时间：2023-01-26 02:38:28
光纤接入技术一种是面向FTTH（光纤到户）和FTTC（光纤到路边）的宽带网络接入技术。OAN（光纤接入网）是电信网中发展最快的接入网技术，能够有效解决窄带业务（如电话）的接入问题外，还可以解决宽带业务（如调整数据业务、多媒体图像）的接入问题。光纤接入技术将传统接入技术进行了有效的改变，进一步增加城域网和核心网和的容量。光纤接入技术更容易与其他技术相结合，形成APON、GPON和EPON。
2光孤子通信
在光纤通信系统中，由于光纤存在损耗和色散，从而使传输容量和距离在很大程度上都受到了限制。光孤子通信的出现极其有效的解决了光纤色散问题。所谓光孤子通信是在光纤长距离传输中，用光孤子超短光脉冲做信息载波，信号的波形和速率始终保持不变，并且可以到近零误码率信息传递的通信方式。
3光纤通信技术的发展趋势
3.1超大容量、超长距离传输技术
WDM虽然能极大地改善光纤传输系统的频带利用率，但是随着通信需求的距离不断加大，就需要一门更好的技术来支持超长距离传输，因此就有了DWDM（密集波分复用技术）及OTDM（光时分复用技术）和WDM（波分复用技术）相结合的产生。这种结合技术的优势在于极大的提升光通信系统的传输速率和传输带宽。依靠WDM（波分复用技术）和OTDM（光时分复用技术）来提高光纤通信系统的传输带宽的效果是一定的，因此可以把多个光时分复用信号进行波分复用，从而提高系统的传输带宽。RZ（归零）编码的占空比在光纤通信中对光纤的PDM（偏振模色散）和非线性适应能力很强，此外RZ编码信号的占空比在超高速系统中很小，这对色散的要求也降低了，所以一般超大容量的通信系统都采用RZ编码传输。
3.2全光网络（AONAllOpticalNetwork）
全光网是指信号在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在，只在出入网络时才进行电/光和光/电的变换。由于在传输的整个过程中都没有电的处理，所以极大的提高了网络资源的利用率，通信网干线总容量的进一步提高。全光网络不能独立在通信系统中存在,它必须要结合因特网、移动通信网等通信技术，因此光网络必将向着服务多元化和资源配置的方向发展。全光网络网络结构十分的简洁，组网也十分的灵活可变，可在不附加任何的交换处理设备的情况下随意添加新的节点。全光网络不仅能提供超大带宽、极高处理速率和极低误码率，而且也具有良好的透明性、兼容性、可靠性、开放性和可扩展性。从光纤通信的发展趋势来看，未来信息网络的核心将是建立一个一光交换技术为主的光网络层，消除电光瓶颈也是未来光通信发展的必然趋势。
4结束语
关键词:光纤通信技术 优势 接入技术
0 引言
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为 发展 宽带综合业务数字网的障碍。
1 光纤通信技术定义
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。WWW.133229.cOM
2 光纤通信技术优势
2.1 频带极宽，通信容量大
光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口，单模光纤具有几十ghz·km的宽带。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的 电子 瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5gbps到1ogbps，采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
2.2 损耗低，中继距离长 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20db/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。
如果将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。目前，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里，这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。
2.3 抗电磁干扰能力强 我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受 自然 界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。
2.4 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设 光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，光缆的重量要比电缆轻得多，在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量，显得更有意义。还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。
2.5 保密性能好 对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而，随着 科学 技术的发展，电通信方式很容易被人窃听，只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置，就可以获取明线或电缆中传送的信息，更不用去说无线通信方式。
光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。
3 光纤接入技术
随着通信业务量的不断增加，业务种类也更加丰富，人们不仅需要语音业务，高速数据、高保真 音乐 、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光 网络 a(on)和无源光网络((pon。)采用sdh技术、atm技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(odn全)部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是无源光网络。
现阶段，无源光网络p(on)技术是实现ft－tx的主流技术。典型的pon系统由局侧olt光(线路终端)、用户侧onuo/nt(光网络单元)以及odn-orgnizationdevelopment network(光分配网络)组成。pon技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。
为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，由于光纤到达置的不同，有ftb、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。不少城市制定了ftth的技术标准和建设标准，有的城市还制门了相应的优惠政策，这此都为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)实现用户和局端的自接连接，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。
关键词：光纤通信；光纤器件；运用
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01
Optical Fiber Communication Devices Using Analysis
Wang Xingchen
(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)
Abstract:Pipeline communication systems,long distance,high-speed,high-capacity information transmission needs of rapid growth,which is fiber-optic device performance and functionality made more stringent requirements.The following article in the common optical devices,for example,fiber optic devices for optical fiber communications in the use of analysis and the development of its fiber-optic devices to be addressed to the device for optical fiber communications in the practice of the use to be clear.
Keywords:Optical fiber communication;Optical devices;Using
光网络在经历了寒冬的洗礼后，逐渐迎来其生机盎然的春天。光网络的发展是同光纤器件分不开的，现代光网络对光纤器件提出了新的要求，这即是推动光模块和光器具进展的动力和方向。至今为止，光纤器件已经伴随着光纤通信的发展走过了几十年，其不仅是光纤网络的基石，且在很大程度上促进了光纤通信产业和技术的迅速发展。相信随着光纤器件技术的不断发展和应用的日渐成熟必将进一步促进光纤通信产业的发展。
一、光纤通信中光纤器件的运用
（一）光纤耦合器的运用。随着化学腐蚀、机械抛磨、熔融拉锥等耦合器制造工艺的出现，进一步推动了光纤耦合器的发展，出现了各种功能优良、结构丰富的光纤耦合器。依据光的耦合机理已经设计出形式多样的光纤耦合器结构，如布拉格、光电子、光纤光栅、双包层、星型、X型光纤耦合器等。光纤耦合器作为一种无源器件，其在光纤通信中的运用主要是传送与分配光信号，从而实现合波模式耦合、光场分波及光信号传播的方向性。当前，我国的耦合器的生产工艺已经趋于成熟，这为实现光纤耦合器生产的规模化提供了技术保障。（二）光纤放大器的运用。光纤放大器是增加可用宽带的主要光器件，其成本占据了光纤通信系统总成本的三分之一。当前，光纤通信中主要应用的是EDFA（掺饵光纤放大器），其的增益介质为掺饵光纤，泵浦源为LD，实现了铒离子的粒子数反转。WSM技术的采用使得每根光纤可用宽度得到增加。信息数量进而增加，从而实现了大容量的信息传输。但是在DWDM系统中进行信号传输时，会降低信号能量。而光纤放大器的运用便可对光信号功率进行直接放大，不但延伸了光传输的距离，降低了系统成本，亦简化了系统构成，实现了传输线路的透明化。（三）光开关的运用。作为重要的光波导器件，光开关与光开关阵列具有串音低、插入损耗小、开关功耗小、开关速度快、寿命长、重复性好、结构小型化等优势。在DWDM传送网中，光开关得到了广泛的运用。在光纤路由备份大容量传送网中，光纤传输链路一旦失效，通过光开关便可迅速完成倒换，对路由进行重新选择，从而避免了信息的丢失。且随着光微电机械开关的不断发展，光开关将能够同微处理器实现连接，来使光电子器件实现集成化。（四）波分复用器的运用。波分复用器指的是一种在一条光纤上使用多数激光进行不同波长同时传输的光波技术，无需新光纤线路的铺设，就可在很大程度上提高光纤通信系统的传输容量，且可进行随时的扩容升级，来将现有网络不断叠加于光网络上。按功能和应用波分复用器可分为光纤扩大器、粗波复用器、分插复用器和密集波复用器等。（五）光纤光栅的运用。光纤光栅是通过紫光外曝光形式，利于光纤材料敏感性，来形成周期性的折射率变化，构成相位光栅的永久性空间。其实质作用是形成纤芯内窄带的反射镜或滤波器。光纤光栅具有对偏振不敏感、插入损耗低、光谱响应动态可控、同普通光纤续接简便等特点。作为高性能滤波元件，光纤光栅在光纤放大器、光纤光栅激光器、光分插复用器、密集波分复用器、偏振模色散补偿器和光交叉连接器等光纤通信网络元件中作用十分重要。如通过利用其选频特性，来制造出性能各异的滤波器，从而应用于网络器件的波长选择。
二、光纤器件的发展方向
（一）单根光纤传输成为主流，容量进一步提升。光纤通信将在光传输功能的基础上向大容量、高速度的方向发展，其内涵包括单一通道传输速度的提升和传输信道数在同一根光纤中的增加。这一趋势下，对于光纤器件提出了更高的技术要求，即不断创新来满足光纤通信的发展需求。（二）实现光交换。全光网络的兴起于发展表面当前的光纤通信的研究重点已经开始从光传输想光交接发生转移。光纤通信网络的变化与增强对于光纤器件提出了更高的要求，即服务于光纤通信光交换的实现。（三）集成光器件将大力推动光纤通信技术的普及。对于光纤通信来将，光集成器件的兴起于发展对其有着极大的推动作用，是光纤器件在今后发展的一个重要坐标。因光集成器件便于自动化生产，可实现规模化加工、多功能集成，故能够实现光纤器件的多功能和低成本化。在从分立式光纤器件过度到光集成器件的过程当中会对分立式半导体向大规模与集成电路的演化过程加以反映，其具有无量的前程。从而使得对于集成光器件的研发应成为日后工作的重要内容。（四）为推行光纤器件的普遍，决定了价格低廉是其努力的方向。光纤通信网络的建设重点开始逐步由长途骨干网转移到接入网和城域网，这一转移对光纤器件自身性能提出了更高的要求，即是对其价格低廉的需求，从而使其满足光纤器件的不断发展，实现早日普及。
三、结语
当前，我国在光纤器件的生产与研发上已取得不少成绩，有了一定的基础，但相比于一些发达国家，仍存在着一定的差距。这就要求我们走创新发展之路，强化对光纤器件的研发投入力度，从而为光纤通信系统奠定了一个可靠坚实的基础，促进光纤通信网络建设向前继续推进。
参考文献：
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[关键词]光纤通信技术 原理 特点 应用
一、引言
光纤通信技术是人类向信息化时代迈进不可替代的重要基石。光纤之父英籍华人高锟于1966年提出了利用光导纤维可以通信的理论。1970年美国贝尔实验室据此成功地试制出用于通信的光纤。1973年我国开始研究光纤通信，1978年我国自行研制出通信光缆。近年来光纤通信技术发展迅速，已广泛应用到计算机行业、广播电视行业、电力行业、军事行业等领域中。
二、光纤通信的原理
光纤通信的原理是以光为信息的载体，实现信息的传递。光纤通信是以光导为传输媒介的有线光通信，其构成主要包括纤芯、包层、涂层，其原理就是利用纤芯内的全反射衍射，从而实现远距离的反射信号发射接收，实现了信号以光媒介为载体的传输，也就是光信号的传输。当前光纤通信技术主要包括光纤接入技术、光纤传感技术及波分复用技术。光纤接入技术能够满足数据处理和多媒体图像对传输带宽的需求，提供多种窄带业务。光纤传感技术通过传感器完成信息传输。波分复用技术在不同的信道通过光波进行信息传输。
三、光纤通信技术的特点
1.抗电磁干扰能力强。光纤的原材料是由石英制成的一种绝缘体材料，绝缘性好、不易被腐蚀。光波导既不受人为释放的电磁干扰，也不受电离层的变化和自然界的雷电干扰及太阳黑子活动的干扰，还可用其与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆，这对于强电领域的通信系统特别有利。
2.频带宽、通信容量大。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps。光纤的通信容量可以达到微波通信容量的几十倍甚至更高，且光纤的带宽却要比电缆或者铜线大许多。单波长光纤的通信传输系统中发挥不出带宽的优势，现在密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量，光纤通信技术具有频带宽、通信容量大的特点。
3.保密性好。传统的电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，容易被窃听，保密性差。而光纤传输过程中不会出现串扰情况，也不会由于光信号的泄露而丢失信息，更不会被窃听，保密性好。
4.损耗低、成本小。作为当前主流的信息传递媒介，光纤通信技术有着损耗低及施工成本低的高性价比优势。光纤的构成主要为石英，与其他传输介质相比，石英有着损耗低的优势，如果以后再发展成极低的非石英损耗传输介质，还可以再降低损耗。
四、光纤通信技术在多领域中的应用
1.光纤通信技术在广播电视网中的应用。光纤通信技术凭借本身优势，已逐渐成为当前广播电视网中的主流信息媒介传输方式。在广播电视领域现阶段，光纤通信技术已形成了以光纤网络单元模块为基础构成的网络新型建设，在电视台节目数字化不断进展的今天，这样的网络新型建设有助于向电视台提供更高质量的电视信号传输质量，为高质量的电视音频制作提供技术支持。
2.光纤通信技术在电信通信网络的应用。伴随着移动信息的扩展，电信信息传递业务发展迅猛，各大专业电信信息网络运营商积极应用光纤通信容量大的特点，以北京市为中心、朝向四面八方做出了通信光纤网的全国覆盖，本世纪初我国的“八纵八横”光纤通信网已基本建成，在光纤通信技术的支持下，以光发射机、光接收机、光中继器、光纤连接器以及镇合器的无源器件组成的光纤通信系统通过将电信通信行业中的客户信号以光为载体在光纤通信系统中的光发射器中发射，再传送到最终端的光接收器，转化为信号，这一过程极大程度的缩短了相应的声音信号的传播时间。
1.1损耗低，传输距离远
与普通的通信相比，光纤的损耗率要低得多。目前，光纤的损耗可以低达0.2dB/km。中继光放大器间距可达100多km，而传统的铜电缆中继放大器间距仅为几百米到几千米。因此，除了用户到小站间仍使用铜电缆，其他通信网中包括电视网、跨海洋的网络全部使用光纤通信。光纤通信在长距离传输中的优势非常明显。目前光纤通信的最长通信距离达到10000m以上。
1.2抗干扰能力强
与其他光缆相比，光纤通信具有非常明显的优点———抗电磁干扰能力极强。光纤通信设备的主要成分是SiO的应用给光纤通信技术带来无可比拟的优势。由于石英具有极强的抗腐蚀性和绝缘性，因此，应用到光纤通讯设备上使其同样具有较强的抗干扰能力。光纤通信不会受到太阳黑子活动、电离层变化、雷电以及人为释放的电磁等方面的干扰，这一特性使得光纤可以应用到军事领域中。
1.3安全性和保密性高
因为光纤主要依靠光波的全反射原理进行传输，光信号完全被限制在包层内，光波泄露的现象很少发生。而且一个光缆内的很多光纤线之间也不会相互干扰，因此，光通信的抗干扰能力很强，保密性和安全性非常高。此外，光纤的重量很轻、体积较小，这样既节省空间又使得设备的安装非常方便。另外，用来制作光纤通信设备的原材料越来越丰富，而且价格低廉，稳定性好，同时受环境温度影响小，使用寿命很长。光纤通信技术这些优势使其在日常生活中的应用范围和领域越来越广。
2光纤通信技术在我国的发展现状
2.1普通单模光纤的现状
光纤分为单模光纤和多模光纤两大类。目前，普通单模光纤是我们生活中最常见的光纤。单模光纤只能传输一种模式的光，且对光源的谱宽及稳定性都有较高的要求。随着光纤通信技术的发展，单模光纤的传输距离和信息容量也在不断增加，G652.A光纤的性能还能进一步优化和提高。符合ITUTG654规定的截止波长的单模光纤和符合G653规定的单模光纤是对G652.A光纤进行了改进。
2.2接入网光缆的发展现状
光纤接入网指的是以光纤为主要媒质实现接入网的信息传送。光纤接入逐渐替代原有电缆，成为通信接入网未来重点的发展方向。接入网光缆的发展趋势主要体现在接入网的光缆距离不断缩短、分支越来越多、分插频繁等。通常情况下，接入网的光缆会采用增加光纤芯数的方式来增加网络容量。尤其是城市的光纤管道，由于管道内径有限制，只能通过增加管内光纤芯数和光纤的集装密度来增加网络容量，同时需要减轻光缆的重量，缩小光缆的直径。通常，接入网光纤使用G652普通单模光纤或G652C低水峰的单模光纤，而前者在我国使用较多。
2.3室内光缆的发展现状
室内光缆指的是光传输载体（光纤）经过一定技术手段处理而形成的线缆，通常需要同时支持语音、数据以及视频等信号传输。室内光缆主要包括综合布线与局内光缆两大部分。其中综合布线的光缆一般供用户使用，放置在室内用户端，而局内光缆放在中心局或其他各类电信机房内。室内光缆结构的设计和应用容易受到建筑物本身的限制及光缆材料多样化的影响，因此室内光缆相对复杂。虽然其抗拉度较小，保护层也较差，但是室内光缆仍然有经济、便捷、便于信息传递等自身优势。室内光缆传输信息速度很快，而且具有信号稳定、清晰、强烈，抗干扰性好，信息流量大等优点。
2.4通信光缆的发展现状
通信光缆主要包括多根光纤芯和包层组成的缆芯、外保护层，属于全介质光缆，是电力系统中最为理想的通信线路。通信光缆主要依靠电流传输信号，在数据信息传输方面具有一定优势，但是其传输信息量较小。ADSS光缆则因为其可以单独布放，比较适用于电力通信领域。目前我国电力系统改造过程中广泛应用ADSS光缆，但是我国通信光缆的产品结构和性能仍然需要进一步完善。
2.5塑料光纤的发展
塑料光纤在我国也得到了广泛应用，其成本低廉、传输速度较快，是优质的短距离信息传输介质。它主要利用光的全反射或者光在塑料纤维内的跳跃来进行传输，因此在数据传输系统领域有巨大的潜在市场。塑料光纤可以应用于海底。在海底进行铺设时，海底光纤使用绝缘材料包裹导线，同时其两端采用激光器，大大节约成本，相应的通话费用也有一定的减少。
3我国光纤通信技术在未来的发展趋势
3.1超大的容量，超长的距离
超大容量、超长距离的传输技术在我国通信技术领域将有广阔的应用前景。波分复用技术（WDM）通过增加单根光纤中传输的信道数，大大提高光纤传输系统的传输容量。目前1.6Tbit/s的光波分复用系统已经大量商用，同时全光传输的距离也在逐渐增加。而光时分复用技术（OTDM）通过提高单信道速率来提高传输容量，使目前单信道最高速率达到640Gbit/s。要想进一步提高光纤通信的传输速度和传输容量，仅仅依靠光波分复用技术或光时分复用技术是很难实现的，必须同时结合光时分复用和光波分复用技术，只有这样才能进一步提高光纤的传输速度和容量。
3.2光网络智能化
智能化的光网络是我国光纤通信技术未来非常重要的发展方向。近50年的发展历程中，信息传输一直占据着光纤通信技术的主导地位。随着计算机技术的迅猛发展，网络技术和通信技术实现完美结合，进一步促进光网络通信技术朝着更高更好的方向发展。现代化的光网络不仅能实现信息数据的传输，同时结合计算机控制技术、自动发现功能及更加完善的自我保护修复能力，真正形成智能化的光网络。
3.3摆脱电处理过程，实现全光网络
关键词：光纤；光纤通信
1 光纤通信的原理、分类和优势
1.1 光纤通信
光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。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。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。它包括以下几个主要部分：光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高的多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十亿倍。
1.2 光纤通信的优点
⑴光缆线路的中继距离长，所需中继器数量比电缆线路少的多，在本地网布线及综合布线中一般不需设中继器。
⑵光缆线路一般无需进行充气维护。
⑶光缆接头装置及剩余光缆的放置必须按规定方法进行，以保证光纤应有的曲率半径，尽可能减少信号衰减。
⑷在水泥管控中布防多条光缆是均需加塑料子管保护，减少摩擦力对光缆护层的损伤，同时能防止光缆被扭曲而使光纤收到损伤。
⑸光纤的接续方法与设备均比电缆线路复杂，技术含量高。
⑹光缆线路架空铺设时要采取比电缆线路更为严格的保护措施。
1.3 光缆的分类
常用光缆的分类：
⑴ 按缆芯结构分层绞式光缆、中心管式和骨架式光缆
⑵ 按线路敷设方式分架空式、管道式、直埋式、隧道光缆和水底光缆
⑶按使用环境与场合分室外光缆、室内光缆和特种光缆
⑷按网络层次分长途光缆、市内光缆、接入网光缆。
2 光纤通信的发展历史
光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。随着不断的实践和技术的提高，1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能非常好的的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.5千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近石英光纤理论损耗极限。
经过多年的发展，光技术的两个主要方向WDM和PON已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面也有了很大的发展，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。在我们国内，光纤光缆的生产能力过剩，供大于求但是特种光纤如FTTH光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别。
3 光纤通信技术的热点和发展趋势
3.1 向超大容量WDM系统的发展
将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，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。基于WDM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。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps。
3.2 向超高速系统的发展
10Gbps系统已开始大批量装备网络，但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通，光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（WDM）方式进入了大规模商用阶段。
3.3 实现光联网
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。光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号，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。
光纤通信是一种以光线为传媒的通信方式，它主要利用光波实现信息的传送。光纤通信技术最基本的系统组成有三大板块，主要有：光的发射、接受和光纤传输。该通信系统可以单独进行数字信号或者模拟信号的传输，也可以进行类似于多媒体信息和话音图像多种不同类别的信号的混合传输。光纤通信的基本特征如下。1.1宽频带，大容量在光纤通信技术中，光纤可容纳的传输带宽高达50000GHz。光源的调制方式、调制特性以及光纤的色散特性确定了光纤通信技术系统的容许频带。比如说，有一些单波长光纤的通信系统，通常使用的是密集波的分复用等复杂一些的技术，从而避免通信设备存在瓶颈效应等电子问题，促使光纤宽带发挥积极的效应，增加光纤传输的信息量。1.2抗干扰光纤通信有一个特别好的优点，就是它拥有极强的抗电磁干扰能力。由于光纤通信的主要制作原料——石英，具有极强的绝缘性、抗腐蚀性，所以光纤通信具有极强的抗干扰能力。光纤通信也不会受到电离成的变化、太阳黑子的活动和雷电等电磁干扰，更不会在意人为释放电磁的影响，石英为光纤通信技术带来了巨大的优势。光纤的质量轻、体积小，既能有效节省空间又能保证安装方便。而且，制作光纤的原始材料来源丰富，成本低廉，温度稳定度高、稳定性能好，所以使用寿命一般都很长。光纤通信优势明显，促成了光纤通信技术在现代生活中的广泛应用，并且这个应用过的范围还在不断的拓展。
2光纤通信技术发展特点
2.1扩大了单一波长传输的容量
当今社会仅单一波长传输的容量就高达40Gbit/s，并且相关部门在这个基础上已经开始研究160Gbit/s的传输技术。在研究40Gbit/s以上的传输技术时，应该对光纤的PMD做出具体的要求。2002年，美国优先在LTU-TSG15会议中提出了将新的光纤类别引入40Gbit/s系统的倡议。并且认为在PMD传输中一些问题有待探讨。我们坚信在不久的将来，举世瞩目的专门的40Gbit/s的光纤类型将会出现。
2.2超长距离的传输
在传输网络的骨干中，理想的传输形式莫过于无中继的传输。迄今为止，一部分公司正在采用的技术是色散齐理，它能够实现：最短2000千米至最长5000千米的无电中继类型的传输。另一部分公司正在不断改进，提升完善光纤指标，应用拉曼光，放大光传输距离的延长。
2.3适应DWDM运用
普遍应用的是32×DWDM系统，64×和32×10Gbit/s的系统正在研发中，已经取得了不小的进展。DWDM技术得到了广泛的应用，各研究机构必须加强光纤非线性标准的严格控制。最新推出的ITU-T技术很好地针对光纤制定了测试方法标准，完成了非线性属性的标准。明确非线性的测试指标，提出有效面积的相应指标，尤其要完善光纤的非线性的特性。
3光纤通信发展现状
3.1普通光纤发展现状
我们最常见的光纤就是普通光纤。光通信技术的进步，系统逐步发展，单一波长信息容量和光中继距离的加大G652光纤的性能产生了进一步提升的可能，表现在不同的区域，一种符合ITUTG654规定截止波长的单模光纤，还有符合G653规定的单模光纤，做出了发展性完善。
3.2核心网发展现状
我国的几大干线已经全面地采用了光缆，多模的光纤遭到合理淘汰，全面实施单模光纤。常用的有G652和G655两种光纤。G653在我国初步使用后，今后不会继续发展。G654也因为不能实现该种通信方式系统容量的大幅度增加，因此从来没有使用到我国陆地光缆中。干线光缆主要在室外，多数使用分立光纤，这些光缆中的旧式结构已经停用。
3.3接入网光缆发展现状
接入网的光缆具有分支多、距离短、分差频繁等特点，通常通过增多光纤芯数的方法来增加网容量。由于市内管道的管道内径一定，结合光纤的芯数增多和集装密度的增大减轻光缆重量，缩小光缆直径十分重要。接入网通常采用的是G652单模光纤或者是G652C低水峰的单模光纤。后者在我国只有少量投入使用。
3.4室内光缆发展现状
室内光缆通常需要能够满足不同的要求，具备多种功能。比如说数据、话音以及视频信号的传送，还可能在遥控和传感器中得到应用。IEC的电缆分类中，指出了室内光缆。它至少要包括两大部分，即局内光缆与综合布线。综合布线的光缆一般布放在室内的用户端，主要用途就是供用户使用，因此必须要全面考虑到它的易损性。局用光缆主要布放在中心局以及其他各类电信机房内，布放的位置相对固定。
3.5通信光缆在电力线路内
光纤只是一种介电质，光缆却可以是一种全介质，而且是完全无金属的。这种全介质的光缆将会成为电力系统中最理想的线路。在电线杆的敷设中普遍应用两种全介质光缆的两种主要结构：一种是用于架空地线的缠绕式的结构，另一种是全介质自承式的结构。因为全介质自承式的结构可以单独地布放，适应范围广，在我国当下的电力系统改造过程中得到了广泛实施。国内已经生成许多种类达到市场要求的ADSS光缆，但是在其产品的结构和性能等方面还需要更进一步的完善。
4光纤通信的主要应用形式
在光纤通信的各种应用形式中，最普遍最常见的就是电子公文。当代社会的信息化逐渐发达，网络用户需求不断上涨，无纸化办公成为一种时尚。这就出现了电子公文。
4.1电子公文与纸质公文的共性和差别
纸质办公是一种传统的办公模式，在历经了多年的传承之后，在为人们传递信息的同时也暴露出了许多的问题，类似于容易流失，耗费资源，流转较慢等。电子公文的产生就有了很大的区别。虽然两者都是信息流传的载体，但是电子公文具有显而易见的优越性。现代化信息社会必须有无纸化，在此基础上朝着网络化、信息化、科学化、自动化、智能化的趋势快速发展。
4.2电子公文的必要性
传统观念认为电子公文要应用计算机操作，十分不便，更加依赖于直观的纸质公文，但是纸质公文存在严重的资源浪费、信息遗失和字迹模糊等缺陷，所以，电子公文代替纸质公文始终是必然的趋势。相对于纸质公文在日常工作中的收文登记，承办传阅过程中对手工以及腿功的依赖，以及在领导外出时，公文传递的不便，电子公文只需要一台电脑和一根网线就能够轻松地解决问题，而且保证省时省力，可复制，可粘贴，可备份，超值又有效。利用空间小，保存时间久，受外界因素影响小。
4.3电子公文技术问题
电子公文要想能够实现无纸化的办公条件，必须依靠人们的共同努力，制造出一套良好的、完善的、实用的管理制度，保证电子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。电子公文是信息传播的载体，是传递讯息的渠道，随着现代化办公水平的提高，电子公文的质量也必须精益求精。所以，必须明确电子公文的几项专业技术，抓住进步的空间。电子公文不能满足于现有的硬件配置。在软件设计方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。实际应用过程中，计算机操作人员的技术掌握和应用能力不到位。软件的后续升级不及时，其他软件系统的兼容性存在问题。
5光纤通信的发展与展望
就光纤通信的具体应用的详细分析，让我们更好地了解了光纤通信技术。光纤通信技术已经成为现代化信息时代的必要性存在。现在从关键点回复到光纤通信的全局考虑，光纤通信的未来发展趋势十分可观。可发展的趋势涉及很多领域，下面就让我们进入深入详细的探讨。
5.1光网络智能化
光网络智能化的实现是在光纤通信技术当中十分关键的研发方向，在光纤通信技术将近40年的发展历程中，传输一直占据着主要地位，成为光通信技术的干线。伴随着计算机技术的连续进步和发展，完美地将通信技术与计算机技术结合起来，促使网络技术发生更高层次的发展和进步。现代光网络在实现传输的同时，结合了连续控制技术、自动发现能力和更加完善实用的保护和恢复功能系统，真正实现了光网络的智能化。
5.2全光网络
全光网络是光纤通信技术在发展过程中的最高层次，是光线技术发展到顶端的最理想阶段，也是未来通信网络将要发展成为的最终目标，也就是说未来的通信网络就是属于全光的时代。原始的全光网络对于实现节点处的全光化虽然是可操作的，但是在各网络节点处采用的仍然是电器件，这就会阻碍光纤通信容量的稳步提升，所以，全光网络就是光纤通信网络不断发展的终极目标。
5.3光器件集成化
在光电子器件发展的过程中，追求的就是光器件集成化的真正实现。考虑到全光通信网络实现过程中的关键点，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光网络通信技术的核心技术。将检测器、激光器、调制器和其他类型的集成芯片集成到一个芯片中才能完成光子集成芯片的制造。这些集成是通过往不同材料的各种薄膜介质表层上的连续沉积来实现的，主要应用的材料有磷化铟和砷化铟镓等等。这是一种十分复杂的技术，但是由于传统互联网接入技术有限，接入带宽不足，以及现代互联网多媒体的发展需求，单纯地通过改良设备来扩大宽带，提高速度的做法是很不现实的，我们必须实现光器件的集成，从而保证光纤通信的发展核心坚固扎实。
6结语
关键词：光纤通信；实践教学；教学效果
作者简介：王文珍（1977-），女，山东烟台人，中南民族大学电子与信息工程学院，讲师。（湖北 武汉 430074）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0134-01
光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的一种信息传输方式。光纤通信系统因其巨大的带宽、优良的传输特性已成为信息社会最重要的通信传输手段。[1]“光纤通信技术”是电子信息、通信工程、光电子等专业的重要专业课，培养具有光纤通信理论和一定实际操作能力的人才，也成为相关专业越来越迫切的任务。[2]该课程主要讲述了光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。为了进一步提高“光纤通信原理”课程的教学质量，开设了光纤通信实验课，使学生进一步消化课堂上学到的理论知识，加深学生对光纤通信系统工作原理的理解，并为以后从事实践技术工作奠定基础。[3]
在教学过程中，理论部分采用引入主动式的教学方法，使学生积极主动地参与教学活动，保持与前沿知识同步，实践教学部分除了利用光纤通信实验系统开出的固定的基础实验之外，还通过光纤通信仿真软件OptiSystem，对实验设备无法满足的实验进行仿真验证，取得了满意的教学效果。
一、光纤通信实验系统介绍
光纤通信实验系统由光无源器件实验平台、模拟图像传输系统、计算机数据传输系统、光终端机、电终端机以及误码测试模块、OTDR功能等几大部分组成。系统布局如图1所示。
光无源器件主要由两个波分复用器，一个分路器，一个衰减器，两个连接器和多根尾纤，用这些器件可以构成单芯双向光纤通信系统以及波分复用光纤通信系统等。
模拟传输系统把来自摄像头的视频基带信号进行适当地处理，送入光发送模块。经过光纤传输，进入光接收模块进行视频基带处理后，由监视器显示来自发端的视频信号。模拟传输系统主要由图像传输（收／发）模块组成。
计算机数据传输系统是一个双向双工的不对称信道。它把来自计算机1的数据经过数字光纤信道，发送到计算机2。计算机2可把数据通过直通信道，传送到计算机1。
光终端把来自电终端的信号经过线路接口电路（HDB3编译码）后，进行扰码（解扰）、光纤线路编码（CMI／5B6B编译码），然后进入光收发模块，经过光纤之后，可以通过光无源器件，传输到对端。
电终端首先把各路基带信号复接为E1标准的群路电信号，通过光终端发送电路变换为光信号，然后经光纤传输到接收端，在接收端再经光终端的光检测电路变换为电信号，送入电终端分路处理。
在实验系统中，系统的组成、功能电路、信息流程与实际光纤通信系统在技术上保持基本一致。学生通过实验能够较全面地掌握光纤通信的系统组成、基本原理、关键技术以及主要技术指标的测量方法。这对学生理解与掌握光纤通信理论和技术，提高实验教学质量具有重要意义。
以5B6B码型变换的实验为例，该实验的主要目的是让学生熟悉5B6B线路码型的编码、译码的基本原理。图2给出了示波器的观察结果：（a）是编码输入数据的波形；（b）发送分组指示的波形；（c）编码输出数据的波形；（d）是接收译码输出数据的波形。两信号完全同步，但存在时延。
二、软件仿真
对实验设备无法满足的实验，利用软件仿真的方式，可以比较直观形象地掌握各个参数对光纤线路或通信系统的性能影响，弥补试验设备的局限性，拓宽学生的视野和知识面。鉴于复杂光通信系统和网络研发和工程规划的需要，学习通信工程专业的学生在大学专业课程学习过程中，辅修一些软件分析和设计光通信系统的知识也是非常必要的。光通信系统的软件辅助分析设计工具在行业中已发展多年，相关软件产品品种较多。其中商业化应用较为成功的是由加拿大OptiWave生产的OptiSystem软件，OptiSystem是一款光通信系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用的一个基于实际光纤通信系统模型的系统级模拟器。
OptiSystem开启，图形用户界面如图3所示。
创建一个由外调制激光器所组成的光发送器模型。如图4所示。OptiSystem提供了多种观察仿真结果的途径，通过展开Component Library下的Visualizer Library菜单，可以浏览后处理仿真结果。可视化根据输入信号的不同分为电可视化和光可视化。在时域中利用示波器（图5（a））观察电信号，在频域内用光谱分析仪观察光信号的光谱（图5（b）），在时域内用光纤观测仪观察光信号（图5（c））。
三、结论
本文结合光纤通信技术的特点，对实验系统从实验箱和仿真软件两个方面进行了论述。学生通过在实验箱上测试，把理论和实践联系起来，能更好地理解整个光纤传输过程、掌握光纤相关理论及具体性能测试。而且，实验系统具有扩充功能，能和计算机连接，实现图像传输及图像处理等功能。同时对实验设备无法满足的实验，利用软件仿真的方式，可以比较直观形象地掌握各个参数对光纤线路或通信系统的性能影响，拓宽学生的视野和知识面。
参考文献：
[1]邓大鹏.光纤通信原理[M].北京：人民邮电出版社，2006.
1.1在铁路中建设无线通信光纤直放站可以大大提高无线网在整个列车中的使用
与传统的信号发射装置不同，铁路无线通信光纤直放站与以往最大的优点就是在信号的传输途径上，铁路无线通信光纤直放站中装置了WCMD3G/4G信号，使信号的传输速度更为快捷，信号的质量更加稳定，可以实现对整个列车进行无线网的覆盖。作者为了让文章更为实际，亲自体验过在建设多座铁路无线通信光纤直放站的列车，经过作者的测试，在有铁路无线通信光纤直放站的网络信号覆盖的地区，移动通讯设备的信号是满格，与普通的列车上移动通讯设备信号时断时续有着相当大优势。
1.2作者通过对张集（张家口至集宁）铁路内蒙古段为调查对象
对光纤直放站在解决弱场覆盖和位置定位的问题上做过一部分分析，得出了以下结果。张集铁路内蒙古段共有5个中间站:友谊水库、兴和、庙梁、西土城、古营盘，线路地形虽没有高山、隧道，但沿线路段有部分丘陵及小山包，多处有挖方地段，路堑最高有近50米，站间距一般在20公里以上,其中庙梁至西土城站间距离28.6公里，线路存在弯道。安照铁路无线列调场强覆盖的要求，车站信号传输距离应达到站间距的一半，为达到这一要求，并根据以上地形特点，在区间增设光纤直放站以加强信号覆盖，这无疑是一个非常明智的选择。
1.3光纤直放站由近端机和远端机组成
近端机设在通信机房内,远端机设在区间,在近端机和远端机之间利用有线通信沿线敷设的20芯光缆中的11芯、12芯光纤，将车站无线信号转换成光信号传输到光纤直放站远端机，再由远端机天线继续进行发射已增强信号覆盖。
2进行铁路无线通信光纤直放站建设的最佳位置选址工作
2.1铁路无线通信光纤直放站与交通运输总站之间一定要有传输介质的存在
这样才能确保铁路无线通信光纤直放站能及时获取运输总站发出的信息，从而根据铁路无线通信光纤直放站所处的地段，运用信息放大器来增加信息量的发射功率，让列车接收到电讯号更加准确。
2.2在列车形式在云贵山区这样崎岖的山谷里的时候
由于回音而可能造成对铁路无线通信光纤直放站发出信号的干扰，在列车行驶在这样的路线中时，可能由于回音与无线网络信号混杂而产生电磁波。电磁波对铁路无线通信光纤直放站发出的无线信号有着极大的干扰作用，从而使得全车的信号覆盖率降低。就是因为这样，在这种山谷地区，应该加大对这铁路无线通信光纤直放站的建设，通过建设成功的多座铁路无线通信光纤直放站之间的联系作用，才能抵抗电磁波的冲击。因此，在设置铁路无线通信光纤直放站的位置时应该考虑：远端机覆盖相互独立，不会因为一台设备而使其它设备中断。
2.3在选择建设铁路无线通信光纤直放站车站的地址时
应当避免噪音对铁路无线通信光纤直放站的影响。铁路无线通信光纤直放站在接收电台接收端接收列出发出的信号时，也会收到其他噪音的影响，使得信息质量存在严重问题。这些杂音会混杂在铁路无线通信光纤直放站发出的信号里，破坏铁路无线通信光纤直放与列车的有效平衡。因此，选址的时候要充分考虑植物的优势，植物会对噪音有吸收作用，对铁路无线通信光纤直放站的功能有所提升。
2.4在选址的时候要考虑电力系统供应方便的地方作为铁路无线通信光纤直放站的建设地点
由于铁路无线通信光纤直放站需要可靠的电源，在铁路系统一般选择沿铁路两边架设的10kV自闭和贯通电源，两路电源一主一备，因此，要考虑电力电缆方便过轨的地方。如果电力供应不可靠，会严重影响铁路无线通信光纤直放站与列车之间的实时交流，造成列车驾驶员无法对前方路段进行了解。
3对铁路光纤直放站位的建设位置做出恰当的调整
3.1直放站附近地势起伏较大时
应选择高地段进行立塔，这样可以减少铁塔高度以降低成本及延长传输距离。
3.2在建设铁路光纤直放站位时
应考虑发射塔与电气化铁路回流线的安全距离，一般选择塔身最近处距回流线不小于3.5米。
3.3电力系统的供应对铁路光纤直放站的影响
铁路光纤直放站也需要电力的供应。如果，在铁路光纤直放站的电力系统时断时续会对网络信号的传输起到阻碍的作用。因此，有铁路光纤直放站应该建设在电力系统供应充足的电线杆附近，能源源不断的获得电力的供应，从而保证铁路光纤直放站发出的网络讯号的完整性。
3.4铁路光纤直放站位置一般有设计定位
设计定位时分析地形，并进行场强测试，但由于设计进行场强测试时，一般路基还没有成效，特别是无法测出高挖方地段的场强，而且设计进行场强测试时发射及接收和线路竣工后车站电台发射及列车台接收还有误差，因此要根据需要进行调整。
4结束语
主题词：光纤通信；PDH；SDH
中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-02
Study on SDH and Optical Fiber Communication
Li Guangming
(Network Management Center of Xi'an Politics Institute,Xi'an710068,China)
Abstract:With the rapid development of modern communications technology,optical fiber communication rate has increased to a Gbps order of magnitude,the fiber optic backbone transmission system is from PDH to SDH transition.New SDH technology system,this paper first introduces the quasi-synchronous digital multiplex system-PDH described PDH disadvantage;focuses on the basic concepts and technology of synchronous digital multiplex system-SDH,including the characteristics of SDH,STM-N frame structure and the rating of multiplexing,PDH to SDH multiplexing mapping;outlook for optical fiber communication.
Keywords:Optical fiber communications;PDH;SDH
一、引言
光纤通信在现代通信网中有着广泛应用，是现代通信的重要支柱。光纤通信是以光波为载波、以光导纤维为传输媒介的有线通信，具有传输容量大（或频带宽）、无中继传输距离长、适于数字传输等特点，因而广泛应用于市话网局间中继、长途干线传输、跨洋海底通信等场合，后又发展应用于用户接入网、有线电视（CATV）、计算机区域网、农村电话网等等。可以说在当今的有线通信中，干线通信、宽带通信都是采用光纤通信。
随着现代通信技术的高速发展，光纤通信的速率已从Mbps、几十Mbps、百Mbps提高到Gbps、10Gbps甚至更高速率，光纤通信的应用也从早期的点对点通信，发展成为今天庞大的光纤传输网。在此情况下，传统的准同步时分数字复接体系-PDH的缺点愈来愈突出，不利于现代通信网的进一步发展。为此，国际电信联盟ITU-T（CCITT）于近几年制定了同步数字复接体系-SDH。SDH是关于高速数字传输的一系列标准和建议，其对于高速数字传输及现代通信网的进一步发展，具有重要的指导和规范作用。
二、准同步数字复接体系―PDH
（一）PDH复接等级。光纤通信最早是应用于多路电话的数字传输，并一直继承演进至今。话音信号经过抽样、量化编码和脉冲调制（PCM），变换成速率为64Kbps的数字信号。因而，64Kbps是时分数字复用的基础速率，也称为PDH零次群。另外，电话的多路传输除了要传输数字化的话音信号之外，还必须传送电话交换（接续）的控制信号、线路状态信号等。所以，将一定数目的64Kbps话音信号、相应的信令信号和帧同步、信道服务信号等，以帧的形式复接成群路信号，就构成了PDH一次群，也称为基群。
由于历史的原因，PDH复接等级形成了以1544Kbps为基群速率和以2048Kbps为基群速率的两大系列，而两大系列在往高群次复接时又产生了分支。
我国采用以2048Kbps为基群速率的数字复接等级，该基群也称30/32路基群，即30路64Kbps话音信号，2路64Kbps非话信号。2路非话信号由30路电话的信令比特和帧同步、复帧同步、信道服务等开销比特组成，30/32路基群有严格的帧结构，从基群依次按4倍等级往上复接。
在PDH复接系列中，从零次群（64Kbps）到基群（2048Kbps）是同步复接，从基群往高次群采用准同步复接。所谓同步是指多路数字信号之间，其时钟频率和相位有完全确定的关系，或者说信号之间的时钟频率和相位关系确定。当支路信号与复接单元时钟同步时，即是同步复接。如果支路信号与复接时钟的标称速率相同，而实际上有一个很小的容差，这种复接一般采用准同步复接。
PDH基群往高次群采用准同步复接，正是考虑支路信号来自于不同的设备，各自有不同的时钟源，信号的实际速率与标称速率会有一定的偏差，与复接单元的复接频率不完全一致，不能采用同步复接。PDH准同步复接采用正码速调整技术，将各支路码流调整到一个统一的较高速率，然后进行同步复接。
在PDH高次群信号中，除了低次群支路信号之外，还包括各支路码速调整比特和高次群帧同步、高次群信道服务等开销比特。所以，高次群的速率稍大于支路速率的四倍。CCITT关于这种准同步复接的一系列建议和标准，称之为准同步数字复接系列―PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）。
（二）PDH的缺点。随着光纤通信速率的迅速提高和应用的网络化，PDH数字复接体系的缺点愈来愈突出，不利于现代通信网的进一步发展，其主要表现在：
（1）PDH存在着以1.544Mbps为基群速率和以2.048Mbps为基群速率的两大复接系列；高次群复接没有统一的帧结构；不同系列、不同厂家的设备难以直接互通。
（2）PDH复接首先将各支路信号通过正码调整，调到一个较高的速率，然后以比特间插的方式进行复接，破坏了字节的完整性；低次群信息在高次群帧结构中没有确定的位置。所以，要在传输链路的中间节点上下低速支路，必须用同厂家的复分接设备逐级分接和逐级复接，上下支路困难。
（3）PDH网络接口的电接口是标准的，光接口没有标准化，不同厂家设备在光链路上不能互通。
（4）PDH帧中开销比特较少，不能满足现代通信网运行、管理和维护（OAM）的通信需要。
为了克服这些缺点，适应现代通信的高速数字传输和通信的网络化，国际电联ITU-T(CCITT)于近几年制定了“同步数字复接系列―SDH”（Synchronous Digital Hierarchy）系列标准，使1.5Mbps以上的数字复接标准化，也使高速率数字传输更加符合现代通信网的要求。
三、同步数字复接体系―SDH
（一）SDH的定义及特点。SDH是有关通过物理（主要是光）的传输网路，传送适配的净荷（Payload）的标准化数字传送结构的一个系列集。通俗地讲，SDH就是关于高速率数字传输的一系列标准，包括标准化的帧结构，标准化的网络单元，标准化OAM（运营、管理、维护）开销字段，标准化的电、光接口等。
（二）SDH的帧结构及复用等级。STM-N的帧是一个9行270×N列字节的矩阵形结构，传送一帧的时间（周期）为125us，帧频8KHz，与话音信号数字化的抽样频率相同。帧中信号的传输顺序是：从矩阵的左上角开始，按照从左至右从上至下逐字节进行传送。
（三）SDH的开销。SDH的一个重要特点就是它有标准化的贯穿全网的运营、管理、维护（OAM）功能，SDH帧中丰富的开销比特就是为实现这一功能而设置的。
（四）SDH的指针。在从PDH到SDH的映射复用过程中，有一种适配速率和指示相位的重要技术―指针技术。适配速率就是对信号速率进行校正，将其调整为规定的码速率以便同步复接。指示相位就是指示在本等级帧中信息净荷的起点。应用指针技术是SDH的最大特点，也是SDH能简单方便地上下支路信号的关键所在。
SDH的指针分为TU指针和AU指针两种。指针的原理就是用指针字节中的特定比特，动态指示低阶信号的正/零/负码速调整操作，指示在本级帧中信息净荷的起点。
另外，指针的作用还包括：当网络处于同步状态时，指针用于同步信号之间的相位校准；当网络失去同步时，指针用于频率和相位校准；当网络处于异步工作时，指针用作频率的跟踪校准。指针还可用来容纳网络中的相位抖动和漂移。
（五）SDH传输系统的应用。SDH系统的主要特点是：组网能力强，系统运营、管理和维护方便，适用于大通信量的场合。所以，其主要应用于公网或骨干网的新建项目和对原有光纤传输网的升级改造。在总装北京和各基地的通信专网中，目前普遍应用的是点对点PDH光纤传输系统，并将在今后一个时期内仍然以PDH为主。但从发展的角度看，在有些大通信量场合，或者组网要求高、中间要上下支路的场合，应考虑采用SDH光纤传输系统。
四、光纤通信的展望
（一）光纤通信的应用趋势。光纤通信除了继续在通信网中普及之外，新的应用趋势有二：一是光纤向用户延伸。即所谓的光纤到路边（FTTC）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到家庭（FTTH），以逐步实现用户接入宽带化。二是，利用光波分复用（WDM）、光纤放大器、SDH等光纤通信新技术，对现有传输网进行升级改造，大幅提高传输容量，优化网络结构，强化网络功能。
（二）光纤通信的新技术研究。光纤通信的理论容量应在20Tbps以上，目前应用系统达到Gbps数量级，进一步提高光纤传输容量还有很大空间。直接提高调制速率到10Gbps以上时，受到半导体电子线路固有特性的限制而遇到了新问题。所以，在提高容量方面，有望较快投入应用的是光波分复用（WDM）和相干光通信，即在同一光纤上开辟多个光信道，成倍提高光纤的通信容量。
在延长无中继传输距离方面：首先是参铒光纤信号放大器的研制取得了重大突破，其对光信号直接放大，放大增益达30dB，并由此带动了其它方面研究工作。其次是相干光通信，即利用相干接收原理，使接收机的灵敏度提高约20dB。三是，光纤新材料的理论研究有了新的发现；目前广泛应用的石英光纤的长波长传输衰减约为0.2dB/Km，接近理论值；而用氟化物制作光纤，理论上证明其对2-3um超长波长光波的衰减为0.0001-0.001dB/Km，也就是说氟化物光纤的无中继传输距离可达成千上万公里。
五、结束语
光纤通信是现代通信的重要手段，在现代通信网中有着广泛的应用，是现代通信的重要支柱。光纤通信的特点是通信容量大、无中继传输距离长。SDH是关于高速数字传输的一系列标准或技术规范，主要应用于高速率光纤传输；SDH传输系统的特点是：适合于大容量、链状或环状网应用场合（网络功能强），系统运营、管理和维护（OAM）方便；SDH对于现有的PDH传输具有良好的兼容性。SDH系列标准对于高速数字传输具有重要的指导和规范作用，促进现代通信网的进一步发展；同时，SDH也是一个十分复杂的技术体系。
光纤通信的应用有两个新趋势：一是光纤向用户延伸，二是利用光纤通信新技术对现有的传输网进行升级改造。随着光纤通信新技术研究的进展和应用，光纤通信将在现代社会中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]赵梓森.光纤通信工程[M].人民邮电出版社,1995,5
[2]邓忠礼,赵晖.光同步数字传输系统测试[M].人民邮电出版社,1998,5
笔者认为,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、光交换和集成光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趋势和市场。
光纤通信的发展趋势
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;加上宽带内容有所缓解,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,在0F62003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。
FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5～6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。
FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP比PON经济)。
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
发达国家发展FTTH的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON,因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。
中国ATM使用远比STM的SDH少,一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话,适合SDH网络,与IP结合没有EPON好,但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好,可用户电话,如用电话需要借助lAD技术。目前,中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。
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。如果采用无线接入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,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,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。
2、光交换的发展什么是通信?
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。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,由于目前光开关器件不成熟,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,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-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。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
3、集成光电子器件的发展
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。
中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。
光纤通信的市场
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊1200,现在价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
1光纤通信元器件与模块的基本种类分析
在获取网络及光纤区域网络上的模块与元器件的应用需要上存在这一定的差异，DWDM技术不是其中主要的发展方向和趋势。由于现阶段大多数的获取网和区域网距离高层次的发展程度上还有很大的距离，需要的一些传输频率普遍较低。比如，早已经确定出了现阶段非常热门的1Gb/s、OpticalEthernet标准，对于传输网络只能够单一频道的传输速率或者骨干的传输方式上，区域网络的传输方式上都已经能够很好的给予满足。
2光纤通信的被动元器件和模块技术分析
解多工器和DWDM光波长多工是光纤通信被动元器件和模块当中最为基本的器具所在，将一些不同的波长光分开到不同的光纤当中或是向着同一个光纤中合并，这就是解多工和多工两种形式。因为有较小的间距存在于DWDM频道之间，一般的时候会维持在100GHz或者50GHz。对于这种多工/解多工的任务，只有平头、陡裙、窄频的滤波器才能够予以胜任。可以对多种类型的技术进行使用，来将这种波长多工/解多工器制作出来，主要涵盖着阵列光波导元器件、传统绕射式光栅、光学镀膜、全光纤式元器件等。其中现阶段最为成熟的技术即为光学镀膜式的波长多工/解多工器。在光学镀膜式解多工器/波长多工中，光学镀膜式滤镜是关键的元器件之一。要将和要求相符合的DWDM滤镜制作出来，一定要确保有一百层存在于镀膜的层数当中，按照四分之一的波长来对每层的厚度进行确定，为了能够达到陡群和平头的要求，要对三个共振的空腔结构进行使用。并且最为重要的是要非常准确的确定出每层的厚度，需要有准确及时的厚度监控装置存在于制作当中。阵列式光波导元器件为制作DWDM波长多工/解多工器的第二种有效方式。在第一段结合处通过了入射光之后，由于绕射的作用，进而向着中间的阵列光波导中分布的入射，通过阵列光波导，光向着另一端中传导，不同变化率的线性相位改变会存在于不同频率的光中，在改变了这种线性相位之后，在第二段的结合处将会令不同频率的光在输出端的某一光波导中会重新的聚集。其中所谓的阵列天线就是其中的主要原理所在，在控制阵列波导的基础上，辐射光的方向对中盐阵列光波导的长度变化率和波导的间距能够适当的去选择，这样就会有定值的频道存在于频道的间距当中，这样在输出端的光波导阵列中就能够刚好聚焦入射进去，进而对DWDM多解工和多工的功能上能够很好的给予实现。全光纤式的元器件为第三种对DWDM解多工器/波多长工进行制作的方法，同时，又有两种大的种类存在于这类元器件中：串接光纤干涉仪式元器件和光纤光栅式元器件。在光纤的核心中，直接产生作用，对于一些周期性折射系数的光栅可以用UV光感器直接的感应出来，对布拉格绕射的作用上进行利用，能够将窄频发射式滤波器直接的制作出来。但是，由于是在一维光纤里面存在的一种反射式的滤波器，这样就很难分开入射光和其中的反射光，这样就需要对光纤干涉仪和旋光器的架构进行使用，不然光的损耗在其中就会非常的大。针对串接光纤干涉仪式的元器件，在对具有周期性穿透频谱的滤波器进行制作的过程中，对串接式光纤干涉仪进而就能够非常直接的进行使用，对光纤干涉仪两臂的长度借助适当的选择方式，对平头、陡群和窄频的要求上进而能够很好的给予完成。
3模块技术及光纤通信主动元器件
在模块和主动元器件方面，有这样几个重要的内容存在于具体的发展中：光传接模块技术、光放大器技术、选频激光、可调频激光、表面辐射激光技术等。光通信用激光光源的一种技术方式中就包括着表面辐射激光。因为存在着较短的共振箱，这样对单纵模的输出上就能够很好的给予完成，因此，窄频宽在其中是允许存在的；能够利用垂直的方式来发射输出光，因此对on-wafertest能够进行应用；因为存在着较为对称的辐射光模态，因此，向光纤中的耦合就能够非常容易的予以实现。因为存在这上述的一些特征，不管是构造的具体成本，还是元器件的在具体制程，和边射型激光比较起来都会非常的低。因此，造成边射型激光被用于短距离高速率的资料传输连接，被850nm的VESEL完全取代了。但是，现阶段还没有非常成熟的产品存在于长波长VESEL当中，因此，边射型激光还是该通信波段的核心所在。现阶段掺铒光纤放大器仍为光放大器的主要技术方式所在，可以是在L-band，也可以是在C-band上面，可以是拥有动态增益控制或者平坦化的复杂光放大器次系统。低成本是半导体光放大器的主要优点所在，但是，因为存在着较短的载子生命周期，因此，有着较大的非线性效应存在于其中，这样对很多波长不适合同时来进行放大。但是，在处理一些非线性信号的时候却非常的适用，集中3R技术就是其中的典型代表，就是将直接高速的信号直接的应用到光学层当中。Raman光放大器为另一种形式的放大器，这种类型的放大器就是对光纤的Raman效应进行合理使用，进而将放大的效果彰显出来，这样一个高功率的激发光源在其中是绝对不能缺少的。能够由激光发源的波长来决定光放大的波段，这是其中最为显著的优点所在，并且这种放大器有着分布式的特点，将光纤中的信号能够有效的降低下来，这样对传输信号时的非线性效应能够有效的降低下来，但是也有一定的不足之处，即为存在功率较高的激光发射源，并且还有较为昂贵的价格。
4结语
向着全光通信的方向发展，是现阶段光纤通信的主要发展状况。所以，光无源器件和光有源器件的结合，正在推动着光计算、光转换和光开关等技术的进步与发展，在以后的全光通信网络中是一种不可或缺的重要器件。分析现阶段的系统进展情况，仅需要调制器的光电集成器和DFB-LD就能够有效的完成高速光通信。同时需要有滤波器、阵列波导光栅和光分波合波器存在于其中，并且分析技术的主要发展情况，向着更密的信道间隔、更多的信道数和更高的信道速率发展，是WDM技术的主要发展方向，因此，在此基础上推动我国的光纤通信技术能够向着更加合理的方向发展。
作者：胡庆旦单位：湖南邮电职业技术学院
