淺談光纖通信技術(shù)的歷史與發(fā)展趨勢
[摘 要]光纖通信是利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式，是現代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它具有高速度、大容量、高保密性等特點(diǎn)。本文分別介紹了光纖通信技術(shù)的歷史和現狀，以及光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，并對一些先進(jìn)的光纖通信技術(shù)進(jìn)行了介紹。
[關(guān)鍵詞]光纖通信技術(shù);歷史;現狀;發(fā)展趨勢
[Abstract] optical fiber communication is the use of light waves in optical fiber communication in the transmission of information is the main transport means of modern communication network, which has high-speed, high-capacity, high-security features. This paper describes the history and current status of optical fiber communication technology, as well as the development trend of optical fiber communication technology, and some of the advanced fiber-optic communications technology were introduced.
[Keyword] optical fiber communication technology; history; status; trends
一、光纖通信技術(shù)的歷史
光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長(cháng)，對大容量(超高速和超長(cháng)距離)光波傳輸系統和網(wǎng)絡(luò )有了更為迫切的需求。
20世紀90年代以來(lái)，第四代光纖通信系統以頻分復用增加速率和使用光放大器增加中繼距離為標志，可以使用(也可以不使用)相干接收方式，使系統的通信容量以成數量級地增加，已經(jīng)實(shí)現了在?2.5Gb/s速率上傳輸?4500?公里和?10Gb/s的速率上傳輸1500公里的試驗。
二、光纖通信技術(shù)的現狀
光纖通信的發(fā)展依賴(lài)于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(cháng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了它的應用范圍。
(1)、光纖通信技術(shù)中的波分復用技術(shù)，即WDM技術(shù)
這種技術(shù)充分利用了單模光纖低損耗區的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術(shù)基于每一信道光波的頻率和波長(cháng)不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規劃為許多個(gè)單獨的通信管道，并在發(fā)送端設置了波分復用器，將波長(cháng)不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進(jìn)行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著(zhù)多種不同信號的、波長(cháng)不同的光載波再進(jìn)行分離。
(2)、光纖通信技術(shù)中的光纖接入技術(shù)
它是信息傳輸技術(shù)的一個(gè)嶄新的嘗試，它實(shí)現了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿(mǎn)足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)接入兩部分組成。其中后者起著(zhù)更為關(guān)鍵的作用，即FTTH(意思是光纖入戶(hù))，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節，負責完成全光接入的重要任務(wù)，基于光纖寬帶的相關(guān)特性，為通信接收端的用戶(hù)提供了所需的不受限制的帶寬資源。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長(cháng)距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網(wǎng)絡(luò )也是人們不懈追求的夢(mèng)想。下面主要介紹幾種在未來(lái)極具潛力的光纖通信技術(shù)。
(1)、光弧子通信技術(shù)
光弧子是一種特殊的ps數量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線(xiàn)性效應相互平衡，因而，經(jīng)過(guò)光纖長(cháng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實(shí)現長(cháng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬(wàn)里之遙。
(2)、光纖通信技術(shù)中光傳輸與交換技術(shù)的融合
它是基于光接入網(wǎng)通訊技術(shù)的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )的核心架構已經(jīng)得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發(fā)展著(zhù)，在交換和傳輸兩方面來(lái)講也都早已進(jìn)行了好幾代的更新。光傳輸與交換技術(shù)的融合技術(shù)，提高了全網(wǎng)的向前的進(jìn)一步有效發(fā)展，但此項技術(shù)相對來(lái)講仍不成熟。
(3)、超大容量、超長(cháng)距離傳輸技術(shù)
波分復用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統中有很大的應用前景，這幾年波分復用系統發(fā)展也確實(shí)十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系統已經(jīng)大量商用，同時(shí)，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復用(OTDM)技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸的信道數來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率提高傳輸容量，其實(shí)現的單信道最高速率達640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號進(jìn)行波分復用，從而大大提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線(xiàn)性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強，因此，現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關(guān)鍵技術(shù)中。歐共體的RACE計劃和美國正在執行的ARPA計劃在發(fā)展寬帶全光網(wǎng)中都部署了WDM和OTDM混合傳輸方式，以提高通信網(wǎng)絡(luò )的帶寬和容量。WDM/OTDM系統已成為未來(lái)高速、大容量光纖通信系統的一種發(fā)展趨勢，兩者的適當結合應該是實(shí)現Tbit/s以上傳輸的最佳方式。實(shí)際上，最近大多數超過(guò)3Tbit/s的實(shí)驗都采用了時(shí)分復用(TDM、OTDM、ETDM)和WDM相結合的傳輸方式。
結論
光纖通信網(wǎng)絡(luò )對全球經(jīng)濟發(fā)展起著(zhù)極其重要的作用，信息全球化推動(dòng)經(jīng)濟全球化，而經(jīng)濟全球化又反過(guò)來(lái)促進(jìn)信息全球化。到目前為止，光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為最重要的現代信息傳輸技術(shù)之一，在現在的信息社會(huì )背景下得到了普遍意義上的應用，迄今尚未發(fā)現可以取代它的更好的技術(shù)。從現代通信的發(fā)展趨勢來(lái)看，光纖通信技術(shù)也必將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流，帶領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入全光網(wǎng)絡(luò )時(shí)代。
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