王江東

摘要 光纜通信在我國已有20多年的使用歷史,這段歷史也就是光通信技術(shù)的發(fā)展史和光纖光纜的發(fā)展史。光纖通信因其具有的損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。目前,光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個(gè)領(lǐng)域,包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領(lǐng)域。本文主要綜述我國光纖通信研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。

關(guān)鍵詞 光纖通信;核心網(wǎng);接入網(wǎng);光孤子通信;全光網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào) TN913.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)1674-6708(2009)08-0050-02

光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。近年來,光纖通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展,新技術(shù)不斷涌現(xiàn),大幅提高了通信能力,并使光纖通信的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

1 我國光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展,光中繼距離和單一波長信道容量增大,G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化,表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

1.2 核心網(wǎng)光纜

我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜,其中多模光纖已被淘汰,全部采用單模光纖,包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過,但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量,它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖,不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外,在這些光纜中,曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu),目前已停止使用。

1.3 接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短、分支多、分插頻繁,為了增加網(wǎng)的容量,通常是增加光纖芯數(shù),特別是在市內(nèi)管道中,由于管道內(nèi)徑有限,在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量,是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用,目前在我國已有少量的使用。

1.4 室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并且還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜,筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房內(nèi),布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi),主要由用戶使用,因此,對其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。

1.5 電力線路中的通信光纜

光纖是介電質(zhì),光纜也可作成全介質(zhì),完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu):即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放,適應(yīng)范圍廣,在當(dāng)前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)已能生產(chǎn)多種ADSS光纜滿足市場需要。但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能方面,例如,大志數(shù)光纜結(jié)構(gòu)、光纜蠕變和耐電弧性能等方面,還有待進(jìn)一步完善。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大,是目前的一種熱門產(chǎn)品。

2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo),而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢想。

2.1 波分復(fù)用系統(tǒng)

超大容量、超長距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來,波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用,同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù),與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同,OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限,可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)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(hào)在超高速通信系統(tǒng)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性和偏振模色散(PMD)的適應(yīng)能力較強(qiáng),因此,現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)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(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

2.2 光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區(qū),群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡,因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。

光孤子技術(shù)未來的前景是在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信,時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上。在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE,光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100 000km以上,在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

2.3 全光網(wǎng)絡(luò)

未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段,也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高,因此,真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長來決定路由。

全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性和可擴(kuò)展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度和較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。

目前,全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

3 結(jié)論

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái),在未來信息社會(huì)中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”,但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看,光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來如愿到來。

參考文獻(xiàn)

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浙江杭州科協(xié)為企業(yè)服務(wù)獲科技部立項(xiàng)支持

日前,浙江省杭州市科協(xié)開展的“為企業(yè)服務(wù)”行動(dòng)得到科技部的認(rèn)可,建設(shè)的“面向中小企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移綜合服務(wù)平臺(tái)”獲得了科技部的立項(xiàng)支持,并獲補(bǔ)助資金80萬元。

自年初以來,杭州市科協(xié)確定了“為企業(yè)服務(wù)、為農(nóng)村服務(wù)、為決策服務(wù)”的專項(xiàng)行動(dòng),并為此制定了專門的實(shí)施意見,成立了“三服務(wù)”指導(dǎo)協(xié)調(diào)小組,確保該項(xiàng)工作扎實(shí)有效地開展。

杭州市科協(xié)積極開展院士專家服務(wù)工作,確立了“科協(xié)為院士服務(wù),院士為杭州服務(wù)”的服務(wù)宗旨,并推動(dòng)企業(yè)與院士共建“院士工作站”,努力促使“院士專家為杭州服務(wù)”形成長效機(jī)制。前不久,杭州市首家“院士工作站”落戶杭州汽輪動(dòng)力集團(tuán)有限公司。來自東北大學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)專家聞邦椿院士將入駐杭汽輪,“零距離”服務(wù)企業(yè)。近期,杭州市科協(xié)還將在經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建立第二家“院士工作站”。

為進(jìn)一步將“為企業(yè)服務(wù)”行動(dòng)引向深入,杭州市科協(xié)專門邀請了中國工程院院士陳清如,中國科學(xué)院院士沈家驄,中國科學(xué)院院士聞邦椿,以及中科院理化所副所長吳劍峰等知名院士專家,舉辦“院士專家企業(yè)行暨專題報(bào)告會(huì)”活動(dòng)。目的就是為了搭建一個(gè)企業(yè)和專家都迫切需要的溝通合作平臺(tái),有機(jī)地將企業(yè)實(shí)際需求和專家掌握的人才智力優(yōu)勢結(jié)合起來,建立起產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟,使雙方在這樣一個(gè)平臺(tái)中各展己長,各取所需,最大限度地集聚和整合技術(shù)創(chuàng)新要素,提升在杭企業(yè)核心競爭力和應(yīng)對危機(jī)挑戰(zhàn)的能力。

杭州市科協(xié)還根據(jù)杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)科協(xié)的要求,為開發(fā)區(qū)內(nèi)的生物醫(yī)藥類企業(yè)專題組織了“生化?醫(yī)藥專題交流會(huì)”,并邀請了中科院過程所副所長馬光輝、生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任蘇志國、國家生化工程技術(shù)研究中心(北京)副主任萬印華等專家與開發(fā)區(qū)內(nèi)40多家生物醫(yī)藥類企業(yè)開展了對接交流活動(dòng),并邀請相關(guān)專家到企業(yè)實(shí)地走訪和技術(shù)指導(dǎo)。

在對100余家企業(yè)進(jìn)行了調(diào)查走訪,充分了解企業(yè)需求的基礎(chǔ)上,杭州市科協(xié)先后邀請中科院沈家驄院士、陳清如院士、聞邦椿院士等20多名院士專家,赴杭州汽輪集團(tuán)、金魚集團(tuán)、華日集團(tuán)、萬向集團(tuán)等15家企業(yè)開展技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。

此外,為有效提升企業(yè)的自主創(chuàng)新能力及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)能力,杭州市科協(xié)還聯(lián)合中國科技咨詢服務(wù)中心、本地專利事務(wù)所等機(jī)構(gòu),組織開展了企業(yè)創(chuàng)新理論及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)培訓(xùn)活動(dòng)。目前,市科協(xié)已經(jīng)為臨安市40余家企業(yè)舉辦了一次“創(chuàng)新理論與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)”培訓(xùn),并將于近期在杭汽輪股份有限公司組織第二期高級班的培訓(xùn)活動(dòng)。

“一流的研發(fā)平臺(tái)為院士提供了良好的科研環(huán)境,也是吸引院士來我市共創(chuàng)大業(yè)的有利條件?！焙贾菔惺形Ｎ?、副市長沈堅(jiān)說。據(jù)了解,杭州市政府將在項(xiàng)目申報(bào)、科研經(jīng)費(fèi)上給予支持,加快院士工作站建設(shè)。