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探析光纤通信技术的特点及其应用
日期:2019-03-07 15:21:45
【摘 要】我国的光纤通信技术随着经济和社会发展的需要而在近年来得到快速的发展,为我国的信息技术建设做出了巨大的贡献。在良好的发展态势下,基于现有的成就继续开展积极有益的探索,更加深层次地研究光纤通信技术,有利于保持我国光纤通信技术的地位,以与时俱进的步伐更好地推动社会经济的发展。积极探索和分析光纤通信技术的特点和应用领域,为光纤通信技术的发展提供有益的思考。
【关键词】光纤通信技术;特点;应用
光纤通信技术的重要性已得到全球范围的认识和认可,各个国家都在光纤建设方面不遗余力,投入大量的资金和政策支持,证明了光纤通信技术的重要性和巨大的未来前景。在我国,近年来国家对互联网发展的大力支持,以及三网融合等新应用背景的出现,光纤通信技术在我国得到了充分的发展和大量的应用,在未来的作用空间也还非常广阔。结合光纤通信的技术特点,理清光纤通信技术的应用之路能为我国信息化建设和光纤通信技术的相关产业的发展做好理论铺垫。
一、光纤通信技术的发展
自从1966年高锟博士开创性的推论一经面世,光纤通信技术的发展便一发不可收。1977年在美国首次成功地进行了光纤通信试验,并建立了第一代光纤通信系统。随即在1981年、1984年以及19世纪80年代中后期,光纤通信系统迅速发展到第四代。第五代光纤通信系统达到了应用的标准,实现了光波的长距离传输。我国在光纤通信方面的研究始于1974年,不久便取得突破性的进展。在20世纪70年代至80年代完成了一系列实用工程,这是现如今光纤通信技术广泛应用的基础。在20世纪90年代,我国在光纤通信方面建设颇多,新兴的光纤开始取代传统的电缆,光纤通信系统的国家干线逐步形成。新千年到来的时候,我国光缆的总长度已经达到125万公里,光纤用量已达到三千万公里。在光纤技术及相关元器件的研制方面,我国也有相当规模的技术和研究已进入生产环节。[1]
二、光纤通信技术的特点
光纤通信技术能够得以全球范围的大量应用,与其自身的技术特点密不可分。光纤通信具有传统的通信方式所不具备的多方面优势。
1.频带宽、通信容量大
比起铜缆和电缆,光纤的传输带宽大了许多,而且由于光波的特定使得光纤传输的损耗很小。比起微波技术,光纤传输的信号容量大了几十倍。比起电波,光纤的光波频率比电波的频率高了很多。所以,综合来看,只需要采用先进的技术手段为光纤传输的信息量扩容,光纤在信号传递过程中呈现的信息容量大和传递的距离远的特性就能令其他信号技术望尘莫及。
2.光纤损耗低、非常有利于降低施工成本
现今普遍采用石英光纤作为常用光纤,因为石英光纤比起其他光纤显示出损耗低、成本低的优势。加上玻璃材质特殊的电气性质,在使用石英光纤进行施工时由于其绝缘性可以不用安装接地和回路等设施,有效地降低了成本。从理论上讲,石英光纤的传输损耗还能降低,这将通过不断发展的技术水平在未来的某一天实现。
3.光纤具有良好的抗干扰能力
光纤通信中使用的石英光纤除了上述的电气绝缘性的特质,还有较好的耐腐蚀能力。但是石英光纤得以广泛应用的秘密在于其抵抗其他电磁干扰的能力非常强,不论是自然界的太阳黑子活动带来的电磁干扰,还是人为的如高压电线释放的电磁信号,都不能干扰光纤的信号传输。所以,光纤通信技术除了在民用方面应用广泛,在军事应用方面也得到了大量的发展。
4.无串音干扰,保密性好
传统的电波通信在信号传输的过程中,非常容易发生电波泄漏和串扰进而造成信号被截获,也就是窃听,其信息传输的保密性非常差。而光纤通信技术的优势是光波在传输途中既不会发生串扰,也不会泄漏,能够有效地保护传输的内容。因此,在传输质量上光纤通信既不会发生串音,在通信安全上光纤也有极强的保密性。
5.光纤直径小、占有空间小
光纤的直径小,占用的空间也小。为通信系统的施工带来减轻任务量和减少占用空间的好处,也为通信系统的小型化、集成化发展提供了有利条件。对于后期维护来说,占用体积小的光纤在各种管道中容易被识别和检修,缓解了地下管线的复杂性,为检修和维护简约了时间成本。此外,光纤的稳定性好、寿命长,加上一系列传统通信技术无法企及的优势,使得光纤通信技术在全球范围内普遍应用。
三、光纤通信技术在多个领域里的广泛应用
在光纤通信技术诞生几十年来,光纤通信技术得到了飞速的发展和非常广泛的应用。基于光纤通信的诸多优点,和在使用光纤通信技术时其物理属性带来的施工便利性和低成本优势,成为光纤通信技术在多种领域得以应用的原因。
1.广播电视领域
如上所述,突出的技术优势使得光纤在广播电视领域应用广泛。光纤是广播电视领域里重要的信号载体,尤其是光纤强大的抗干扰能力为音视频信号的传输提供了可靠的保障。现如今随着数字电视和网络电视的普及和发展,通过光纤传输电视信号和数据成为首选。特别是以光网为基础建设的现代广播电视体系,传输过程中不受干扰的可靠信号传输为高质量的广播电视建设铺垫了服务基础。[2]
2.军事领域
军事通信技术先进与否在很大程度上决定了一个国家的军力水平,尤其是在如今强调以科技武装军队,可靠实用的通信技术越来越受到军事方面的重视。从军事角度看,战争的形态在随着科学技术的进步发生着改变,未来的战争将是信息技术主导一切。因此,光纤通信技术应该并且已经得到军事领域的大量应用。将光纤通信技术引用到军事领域,可大大扩充通信系统的容量和质量,在信息传输的过程中能够达到军事级别的保密性,强大的抗干扰能力也是传统的通信手段不能达到的。由于军队的现代化发展趋势和对“未来战争”的未雨绸缪,光纤通信技术能够提供的高效率和少占用等特性也是提供参考的重要因素。此外,另一种无声的战争,信息战的基础也需要以光纤通信技术为基础的信息化装备。现在的军事已经大量使用了光纤通信技术,相信在未来会应用到更加深的层次和更加广的领域。   3.电力通信领域
技术优势让光纤通信技术在电力通信领域也得到了广泛的普及。在我国,电力通信领域正在推广光纤网络,并且已经完成了部分光纤布局工作。在电力系统中,光纤通信技术的规模庞大并且有完善的技术支持,可承载多种通信业务。在电力通信领域应用光纤通信技术的好处是提高了电力系统的稳定性,确保并提高了电力系统的安全性,积极推动了电力系统带来的生活和生产发展。
4.电信干线中的应用
科学技术特别是信息技术的迅猛发展对光通信技术的要求有了进一步的提升,加上各种专业通信网的发展需求,使得光纤通信技术以其优势被应用到各种不同的领域里。就我国来说,以光纤通信技术成立的进行全国信息传递的信息网就是很好的例子。光纤技术不仅以其广泛的应用得到大力的发展,为促进了我国的经济建设。
5.光纤接入网的应用
互联网的基础网络建设走上了FTTX的发展道路,具体表现为光纤到楼(FTTB)和光纤到户(FTTH)。光纤到楼是以辐射结构实现一种经济实惠的组网,具体是指用户的光纤业务是从住宅小区内连接到家中的,而光网络单元(ONU)就在小区内。从组网结构和实用性来讲,光纤到楼经济实惠。同样的,光纤到户则是光网络单元与用户相连,其业务量比较小。总的来说FTTX能够实现三网合一,是一种现代化的网络接入形式。
6.光纤通信衍生技术的应用
基于光纤通信技术的发展而发展出的新兴技术也为光纤通信技术的广泛应用提供了有利因素。比如说全光通信等技术。强大的全光通信技术不仅能容纳多种业务模式,还具有通信量大、性能强悍等特点,能够构建生存能力十分强大的网络环境。因为不需要光电转换而降低了成本,加上强大的业务优势和特性,全光通信技术在未来将得到广泛的发展。
四、光纤通信技术的发展趋势
光纤通信技术的物理属性和技术特性都决定它不仅在现在的发展中得以广泛应用,也要在未来大展手脚。在未来,光纤通信技术的发展趋势体现在以下几个方面:
1.超高速系统的演进
光纤通信技术的发展迅猛,光纤通信的传输速率在十年内能提高100倍,到时用户能够用上无限带宽。目前的商用系统中,最普遍的光纤传输速率为10Gbit/s,40Gbit/s的传输速率也已进入实用阶段。更高传输速率的160Gbit/s和640Gbit/s还在研究之中,距离投入实用还有一段路要走。受到光纤的物理特性的限制,光纤通信的进一步扩容采用光复用方式。目前光复用方式进入大规模商用的只有WDM和DWDM。[3]
2.光纤接入网
光纤接入网是信息高速公路“飞入寻常百姓家”的最后一步,是建设信息高速公路的关键技术。光纤接入网能够真正实现信息高速化、服务个性化、带宽最大化,能够最大程度地满足大众的需求。
3.全光网的前景
光纤通信的最终阶段是全光网通信,既是光纤通信发展的终极目标也是发展理想。光纤通信的超高速趋势会使光电转换环节成为瓶颈,电信号处理将会大大增加光纤网络的复杂程度和处理难度。全光网的关键就是信息传输的全过程都保持光的形式,不必经历电的转换,大大促进了高速网络的超大容量的实现。
五、结语
光通信技术特别是光纤通信技术为互联网的发展和社会经济的进步提供了强劲的推动力,社会发展的需求将促进光纤通信技术的进一步提高。目前光纤通信的信息传输速率还在随着技术的进步而不断增长,正在朝着光子网络的趋势进发。我国的光纤通信技术起步较晚但是发展迅速,各种相关研究在持续突破,相信在不久的将来,亿万用户将享受到光纤通信的“光速”服务。