纤传输网络。随着国民经济的发展，语言、图像、数据等信息迅速增长，尤其因特网的快速兴起，广大用户对通信网宽带的要求十分迫切。因此，光纤通信的扩大传输容量势在必行。
　　进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展极为迅速，应用的光纤通信系统已经多次更新换代。第一代光纤通信系统2O世纪70年代后期投入使用，工作波长为850nm波长段的多模光纤系统。光纤的衰减为2.5～4.0dB/km，系统的传输比特率在20～100Mbit/s之间，实用的系统容量为PCM三次群，最高传输速率为34Mbit/s，中继距离为8～10km。接着在20世纪80年代初，工作波长为 = 13l0nm 的多模光纤系统投入使用，光纤衰减为0.55～1.0dB/km，传输速率达140Mbit/s，中继距离为2O～30km 。
　　光纤的安全与否，已经波及到社会的方方面面，光纤断纤大到影响国家计划、发展、建设及安危，小到影响家庭、个人的兴起、发展、幸福和安危，因此可以说光缆线路的安全，人人有责。每个人为了国家、人民和个人，都应当关心维护光缆线路的安全，要主动宣传光缆线路的重要性，想尽一切办法协助光缆维护单位保护好光缆，遇有光缆被损坏时，要及时报告给维护单位，以便尽快修复。只有人人都为光缆线路的安全出一点力，光缆才能更好的为人民服务，人人也就乐在其中了。
2光纤通信的发展趋势
2．1光纤到家庭(FTTH)的发展
　　因为FTTH可以向用户提供极其丰富的带宽，所以一一直被认为是理想的接入方式，对于实现社会信息化有重要的作用。FTTH所需要的光纤可能是现有光纤的2至3倍。过去由于成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因， FTTH还未能被提到日程上来，只初步进行了少量的试验。近年来，光电器件的进步，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。日本NTT发展FTTH最早。现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。
　　中国的运营商和房地产开发商已对FTTH进行了试点。近来出现了所谓的网络电视（IPTV），电信运营商提出IPTV的初衷是考虑到有计算机的人少而有电视机的人多。提出的IPTV是采用专用的机顶盒连接电视机可直接浏览电信网的内容，而不要计算机。IPTV具有常规电视并兼有点播和时移电视的功能，可能会取代常规电视。由于IPTV的发展，影响光纤接入网和FTTH的构建。另外，也产生电信运营商和广播运营商的利益冲突。尽管有限制发牌照政策以保护广播运营商，但大势所趋，不可阻挡。实际上，许多广播运营商也开始改造其广播网为数字双向，也具备了发展IPTV的功能。广播运营商和电信运营商的界限开始有些模糊。
2．2光交换的发展
　　从理论上讲光纤只是解决传输问题，我们还需要解决光的交换问题。过去，通信网都是由金属线缆构成的，传输的是电子信号，交换是采用电子交换机。现在，通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号。
　　全光分组交换网可分成两大类：时隙和非时隙。光分组交换的关键技术有光分组的产生、同步、缓存、再生，光分组头重写及分组之间的光功率的均衡等。大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持未来不同类型数据，能提供端到端的光通道或者无连接的传输，带宽利用效率高，能提供各种服 务，满足客户的需求。
　　突发交换为IP骨干网的光子化提供了一个非常有竞争力的方案。一方面，通过光突发交换可以使现有的IP骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用DWDM技术的带宽潜力；另外一方面，由于光突发交换网对突发包的数据是完全透明的，不经过任何的光电转化，从而使光突发交换机能够真正的实现所谓的Ｔ比特级光路由器，彻底消除由于现在的电子瓶颈而导致的带宽扩展困难。作为一项具有广泛前景和技术优势的交换方式，光突发交换技术已引起了国内外众多研究机构的关注，我国的863计划已将光突发交换技术列为重点资助项目。
　　2．3集成光电子器件的发展
　　正如电子器件一样，光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成，但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC—平面光波导线路，如同一块印刷电路板，可以把光电子器件组装于其上，也可以直接集成为—个光电子器件。在众多技术的光开关中，微机电系统(MEMS)是最有发展前景的技术。目前32×32、64×64的MEMS光开关已经商用化。MEMS是基于IC的生产工艺来制作光电子器件，具有性能好、价格低、扩展性好的特点。
  近几年来，集成光电子器件有了比较大的改进。中国的集成光电子器件也有一定程度的进展，集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破，但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上，就会重复如同微电子落后的被动局面。
结束语
  随着信息技术的不断发展，人们对大容量长距离通信系统的需求越来越大，光纤通信以其众多优点已经成为当今通信网络中的中坚力量，而光纤通信还有很大的潜力等待我们去挖掘，它必将迎来更大的发展和应用。
参考文献：
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