光纖通信技術(shù)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(jí)電子期刊《通信技術(shù)》中的一篇職稱論文范文：論光纖通信技術(shù)在用戶接入網(wǎng)中的應(yīng)用。

　　接入網(wǎng)是指用戶網(wǎng)絡(luò)接口與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)傳送承載功能的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。隨著接入網(wǎng)傳送全業(yè)務(wù)的需要和光纖通信技術(shù)的日趨完善和發(fā)展,用光纖構(gòu)成接入網(wǎng)來實(shí)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在全業(yè)務(wù)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(luò)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(luò)結(jié)構(gòu)上、下業(yè)務(wù)靈活,可以節(jié)省光纖,簡化設(shè)備,因此有廣泛的應(yīng)用前景。

　　1.2星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無論是其容量還是其業(yè)務(wù)服務(wù)內(nèi)容都可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)容、升級(jí);并且,多星形結(jié)構(gòu)饋線部分的復(fù)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(shè)成本,是光纖投入網(wǎng)發(fā)展中最主要的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。

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

　　1.4網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、靈活、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低,網(wǎng)絡(luò)升級(jí)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(shè)備都屬于電氣設(shè)備(如計(jì)算機(jī)。電話機(jī)、傳真機(jī)、電話機(jī)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(shí),在兩端都要進(jìn)行光信號(hào)與電信號(hào)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(cè)器。 發(fā)端的光源在電信號(hào)的作用下,發(fā)出與之時(shí)應(yīng)的光信號(hào),完成電/光轉(zhuǎn)換的任務(wù)。

　　常用的光源有半導(dǎo)體激光二極管和半導(dǎo)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(shí),首先由光檢測(cè)器把收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào),再經(jīng)過放大均衡,還原成所需要的電信號(hào)�？梢�,光檢測(cè)器是光信號(hào)接收的關(guān)鍵器件。在光纖通信中,常用的光檢測(cè)器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管。 光纖在信號(hào)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(gè)模式時(shí)稱為單模光纖,同時(shí)傳送多個(gè)模式時(shí)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(gè):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(hào)頻率高,能滿足全業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰��?/p>

　　3.光信號(hào)的復(fù)用技術(shù)

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

　　3.1波分復(fù)用(WDM)和密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù) 利用波分復(fù)用器件,將多個(gè)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(fù)用。利用不同波長的光載波沒不同方向傳輸,還可以實(shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸。波分復(fù)用的容量與相鄰兩個(gè)光載波波長之間的間隔有關(guān)。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(fù)用(DWDM)系統(tǒng);波長間隔小于是1nm時(shí),稱為光頻分復(fù)用(FDM)系統(tǒng)。 實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用技術(shù)的關(guān)鍵在于波分復(fù)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(hào)分成不同波長的光信號(hào)送到光檢測(cè)器進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換。 光波分復(fù)用技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn),利用光波分復(fù)用技術(shù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,在原有光纜容量的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容;波分復(fù)用器件具有方向可逆性,即同一個(gè)器件可用作合波和分波,所以在同一根光纖上可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸;在光波分復(fù)用技術(shù)中,各個(gè)波長工作系統(tǒng)所用的調(diào)制方式、傳輸速率、傳送的信號(hào)類型彼此沒有關(guān)系,但相互兼容。采用WDM技術(shù)可以增加用戶接入網(wǎng)組網(wǎng)的靈活性。WDM技術(shù)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(shí)。

　　3.2頻分復(fù)用(FDM)技術(shù) 頻分復(fù)用與波分復(fù)用本質(zhì)上沒有什么區(qū)別,因?yàn)樾盘?hào)的頻率與波長互為倒數(shù)關(guān)系。通常把光載波波長間隔小于1nm的系統(tǒng)稱為光頻分復(fù)用系統(tǒng)。 與光波分復(fù)用系統(tǒng)類似,光頻分收集整理復(fù)用的關(guān)鍵在于頻分復(fù)用器件。由于FDM的波長間隔很密,必須用分辨率很高的技術(shù)來選取不同波長的光信號(hào)。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(shù)。 FDM技術(shù)成熟,復(fù)用系數(shù)高,在混合光纖/同軸接入網(wǎng)(HFC)中得到廣泛應(yīng)用。

　　3.3空分復(fù)用(SDM)技術(shù) 空分復(fù)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(hào)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(hào)或者傳送不同方向的信號(hào)�？梢�, 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(shè)初期,業(yè)務(wù)容量小時(shí)采用 SDM技術(shù)是即簡單又方便的方式。當(dāng)業(yè)務(wù)容量增大,需要擴(kuò)容時(shí),只要在原有的光纜線路上采用適當(dāng)?shù)墓鈴?fù)用方式,就可以達(dá)到目的。

　　3.4光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù) 光時(shí)分復(fù)用就是讓經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換后的各路光信號(hào)在不同的時(shí)間占用同一根光纖傳輸。實(shí)現(xiàn)OTDM技術(shù)的關(guān)鍵在于超短脈沖光源、光調(diào)制器、光時(shí)分復(fù)用器、全光解復(fù)用器。 采用OTDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超大容量的傳輸,傳輸速率可達(dá)幾百Gbit/S,如日本NTT的 160Gbit/s,200kmOTDM光孤子通信系統(tǒng)。OTDM技術(shù)與WDM技木相結(jié)合,還可以達(dá)到更高的容量。但是目前,當(dāng)光傳輸速率較高時(shí),很難實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的時(shí)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(jìn)入實(shí)用化階段。由于OTDM采用高速光信號(hào)處理技術(shù),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(fù)用(SCM)技術(shù) 副載波復(fù)用技術(shù)是讓各路基帶電信號(hào)光經(jīng)過一次電載波(射頻波)的調(diào)制,既電的頻分復(fù)用,再將已頻分復(fù)用的電信號(hào)對(duì)光載波即光源進(jìn)行調(diào)制,然后經(jīng)光纖進(jìn)行傳輸。在接收端,憑經(jīng)過光/電轉(zhuǎn)換,恢復(fù)出電頻分復(fù)用信號(hào)群,再經(jīng)過電解調(diào),恢復(fù)原來的各路基帶電信號(hào)。第一次調(diào)制用的電載波被稱為副載波。 利用副載波復(fù)用技術(shù),所傳送的信號(hào)可以相互獨(dú)立,互不相干,因而可以實(shí)現(xiàn)模擬電話、數(shù)字電話、圖像信號(hào)以及各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的兼容。目前,SCM技術(shù)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(shù)以其大容量、高速率的特點(diǎn)在信息傳輸中已獲得廣泛應(yīng)用。但是,在信號(hào)的整個(gè)傳輸過程中,要經(jīng)過多次光信號(hào)與電信號(hào)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(diǎn),使信號(hào)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(jìn)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(guān)、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(shè)備、光ATM設(shè)備等,全光通信網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)已指日可待。

　　《通信技術(shù)》1967年創(chuàng)刊，辦刊時(shí)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(tuán)公司第三十研究所主辦。國內(nèi)創(chuàng)辦時(shí)間長、影響大的計(jì)算機(jī)專業(yè)媒體。國內(nèi)外公開發(fā)行，國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)CN51-1167/TN，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)ISSN1002-0802。《通信技術(shù)》一直以促進(jìn)民族通信事業(yè)的發(fā)展為已任，專注于通信技術(shù)以及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展與趨勢(shì)的學(xué)術(shù)交流，集學(xué)術(shù)性、知識(shí)性、信息性為一體。力爭(zhēng)搭建好一個(gè)展示、交流、探討通信技術(shù)發(fā)展的良好平臺(tái)，同時(shí)，成為一個(gè)反映當(dāng)代通信技術(shù)專業(yè)發(fā)展水平的面向世界的窗口。