光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。本文是選自國家級電子期刊《通信技術》中的一篇職稱論文范文：論光纖通信技術在用戶接入網(wǎng)中的應用。

　　接入網(wǎng)是指用戶網(wǎng)絡接口與業(yè)務節(jié)點之間實現(xiàn)傳送承載功能的網(wǎng)絡實體。隨著接入網(wǎng)傳送全業(yè)務的需要和光纖通信技術的日趨完善和發(fā)展,用光纖構(gòu)成接入網(wǎng)來實現(xiàn)傳送承載功能已成為接入網(wǎng)的發(fā)展方向,光纖寬帶接入網(wǎng)將以其獨特的優(yōu)點,在全業(yè)務寬帶通信接入網(wǎng)中發(fā)揮主要作用。

　　1. 光纖接入網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)

　　電信網(wǎng)絡最基本的拓樸結(jié)構(gòu)有線形、星形和環(huán)形,由這3種基本結(jié)構(gòu)組合而成的有雙星形。環(huán)形/星形、雙環(huán)形、樹形、網(wǎng)狀網(wǎng)等等。其中線形、星形(包括多星形)、樹形、網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)是適用于光纖接入網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)。

　　1.1線形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上、下業(yè)務靈活,可以節(jié)省光纖,簡化設備,因此有廣泛的應用前景。

　　1.2星形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)無論是其容量還是其業(yè)務服務內(nèi)容都可以根據(jù)需要進行擴容、升級;并且,多星形結(jié)構(gòu)饋線部分的復用系數(shù)很大,所以,采用星形類結(jié)構(gòu),可以大大節(jié)省光纖數(shù)量和建設成本,是光纖投入網(wǎng)發(fā)展中最主要的網(wǎng)絡拓樸結(jié)構(gòu)。

　　1.3樹形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)適用于廣播式信息傳遞,其應用有一定的局限性。但是在有線電視或采用TDMA或CDMA技術的電信光源光網(wǎng)絡(PON)中有很大的應用前景。

　　1.4網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟、靈活、維護運行費用低,網(wǎng)絡升級方便,在接入網(wǎng)中具有很大的優(yōu)越性。

　　2. 光纖用戶接入系統(tǒng)的組成

　　目前,接入網(wǎng)的用戶終端設備都屬于電氣設備(如計算機。電話機、傳真機、電話機等),所以在局端和用戶端之間,以光波作為載波,光纖作為傳輸媒介時,在兩端都要進行光信號與電信號之間的轉(zhuǎn)換。光通信系統(tǒng)的組成主要有光源、光纖、光檢測器。 發(fā)端的光源在電信號的作用下,發(fā)出與之時應的光信號,完成電/光轉(zhuǎn)換的任務。

　　常用的光源有半導體激光二極管和半導體發(fā)光二極管。 接收端收到從發(fā)端經(jīng)過光纖送來的光載波時,首先由光檢測器把收到的光信號轉(zhuǎn)換成對應的電信號,再經(jīng)過放大均衡,還原成所需要的電信號。可見,光檢測器是光信號接收的關鍵器件。在光纖通信中,常用的光檢測器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管。 光纖在信號的傳輸過程中起著媒介的作用。光纖按其傳輸模式可分為單模光纖和多模光纖。在光纖中只能傳送一個模式時稱為單模光纖,同時傳送多個模式時稱為多模光纖。

　　目前,在光纖通信系統(tǒng)中使用的載波波長有3個:0.85pm、1.31pm、1.55pm。第1代光纖通信系統(tǒng)使用的是0.85pm波長,多模光纖;第2、3代光纖通信系統(tǒng)使用的是1.31pm 波長,多模光纖和單模光纖;最新的第4代光纖通信系統(tǒng)是用1.55pm波長,單模光纖。光纖的工作頻帶寬,傳送的信號頻率高,能滿足全業(yè)務傳輸?shù)男枰��?/p>

　　3.光信號的復用技術

　　利用光纖作為傳輸媒介,其最重要的特點是光纖可以傳輸很高速率的數(shù)字信號,并且容量大。光纖的傳輸容量取決于光信號的復用技術。

　　3.1波分復用(WDM)和密集波分復用(DWDM)技術 利用波分復用器件,將多個波長不同的光載波合路后在一根光纖卜傳送的方法,稱為波分復用。利用不同波長的光載波沒不同方向傳輸,還可以實現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸。波分復用的容量與相鄰兩個光載波波長之間的間隔有關。通常將波長間隔比較大(50-100nm)的系統(tǒng),稱為WDM系統(tǒng);波長間隔比較小(1-10nm)的系統(tǒng),稱為密集的波分復用(DWDM)系統(tǒng);波長間隔小于是1nm時,稱為光頻分復用(FDM)系統(tǒng)。 實現(xiàn)波分復用技術的關鍵在于波分復用器件,即分波和合波器。它們的作用是在發(fā)端將同一系統(tǒng)中各光源產(chǎn)生的不同波長的光合路到一根光纖上傳輸,在接收端將接收到的光信號分成不同波長的光信號送到光檢測器進行光/電轉(zhuǎn)換。 光波分復用技術具有很多優(yōu)點,利用光波分復用技術可以根據(jù)業(yè)務發(fā)展的需要,在原有光纜容量的基礎上進行擴容;波分復用器件具有方向可逆性,即同一個器件可用作合波和分波,所以在同一根光纖上可以實現(xiàn)雙向傳輸;在光波分復用技術中,各個波長工作系統(tǒng)所用的調(diào)制方式、傳輸速率、傳送的信號類型彼此沒有關系,但相互兼容。采用WDM技術可以增加用戶接入網(wǎng)組網(wǎng)的靈活性。WDM技術在高速寬帶通信網(wǎng)發(fā)展中將占有重要地位,它將促使全光通信網(wǎng)成為現(xiàn)實。

　　3.2頻分復用(FDM)技術 頻分復用與波分復用本質(zhì)上沒有什么區(qū)別,因為信號的頻率與波長互為倒數(shù)關系。通常把光載波波長間隔小于1nm的系統(tǒng)稱為光頻分復用系統(tǒng)。 與光波分復用系統(tǒng)類似,光頻分收集整理復用的關鍵在于頻分復用器件。由于FDM的波長間隔很密,必須用分辨率很高的技術來選取不同波長的光信號。目前主要采用兩種方法:可調(diào)諧的光濾波器和相干光通信技術。 FDM技術成熟,復用系數(shù)高,在混合光纖/同軸接入網(wǎng)(HFC)中得到廣泛應用。

　　3.3空分復用(SDM)技術 空分復用就是利用不同的空間(不同的線路)構(gòu)成不同的信道傳送各路光信號的方式。例如在多芯光纜中利用不同的芯纖傳送不同的信號或者傳送不同方向的信號。可見, SDM系統(tǒng)的容量與光纜的芯數(shù)成正比,因此,在光接入網(wǎng)建設初期,業(yè)務容量小時采用 SDM技術是即簡單又方便的方式。當業(yè)務容量增大,需要擴容時,只要在原有的光纜線路上采用適當?shù)墓鈴陀梅绞?就可以達到目的。

　　3.4光時分復用(OTDM)技術 光時分復用就是讓經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換后的各路光信號在不同的時間占用同一根光纖傳輸。實現(xiàn)OTDM技術的關鍵在于超短脈沖光源、光調(diào)制器、光時分復用器、全光解復用器。 采用OTDM技術可以實現(xiàn)超大容量的傳輸,傳輸速率可達幾百Gbit/S,如日本NTT的 160Gbit/s,200kmOTDM光孤子通信系統(tǒng)。OTDM技術與WDM技木相結(jié)合,還可以達到更高的容量。但是目前,當光傳輸速率較高時,很難實現(xiàn)發(fā)送端與接收端的時鐘頻率和相位的精確向步,所以在光接入網(wǎng)上OTDM通信系統(tǒng)還未進入實用化階段。由于OTDM采用高速光信號處理技術,易于與未來全光網(wǎng)兼容,所以在未來的高速通信網(wǎng)發(fā)展中,也將占有很重要的地位。

　　3.5副載波復用(SCM)技術 副載波復用技術是讓各路基帶電信號光經(jīng)過一次電載波(射頻波)的調(diào)制,既電的頻分復用,再將已頻分復用的電信號對光載波即光源進行調(diào)制,然后經(jīng)光纖進行傳輸。在接收端,憑經(jīng)過光/電轉(zhuǎn)換,恢復出電頻分復用信號群,再經(jīng)過電解調(diào),恢復原來的各路基帶電信號。第一次調(diào)制用的電載波被稱為副載波。 利用副載波復用技術,所傳送的信號可以相互獨立,互不相干,因而可以實現(xiàn)模擬電話、數(shù)字電話、圖像信號以及各種數(shù)據(jù)業(yè)務的兼容。目前,SCM技術多用于CATV多頻道傳輸系統(tǒng)的用戶接入網(wǎng)方案。 光纖通信技術以其大容量、高速率的特點在信息傳輸中已獲得廣泛應用。但是,在信號的整個傳輸過程中,要經(jīng)過多次光信號與電信號的轉(zhuǎn)換。由于電子器件存在帶寬限制、功率損耗大、易受電磁波干擾等缺點,使信號在傳輸過程中產(chǎn)生“電子瓶頸”現(xiàn)象,限制了系統(tǒng)的容量和速率的進一步提高。為此人們正在研究開發(fā)用于代替現(xiàn)有電器件的光器件,如光開關、光放大器、光濾波器、波長路由器、波長轉(zhuǎn)換器、光交叉連接設備、光ATM設備等,全光通信網(wǎng)的實現(xiàn)已指日可待。

　　《通信技術》1967年創(chuàng)刊，辦刊時間已逾40多年。是由中華人民共和國工業(yè)和信息化部主管、中國電子科技集團公司第三十研究所主辦。國內(nèi)創(chuàng)辦時間長、影響大的計算機專業(yè)媒體。國內(nèi)外公開發(fā)行，國內(nèi)統(tǒng)一刊號CN51-1167/TN，國際標準刊號ISSN1002-0802。《通信技術》一直以促進民族通信事業(yè)的發(fā)展為已任，專注于通信技術以及相關領域發(fā)展與趨勢的學術交流，集學術性、知識性、信息性為一體。力爭搭建好一個展示、交流、探討通信技術發(fā)展的良好平臺，同時，成為一個反映當代通信技術專業(yè)發(fā)展水平的面向世界的窗口。