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【摘 要】本文通过对光纤的原理的论述及其在不同环境下分类和应用,指出当前光纤通信技术发展应用中瓶颈所在,揭示了全光网络发展的历史趋势.

【关 键 词】光纤网络传输容量超高速超长距离全光网络

【中图分类号】TN929.11【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2012）11-0100-01

光纤通信是以光波为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统.从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网,基本上都是采用光纤通信的方式实现的.光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱,计算机负责把信息数字化,输入网络中去；光纤则负责信息传输的重任.目前,我国累计敷设光缆近400万公里,累计光纤用量近8000万公里.随着当代社会和经济的发展,信息容量日益剧增,为提高信息的传输速度和容量,光纤通信技术有了突破性的发展,成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术.

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随着网上办公、3G移动通信、远程移动存储等新业务的应用,人们对光纤通信网的传输速度和容量需求不断增长,甚至有些地区的单用户接入速度要求达到1Gb/s,因此必须建设速度更快、容量更大的光纤通信网才能满足人们日益增长的通信需求.为了满足更高的用户服务质量要求,对基层传输协议的更新也是很重要的.光纤网络快速发展的另一个应用领域是网格计算以及商业化的云计算,在未来几年,这样的计算将不再仅仅局限于科学计算,而将进一步扩展到商业领域和军事应用领域.如在军事上成功应用的传感器网格和美国国防部耗资几十亿美元的“全球信息栅格”计划,都是网格计算的应用.

1.我国光纤光缆发展的现状

1.1普通光纤

普通单模光纤是最常用的一种光纤.随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域.符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进.

1.2核心网光缆

我国已在干线（包括国家干线、省内干线和区内干线）上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤.G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展.G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过.干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带.干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用.

1.3接入网光缆

接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数.特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的.接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.c低水峰单模光纤.低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用.

1.4室内光缆

室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输.并目还可能用于遥测与传感器.国际电工委员会（IEC）在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分.局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定.综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑.

1.5电力线路中的通信光缆

光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属.这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路.用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式（ADSS）结构和用于架空地线上的缠绕式结构.ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用.国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要.但在产品结构和性能方面,例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善.ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品.

2.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广阔的应用前景.近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展.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来提高传输容量,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,从而大幅提高传输容量.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,RRz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IIWDM通信系统的关键技术中.

（2）光孤子通信,光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,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.光孤子通信就是利用光孤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.

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现行速率10-20Gbit/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100000km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人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、