光纤通信发展与现状

2024-06-15

光纤通信发展与现状（精选6篇）

篇1：光纤通信发展与现状

光纤通信系统的发展与现状

通信科学的发展历史悠久。近代通信技术分为电通信和光通信两类。电通信又分为有线通信和无线通信，是两种相当成熟的技术。通信技术发展过程中，围绕着增加信息传输的速率和距离，提高通信系统的有效性、可靠性和经济性方面进行了许多工作，取得了卓越的成就。光通信技术则是当代通信技术发展的最新成就，已成为现代通信系统的基石。

从广义的概念上说，凡是用光作为通信手段的都可称为光通信，则光通信的历史可追溯到远古时代，那时大部分文明社会已经用烟火信号传递单个信息，至18世纪末通过信号灯、旗帜和其他信号装置进行通信的类似方法已基本走到尽头。1792年，根据克劳特查普的建议，采用中继器使机械代码信号传送很长距离（约100km）。这种光通信系统速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世纪30年代电报的出现用电取代了光，开始了电信时代，利用新的代码技术，速率增加到3～10 b/s，采用中继站后允许进行长距离（约1000km）通信，1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营。电报也基本上使用数字法。1876年电话的发明引起了本质的变化，电信号通过连续变化电流的模拟形式传送，这种模拟电通信技术支配了通信系统达100年左右。

20世纪全球电话网的发展导致了电通信系统许多改进，使用同轴电缆代替双绞线大大提高了系统容量。第一代同轴电缆系统在1940年投入使用，是一个3MHz的系统，能够传输300路音频信号或1路视频信号，这种系统的带宽受到与频率相关的电缆损耗的影响，频率超过100MHz时，损耗迅速增加，这种限制导致了微波通信系统的发展。在微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统工作于4GHz，1948年投入运营，从此以后，同轴和微波系统都得到了很大的发展，并都能工作于约100Mb/s。最先进的同轴系统于1975年投入运营，其速率达274Mb/s，但中继距离短（约1km），系统成本高。微波通通信系统速率亦受到载波频率的限制。

紧随研究与发展的步伐，经过许多现场试验后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用，其比特率在20～100 Mb/s之间，最大中继距离约10km，最大通信容量（BL）约500（Mb/s）·km。与同轴电缆相比，中继间距长，投资和维护费用低，是工程和商业运营的追求目标。

在1970年时人们就认识到，使光波系统工作于1.3μm时，损耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中继距离，这推动了全世界努力发展1.3μm的InGaAs半导体激光器和检测器。1977年研制成功这种激光器。接着在80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世，其中继距离超过了20km，但由于多模光纤的模间色散，早期的系统的比特率限制在100Mb/s以下。采用单模光纤能克服这种限制，一个实验室于1981年演示了比特率为2Gb/s，传输距离为44km的单模光波实验系统，并很快引入商业系统，至1987年1.3μm单模第二代光波系统开始投入商业运营，其比特率高达1.7Gb/s，中继距离约50km。第二代光波系统中继距离受到1.3μm附近光纤损耗（典型值为0.5dB/km）限制。理论研究发现，石英光纤最低损耗在1.55μm附近，实验技术上于1979年就达到了0.2dB/km的低损耗。然而由于1.55μm处高的光纤色散，而当时多纵模同时振荡的常规InGnAsP半导体激光器的谱展宽问题尚未解决，这两个因素，推迟了第三代光波系统的问世。后来的研究发现，色散问题可以通过使用设计在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纤（DSF）与采用单纵模激光器来克服。在80年代这两种技术都得到了发展，1985年的传输试验显示，其比

特率达到4Gb/s，中继距离超过100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系统已能提供通信商业业务。这样的第三代光波系统，通过精心设计激光器和光接收机，其比特率能超过10Gb/s。后来，10Gb/s的光波系统在一些国家得到了重点发展。

第四代光波系统以采用光放大器（OA）增加中继距离和采用频分与波分复用（FDM与WDM）增加比特率为特征，这种系统有时采用零差或外差方案，称为相干广播通信系统，在80年代在全世界得到了发展。在一次试验中利用星型耦合器实现100路622Mb/s数据复用，传输距离50km，其信道间串扰可以忽略。在另一次试验中，单信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纤损耗用光纤放大器（EDFA）补偿，放大器间距为80km，传输距离达2232km。光波系统采用相干检测技术并不是使用EDFA的先决条件。有的实验室曾使用常规非相干技术，实现了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的数据传输。另一实验曾使用循环回路实现了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km数据传输。90年代初期光纤放大器的问世引起了光纤通信领域的重大变革。

第五代光波通信系统的研究与发展经历了近20年历程，已取得突破性进展。它基于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新概念产生光孤子，实现光脉冲信号保形传输，虽然这种基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由贝尔实验室采用受激喇曼散射增益补充光纤损耗，将数据传输了4000km，次年又将传输距离延长到6000km。EDFA用于光孤子放大开始于1989年，它在工程实际中有更大的优点，自那以后，国际上一些著名实验室纷纷开始验证通信作为高速长距离通信的巨大潜力。1990——1992年在美国与英国的实验室，采用循环回路曾将2.5与5Gb/s的数据传输 km。1995年，法国的实验室则将20Gb/s的数据 km，中继距离达140km。1995年线形试验也将20Gb/s的数据传输8100km，40Gb/s传输5000km。线形光孤子系统的现场试验也在日本东京周围的城域网中进行，分别将10Gb/s与20Gb/s的数据传输了2500km与1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速数据也分别传输500km和200km。

光波通信技术得到巨大发展，现在世界通信业务的60%需经光纤传输，至本世纪末将达85%。随着光波通信系统技术的发展，光波通信系统在通信网中的应用得到了相应的发展。现在世界上许多国家都将光波系统引入了公用电信网、中继网和接入网中。但是目前这种奇特媒质的真正应用还仅仅是在现有电信网络的骨架结构内用光纤代替铜线，是通信网的性能得到了某种改善，降低了成本，而网络的拓扑骨架结构基本上还是光波通信出现之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥。在目前的通信网中光纤通信技术应用尚属于一种经典应用，在通信网的发展中属于第二代通信网（第一代为纯电信网）。进入90年代后，随着光纤与光波电子技术的发展，光放大器，波分复用器，光子开关，光逻辑门，路由器等许多新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，在全世界范围内掀起了发展第三代通信网——全光通信网的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。

光波通信发展至今不到30年，但其进展之快，对通信技术影响之大，始所未料，目前大量新的理论与技术研究和发展工作正在继续进行。

光纤通信的特点与应用

收

光纤通信技术的现状及发展趋势

http://.cn/20080308/ca464325.htm

(2008-05-12 15:54:56)

摘要简要介绍了光纤通信的现状，总结了目前正在使用的波分复用技术和光纤接入技术的基本原理和发展状况，从超大容量、超长距离传输技术和光弧子通信技术，以及全光网络3个方面论述了光纤通信技术的发展趋势。

光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年这20年间增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。目前，我国长途传输网的光纤化比例已超过80%，预计到2010午，全国光缆建设长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络[1]。

一、光纤通信技术的现状

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，进而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。

1.波分复用技术

波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）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。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（Dens Wavelength Division Multiplexing）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[2]。

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（Coarse Wavelength Division Multiplexing）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。

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。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[3]。

二、光纤通信技术的发展趋势

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，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

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，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实十分迅猛。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（OTDM）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。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分

复用，从而大大提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此，现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。欧共体的RACE计划和美国正在执行的ARPA计划在发展宽带全光网中都部署了WDM和OTDM混合传输方式，以提高通信网络的带宽和容量。WDM/OTDM系统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一种发展趋势，两者的适当结合应该是实现Tbit/s以上传输的最佳方式。实际上，最近大多数超过3Tbit/s的实验都采用了时分复用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相结合的传输方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一种特殊的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。

在光弧子通信领域内，由于其具有高容量、长距离、误码率低、抗噪声能力强等优点，光弧子通信备受国内外的关注，并大力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验室已经成功实现了将激光脉冲信号传输5 920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15 000km的单信道孤子通信系统和10Gbit/s、传输11 000km的双信道波分复用孤子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1 000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10 Gbit/s、传输12 000km的直通光弧子通信实验系统。在我国，光弧子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目成功地进行了OTDM光弧子通信关键技术的研究，实现了20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上展开的三维光弧子等，由于它们完全由非线性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的重视[5]。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使?a href=“http://.cn/cnii_zte/index.htm” class=“yt” >中兴俾?0～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然，实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

3.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。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然，全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术之中，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合[6]。

目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、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，2002年的光通信市场相比2001年仍处增长状态。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。

篇2：光纤通信发展与现状

关键词：光纤通信技术；特点；发展趋势

1光纤通信技术概念

光纤通信技术是以光信号作为信息载体、以光纤作为传输介质的通信技术。在光纤通信系统中，因光波频率极高以及光纤介质损耗极低，故而光纤通信的容量极大，要比微波等通信方式带宽大上几十倍。光纤主要由纤芯、包层和涂敷层构成。纤芯由高度透明的材料制成，一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细;外面层称为包层，它的折射率略小于纤芯，包层的作用就是确保光纤它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路问题;涂敷层的作用是保护光线不受水气侵蚀及机械擦伤，同时增加光线的柔韧性;在涂敷层外，往往加有塑料外套。光纤的内芯非常细小，由多根纤芯组成光缆的直径也非常小，用光缆作为传输通道，可以使传输系统占极小空间，解决目前地下管道空间不够的问题。

2光纤通信技术现状

2．1单模光纤

单模光纤是目前主要应用的一种光纤。80年代后，光纤通信已逐步从短波长的多模光纤转向长波长的单模光纤应用。随着光通信系统的发展，最早实用化的常规单模光纤G．652光纤在降低损耗提升带宽性能方面还有进一步提升空间，而在1．55μm窗口实现最低损耗的色散位移单模光纤G．653实现了这样的改进。90年代后，密集波分复用(DWDM)技术迅速发展，使光纤传输容量极大提高，而四波混频会引起复用信道间串扰，严重影响WDM系统性能，为适应需要，非零色散位移光纤G．655应运而生。

2．2波分复用(WDM)技术

篇3：光纤通信技术的现状与发展趋势

在目前国际光纤通信发展以及结合我国国情的前提下,光纤通信技术在我国应用发展的态势强劲,尤其是在电力系统通信方面。本文就其原理、现状以及发展趋势等展开论述。

2. 光纤通信技术原理及其现状

2.1 光纤通信原理

在光纤通信中,光调制可分为2大类:直接调制和间接调制。一次光纤通信全过程的完成,首先要在信源上将欲传送的声音、图像和数据等电信号转换成光信号,再经由光纤传输到信宿,信宿必须将接收到的光信号进行光/电转换,变成电信号。由此可见,光纤通信与电缆通信相比,主要有2点不同,其一为传输信号使用光信号而非电信号;其二为传输介质选用光纤而非电缆。

2.2 光纤通信系统的现状

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,尤其是因特网的快速兴起,广大用户对通信网宽带的要求十分迫切。因此,扩大光纤通信的传输容量势在必行。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20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2.5～4.0d B/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0.55～1.0d B/km,传输速率达140Mbit/s,中继距离为20～30km。

3. 光纤通信技术未来发展趋势

20世纪70年代以来,光纤通信技术突飞猛进。光纤通信技术未来的发展将向超高速超长距离、无中继传输的目标迈进。

(1)传输体制从准同步体系向同步数字体系过渡,以适应建立全球统一的光纤网的要求。

(2)单波长通道向多波长通道过渡

采用复接技术可以进一步扩大光波通信系统容量,从而实现空分、时分、频分、码分多址复用。空分复用采用多根光纤来传送信号,而单根光纤则采用频分、时分、码分复用。频分复用在光域被习惯性称为密集波分复用(即DWDM),为目前最常用的光波复用方式。目前,DWDM系统已被相当多的投入商业使用。(1)对于已敷设的传统的单模光纤(即G.652光纤)可采用各种新的色散调节技术来使网络的传输容量和传输距离进一步扩展。(2)新敷光纤采用色散移位光纤(G.653光纤)。这种光纤使零色散点移到1550 nm窗口,从而与光纤的最小衰减窗口获得匹配,使超高速、超长距离的传输成为可能。然而,随着光纤放大器和波分复用技术的引入,这种光纤暴露出严重的四波混合(FWM)影响,即光纤的非线性会导致产生许多新的波长,产生串音干扰或很大的信号衰减,限制了波分复用技术的应用。(3)针对上述G.652光纤的弱点,近2年出现了一种新型的非零色散光纤,称之为G.655光纤。这是一种为下一代超大容量波分复用系统设计的新型光纤,基本的设计思路是使零色散点波长不会落在1550 nm附近,而是向长波长方向或者向短波长方向偏移,有意地使1 550 nm附近呈现一定大小的色散。这样,一方面可能大大减轻四波混合的影响,保证8～16个波长的波分复用传输,另一方面又适度控制1550nm附近的色散使之不会限制10 Gbit/s信号的传输距离,保证10 Gbit/s信号至少能传输300 km以上。目前北美新敷设干线光缆已放弃G.652光纤和G.653光纤,全部转向G.655光纤。而且第2代的G.655光纤————大有效芯径的光纤也已问世。

(3)用户网的光纤化

近年来光纤通信领域中,光纤用户网是研究的热点。随着光纤、光器件成本的降低,用户对多种宽带业务需求数量的增长,预计光纤用户网将取得突破性进展,由此可见,电信网的全光纤时代已经不远了。

(4)电交换节点将为光交换节点取代

光交换即指对光纤传送的光信号进行直接的交换。在光域中,光交换完成光交换功能,输入输出都是光信号,而且无需将光信号转换至电信号,因而有效地减少了延时,增加了系统的吞吐量。

(5)相干光通信将普及

在接收机中,相干光通信增加了光混频器和本真光源,具有混频增益的特性,使得系统的接收灵敏度极高,并且波长选择能力极为出色。因此,相干光通信可以在波分复用系统,特别是光频分复用系统中发挥巨大的作用。可以想象,人们将像现在调谐无线电的接收机那样,通过调节接收机本振光源波长,即可极为方便地从众多的信息通道中接收所需要的任何信息。

(6)孤子通信与全光系统

光脉冲要足够窄,脉冲能量在一定范围之内是产生光孤子的条件。实验表明,当光脉冲宽度小于几十个皮秒,入纤功率达到几十毫瓦时,光纤中将会产生孤立子。利用光孤子通信,在理论上,几乎没有容量限制,其传输速率可高达1000 Gbit/s,从而实现超高速、超长距离的全光通信。光孤子的产生同光孤子的编码调制技术,以及光放大技术,是实现全光通信的关键,光孤子通信的前景诱人,这必然吸引世界各国研究者致力于将光孤子投入到实用化过程中去,达到光纤通信的顶峰。

摘要：从光纤通信问世到现在,光传输的速率以指数级增长,层出不穷的光纤通信新技术将成为市场复苏的源泉。对光纤通信技术现状进行分析描述,并探讨了光纤通信技术的未来发展趋势。

关键词：光纤通信技术,现状,发展趋势

参考文献

[1]倪鹏云.计算机网络系统结构分析[M].国防工业出版社,1999.

篇4：光纤通信发展与现状

【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】

［１］尚力.光纤通信技术发展趋势研究[J].中国石油和化工标准与质量,2012,(6).

［２］毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006,(8).

［３］吕海宏.光纤通信技术发展现状及日常维护[J].科学之友,2011,(9).

［４］王永超,蔡栋栋,年玉桂.光传输设备故障浅略分析[J].科技信息,2009,(11).

篇5：光纤通信发展与现状

【摘要】光纤通信是以光波作为信息载体, 以光纤作为传输媒介的一种通信方式，已成为现代通信的主要支柱之一。本文介绍了我国光纤通信的几种关键技术及其现状并进一步提出发展的道路。

【关键词】光纤通信现状出路

【引言】光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

---光纤的概述

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下优点:1)通信容量大、传输距离远;2)信号串扰小、保密性能好;3)抗电磁干扰、传输质量佳;4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;5)材料来源丰富,环境保护好;6)无辐射,难于窃听;7)光缆适应性强,寿命长。

一、光纤通信技术发展的现状

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,进而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。

1.1波分复用技术

波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)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。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(Dens Wavelength Division Multi-plexing)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(Coarse

Wavelength Division Multiplexing)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。

1.2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。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。

二、光纤通信技术的发展趋势

近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。

2.1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。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20O0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。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。

2.2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。

鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

2.3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。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。

2.4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,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。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)。

2.5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。而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的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,迎接多媒体时代。

三、结束语

21世纪以来,光通信技术取得了长足的进步,在上文中我们主要讨论了光通信技术及其应用的现状和发展趋势,但这些进步的取得,是包括光传输媒质、光电器件、光通信系统,以