時間：2022-02-15 18:41:18
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1光纖模型
對于一些較為復雜的矢量信息的調制，光通信系統當中則一般都是用IQ調制器進行；光纖模型是為了將通信相干系統內處理數字信號進行提高，因此必須要具體研究整個系統內信號進行光纖傳輸的現象，而該現象則需要從物理以及數學的模型當中入手，對對應的補償或均衡技術進行研究過程中將數字信號處理技術的作用發揮出來，使得光信號變換成為電磁波的形式，具體的解是在麥克斯韋方程組導出的波動方程中進行的，表達式是：其中X是信號偏振方向的單位向量，是初始振幅的傅立葉表示，是常數，最終將光信號基態模式分布成F（x，y）看成是近似高斯函數。另外在研究接收端過程中，一般都是將光相干接收機作為主要組成進行研究，其能夠對接收機進行直接測探，讓所檢測的信號強度信息得以增強，同時還能夠將強度調制信號進行光電轉換前對其進行除匹配濾波之外的處理。
2信號處理
研究相干光通信系統內處理數字信號的技術主要是：光纖信道是信號進行傳輸的通道，而其中所出現的不同形式的失真或者損傷就會在結合過程中出現線性或者非線性的失真。而線性失真的補償是不存在因果關系，即無需顧慮其順序問題，不過需要在具體算法當中遵循以下原則：分離所需估計的線性失真為單獨形式的變量，并補償態應該優先估計，對于算法較為簡單的變量，然后再補償隨機變量，最后才是對所有變量進行完整補償。算法流程：每個方框所代表的都是相干接收機內的數字信號處理系統的子系統，且子系統之間所可能出現的反饋線路的具體圖表也要進行表示，在預處理算法的研究中，它是指在進行實質的信道均衡、載波恢復之前，對采樣后的信號進行一定程度的預先處理，為形成數字信號處理算法做出充分的準備。
3信號補償
使用數字信號處理算法之后，相干光通信系統對信號補償是在接收端，具體使用過程當中則會根據情況的不同來使用不同形式的數字信號處理子系統。去偏移系統可以針對偏振之間的采樣時刻偏移進行補償。正交化系統可以補償因調制器和混頻器缺陷造成的欠正交狀況。歸一化系統能夠將信號具備單位的能力和幅度，進而使得信號發生色度色散后可利用靜態信道的均衡系統對其進行補償。即使出現不當采樣而導致誤差出現時，也能夠使用采樣時鐘來對系統進行相關補償。即自適應的信道均衡系統能夠對于偏振所出現的相關損傷進行補償，載波相位回復系統是估計載波相位的噪聲，進而對所出現的失真進行補償。載波頻率恢復系統則是對發送端和接收端之間載波所出現的頻率偏移進行補償和估計。對于光線非線性造成的信號損傷可以借助非線性補償系統進行補償。
4相關耦合
在應用數字信號處理算法過程當中，先在接收端破和所輸入的光信號和本振光，進而根據上述的數字信號處理技術子系統來對所耦合的光信號進行模數轉化、去偏移以及正交化恢復等處理，然后根據實際的應用環境來選擇具體形式的反饋和補償。即相干光通信系統中有了數字信號處理算法的應用將會對其色散、偏振等造成的信號失真有了非常有效的補償，進而更好的促進了相干光通信系統的發展。
二、小結
考慮到高靈敏度的激光相干通信更適用于遠距離的通信，這里以GEO軌道為例，綜合考慮文獻［8，12］的參數，以傳輸速率為2Gb／s的2PSK零差系統為例，選定的參數如表1所示。對信號光束與本振光束的要求按照文獻［7］執行。為了更清晰地說明像差對接收系統可靠性的影響，分兩步進行討論，首先探討接收系統各種像差各自所產生的影響，然后再探討它們相互是否具有校正補償功能。
不同像差單獨作用時
先來考查傾斜、離焦、彗差及像散這4種像差對系統可靠性的影響。把表1的數據代入（13）式，并對傾斜、離焦、彗差及像散的像差進行歸一化處理，即令W1x，W20，W31，W22分別除以λ，以此作為自變量，依次把（9）～（12）式代入（13）式進行運算，并對所得誤碼率進行以10為底的對數變換，得到圖1和表2所示的像差與誤碼率關系。
圖1橫坐標表示歸一化的像差系數，縱坐標是取對數后的誤碼率。從圖看到，對于星間相干光通信接收系統其可靠性容易受各種像差的影響。從圖1兩坐標軸的起點和表2第1列數據可以看到，在表1設定的參數下，在沒有像差的影響的情況下，系統最小誤碼率接近10－8；當有像差時，從圖中4條曲線并比較表格第2～5行的數據，可以看到，接收系統的誤碼率隨著像差的增加而遞增，其中傾斜像差對接收系統誤碼率的影響最大，離焦和彗差相當，而像散的影響最小。若以εBER≤10－6為標準，系統能承受的最大傾斜像差W1x僅為0．2λ，最大離焦W20及彗差W31大約為0．32λ，最大像散W22不超過0．41λ。可能的原因是：系統一旦有傾斜像差，信號光束將完全偏離焦點，它與本振光束所形成的有效混頻區域銳減，從而混頻效率急降，使誤碼率快速攀升。離焦像差將使信號光束的聚焦光斑沿光軸在焦點前后變動，從而改變焦點處的光斑質量，影響它與本振光斑在焦點處的混頻效果，使誤碼率上升；與傾斜像差導致的混頻面積減少相比，這種信號光束聚焦特性的劣變是溫和的，所以離焦像差對系統可靠性的影響比傾斜像差小。另外，考慮到接收光學系統已經進行過高階像差的優化設計，且采取了抗擾動措施，所以彗差與像散的影響將更小，這也從側面說明優化設計后的系統無需考慮更高階像差的影響。
像差間的相互校正
根據文獻［7］，傾斜像差與彗差之間、離焦與像散之間具有部分校正效應，接下來將進行比較分析。此時把（11）式改寫成（14）式，而（12）式改寫成（15）式。把（14），（15）式分別代入（13）式，并采用歸一化像差系數，令W31／λ和W22／λ分別取：0．00，0．25，0．50，0．75，1．00，得到圖2，3和表3，4所示結果。
圖2表示傾斜像差與彗差之間的校正效果。以εBER≤10－6為標準，當傾斜像差W1x／λ＝0，從縱坐標軸上看，彗差W31／λ＝0．50時，系統的誤碼率接近10－4，已超出標準2個數量級；當W31／λ＝1．00時，誤碼率更是接近10－2。所以，若對彗差不進行校正，隨著其數值的增大，誤碼率呈指數增長。但是，從圖2也可看到，對于歸一化的彗差W31／λ，可以通過調整歸一化的傾斜像差W1x／λ來部分校正，從而降低系統誤碼率，提升系統可靠性。譬如，同樣是W31／λ＝0．50，但只要調整W1x，使W1x／λ大致在－0．34～－0．24之間，則可以維持誤碼率εBER≤10－6。不僅如此，從圖2來看，即便W31／λ＝1．00，只要W1x／λ大致在－0．44～－0．66之間，誤碼率依然可以小于等于10－6，而此時若不進行校正，誤碼率已接近10－2。因此，當W31／λ≤1．00時，為了保證系統誤碼率εBER≤10－6，通過調整W1x，傾斜像差與彗差之間能實現部分相互校正。
表3給出了通過調整傾斜來校正彗差而提升系統誤碼性能的效果。觀察第4～7行，單獨看每行時，發現隨著歸一化傾斜像差系數－W1x／λ絕對值的遞增，誤碼率會經歷變小、穩定、再變大的過程，這正是傾斜對彗差校正的體現，且對于不同取值的彗差，有相應的最佳傾斜調整參數，譬如當W31／λ＝0．25時，令－W1x／λ＝0．16，系統誤碼率由補償前的10－6．7降低至最小值10－7．7，系統誤碼性能提升一個數量級；而比較第4、5、6、7行的數據，可以看到，隨著彗差的增大，傾斜對其校正效果越來越弱。
回顧（8）與（14）式，可以發現，彗差W31ρ3cosθ（其中W31＝W131H）與x方向性的傾斜W1xρcosθ具有相似性。對于相同的θ，若令ρ取1，則彗差由W31決定，而傾斜由W1x決定，因此，只要兩者取值相反，便能相互抵消，從而提高混頻效率，降低誤碼率。對于W1yρcosθ有相同的結論。
圖3和表4表示了離焦與像散的相互校正作用。其變化趨勢與圖2相似，從圖3看到，當W22／λ≥0．75后，不管離焦像差W20如何變化，系統的誤碼率不可能滿足εBER≤10－6，與之相比，即便是彗差W31／λ＝1．00，通過調整W1x，依然可以實現誤碼率εBER≤10－6的目標。以誤碼率εBER≤10－6為標準，經計算，此時的W22／λ＝0．53。因此，只有當W22／λ≤0．53時，才能通過調整W20對W22進行部分校正。
（一）普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統的發展，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一步優化，表現在1550rim區的低衰減系數沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數和零色散點不在同一區域。符合ITUTG.654規定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規定的色散位移單模光纖實現了這樣的改進。
（二）核心網光纜
我國已在干線(包括國家干線、省內干線和區內干線)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采用過，但今后不會再發展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統容量，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，曾經使用過的緊套層絞式和骨架式結構，目前已停止使用。
（三）接入網光纜
接入網中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網的容量，通常是增加光纖芯數。特別是在市內管道中，由于管道內徑有限，在增加光纖芯數的同時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用，目前在我國已有少量的使用。
（四）室內光纜
室內光纜往往需要同時用于話音、數據和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內光纜，筆者認為至少應包括局內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房內，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，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
（五）電力線路中的通信光纜
光纖是介電質，光纜也可作成全介質，完全無金屬。這樣的全介質光纜將是電力系統最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設的全介質光纜有兩種結構：即全介質自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統改造中得到了廣泛的應用。ADSS光纜在國內的近期需求量較大，是目前的一種熱門產品。
二、光纖通信技術的發展趨勢
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，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。
（一）超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統已經大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，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）的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經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現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。
光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。
（三）全光網絡。未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網已成為一個非常重要的課題。
全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。
目前，全光網絡的發展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。
三、結語
光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然經歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現上升趨勢。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來到來。
參考文獻：
[1]辛化梅、李忠，論光纖通信技術的現狀及發展[J].山東師范大學學報（自然科學版），2003，（04）
[2]毛謙，我國光纖通信技術發展的現狀和前景[J].電信科學,2006,(8).
[3]王磊、裴麗，光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息，2006，（4）：59-60.
[論文摘要]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、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。目前，光纖光纜已經進入了有線通信的各個領域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領域。綜述我國光纖通信研究現狀及其發展。
近年來，光纖通信技術得到了長足的發展，新技術不斷涌現，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應用范圍
不斷擴大。
一、我國光纖光纜發展的現狀
（一）普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統的發展，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一步優化，表現在1550rim區的低衰減系數沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數和零色散點不在同一區域。符合ITUTG.654規定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規定的色散位移單模光纖實現了這樣的改進。
（二）核心網光纜
我國已在干線(包括國家干線、省內干線和區內干線)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采用過，但今后不會再發展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統容量，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，曾經使用過的緊套層絞式和骨架式結構，目前已停止使用。
（三）接入網光纜
接入網中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網的容量，通常是增加光纖芯數。特別是在市內管道中，由于管道內徑有限，在增加光纖芯數的同時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用，目前在我國已有少量的使用。
（四）室內光纜
室內光纜往往需要同時用于話音、數據和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內光纜，筆者認為至少應包括局內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房內，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，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
（五）電力線路中的通信光纜
光纖是介電質，光纜也可作成全介質，完全無金屬。這樣的全介質光纜將是電力系統最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設的全介質光纜有兩種結構：即全介質自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統改造中得到了廣泛的應用。ADSS光纜在國內的近期需求量較大，是目前的一種熱門產品。
二、光纖通信技術的發展趨勢
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，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。
（一）超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統已經大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，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）的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經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現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。
光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。
（三）全光網絡。未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網已成為一個非常重要的課題。
全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。
目前，全光網絡的發展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。
三、結語
光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然經歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現上升趨勢。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來到來。
參考文獻：
[1]辛化梅、李忠，論光纖通信技術的現狀及發展[J].山東師范大學學報（自然科學版），2003，（04）
光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重要革命。光纖從提出理論到技術實現和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時間。從國外的發展歷程我們可以看出，20世紀60年代中期，所研制的最好的光纖損耗在400分貝以上，1966年英國標準電信研究所高錕及Hockham從理論上預言光纖損耗可降至20分貝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纖損耗為100分貝/千米，1970年康寧公司(Corning)采用“粉末法”先后獲得了損耗低于20分貝／千米和4分貝/千米的低損耗石英光纖，1974年貝爾實驗室(Bell)采用改進的化學汽相沉積法制出性能優于康寧公司的光纖產品。到1979年，摻鍺石英光纖在1.55千米處的損耗已經降到0.2分貝/千米，這一數值已經十分接近由Rayleigh散射所決定的石英光纖理論損耗極限。
目前國內光纖光纜的生產能力過剩，供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進口，但總量不大，國內生產光纖光纜價格與國際市場沒有差別，成本無法再降，已經是零利潤，在國際市場沒有太強競爭力，出口量很小。二十年來的光技術的兩個主要發展，WDM和PON，這兩個已經相對比較成熟。多業務傳輸發展平臺兩個方面，一方面是更有效承載以太網業務、數據業務，另一方面是向業務方面發展。AS0N的現狀是目前的系統只是在設備中，或是在網絡中實現了一些功能，但是一些核心作用還沒有達到。
二、光纖通信技術的趨勢及展望
目前在光通信領域有幾個發展熱點即超高速傳輸系統、超大容量WDM系統、光傳送聯網技術、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網技術。
（一）向超高速系統的發展
目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是，10Gbps系統對于光纜極化模色散比較敏感，而已經鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統的要求，需要實際測試，驗證合格后才能安裝開通。它的比較現實的出路是轉向光的復用方式。光復用方式有很多種，但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規模商用階段，而其它方式尚處于試驗研究階段。
（二）向超大容量WDM系統的演進
采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用率低于1％，還有99％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用(WDM)的基本思路。基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個，而實用化系統的最大容量已達320Gbps(2×16×10Gbps)，美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統，其總容量可達200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps(13×20Gbps)。預計不久的將來，實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。
（三）實現光聯網
上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路，光光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性，又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。
由于光聯網具有潛在的巨大優勢，美歐日等發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研，特別是美國國防部預研局(DARPA)資助了一系列光聯網項目。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡，不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。
（四）開發新代的光纖
傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢，開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網和城域網的不同發展需要，已出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發的重點，也是現在研究的熱點。從長遠來看，BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向，但從當前技術發展、成本及應用需求的實際狀況看，它距離實現廣泛應用于電信接入網絡這一最終目標還會有一個較長的發展過程。
（五）IPoverSDH與IpoverOptical
以lP業務為主的數據業務是當前世界信息業發展的主要推動力，因而能否有效地支持JP業務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長遠看，當IP業務量逐漸增加，需要高于2．4吉位每秒的鏈路容量時，則有可能最終會省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單統一的IP網結構(IPoverOptical)。三種IP傳送技術都將在電信網發展的不同時期和網絡的不同部分發揮自己應有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠生命力的技術。特別是隨著IP業務逐漸成為網絡的主導業務后，這種對JP業務最理想的傳送技術將會成為未來網絡特別是骨干網的主導傳送技術。
（六）解決全網瓶頸的手段一光接入網
近幾年，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都己更新了好幾代。不久，網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡，而另一方面，現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術上存在巨大的反差，制約全網的進一步發展。為了能從根本上徹底解決這一問題，必須大力發展光接入網技術。因為光接入網有以下幾個優點：（1）減少維護管理費用和故障率；（2）配合本地網絡結構的調整，減少節點，擴大覆蓋；（3）充分利用光纖化所帶來的一系列好處；（4）建設透明光網絡，迎接多媒體時代。
參考文獻：
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[2]韋樂平，光纖通信技術的發展與展望.電信技術[J].2006(11):13-17.
1.1選擇良好施工環境
為了進一步保證光纜線路敷設的質量，要注意選擇良好的施工環境，選擇在氣溫適中時進行施工，當氣溫過冷和過熱時，要進行相應的保溫和降溫措施，另外在空氣中塵土較多的大風天要停止作業，避免在敷設過程中受到塵土的污染。
1.2施工人員選擇
在進行光纜敷設施工時，首先要選擇具有一定經驗和資格的人員進行施工，并且建立良好的通訊基礎，因為許多人為的因素很可能會影響光纜線路敷設的質量。
1.3施工注意事項
在進行光纜敷設時，除了按照相關設計規范施工外，還應注意以下幾方面。首先要注意光纜的彎曲半徑不能小于外徑的20倍。其次要注意牽引的過程，在牽引時要控制好牽引的速度，通常控制在每分鐘10米左右，而且牽引的長度要控制好，不能太長。在牽引時要將主要受力點選擇在加強芯上，而且牽引張力不能過大，通常不能超過設計值的80%，而且在啟動階段的瞬間牽引力不能超過設計值。最后要注意對溝槽回填時，避免一些石塊等雜物進入溝槽內，先回填一層細土，在利用人工踩平后再將原土進行回填。
1.4光纜接續
通常每一段光纜的長度在2千米，所以在整個敷設過程中要進行多次的光纜接續，能否處理好光纜接續對于整個工程的質量是非常關鍵的，光纜接續工作可以分為兩部分進行，一方面是光纖接續，另一方面是護套接續，以下對光纖接續的幾個關鍵點進行詳細分析。
（1）光纖端面處理，在制備的過程中首先將涂覆層去掉，這個過程要保持光纖的平穩，操作時間要短，在涂覆層去掉后對裸纖進行清理，最后進行斷面切割，在斷面切割時要準備好清潔的切割刀，切割面與光纖垂直而且沒有破損和毛刺。
（2）光纖熔接，在進行熔接時要保持光纖的平穩，光纖的端面要保持清潔，不能與其他地方接觸，而且熔接時兩個端面的距離要掌握適中。
（3）是熔接質量的控制，在光纖熔接過程中，通常會由于一些干擾因素使熔接質量受到影響，所以在熔接時一定要做好監測工作，在發現熔接不合格時及時重新進行。
（4）減少損耗，在光纜接續時有許多的影響因素會造成損耗增加，通過選擇性能較好的工具，在熔接過程中及時去除熔接設備和切割刀的槽中碎末，可以降低光纖的損耗。
2光纜線路敷設后的測試階段
在光纜線路敷設完成后，要對光纜進行測試，通過背向散射曲線的方式來檢驗光纖的連接是否穩定，光纖的整體衰減程度是否均勻，在光纖上是否存在損傷。在光纖測試時要對光時域反射儀的參數進行設置，不合理的參數將無法達到測試的目的，除了常規參數外，需要設置的關鍵參數為折射率、余長系數、距離范圍和脈沖寬度，以下對其進行簡要分析：折射率能夠決定測試的最終精度，余長系數要充分考慮光纜長度與光纜中光纖長度的差。距離范圍的設置要大于測試光纖的長度，通常選擇為測試光纜長度的1.5-2倍。短脈沖能夠提高分辨率，適合于長度較短的光纖，長脈沖可以提高動態范圍，適合于長度較長的光纖。
3光纜敷設的規定
光纜敷設的規定需要做到實處，只有真正按照規定做好光纜敷設，才能夠真正確保光纜線路的質量。下文中，筆者簡要分析光纜敷設的相關規定。
第一，需要考慮光纜敷設的靜態彎曲半徑。從理論上來說，光纜敷設的靜態彎曲半徑需要大于光纜外徑的15倍，在實際的施工過程中，光纜敷設的動態彎曲半徑需要大于光纜外徑的20倍。只有這樣，才能夠確保光纜敷設工作的正常開展。
第二，就筆者的研究來看，在實際是施工過程中，相關工作人員需要注意，布放光纜的牽引力不能超過允許張力的百分之八十，而最大的牽引力也需要在張力的控制范圍內才可以。
第三，在安置光纜的過程中，一定要確保光纜不會出現扭曲、浪涌等狀況。從理論上來說，光纜的安置一般都是通過弧形的狀態來安置的，盡量不要出現安置光纜過程中出現急彎的情況。
（1）在電力通信中，完成通信需要多個設備的參與，而這主要是由于設備的性質不同、功能不同，且所承擔的任務也不同，因此，這就使得電力系統通信網絡結構復雜，由于傳統的通信已無法適應電力系統通信網絡發展的要求，因此，把光纖通信作為介質，提高通信質量也就成為一種趨勢。（2）電力通信與其它通信之間的區別在于，其不僅對傳輸信息質量要求高，而且在通信實時性方面有著較高要求。隨著中國經濟社會發展的轉型升級，電網規模的擴大，通信信號的種類日漸繁雜，同樣要求在電力系統通信領域應用光纖通信，不僅包括繼電保護信號，也包括語音信號，通過應用光纖通信，可提高信號傳輸質量。（3）由于電力系統的覆蓋范圍廣，在通信這一領域，對傳輸范圍和抗沖擊能力均有較高的要求，為了最大程度上降低通信的損耗，保證傳輸的質量，特別是長距離傳輸的質量，也要求應用光纖通信。
2電力系統中光纖通信的特點
光纖通信的特點，主要是相對于傳統電力通信方式來說的，這些特點同時也可視為光纖通信的優點，主要包括以下幾個方面：（1）電力系統中的光纖通信的通信容量相當大，一般情況下，一對光纖便足以滿足上百路甚至上千路信息路徑通過，同時在一根光纜中，含有幾十根甚至上百根光纖纖芯。（2）眾所周知，光纖的制作材料一般為硅或者玻璃，所以這也就意味著光纖制作的原料來源非常豐富，所以對于節約金屬材料的使用量具有重要的意義。（3）在電力系統通信領域中，光纖通信的保密性良好，外界的電磁干擾不容易對其造成影響，同時光纖通信也不受雷擊、潮濕等因素的影響。（4）電力系統用的光纖，主要是OPGW光纜，其敷設與地線一次性完成，比較簡單。（5）由于光纖通信無感應性能，所以電力系統中的光纖通信不容易受到電位升高的影響，毫無疑問，光纖通信技術是電力通信系統最為理想的通信技術。
3光纖通信在電力系統中的應用領域
光纖通信在電力系統中主要在以下方面有應用：（1）電網監控與調度自動化。電網智能化和自動化程度提高，在電網中應用光纖通信技術成為一種常態，在監控與調度中的應用表現為：把監控傳感器采集到的狀態信息傳輸給上級系統，同時下達有關的指令。（2）在配網自動化中的應用。確保系統運行的安全性與可靠性，要求在電力系統通信領域應用光纖通信，在狀態監測、調度管理與分層控制等方面具有重要的作用。此外，光纖通信在繼電保護器中也有著應用，主要是用于保護電流縱差中的導引線、保護繼電保護裝置、智能變電站或控制室內的信號傳輸線等。
4光纖通信在電力系統中的發展前景
現階段，光纖通信在快速發展的形勢下，已經發展到第五代光纖通信階段，在這一階段的光纖通信技術，具有容量大、信號傳輸速率快等諸多的優點。隨著技術的進度與經貿水平的提高，全球的信息化程度逐步提高，因此對光纖通信的通信距離、容量和速度等提出了更高的要求。電力系統中，光纖通信的發展前景包括下面幾個方面：
4.1光纖傳送網新技術
目前，傳輸40GE/100GE網絡的技術中，主要包括兩種技術：①40Gbit/s技術；②100Gbit/s技術。同時，這兩種技術中又包含有編碼調制技術、色散補償技術與非線性抑制技術，以及OSNR保證對策等幾個方面。在未來電力系統發展過程中，為有效保證長距離光纖通信的要求，應使用光纖傳輸網新技術，主要是FEC技術，也就是多種增強前向糾錯技術，以及動態增益均衡技術、新型編碼調制技術等，通過利用電均衡接收機、功率調整技術等，可實現增加容量的目的。而頻分復用技術、偏振復用技術和波分復用技術等，在未來的電力系統通信中，毫無疑問將會有越來越廣泛的應用。
4.2光纖通信接入網新技術
在現階段，電力系統中光纖通信接入技術主要存在傳輸距離、分光比、業務支持能力等方面的差距。目前光纖接入技術包括EPON技術（即太無源光網絡）、GPON技術（即基于I-TU-TG984標準的新寬帶無源光網絡），以及基于星型結構的以太網接入技術、基于樹形拓撲的APON/BPON技術等。一般情況下，EPON技術的實現，相比于GPON技術來說要簡單不少，但是對于多業務的支持能力不如GPON技術。而基于星型結構的光纖接入技術是在傳統的以太網的基礎上實現的電力系統光纖通信的接入技術，這種技術適宜在單用戶對寬帶的要求大的區域（此種光纖接入情況下只能對單個用戶進行連接）或者具有豐富光纖資源的區域，因此，相對來說基于星型結構的光纖接入技術的范圍比較窄，并不是主流光纖接入技術的發展方向。
4.3光纖通信光交換新技術
對于光網絡來說，典型屬性之一便是光交換。當前，基于實現特征與交換顆粒進行光交換技術的劃分，可以分為OPS即光分組交換、OBS即光突發交換、OCS即光路/波長交換。OCS的交換單位是波長，具有易于實現，交換顆粒大的優勢，然而寬帶的利用率以及復用特性非常差；OPS的交換單位是分組，并且交換的顆粒較小，因此不易于實現，然而其寬帶的利用率以及統計復用特性非常好。基于光路/波長光交換技術與光分組交換技術的OBS，相對來說較為容易實現，同時，寬帶利用率和復用特性能較好，因此，在未來電力系統通信中光纖通信的應用中，OBS會處于主導位置。
5結語
光纖通信系統主要包括接收、發射以及基本光纖傳輸系統，詳見圖1。二、礦山通信(一)礦山通信的現狀自二十世紀80年代中期以來，世界各大廠商就推出了多種標準。到目前為止，在50多種國際標準中有十幾種常用的。例如工業以太網、基金會現場總線(FF)等。現場總線的傳輸介質有很多種，主要有視頻監控支持信號線、人員定位支持雙絞線、環境監測支持雙絞線、光纜、通信聯絡支持無線通信等。這些業務都有向以太網兼容發展的趨勢。例如基于工業以太網的各種監測系統，基于WIFI通信的信息傳輸系統，其中WIFI的使用范圍和發展尤為迅速且日益壯大。
二、礦山通信的制約因素
礦山通信企業的特點主要是設備更新速度慢、建設時間長等。由于每個時期的通信設備都一起運行，所以會有信息孤島現象的問題存在。且其內部系統有不少不同來源的信息。例如礦山系統和外部環境間有信息流動和交換的現象，其中包括礦產品銷售、人力供應、電力供應等。這類信息相互制約、相互影響。礦山井下施工建設中，由于井下結構復雜、空間狹小、接收不到信號等因素，急需先進的礦山通信技術，以便在施工過程中能準確、及時的傳輸信息，為優化方案提供參考的依據。
三、光纖通信與礦山通信系統建設的實際應用
(一)礦區網絡連接系統中的應用
光纖的高寬帶、低成本等特點能滿足礦山信息傳輸日益增長的需求［2］。國家已經制定了光纜使用的相關標準，很多礦山企業也投入生產使用。目前一些普通光纜線、架空地線復合光纜以及阻燃光纜等都被礦山企業利用，以連接各礦山建筑設施和采礦點。這類光纜的使用大大提高了施工的便捷性和線路的穩定性，同時還能有效節約施工建設的成本。因為增加光纖芯數并對光纖價格的影響不大，所以在需要光纖芯數的基礎上再適當預留一點，以免日后需要時能及時提供，以滿足業務多樣性的需求。由于光纖通信技術具有一致性傳輸系統介質的特點，所以，現代礦山通信系統的建設中，可以將光纖以太網作為介質，其傳輸距離遠，損耗低，承載力強，其接入方法即介質轉換，光纖兩端都是光貓，從光貓出來有的需要接入光端轉換設備，把光纖帶的光信號轉換成網線攜帶的數字信號，有些光貓集成的轉換功能，可以直接轉換輸出數字信號。利用光纖線路構建一個礦山骨干通信網，再加入無線設備和該通信網配合使用，為礦區提供無線設備或有線光纜的雙重信息傳輸和接收口。圖2礦業光纖以太網結構模型例如，某礦業根據礦區的實際情況，經過建設和相關系統的整合，建立了光纖以太網，該組網可以全面覆蓋整個礦區的建筑。其中工業環網的整個線路連接選用變電所、兩個大車間以及辦公樓，礦區的地表到井下被全部覆蓋;其分支線路覆蓋了所有生活區域。光纜可以傳輸人員定位、電力調度、視頻監測、環境監測、有線電視等業務數據，實現一條光纜線的多種業務同時使用，既節約施工費用又節約工程建設的成本。關于該礦山企業的光纖以太網的構建結構見圖2。將光纖通信技術運用到礦山企業工程中，建設完整的光纖骨干網，為各種業務傳輸信息數據，以解決數據傳輸過程中的鏈路問題。
(二)礦區電力中的應用
當前，礦山電力系統中很多自動化設備只應用于漏電保護、防爆開關和配電網等相關功能，它們之間沒有互相連接的網絡系統，都是單獨運行的狀態。礦井復雜的內部結構對供電系統的工程量提出更高要求，配電供電服務系統以及變電所建設的主要目的是保障開挖采掘運輸的過程是暢通的。但在實際井下挖掘作業時，由于井下復雜的地質條件，供電系統經常會出現故障，一旦失去電力服務，井下的挖掘工作就沒有辦法進行，這將嚴重影響施工進度，從而降低礦井開采的生產量。利用特種光纖技術能有效改善井下的供電現狀，在礦山供電系統中應用復合電線可以為井下施工的機械設備提供源源不斷的穩定電力，保證這些設備的正常操作和運行，利用光纖技術建立完整的網絡系統，合理使用和分配電力資源，確保礦山施工區域供電的穩定性。同時，還可以在一定程度上節省建設供電系統的成本，在電力系統運行的過程中，也能有效縮減成本，從而有效提高礦山企業工程建設的整體經濟效益。在完成網絡系統的建設基礎上，再采用以太網絡技術，構建更加完善的網絡監測系統。除此之外，光纖技術還可以結合多媒體顯像技術，對井內的實際運行狀況進行實時監控，在很大程度上提高了礦井開采的工作效率。工作人員通過監測系統可以充分掌握礦井內部的實際施工情況。如果井下有設備故障等問題，監測系統可以及時準確地反映故障的實際情況和具置，并第一時間切斷故障發生的局部電源，同時發出警報，提示工作人員，以便在第一時間實施具體可行的解決措施，并在最快時間內恢復井內供電，將故障帶來的影響和損失降到最低。
四、結束語
本課程內容分為：光通信基本理論、光纖通信基本原理、光纖通信新技術特征等三大部分.主要內容為：緒論、光纖發展、光波導理論與光纖特性、光纜及工程應用、光發送與接收、光無源器件、光放大器、光纖通信系統與設計等.采用的教學方法以課堂教學為主，輔以實習實訓等.授課對象為我校本科專業自動化、通信工程、電子信息工程等專業，授課理論學時54，實習實訓18，各教學環節學時分配從近4年的教學看，大家普遍認為該課程理論較難、實訓操作難、而且理論與實訓結合較少.導致大學生們對該課程缺乏學習的主動性、積極性，不利于專業技能人才的培養.作者根據近4年的經驗和學生獲取該課程的知識、技能的效果，從課程的教學內容、教學方法、手段及見習實訓等幾個方面提出教研教改的意見.
2光纖通信課程理論教學
針對同學們反映本課程中難懂的理論知識、課前我補充了一些基礎知識.比如光波導理論、高等數學、光電子技術、電磁學等知識在該課程中要用到的重要理論.列出一些參考書目供學有余力的同學選讀，比如楊祥林編著的《光纖通信系統》，北京郵電大學出版社出版的顧畹儀編著《光纖通信系統》教材.我們采用多種方法分析一些抽象概念，逐步闡述.例如，光纖傳輸的波動理論是光纖通信理論中的一個重要內容，通常采用的方法就是波動方程和電磁場表達式求解，其過程繁雜，同學們很難將推導出的理論結果和實際上的物理意義對應.因此在該部分的教學中采用先引入并重點講解波導、導波等概念的方法，然后解釋傳輸模式，不同的模式對應不同的傳播角，產生不同的離散模式是由于光波在芯區和包層分界面上發生反射時產生相位移動引起的，在理解概念的基礎上，再運用特征方程理論推導出結論.充分利用多媒體的優勢，多媒體PPT教學與傳統教學模式相結合，以便提高教學質量.結合該學科的實際，作者制作了適合實際情況的PPT課件，課件的教學效果良好，比如在講解數字光纖通信系統組成的時候，結合PPT課件圖，直觀、形象生動的看出了系統由光發射機、光纖光纜、中繼器與光接收機等基本單元組成.此外還包括一些互連與光信號處理器件，如光纖連接器、隔離器、調制器、濾波器、光開關及路由器、分插復用器ADM等.
3光纖通信實訓教學環節
本課程的實訓環節除了安排常規的8個實驗，模擬信號電—光、光—電轉換傳輸實驗、數字信號電—光、光—電轉換傳輸實驗、光發送、接收模塊實驗、光纖無源器件特性測試實驗、數字光發送接口指標測試實驗、光纖傳輸特性測量實驗波分復用（WDM）光纖通信系統實驗等.另外，筆者引入了OpticSimu仿真實訓軟件，該軟件恰好可以克服以上硬件實驗平臺的不足，可以方便地配置各種光纖通信系統和網絡，形象地得到仿真實驗結果，配置各種光纖通信系統和光網絡，仿真其傳輸性能，方便、形象地獲得系統和網絡中各點的光譜、波形、眼圖、光信噪比和接收靈敏度.軟件界面如圖2所示.圖3是利用原子功能器件搭建的光分插復用器（OADM）和光交叉連接（OXC）結構.運用OADM和OXC，構建WDM光網絡，并對其進行傳輸性能仿真，為光網絡的設計和規劃提供參考.
4結束語
