高速光纖通信技術(shù)研究論文

　　摘要：本文首先簡要分析了高速光纖通信技術(shù)；然后分析了高速光纖通信系統(tǒng)的損傷問題；其次重點(diǎn)針對色散問題進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)償技術(shù)分析；最后為相關(guān)研究指明了方向。

　　關(guān)鍵詞：高速；光纖通信技術(shù)；損傷；補(bǔ)償技術(shù)

　　近年來，光纖通信在我們的日常生活中運(yùn)用越來越普遍，人們在實(shí)際應(yīng)用中關(guān)注最多的還是質(zhì)量問題，對通訊質(zhì)量提出了很高的要求。高速光纖通訊技術(shù)憑借其信息容量大、傳播速率高等特征在行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并且在發(fā)展中取得了顯著成果。然后在高速光纖通信的傳播過程中，也存在著諸多的損傷問題。針對問題來研究分析相關(guān)補(bǔ)償技術(shù)具有重要的理論意義。

　　1高速光纖通信技術(shù)的分析

　　1.1光纖通信的基本原理

　　光纖的全稱是光導(dǎo)纖維，其通信原理是首先將調(diào)制好的電信號通過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為光信號之后，通過光波傳輸信息。不是單根光纖傳輸信息，而是許多根光纖聚集以光纜的形式來進(jìn)行信息傳輸[1]。光纖通信系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。從圖中可以看出，電信號通過光發(fā)射機(jī)、光纖接口、中繼器、光接收機(jī)這三個(gè)模塊，從而形成光纖通信系統(tǒng)；當(dāng)數(shù)據(jù)需要通過光纖通信系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首選需要將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程是在光發(fā)射機(jī)內(nèi)進(jìn)行的。光發(fā)射機(jī)內(nèi)部主要是由光源和調(diào)制模塊這兩大部分組成，調(diào)制模塊將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光源模塊以光信號的形式發(fā)射出去。光纖接口主要是指物理接口即光電轉(zhuǎn)換模塊與光纖直接的接口，例如LC、FC、ST、SC等接口，由于光信號在傳輸?shù)倪^程中存在衰減，中繼器可以通過對光信號的重發(fā)或者轉(zhuǎn)發(fā)，從而擴(kuò)大整個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸?shù)木嚯x。光接收機(jī)主要是完成光電信號的轉(zhuǎn)換，光接收機(jī)內(nèi)部包括光檢測器、放大器、信號恢復(fù)這兩個(gè)部分，光檢測器主要是對接收到的光信號強(qiáng)度來進(jìn)行檢測，然后轉(zhuǎn)換為電信號，放大器是對光檢測器輸出的電信號進(jìn)行放大，信號恢復(fù)是對放大后的信號進(jìn)行恢復(fù)成發(fā)送之前對應(yīng)的邏輯1和0，信號恢復(fù)后的信號輸出電信號給后級數(shù)字信號處理系統(tǒng)進(jìn)行處理[2]。

　　1.2光纖通信的特征

　　光纖通信具有頻帶寬，傳輸容量大，損耗低，中繼距離比較長，抗電磁干擾，安全性能高等特征。光纖通信的頻帶寬，可以傳輸寬頻帶的信息；光纖的損耗低，所以能實(shí)現(xiàn)長距離中繼，主要適用于干線、長途網(wǎng)絡(luò)；光纖通信不受外界電磁的影響，在抗電磁干擾方面具有顯著的優(yōu)勢；光纖在傳輸過程中，密閉性較好，能夠有效地抑制光纖擴(kuò)散。光纖通信的這些特性對我們的生產(chǎn)生活帶來了更多的便利，同時(shí)，對我國的通信事業(yè)具有重大的促進(jìn)意義。

　　1.3光纖通信的研究方向

　　電纜通信、微波通信、光纖通信是通信的三種基本方式，他們的性能比較如表1所示。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對通信的傳輸質(zhì)量提出了更高的要求。目前的研究熱點(diǎn)是高速光纖通信。普通光纖的傳輸速率很低，一般是10Gbit/s。我們目前研究的熱點(diǎn)是高速光纖通信，它的傳輸速率相比普通光纖要高很多，可達(dá)到40Gbit/s、160Gbit/s甚至更高。我們所講的“高速”是指：在光纖通信中，數(shù)據(jù)的傳輸速率高，究竟多高的數(shù)據(jù)速率才算高速，ITU-T并沒有明確的規(guī)范意見。目前我們通常把STM-16等級以上的通信稱為高速光纖通信，或稱之為超高速光纖通信[6]。

　　2高速光纖通信技術(shù)存在的問題分析

　　高速光纖通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，給人們的生產(chǎn)生活帶來了很大便利，同時(shí)也存在著很多問題。其中，在數(shù)據(jù)高速傳輸過程中，難免會產(chǎn)生很多信號損傷的問題。光纖耗損與色散是引起信號損傷的主要因素。關(guān)于色散問題，研究發(fā)現(xiàn)采用單模光纖比多模光纖更好，因此，在光纖通信中經(jīng)常使用單模光纖，從而緩解了模間色散問題。但是隨著傳輸距離的加大，在材料色散和波導(dǎo)色散因素的干擾下又出現(xiàn)了光纖損耗的問題。為了更好地解決色散問題，提高單載波的速率，一般會采用DCF（色散補(bǔ)償光纖）進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)踐工作表明，對高速光纖系統(tǒng)中的信號損傷進(jìn)行補(bǔ)償，可以有效提高通信速率[7]。

　　3高速光纖通信中信號損傷的補(bǔ)償技術(shù)研究分析

　　在數(shù)據(jù)高速傳輸過程中，難免產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)信息損傷問題，針對損傷問題國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，得出很多研究方法及研究內(nèi)容方面的結(jié)論，本文總結(jié)了相關(guān)研究成果如下：通過色散方面的研究可以得出，如果偏振模色散在10Gbit/S的速度上進(jìn)行長距離傳輸時(shí)，其傳輸功率會大大受損，進(jìn)而影響信號的傳輸速率，因此，應(yīng)該綜合考慮各種因素對高速光纖通信系統(tǒng)中信號色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行研究。據(jù)相關(guān)的研究結(jié)果顯示，造成信號損傷的主要原因是一階偏振模色散效應(yīng)。因此，關(guān)于偏振膜色散的問題，研究熱點(diǎn)是一階偏振模色散效應(yīng)。光路上補(bǔ)償和電路上補(bǔ)償是我們通常采用的偏振模色散補(bǔ)償方式，它們的工作原理都是延遲光或電，再利用反饋回路控制，以延長偏振模色散的兩偏振模之間的時(shí)差，進(jìn)而完成補(bǔ)償，最后再將補(bǔ)償后的兩偏振模的信號統(tǒng)一輸出[10]。目前，已經(jīng)存在很多色散補(bǔ)償方法，如色散補(bǔ)償光纖（DCF）法，中點(diǎn)譜反轉(zhuǎn)法，光纖布拉格光柵補(bǔ)償模塊法，雙模光纖法等[8]。隨著研究的進(jìn)展，研究者們會進(jìn)一步深入研究色散補(bǔ)償方法。綜上所述，因?yàn)檫@些方法都具有補(bǔ)償范圍大，能提高傳輸距離，所以，在常規(guī)光纖傳輸網(wǎng)中都可以采取這些方法。隨著科技的發(fā)展，人類的進(jìn)步，解決光纖通信系統(tǒng)所面臨的各種挑戰(zhàn)越來越困難。尤其是補(bǔ)償后傳輸系統(tǒng)的累積色散沒有完全消失，還有殘余，無法保證高速光纖傳輸?shù)男阅埽�因此，要綜合應(yīng)用多種技術(shù)解決各種復(fù)雜問題。

　　4關(guān)于高速光纖通信的研究趨勢

　　關(guān)于色散補(bǔ)償技術(shù)研究方法方面，還有很多值得去探究的問題。比如，在40G直接檢測系統(tǒng)中，為了克服偏振模色散對系統(tǒng)的影響，光域偏振模色散補(bǔ)償成為首選方案。由于偏振模色散具有隨機(jī)特性，光域偏振模色散補(bǔ)償主要使用反饋控制結(jié)構(gòu)。采用什么作為反饋控制信號，如何根據(jù)反饋信號操控補(bǔ)償單元，如何盡量減少反饋控制環(huán)的時(shí)間消耗，這些都是研究者所面臨的挑戰(zhàn)。進(jìn)入100G時(shí)代，隨著偏振復(fù)用、各種高級碼型調(diào)制格式和相干接收的應(yīng)用，通信系統(tǒng)中還會存在更多的問題，如偏振模色散、偏振串?dāng)_、鏈路中的色散、激光器的相位噪聲以及光纖非線性等。在電域補(bǔ)償光纖鏈路中，由于采用了相干接收技術(shù)很可能造成信號損傷現(xiàn)象。如何設(shè)計(jì)高效的數(shù)字信號處理算法來補(bǔ)償信號損傷成為研究者所面臨的新挑戰(zhàn)。

　　5結(jié)論

　　近年來，光纖通信在我們的日常生活中運(yùn)用越來越普遍，人們在實(shí)際應(yīng)用中關(guān)注最多的還是質(zhì)量問題，對通訊質(zhì)量提出了很高的要求。高速光纖通訊技術(shù)憑借其信息容量大、傳播速率高等特征在行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并且在發(fā)展中取得了顯著成果。然后在高速光纖通信的傳播過程中，也存在著諸多的損傷問題。本文簡要分析了高速光纖通信技術(shù)的損傷問題，重點(diǎn)針對色散問題進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)償技術(shù)分析，以期為后期相關(guān)研究指明方向。

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