地铁通信的现状和发展

地铁通信的现状和发展（共3篇）

地铁通信的现状和发展 篇1

无线通信是地铁通信系统的重要组成部分, 在保障列车运行安全方面起重要作用。本文主要对地铁无线通信系统的现状与发展趋势进行分析与研究。

一、地铁通信系统的组成

地铁作为一种极为便利的交通运输方式, 以其运输量大、速度快、安全舒适和节省土地等诸多优点, 在城市综合运输格局中占有着越来越重要的地位。据统计, 国内城市具有一定规模的地铁系统一般日均客运量为十几万至几十万人次, 京、沪等拥有大型网络的地铁系统, 日均客运量更是达到了几百万人次。穿梭于城市地下的地铁已经成为市民出行不可少的交通工具。

然而随着地铁客运量的不断增高, 地铁交通的安全和服务水平越来越受到关注, 安全保障的标准也越来越高。通信系统是地铁运营指挥、业务管理、公共安全治理、服务乘客的网络平台, 它是地铁正常运转的神经系统, 为列车的安全、快捷、准点运行提供了基本的保障。通信系统在正常情况下应保证列车安全高效运营、为乘客出行提供高质量的服务保证, 在异常情况下应能迅速转变为可供防灾救援和事故处理的指挥通信系统, 确保完成关键性任务。地铁工程的通信系统一般由专用通信系统、公安通信系统和公用通信系统三部分组成。专用通信系统按技术类别又可划分为传输、无线通信、公务电话、专用电话、闭路电视监控、广播、乘客信息、时钟、办公数据网络及综合布线、集中告警、弱电电源等子系统。

地铁专用通信系统中的无线通信系统是车地之间唯一的通信手段, 其主要任务是通过移动通信、无线传输、识别及定位功能的实现, 为列车运行调度、车辆段调度、维修调度可灾害防控提供无线通信保障。

二、无线通信技术在地铁工程中的应用现状

地铁工程专用的无线通信技术应用经历了三个阶段的演进:20世纪80年代之前基本为专用信道方式, 80年代期间主要采用的模拟集群方式, 90年代至今普遍采用数字集群方式。专用信道技术主要适用于较小规模的无线调度系统, 不能适应现代地铁交通对内部无线调度系统大规模和大容量的需求, 早已让位于集群通信。而随着通信技术的不断发展, 在地铁工程中, 模拟集群方式已普遍被数字集群方式替代, 目前仅在地铁公安通信等辅助系统中还有应用。2000年以来, 随着TETRA标准被选为我国数字集群移动通信的标准体制, TETRA制式数字集群通信系统在国内地铁无线通信系统的新建和改造工程中被广泛采用。

早期的地铁无线通信存在的主要问题就是信号的稳定性和抗干扰能力较差, 信号传输质量不高, 功能较单一, 在很大程度上制约着地铁运输的安全性与可靠性的提高。技术上更为先进的数字集群通信技术的应用为地铁交通运输的进一步发展提供了更为可靠的保证。数字集群通信的优势主要体现在三个方面:一是高效, 通过信道动态分配实现多用户共享多频率, 有效提高频率利用率, 能进一步提高系统容量。二是稳定, 采用分集接收、扩频、跳频、交织编码和各种数字信号处理技术实现抗信道衰落衰, 能够保证信号可靠传输。三是功能强, 在传输数字语音信号外, 还能适应数据和图像传输等多业务服务, 保密性好, 网络管控有效、灵活。

三、地铁无线通信系统的发展趋势

数字集群通信系统具有丰富指挥调度功能且技术成熟, 在较长的时期内, 仍将延续其在国内地铁无线通信应用中的主流地位。随着数字通信技术的不断进步和需求标准的不断提高, 国内地铁无线通信将在以下几个方面得到较快发展。

一是采用基于全IP网络的TETRA系统, 使话音、数据、控制等不同业务类型在统一的核心网络进行交换控制, 以获得更高的频率利用率、更快的反应部署速度、更强的保密性和更低的运行维护成本。

二是在不同轨道线路TETRA网络交换中心的交换机之间全透明互联互通, 从而开通终端相互漫游的应用, 实现地铁网内信息资源和设备资源的共享;地铁TETRA网络与地面政府应急网之间互联互通, 既能实现地铁和政府的高效应急管理, 又能避免重复建设, 节省工程投资。

三是在引进消化基础上, 加强研发具有自主知识产权的TETRA系统, 在数字集群交换机、控制器、基站和车载台等核心部件的研发和生产上取得突破, 以期打破在数字集群通信系统核心设备方面受制于人的局面。

四、结束语

本文主要对地铁无线通信系统的发展现状与其未来的发展趋势进行了分析与研究。希望能够在增进人们对地铁无线通信技术了解的同时, 促进我国地铁无线通信技术的发展, 提高我国地铁运输的安全性与可靠性。

参考文献

[1]孙玲.地铁无线通信网络与有线通信功能特点的对比[J].世界通信, 2010, 14 (12) :34-36.

[2]庞晓琳.信息产业发展背景下地铁无线通信科技的应用[J].中国科技信息, 2011, 20 (16) :43-45.

地铁通信的现状和发展 篇2

论文关键词：通信现状 运行 管理 对策

论文摘要：电力电缆是电力通信网的基础设施，也是电网现代化和自动化的重要基础之一，同时也是企业现代化管理的重要基础之一，因此，针对通信光缆线路的现状，做好维护工作，确保通信线路畅通无阻，具有重大意义。

0引言

21世纪通信网的发展趋势是宽带综合业务数字网，其关键技术同步数字传输(SDH)，异步转移模式(ATM)交换，光纤用户环路等已日趋成熟，它们所依赖的传输通道的稳定和可靠，是整个通信网不可忽视的问题，这就对通信线路传输质量提出了更高的要求。随着电力系统特种光缆技术的发展，凭借电力系统的可利用资源，大力发展光纤通信，这是电力通信发展历史上的一次重要革命，其意义非常深远。

1.绍兴局通信线路情况

1.1绍兴局通信线路运行情况

截止年底，绍兴电力局共有光缆218条，总里程1596.471km,计24591.791芯公里，其中OPGW光缆37条460.572km，ADSS光缆14条107.258km,普通光缆167条1028.641 km。另有绍兴局维护管理的500KV OPGW光缆9条384.640 km。20新投运OPGW光缆7条，计85公里，新投运普通光缆3条计20公里。

1.2绍兴局通信线路管理情况

绍兴局光缆线路运行维护基本采用外包。光缆线路巡视分为定期巡视，督查巡视，特殊巡视，故障巡视4种定期巡视每月3次，目前尚未使用光缆在线检测手段。光缆线路备用纤芯每年检测一次，用OTDR测试，10公里以上长的普通光缆及特种光缆用光功率机测试。运行维护每月下旬书面上报下个月的巡视计划和工作计划，月初书面上报上个月的光缆维护工作统计表。

普通光缆及ADSS光缆由调度所负责管理，OPGW光缆及金具由线路工区负责管理，OPGW光缆地下线的光缆接续盒及变电所门型架至通信机房的普通光缆由调度所负责管理。巡视结果反馈由维护单位每月向调度所通信线路班书面上报，发现重大问题用电话立即上报。

缺陷管理分为两块：没有中断通信业务的，由维护单位自行消缺，消缺结果每月上报一次，无法消缺的上报通信线路班。中断通信业务的，由通信调度值班员通知通信线路人员，再由通信线路人员通知维护单位去处理，必要时通信线路人员配合。

2.通信线路存在的主要问题

随着光缆长度的增加，各种光缆中断故障呈现上升趋势，仅08年1月到年底，共发生光缆故障18次，其中光缆纤芯被松鼠咬断7次，光缆被偷盗3次，地埋光缆被挖掘机挖断2次，光缆被汽车撞断2次，光缆接续盒内断纤2次，火灾引起1次，雪灾引起倒杆1次。

2.1光缆构成、结构不合理

目前大部分光缆为普通架空光缆(约为66%)，特种光缆相对较少，未能充分发挥电力系统的杆路优势。主环光缆未完全达到可靠性相对较高的管道或OPGW光缆，有些关键节点光缆资源不够，部分光缆通道路径单一，可靠性，安全性不高。

2.2被小动物咬伤

长途通信光缆线路经多年的使用，存在部分线路光纤和接头盒老化，且线路经过区域多为山区，光缆线路被鸟枪击中和松鼠咬伤次数较多，光缆传输能力有所下降。

2.3 施工损坏

部分线路曾遭施工破损，径路移设等原因，现在表现为线路接头增多，线路损耗增大。

2.4外力破坏

普通光缆位于开发区和与道理交跨上，由于施工翻斗车没有放下，将通信光缆线路拉断。

2.5光缆被盗割

年发生光缆被盗割事件3起。

2.6管道光缆被挖断

施工方未安相关规定对施工红线外地下管线组织调查，也未向相关部门申报，违章作业，管道光缆挖断。

3.确保通信线路安全运行技术对策

3.1加强巡视、及时抢修、提高线路运行率

光纤线路的巡视主要包括定期巡视，金具抽检，OTDR定期测试，SDH设备做连续监视等，把检查结果与原始记录作比较，发现变化应及时作进一步检查，分析和采取必要的纠正措施。一旦发生中断应分三步进行抢修：应急抢修，临时恢复和永久恢复。利用原缆中的备用纤或其他保护的光缆，在被损光缆两头重新做旁路接头等，临时恢复和永久恢复的区别取决于原缆种类，代用时间等，有时并无明确界限，如OPGW故障后，拉一段ADSS用两年，然后再更换已损坏OPGW，则ADSS就是临时恢复，OPGW是永久修复，永久恢复：如果原来就是ADSS，则换ADSS就一步到位。

3.2合理选用光纤配线系统及光缆尾纤

光缆配线系统应包括光纤配线柜、光纤配线单元，光纤直熔单元、光缆固定与接地单元、光纤收线区。其容量要满足远景的最大容量需求，杜绝进行光纤配线系统的改造;其结构应保证施工和运行维护时的安全性，避免对运行系统造成影响;光缆的安装与固定、尾缆的安装与固定、光纤跳线的安装与固定要有足够的空间;对光纤走线要有保护措施、并具有较大的光纤弯曲半径和盘纤空间。

应确保光器件优异的物理性能、机械性能、光学特性和良好的产品稳定性。能适应环境温度变化范围、连接器插入衰耗要小、重复和互换附加衰耗要低、连接处的光波反射衰耗要大、光纤种类和工作波长与光缆中的光纤相对应，活动连接器件的允许插拔次数多寿命多、制造工艺精度高，表面处理精细。

3.3采用防鼠光缆

对山区或穿越树林的光缆线路设计时可采用防鼠光缆。对运行中的光缆线路可砍伐光缆线路周围的树枝，或更换防鼠光缆，防止小动物(松鼠)咬伤。加强对通信线路的保护，如新凤光缆线路、大市光缆线路、雅塔光缆线路有部分光缆段穿越山区、树林，易遭小动物(松鼠)啃咬，通信人员已要求维护单位对上述光缆线路加装保护管。为了彻底根治这一隐患，目前通信维护人员正在积极采购防鼠光缆，一旦条件成熟，马上更换。

3.4做好接头，减小衰耗

在线路抢修以及工程施工中，都要遇到接头问题，对于音频塑缆采用热塑管接头技术。接头做好，在管子热塑前要对电缆进行绝缘电阻的测试，在各项指标符合标准后，再把热塑管缩好。

光缆接头比较复杂，主要注意以下几个问题：

1.接头环境尽量避免在灰尘过多的场合，以免造成切割好的光纤断面污染。

2.待光纤热塑保护管完全冷凝后再往接头托盘上的接头卡槽中放置。

3.当光纤接续完毕后，应安置好接头盒中的光纤，不能出现光纤曲率半径过小的现象，以免加大弯曲损耗。

4.光纤的每个接头损耗衰减应保证不大于0.1dB,利用光时域反射仪进行接续的监测和系统测试，并将测试曲线和数据打印出来，测得的曲线应看不到明显的接头阶段。

5.注意光缆接头盒的防水处理，外缠防水胶带，以免雨水进入接头盒。

3.5注意隐患

对已经存在的通信线路隐患，如通信线路对地、对河面距离不够的问题，维护人员要对其及时升高。有些地方由于条件限制，可采用调换电杆或地下顶管处理。

3.6做好通信线路保护设施

如通信线路与电力线路交叉、跨越时，做好通信线路的绝缘保护;通信线路与其它物体相碰时要用塑料管进行保护，通信线路过公路时要有明显的警示牌和警示管，地埋通信线路上明显的标示，附近有警示牌。在同一吊线内有二条通信线路时应有明显的标示牌，以区分不同的通信线路，防止今后通信线路迁改或故障处理过程中，误碰、误伤其它通信线路。

3.7重视通信光缆线路的监测工作

在平时的维护中，对备用的光纤采用OTDR或光功率机进行测试，一般一年一次，对测出的断芯、衰减大等问题，可在平时的维护中处理，大的、多的问题可结合线路大修、技改进行处理。维护人员还应该及时根据通信光缆线路的性能指标，如传输光功率、衰减等的变化，故障发生率、故障发生原因进行统计和分析，要详细记录故障的现象、原因，要应用技术统计方法将线路的性能指标与线路资料结合起来对光缆资源进行评估，以便尽量避免重复性工作和同类型故障的多次发生。

3.8做好线路的防雷措施

3.8.1 光缆敷设前采取的防雷措施

(1)光缆线路应尽量敷设在雷击活动相对较少的平原地区或整体土壤电阻率较低的地域，如其必须经过山地，也应力求避免敷设在山顶上。

(2)对采用架空方式敷设的光缆，可充分利用原金属吊线和线路杆的避雷措施来避雷。同时将吊挂光缆的钢绞线每间隔500-1000米接地一次，钢绞线不必断开，但要将光缆中的金属部件在接头处全部做电气断开，且吊线两端应作接地处理。

(3)在雷电灾害频繁的地区，根据具体情况，既可安装防直击雷效果较好的架空避雷线，也可采用非金属加强芯或超厚PE外护层光缆。

3.8.2 针对光缆金属构件的防雷措施

(1)为了防止光缆接头处产生电弧放电，宜对其接头处金属构件采用前后断开的方式，不作电气连接和接地处理，但应在其接头处将缆内金属物件短接为一体，以均衡电位。

(2)为避免一次雷击通过金属构件传输而造成多处雷击故障，可在光缆接头处将缆内金属构件作电气连通，并在接头处均做集中接地处理。

3.9完善通信线路应急预案

保证各条备用光缆线路正常，现在已和长途电信传输局取得联系，针对双雅光缆线路衰减比较大的缺陷，准备重点整治。另外通信人员还针对电力通信网的薄弱环节，积极采取通信线路的补强措施，目前正在抓紧建设用管所至柯岩变48芯光缆线路，力争奥运前投入运行，使电力通信网更加坚强和牢固。

3.10使用作业指导书

在通信光缆线路施工作业中，积极推广使用作业指导书，作业指导书是目前作业过程中最科学、最有效的办法，具有良好的可操作性和良好的综合效果，是作业者的工作指南，也是管理者检查工作规范的蓝本。它将现场安全措施、作业工艺标准真正落实到施工过程中的每一个环节，使施工工艺质量得到了保障。

4.确保通信线路安全运行管理对策

4.1推行承包制提高线路维护质量

以对为单位，对各线路维护和建设工作推行承包制，不仅有利于明确分工，落实责任制，调度维护人员的积极性，还有利于管理。更重要的是，依据线路维护规程标准，技术规范要求以及承包奖惩办法，通过实施严格考核，可以有效促进线路维护质量的提高。

推行承包制，还可以大大降低成成本费用。通过资产评估，摸清家底，根据实际承包的任务量，并参照一定标准，以承包期限，将岗位，员工人数，材料费，员工工资等投标的方式确定下来，节省下来的费用归承包队所有。这样，承包队的节约意识就会大大增强，维护和建设材料严重浪费，丢失被盗的情况也会减少。

4.2强化安全管理 促进效益增长

线路安全和人身安全是线路维护部门的头等大事。一些单位在安全方面虽然采取了不少措施，但效果不佳，其主要原因，就是管理跟不上。只有让安全管理与员工的切身利益挂钩，建立标本兼治的有效机制，才能使安全管理落到实处。

根据各地实际情况，可设专职安全检查员若干名，实行包片承包检查。检查的.具体内容，可按有关规定执行。

建立安检员制度，可以有效增强员工的安全意识，有利于形成讲安全，讲质量，讲效益的企业氛围，使安全管理成为促进企业效益增长的助动力。

4.3加强通信线路的巡视工作

做好定期巡视、督查巡视、特殊巡视、故障巡视。

4.3.1定期巡视

一般要求每月3次，其中1次徒步进行，由通信光缆线路维护单位巡线员负责，应即使掌握线路的运行状况，沿线环境变化情况，并做好护线宣传工作，每月向通信管理部门上报本月线路运行情况表，巡视时发现重大问题立即上报。

4.3.2督查巡视

每月不少于1次，由通信管理部门派员与线路巡视人员共同进行，对检查出来的问题，由维护单位及时整改，通信管理部门派员验收。

4.3.3特殊巡视

台风、暴雨、大雪及出现其它恶劣气候后立即进行线路巡视，由维护单位巡线员进行。

4.3.4故障巡视

通信线路故障发生后，应立即查明发生故障的原因和地点，由维护单位抢修人员进行，必要时通信管理部门派员协助或配合，故障抢修完毕后，维护单位应书面上报故障原因、处理方式及防范措施。

4.4防偷盗方面

做好光纤知识的普及宣传工作，小偷主要为金属铜而来，在架空光缆线路杆子挂好杆号牌，以区别通信音频电缆;另外可通过光缆线路告警装置，蹲点守候，配合公安机关，抓捕罪犯。维护人员还应积极开展护线宣传活动，宣传保护通信线路、通信设施的重要性，让“保护通信线路人人有责，破坏通信线路依法严惩”深入人心。

4.5实现线路计算机管理

近年来，由于体制改革，许多供电企业允许第三方利用电力设施建设通信线路，这就对通信线路的管理提出了更高的要求，必须进行微机管理，采用GIS计算机管理系统以便分清线路产权，便于线路维护。

4.6 加强培训

光纤通信系统的发展与现状 篇3

通信科学的发展历史悠久。近代通信技术分为电通信和光通信两类。电通信又分为有线通信和无线通信，是两种相当成熟的技术。通信技术发展过程中，围绕着增加信息传输的速率和距离，提高通信系统的有效性、可靠性和经济性方面进行了许多工作，取得了卓越的成就。光通信技术则是当代通信技术发展的最新成就，已成为现代通信系统的基石。

从广义的概念上说，凡是用光作为通信手段的都可称为光通信，则光通信的历史可追溯到远古时代，那时大部分文明社会已经用烟火信号传递单个信息，至18世纪末通过信号灯、旗帜和其他信号装置进行通信的类似方法已基本走到尽头。1792年，根据克劳特查普的建议，采用中继器使机械代码信号传送很长距离（约100km）。这种光通信系统速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世纪30年代电报的出现用电取代了光，开始了电信时代，利用新的代码技术，速率增加到3～10 b/s，采用中继站后允许进行长距离（约1000km）通信，1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营。电报也基本上使用数字法。1876年电话的发明引起了本质的变化，电信号通过连续变化电流的模拟形式传送，这种模拟电通信技术支配了通信系统达100年左右。

20世纪全球电话网的发展导致了电通信系统许多改进，使用同轴电缆代替双绞线大大提高了系统容量。第一代同轴电缆系统在1940年投入使用，是一个3MHz的系统，能够传输300路音频信号或1路视频信号，这种系统的带宽受到与频率相关的电缆损耗的影响，频率超过100MHz时，损耗迅速增加，这种限制导致了微波通信系统的发展。在微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统工作于4GHz，1948年投入运营，从此以后，同轴和微波系统都得到了很大的发展，并都能工作于约100Mb/s。最先进的同轴系统于1975年投入运营，其速率达274Mb/s，但中继距离短（约1km），系统成本高。微波通通信系统速率亦受到载波频率的限制。

紧随研究与发展的步伐，经过许多现场试验后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用，其比特率在20～100 Mb/s之间，最大中继距离约10km，最大通信容量（BL）约500（Mb/s）·km。与同轴电缆相比，中继间距长，投资和维护费用低，是工程和商业运营的追求目标。

在1970年时人们就认识到，使光波系统工作于1.3μm时，损耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中继距离，这推动了全世界努力发展1.3μm的InGaAs半导体激光器和检测器。1977年研制成功这种激光器。接着在80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世，其中继距离超过了20km，但由于多模光纤的模间色散，早期的系统的比特率限制在100Mb/s以下。采用单模光纤能克服这种限制，一个实验室于1981年演示了比特率为2Gb/s，传输距离为44km的单模光波实验系统，并很快引入商业系统，至1987年1.3μm单模第二代光波系统开始投入商业运营，其比特率高达1.7Gb/s，中继距离约50km。第二代光波系统中继距离受到1.3μm附近光纤损耗（典型值为0.5dB/km）限制。理论研究发现，石英光纤最低损耗在1.55μm附近，实验技术上于1979年就达到了0.2dB/km的低损耗。然而由于1.55μm处高的光纤色散，而当时多纵模同时振荡的常规InGnAsP半导体激光器的谱展宽问题尚未解决，这两个因素，推迟了第三代光波系统的问世。后来的研究发现，色散问题可以通过使用设计在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纤（DSF）与采用单纵模激光器来克服。在80年代这两种技术都得到了发展，1985年的传输试验显示，其比

特率达到4Gb/s，中继距离超过100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系统已能提供通信商业业务。这样的第三代光波系统，通过精心设计激光器和光接收机，其比特率能超过10Gb/s。后来，10Gb/s的光波系统在一些国家得到了重点发展。

第四代光波系统以采用光放大器（OA）增加中继距离和采用频分与波分复用（FDM与WDM）增加比特率为特征，这种系统有时采用零差或外差方案，称为相干广播通信系统，在80年代在全世界得到了发展。在一次试验中利用星型耦合器实现100路622Mb/s数据复用，传输距离50km，其信道间串扰可以忽略。在另一次试验中，单信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纤损耗用光纤放大器（EDFA）补偿，放大器间距为80km，传输距离达2232km。光波系统采用相干检测技术并不是使用EDFA的先决条件。有的实验室曾使用常规非相干技术，实现了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的数据传输。另一实验曾使用循环回路实现了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km数据传输。90年代初期光纤放大器的问世引起了光纤通信领域的重大变革。

第五代光波通信系统的研究与发展经历了近20年历程，已取得突破性进展。它基于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新概念产生光孤子，实现光脉冲信号保形传输，虽然这种基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由贝尔实验室采用受激喇曼散射增益补充光纤损耗，将数据传输了4000km，次年又将传输距离延长到6000km。EDFA用于光孤子放大开始于1989年，它在工程实际中有更大的优点，自那以后，国际上一些著名实验室纷纷开始验证通信作为高速长距离通信的巨大潜力。1990——1992年在美国与英国的实验室，采用循环回路曾将2.5与5Gb/s的数据传输 km。1995年，法国的实验室则将20Gb/s的数据 km，中继距离达140km。1995年线形试验也将20Gb/s的数据传输8100km，40Gb/s传输5000km。线形光孤子系统的现场试验也在日本东京周围的城域网中进行，分别将10Gb/s与20Gb/s的数据传输了2500km与1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速数据也分别传输500km和200km。

光波通信技术得到巨大发展，现在世界通信业务的60%需经光纤传输，至本世纪末将达85%。随着光波通信系统技术的发展，光波通信系统在通信网中的应用得到了相应的发展。现在世界上许多国家都将光波系统引入了公用电信网、中继网和接入网中。但是目前这种奇特媒质的真正应用还仅仅是在现有电信网络的骨架结构内用光纤代替铜线，是通信网的性能得到了某种改善，降低了成本，而网络的拓扑骨架结构基本上还是光波通信出现之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥。在目前的通信网中光纤通信技术应用尚属于一种经典应用，在通信网的发展中属于第二代通信网（第一代为纯电信网）。进入90年代后，随着光纤与光波电子技术的发展，光放大器，波分复用器，光子开关，光逻辑门，路由器等许多新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，在全世界范围内掀起了发展第三代通信网——全光通信网的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。

光波通信发展至今不到30年，但其进展之快，对通信技术影响之大，始所未料，目前大量新的理论与技术研究和发展工作正在继续进行。

光纤通信的特点与应用

收

光纤通信技术的现状及发展趋势

http://.cn/20080308/ca464325.htm

(2008-05-12 15:54:56)

摘要 简要介绍了光纤通信的现状，总结了目前正在使用的波分复用技术和光纤接入技术的基本原理和发展状况，从超大容量、超长距离传输技术和光弧子通信技术，以及全光网络3个方面论述了光纤通信技术的发展趋势。

光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年这20年间增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。目前，我国长途传输网的光纤化比例已超过80%，预计到2010午，全国光缆建设长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络[1]。

一、光纤通信技术的现状

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。

1.波分复用技术

波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率（或波长）不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末，波分复用技术出现以来，由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量，迅速得到了广泛的应用。

1995年以来，为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，截止到2002年，商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上[2]。

与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内（1260nm～1620nm）的波分复用，并大大降低光器件的成本，可实现在0km～80km内较高的性能价格比，因而受到运营商的欢迎。

2.光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。

FTTH（光纤到户）是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC（媒介转换器）实现用户和局端的直接连接，它可以为用户提供高带宽的接入。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON（也称为BPON）、EPON（具有GE能力的称为GEPON）以及GPON。APON出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了APON，但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于“863”计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、独联体、欧洲、东南亚等海外一些国家和地区。GPON由于芯片开发出来比较晚，相对不是很成熟。成本还偏高，所以，起步较晚，但在我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适合于企业用户的接入[3]。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

1.超大容量、超长距离传输技术

波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有很大的应用前景，这几年波分复用系统发展也确实十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系统已经大量商用，同时，全光传输距离也在大幅度扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用（OTDM）技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分

复用，从而大大提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此，现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。欧共体的RACE计划和美国正在执行的ARPA计划在发展宽带全光网中都部署了WDM和OTDM混合传输方式，以提高通信网络的带宽和容量。WDM/OTDM系统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一种发展趋势，两者的适当结合应该是实现Tbit/s以上传输的最佳方式。实际上，最近大多数超过3Tbit/s的实验都采用了时分复用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相结合的传输方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而，经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光弧子通信就是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

在光弧子通信领域内，由于其具有高容量、长距离、误码率低、抗噪声能力强等优点，光弧子通信备受国内外的关注，并大力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验室已经成功实现了将激光脉冲信号传输5 920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15 000km的单信道孤子通信系统和10Gbit/s、传输11 000km的双信道波分复用孤子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1 000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10 Gbit/s、传输12 000km的直通光弧子通信实验系统。在我国，光弧子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目成功地进行了OTDM光弧子通信关键技术的研究，实现了20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上展开的三维光弧子等，由于它们完全由非线性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的重视[5]。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使?a href=“http://.cn/cnii_zte/index.htm” class=“yt” >中兴俾?0～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然，实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

3.全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此，真正的全光网成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然，全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术之中，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合[6]。

目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、结束语