光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網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中的應用。

　　接入網是指用戶網絡接口與業務節點之間實現傳送承載功能的網絡實體。隨著接入網傳送全業務的需要和光纖通信技術的日趨完善和發展,用光纖構成接入網來實現傳送承載功能已成為接入網的發展方向,光纖寬帶接入網將以其獨特的優點,在全業務寬帶通信接入網中發揮主要作用。

　　1. 光纖接入網的拓樸結構

　　電信網絡最基本的拓樸結構有線形、星形和環形,由這3種基本結構組合而成的有雙星形。環形/星形、雙環形、樹形、網狀網等等。其中線形、星形(包括多星形)、樹形、網狀網結構是適用于光纖接入網的拓樸結構。

　　1.1線形網絡結構上、下業務靈活,可以節省光纖,簡化設備,因此有廣泛的應用前景。

　　1.2星形網絡結構無論是其容量還是其業務服務內容都可以根據需要進行擴容、升級;并且,多星形結構饋線部分的復用系數很大,所以,采用星形類結構,可以大大節省光纖數量和建設成本,是光纖投入網發展中最主要的網絡拓樸結構。

　　1.3樹形網絡結構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絡(PON)中有很大的應用前景。

　　1.4網狀網結構經濟、靈活、維護運行費用低,網絡升級方便,在接入網中具有很大的優越性。

　　2. 光纖用戶接入系統的組成

　　目前,接入網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換。光通信系統的組成主要有光源、光纖、光檢測器。 發端的光源在電信號的作用下,發出與之時應的光信號,完成電/光轉換的任務。

　　常用的光源有半導體激光二極管和半導體發光二極管。 接收端收到從發端經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換成對應的電信號,再經過放大均衡,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代光纖通信系統使用的是0.85pm波長,多模光纖;第2、3代光纖通信系統使用的是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,能滿足全業務傳輸的需要。

　　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,稱為WDM系統;波長間隔比較小(1-10nm)的系統,稱為密集的波分復用(DWDM)系統;波長間隔小于是1nm時,稱為光頻分復用(FDM)系統。 實現波分復用技術的關鍵在于波分復用器件,即分波和合波器。它們的作用是在發端將同一系統中各光源產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/電轉換。 光波分復用技術具有很多優點,利用光波分復用技術可以根據業務發展的需要,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雙向傳輸;在光波分復用技術中,各個波長工作系統所用的調制方式、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組網的靈活性。WDM技術在高速寬帶通信網發展中將占有重要地位,它將促使全光通信網成為現實。

　　3.2頻分復用(FDM)技術 頻分復用與波分復用本質上沒有什么區別,因為信號的頻率與波長互為倒數關系。通常把光載波波長間隔小于1nm的系統稱為光頻分復用系統。 與光波分復用系統類似,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:可調諧的光濾波器和相干光通信技術。 FDM技術成熟,復用系數高,在混合光纖/同軸接入網(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系統的容量與光纜的芯數成正比,因此,在光接入網建設初期,業務容量小時采用 SDM技術是即簡單又方便的方式。當業務容量增大,需要擴容時,只要在原有的光纜線路上采用適當的光復用方式,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電/光轉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OTDM技術的關鍵在于超短脈沖光源、光調制器、光時分復用器、全光解復用器。 采用OTDM技術可以實現超大容量的傳輸,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。OTDM技術與WDM技木相結合,還可以達到更高的容量。但是目前,當光傳輸速率較高時,很難實現發送端與接收端的時鐘頻率和相位的精確向步,所以在光接入網上OTDM通信系統還未進入實用化階段。由于OTDM采用高速光信號處理技術,易于與未來全光網兼容,所以在未來的高速通信網發展中,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過一次電載波(射頻波)的調制,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制,然后經光纖進行傳輸。在接收端,憑經過光/電轉換,恢復出電頻分復用信號群,再經過電解調,恢復原來的各路基帶電信號。第一次調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,因而可以實現模擬電話、數字電話、圖像信號以及各種數據業務的兼容。目前,SCM技術多用于CATV多頻道傳輸系統的用戶接入網方案。 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,要經過多次光信號與電信號的轉換。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生“電子瓶頸”現象,限制了系統的容量和速率的進一步提高。為此人們正在研究開發用于代替現有電器件的光器件,如光開關、光放大器、光濾波器、波長路由器、波長轉換器、光交叉連接設備、光ATM設備等,全光通信網的實現已指日可待。

　　《通信技術》1967年創刊，辦刊時間已逾40多年。是由中華人民共和國工業和信息化部主管、中國電子科技集團公司第三十研究所主辦。國內創辦時間長、影響大的計算機專業媒體。國內外公開發行，國內統一刊號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的發展為已任，專注于通信技術以及相關領域發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、探討通信技術發展的良好平臺，同時，成為一個反映當代通信技術專業發展水平的面向世界的窗口。