光纖通信技術系統組成、運用與發展光纖通信技術系統組成、運用與發展李偉濤（單位：江蘇正欣和通信發展有限公司 郵編：210008）論文摘要：光纖通信作為現代通信的主要通信方式，在現代通信網中起著舉足輕重的作用。光纖是用二氧化硅為基本原材料制成，利用光波作為信息載體達到通信的目的，它具有價格低廉，體積小，重量輕，保密性高，傳輸系統所占空間小，解決了地下通道擁擠的問題，備受業內人士的青睞，在現代社會發展非常迅速，正向著更高水平、更高階段發展，為人們的生活帶來了更大的方便。關鍵字：光纖通信 組成 分類 發展1、 光纖通信系統組成： 光纖通信作為現代通信的主要通信方式，在現代通信網中起著舉足輕重的作用。隨著社會的不斷進步，通信向大容量，長距離方向發展是必然趨勢。光通信是以電通信發展而來的，是成熟的電通信技術與先進光子技術的結合，是利用光作為信息載體，以二氧化硅為基本原材料來傳輸攜帶信息的光波達到通信的目的。其系統組成（如圖1所示）：光發射機、光纖與光接受機組成。在發射端，電端機把模擬信息（如話音）進行模/數轉換，轉換后的數字信號復用后再去調制發射機中的光源器件，一般是半導體激光器（LD），則光源器件就會發出攜帶信息的光波。如當數字信號為“1”時，光源器件發射一個“傳號”光脈沖；當數字信號為“0”時，光源器件發射一個“空號”（不發光）。光發射機的作用就是進行電/光轉換把數字化的電脈沖信號碼流（如PCM話音信號）轉換成光脈沖信號碼流并輸入到光纖中進行傳輸。光波經光纖傳輸后到達接受端。在接收端，光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機解復后再進行數/模轉換，恢復成原來的模擬信息。光接收機的作用就是進行光/電轉換，把數字電信號（通信信息）經過放大、均衡后在生出波形整齊的電脈沖信號，這樣便完成了一次通信全過程。2、 光纖通信系統的分類與特點： 光纖通信系統可以根據系統所使用的傳輸信號形式、傳輸光的波長和光纖的類型進行不同的分類。2.1 按傳輸信號分類：按傳輸信號的不同，光纖通信系統可以分為：模擬光纖通信系統、數字光纖通信系統。2.1.1 模擬光纖通信系統：模擬光纖通信最主要的優點是不需要數字通信系統中的模/數轉換和數/模轉換，故比較經濟。而且一個電視信號如采用數字通信方式，可不用頻帶壓縮，140Mbit/s的系統只能通一路電視。在目前的技術情況下，為了在用戶網傳送多路寬帶業務（如CATV），采用頻率調制的頻分多路復用的模擬光纖通信方式。2.1.2 數字光纖通信系統： 數字光纖通信系統是光纖通信的主要通信方式。其優點是抗干擾能力強，使用再生技術時噪聲積累少，易于集成以減少設備的體積和功耗，轉接交換方便，利于與計算機結合等。數字通信的缺點是所占的頻率寬，而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多，彌補了數字通信所占頻帶寬的缺點。采用數字通信，中繼器采用判決再生技術，噪聲積累少，是最有利的光纖通信技術。目前各國在公用通信網中的長途干線和市內局間中繼線路均紛紛采用數字光纖通信系統作為主要傳輸方式，以便實現傳輸網的數字化。2.2 按波長和光纖類型分類：按波長和光纖類型分類，光纖通信系統分為四類：(1)、短波長（0.85m左右）多模光纖通信系統；（2）、長波長（1.31m）多模光纖通信系統；（3）、長波長（1.31m）單模光纖通信系統；（4）、長波長（1.55m）單模光纖通信系統。2.3 光纖通信的特點：光纖通信與其他通信手段相比，其特點在于：2.3.1 頻帶寬，通信容量大：光纖比銅線（明線）或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統與光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性有關。理論上其一根頭發絲粗細的光纖可同時傳輸100億個話路，雖目前遠沒有達到如此高的傳輸容量，但一根光纖同時傳輸50萬個話路（40Gbit/s），比同軸電纜、微波等要高出幾千乃至幾十萬倍以上。如果加上波分復用技術將一根光纖當作幾十、幾百根光纖使用，其通信容量是非常驚人的。2.3.2 損耗低、中繼距離長： 由于光纖具有極低的衰減系數現已達到0.25db/km以下，配以適當的光發射機、光接收設備以及光放大器，可使其中繼距離達到數百、數千公里，而且降低了通信系統傳輸設備的成本與復雜性，減少了許多的人力與物力，這是傳統電纜無法相比的。2.3.3 無串音干擾，保密性好： 在電波傳輸的過程中，電磁波的泄露會造成各傳輸通道的串擾，而且容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸時只是在其芯區內進行，而任何泄露的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在拐彎處，漏出的光波也十分微弱，哪怕光纜內的纖芯數很多，相鄰信道也不會出現串音干擾，在光纜的外面，也無法竊聽到光纖中的傳輸信息。2.3.4 適應能力強、體積小、重量輕、便于施工與維護、原材料來源豐富，價格低廉： 光纖通信適應能力強，不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕、可撓性強（彎曲半徑大于250mm時其性能不受任何影響）等；光纜在施工時方式靈活、多樣，可直接埋設、管道布放，水、海底敷設、架空；制造光纜的原材料來源豐富，石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，在大自然界中幾乎是取之不盡的，因此隨著科技的不斷發展，光纜價格將十分的低廉，這也是傳統電纜無法相比的。 雖然光纖還存在光放大難，電力傳輸困難，纖芯質地脆弱，彎曲半徑不宜太小，機械強度低等一些缺陷，但這些問題都不是嚴重的，隨著科技的發展這些問題將一一獲得解決。由于光纖通信具有其獨特的優點，不僅可以在通信住干線路中，還可以應用在電力通信控制系統中，進行工業監控、控制。其保密性能優越的特點在軍事領域得到了廣泛的運用。3、 光纖通信的應用與發展趨勢：人類社會已經發展到了信息社會，聲音、圖象和數據等信息的交流量非常大。以往的通信手段已不能滿足人們的需要，而光纖通信以其通信容量大、保密性能高、體積小、重量輕、原材料資源豐富、造價低廉、施工手段多樣、靈活、方便、無再生中繼距離長等一系列優點。其應用領域普及通信、交通、工業、醫療、教育、航天航空和計算機等各個行業，并向著更廣更深的層次發展。3.1 光纖在公用電信網間作為傳輸線：由于光纖損耗低、通信容量大、直徑小、重量輕和敷設容易，所以特別適用于市內電話中繼線路及長途干線線路。3.2 局域網中的應用：這是一種把計算機和智能終端通過光纖連接起來，實現工廠、辦公室、家庭自動化的局部地區數字信息網。3.3 滿足不同網絡層面的應用：為適應光傳送網向更高速率、更大容量、更長距離方向發展，光纖通信不同層次網絡對光纖要求也不盡相同。在核心網、城域網、局域網層面都得到了廣泛的應用。3.4 應用于專網：光纖通信主要應用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網，例如電力系統是我國專網中規模較大、發展較為完善的專網。隨著通信網絡光纖化趨勢進程的加速，我國電力專用通信網在很多地區已經基本完成了住干線到接入網向光纖過渡的過程。目前，電力系統光纖通信承載的業務主要有語音、數據、寬帶業務和IP等常規電信業務；電力生產專業業務有保護、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數據等。可以說，光纖通信已經成為電力系統安全穩定運行以及電力系統生產生活中不可缺少的一個重要組成部分。3.5 作為危險環境下的通信線：諸如發電廠、化工廠、石油庫等場所，對于防強電、防腐蝕、防危險化工產品流散、防火災、防爆炸是非常重要的。因為光纖的不導電、不短路等優點在這些領域得到廣泛的運用。3.6發展的趨勢：3.6.1 光纖到戶：現在移動通信發展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕有限等因素，人們依然追求相對固定終端，希望實現光纖到戶。其魅力在于它有極大的帶寬，是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本將大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FTTH的實用化成為可能，其趨勢將會得到很大的發展。3.6.2 全光網絡：傳統的光網絡實現了節點的全光化，但在網絡節點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高。而全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不在按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性等，并能提供巨大的帶寬、超大的容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網靈活，可隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。雖然全光網絡具有許多的優點，但并不能獨立于眾多通信技術，還要與因特網、ATM網、移動通信網等融合。目前，它的發展雖還處于初級階段，但具有良好的發展空間。4、 結 語： 光及光纖的應用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革,光纖通信是當今世界上發展最快的領域之一,它的發展將成為未來通信發展的主流。光纖通信系統中存在的一些不足與缺陷，將會隨著科學技術的不斷發展被一一克服。實現光纖到戶、全光網絡的時代將不會遙遠了。 參考文獻：1、喬桂紅主編 光纖通信 人民郵電出版社 2005年5月 （4-11） 2、王雷 光纖通信的發展現狀和未來 中國科技信息 2006年4月 （58-60