光纤通信技术的应用与前景

　　[摘要]光纤通信具有通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点，已经广泛应用于市内局间中继，长途通信和海底通信等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应用，并已逐渐用于用户系统。光纤通信对整个电信网和信息业将产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响。 　　[关键词]光纤通信 应用 前景 　　[中图分类号]TN929.11 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158（2013）06-0311-02 　　一、前言 　　光纤通信利用光导纤维作为传输介质实现信息传输，是上个世纪70年代发明的新型通信手段。光纤通信具有通信容量大、传输质量高、保密性好、抗电磁干扰、抗辐射、体积小、重量轻等一系列优点，目前正在迅速发展，并得到广泛应用。光纤通信技术已发展成为国际性高技术产业。 　　二、光纤通信技术的应用 　　光纤通信系统由光纤（光缆）、光源、光电检测器、光电端机、光中继器、监控系统和PCM复用设备等组成。自1970年世界上第一根光纤问世和1976年第一条光纤通信试验线路以来，40多年光纤通信技术已经有了很大的发展，并已成为现代通信网传输系统的支柱。 　　1 我国光纤通信的应用 　　我国光纤通信的研究始于70年代初，起步较早，是70年代末期世界上少数拥有光纤系统试验段的国家之一，但后来与国际上的差距扩大了。在七五期间，国家加强了光纤通信的研究和发展，重点发展长波长单模光纤、远距离光纤通信技术和成套设备。进入90年代以后光纤通信的应用更加迅速。我国首条140Mbit/s，1920路单模光纤直埋式长途干线光纤通信系统在合肥至芜湖之间建成。随后建成了京汉广140Mbit/s，3 023km架空光纤通信系统，并建成上海至无锡565Mbit/s，7680路干线光纤通信系统。八五期间，重点研制光同步数字体系SDH的STM 1（155Mbit/s）和STM-4（622Mbit/s）及交叉连接设备DXC，并专题攻关STM-16（2·5Gbit/S）光纤通信系统。九五期间，我国将在全国范围内，建成以北京为中心的八纵八横的光纤通信网。以1997年10月9日开始动工兴建的西安至武汉光缆工程为例，其干线为36芯，全长1300多km，此工程选用美国制造的目前世界上先进的100Gbit/s、10Gbit/S、622Mbit/sSDH1传输设备，并在我国首次使用4个波长的密集波分复用技术，它使一对光纤的传输容量提高了4倍。 　　2 光纤通信在军事上的应用 　　光纤通信的一系列突出优点，在军事通信上有广阔的应用前景。外军研制成功的野战通信光缆，不受外界干扰，不辐射电磁波，抗核辐射，体积小，重量轻，通信稳定可靠，为在现代电子战条件下的通信提供了一种性能优越的手段。外军光纤通信在陆地上主要用于局域网、远距离战术及战略系统、特种武器控制与制导等。在海上和水下光纤通信系统主要用于舰载光纤数据链路、航空母舰光纤通信、光纤鱼雷制导、光纤反潜系统。光纤通信在空军的开发应用主要有：机载光纤数据总线、机载光纤陀螺等。总言之，凡是用电缆通信系统能完成的都可以用光纤代替。作为现代化通信网的基础，光纤通信的发展将进入一个新纪元。特别是当前美、日、西欧等国家在竞相规划、发展“信息高速公路“。国际上“信息高速公路计划”的实施，将对社会政治、经济生活、工作方式、生活方式等产生重大影响，同时也会对军事产生不可估量的影响。我们应不失时机地研究发展战略和对策，根据我们的国情，有计划地发展光纤通信，综合发展卫星、微波、短波等多种通信手段，提高军事通信保障能力，才能在高技术条件下的局部战争中立于不败之地。 　　3 光纤通信在国际上的应用 　　国际上通信光纤用量已超过14Lkm。565Mbit/s（7680个话路）中继距离45km以上的光纤通信已经广泛采用。100Gbit/s的系统已试制成功，可传送200～300万路电话。采用多量子激光器MQW-LD的工作速率高达20～30Gbit/S的光纤通信系统正向商用化发展。光纤不仅在陆地上普遍采用，而且越来越多地用于跨洋通信。1992年底光缆已达12万km。1994年建成欧洲第一条海底光放大链路，从西班牙至荷兰，全长1800km，采用光放大新技术和国际同步数字传输标准SDH通信速率为2·5Gbit/s，6万个话路，可倍增至5Gbit/s（12万个话路）。光纤通信还广泛用于市话网、局域网LAN、城域网MAN和综合业务数字网IS-DN，传输电视、高清晰度电视HDTV，数据等非话业务，在所用光电端机中大量采用专用大规模集成电话。 　　目前，继单信道10Gbit/s系统实用化之后，总容量达40Gbit/s的WDM光通信系统又达到商用水平，100Gbit/s的系统将逐步商用。截止到2010年，1Tbit/s的光通信系统已达到实用程度。光通信技术的发展，为实现全球范围内的通信不受距离、时间、传输带宽、开展业务种类等方面的限制，让人们尽情的享受丰富多彩的信息服务创造了条件。在要求语音、数据、图像信息综合传输的时代，光纤技术也必定是支撑信息流通的最主要的手段。 　　三、光纤通信技术的前景 　　近来有人对光纤通信的发展情景有些困惑。其一，在2000年IT行业的泡沫，使光纤通信的生产规模投入过大，生产过剩，IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤，国外对中国倾销。其二，有人认为光纤通信的传输能力已经达到10Tbps，几乎用不完，而且现在大干线已经建设得差不多，埋地的剩余光纤还很多，光纤通信技术不需要更多的发展。实际上，光纤通信技术尚有很大的发展空间，今后会有很大的需求和市场。主要是：光纤到家庭FTTH、无线接入系统和光交换电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展前景。 　　1 光纤到家庭（FTTH）的发展。FTTH可向用户提供极丰富的带宽，所以一直被认为是理想的接入方式，对于实现信息社会有重要作用，还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因，使FTTH还未能提到日程上来，只有少量的试验。近来，由于光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低，都加速了FTTH的实用化进程。发达国家对FTTH的看法不完全相同：美国AT&T认为FTTH市场较小，宣称FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极，要在10-12年内采用FTTH改造网络。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。 　　2、无线接入系统的发展。近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，目前已可商用。如果采用无线接人WLAN作用户的数据传输，包括：上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”（FTTH+无线接入）的家庭网络。这种家庭网络就特别简单，不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。被无线城域网WiMAX（1EEE802.16）覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN。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、光交换技术的发展。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。合理的方法应该采用光交换。但目前由于光开关器件不成熟，只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，用电子交换后，再变还光信号。显然是不合理的办法，是效率不高和不经济的。正在开发大容量的光开关，以实现光交换网络，特别是所谓自动交换光网络。通常在光网里传输的信息，一般速度都是xGbps的，电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换，没有必要采用不成熟的、大容量的光交换。当前，在数据网中，信号以“包”的形式出现，采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小，可采用电子交换。然而，在大量同方向的包汇总后，数量很大时，就应该采用容量大的光交换。目前，少通道大容量的光交换已有实用。但成熟的光交换技术还在进一步研发中。 　　四、结束语 　　从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响。 　　参考文献 　　[1]袁国良，光纤通信原理[M]，清华大学出版社 　　[2]王辉，光纤通信[M]，电子工业出版社 　　[3]吴翼平，现代光纤通信技术[M]，国防工业出版社 　　[4]胡弘莽，电网通信技术[M]，中国水利水电出版社