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标题: 光纤通信现状与发展状况 [打印本页]

作者: admin 时间: 2018-9-12 19:36
标题: 光纤通信现状与发展状况
光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质通信方式[1]。
光纤的发明，引起了通信技术的一场革命。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文--《光频率介质纤维表面波导》，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维(光纤)传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45Mb/s，采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。在上世纪70年代末，大容量的单模光纤和长寿命的半导体激光器研制成功。光纤通信系统开始显示出长距离、大容量无比的优越性。
在70年代国外的低损耗光纤获得突破以后，我国从1974年开始了低损耗光纤和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低损耗光纤和室温下可连续发光的半导体激光器。1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信试验系统，这比世界上第一次现场试验只晚两年多。这些成果成为我国光通信研究的良好开端，并使我国成为当时少有的几个拥有光缆通信系统试验段的几个国家之一。到80年代末，我国的光纤通信的关键技术已达到国际先进水平。
从1991年起，我国已不再建长途电缆通信系统，而大力发展光纤通信。在“八五”期间，建成了含22条光缆干线、总长达33000公里的“八横八纵”大容量光纤通信干线传输网。现在，中国已敷设光缆总长约250万公里。光纤通信已成为中国通信的主要手段。在国家科技部、计委、经委的安排下，1999年中国生产的8×2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通，随之沈阳至大连的32×2.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通，是至今世界容量最大的实用线路。
从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤通信系统可分为三个基本单元：光发送设备、光接收设备和光传输设备。光发送设备主要有驱动器和光源，其作用是把电端机输入的电信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。光接收设备主要有光检测器和放大器。当光信号通过光纤到达光接收设备时，光检测器把光信号转换为相应的电信号，经过放大后进入电端机。在没有中继器的短距离通信系统中，传输设备指的是光缆。在远距离通信系统中，为了补偿光纤的损耗并消除信号失真的影响，光缆经过一定距离需加装中继器。中继器由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成，其作用是将光信号变成电信号，经过放大和再生，然后再变换成光信号送入下一段光纤中。[2]
相较于电通信技术，光纤通信技术具有以下优点：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属[3]。总之，由于通信用光纤都用石英玻璃和塑料制成，是极好的电绝缘体，而且光信号在光缆中传输时不产生泄漏，所以不存在电气危害、电磁干扰、接地、屏蔽和保密性差等问题。再加上传输特性好的优点，使光纤成为迄今为止最好的信息传输媒质。
由于光纤具备以上一系列优点，所以在短短的三十几年中，不管是在干线网上，还是在接入网上，光纤通信技术都获得了迅速的发展。因此光纤通信被广泛应用于公用通信、有线电视图像传输、计算机、空航、航天、船舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信。所以，大力发展光纤通信已成趋势。
目前中国已建立了一定规模的光纤通信产业。中国生产的光纤光缆、半导体光电子器件和光纤通信系统能供国内建设，并有少量出口。
有人认为，我国光纤通信主要干线已经建成，光纤通信容量达到Tbps，几乎用不完，再则2000年的IT泡沫，使光纤的价格低到每公里100元，几乎无利可图。因此不要发展光纤通信技术了。
但光纤本身制造属性决定，光纤仍然有较大的发展空间：新光纤研制，光子晶体。
实际上，特别是中国，省内农村有许多空白需要建设；3G移动通信网的建设也需要光纤网来支持；随着宽带业务的发展、网络需要扩容等，光纤通信仍有巨大的市场。现在每年光纤通信设备和光缆的销售量是上升的。[4]
在我国,这个有着13亿人口的国家,因为地域和经济的差异,光纤通信技术的应用还不普及，特别是中西部不发达地区还有许多空白需要建设。其中，西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆等先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，光纤通信的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。
在09年9月21-22号举行的“2009中国通信光纤光缆产业峰会表彰大会”上，中国通信企业协会副会长郝为民表示，由于电信运营商在3G建设和宽带接入方面的快速投入，使得光纤光缆需求量急剧增加，电话光端机、PCM设备等光通信设备需求也有所提升，光纤市场出现了久违的增长形势。但同时也暴露出产品差异化少，竞争手段单一等问题，因此，光纤光缆行业的健康可持续发展，需加强行业自律，确保通信网络的安全。
郝为民称，自2005年的新一轮的需求开始，到2008年创历史新高，中国占据了全球光纤光缆三分之一的需求量，随着3G网络多方面的拉动，迎来了需求最旺盛的历史发展新时期。2009年，受全球金融危机的影响，虽然各个国家和地区的市场出现了滞胀甚至下滑的形势，但是中国光纤光缆市场却呈现出了持续旺盛增长的局面，因此中国的光纤光缆厂商迅速扩大了产量，全国光纤生产能力到2009年底，预计可以达到8000到9000万芯公里。[5]
说到光纤通信技术在我国的应用发展前景，不得不要提FTTH（光纤到家庭）。FTTH是光纤通信进一步发展的方向，它被公认为理想的宽带接入网。目前，所谓宽带业务，大多是500kbps的影视节目。运营商为了充分利用铜线资源，采用ADSL技术就可提供，这使FTTH成为接入网主流的时间有所推迟。不久的将来，在HDTV普及的情况下，ADSL不能满足要求，而先进的ADSL2+也许可满足1chHDTV/户。如果4chHDTV/户采用FTTH比较合理。在双向业务广泛应用的情况下，上下行不对称的ADSL难以对应。目前，发达国家FTTH建设普遍开展，日本、韩国和美国比较发达，采用各种无源光网PON和以太网技术。中国的运营商和房地产开发商已对FTTH进行了试点。近来出现了所谓的网络电视（IPTV），电信运营商提出IPTV的初衷是考虑到有计算机的人少而有电视机的人多。提出的IPTV是采用专用的机顶盒连接电视机可直接浏览电信网的内容，而不要计算机。IPTV具有常规电视并兼有点播和时移电视的功能，可能会取代常规电视。由于IPTV的发展，影响光纤接入网和FTTH的构建。另外，也产生电信运营商和广播运营商的利益冲突。尽管有限制发牌照政策以保护广播运营商，但大势所趋，不可阻挡。实际上，许多广播运营商也开始改造其广播网为数字双向，也具备了发展IPTV的功能。广播运营商和电信运营商的界限开始有些模糊。[5]可见，为了充分地适应未来的技术发展和市场需求，随着我国经济平稳快速的发展，人民对通信水平要求的提高，以及光纤通信技术应用的普及，在不久将来，FTTH的市场会逐步扩大，其普及发展的趋势是阻挡不住的。
虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平已差距不大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。另外，我们可以在光纤的质地脆，机械强度差，分路、耦合不灵活等光纤缺点上寻找突破口，克服这些缺点，提高我国的光纤利用技术水平。
总的来说，光纤通信在社会信息化发展的进程中举足轻重。在我国这个世界上最大的发展中国家，光纤通信技术的应用的潜力巨大。随着新型光电器件的不断出现，光纤通信技术的迅猛发展，光纤通信技术的应用将会普及全国，并成为我们生活中不可或缺的一部分。
参考文献
[1]王辉.光纤通信.电子工业出版社,2009
[2]袁国良.光纤通信原理.清华大学出版社,2004
[3]（美）JosephC.Palais.光纤通信-(英文版)(第五版).电子工业出版社,2005
[4]佚名.光纤通信的过去和未来.人民邮电报,2006年12月8日
[5]佚名.光纤光缆产业要牢记历史教训.北京对通信产业报,2009年10月22日

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