中國移動通信集團新疆有限公司阿克蘇地區(qū)分公司，新疆 843000

*通訊作者：李濤，1977年12月，男，漢族，山東莒縣人，現(xiàn)就職于中國移動通信集團新疆有限公司阿克蘇地區(qū)分公司，通信工程師，本科。研究方向：通信工程傳輸與接入專業(yè)。

摘? ? 要：當今信息社會，光纖通信由于其傳輸容量大，成本相對低廉，信號穩(wěn)定的優(yōu)勢，在信息傳輸網(wǎng)絡中發(fā)揮著絕對主力的作用。對光纖通信技術(shù)的研究具有重要的科學技術(shù)價值和經(jīng)濟社會價值。

關(guān)鍵詞：光纖;通信系統(tǒng);通信技術(shù)

一、引言

光纖通信屬于一種新興的信息傳輸技術(shù)，在推出之后便立即獲得了社會各界的廣泛關(guān)注，其發(fā)展也被國家與行業(yè)給予了充足的重視。就目前情況來看，光纖通信標志著全球信息技術(shù)的改革創(chuàng)新，經(jīng)過幾年發(fā)展后，光纖通信技術(shù)也變得更加復雜多樣，可以為信息網(wǎng)架構(gòu)面貌的改善提供助力，同時還能很好地促進現(xiàn)代信息社會通信的進一步發(fā)展，有著非常廣闊的發(fā)展前景。

二、我國光纖通信產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

在2021中國光網(wǎng)絡研討會上，中國通信學會光通信專業(yè)委員會榮譽主任毛謙分享了我國光通信產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。他表示，“我國現(xiàn)已敷設光纜總長度為5249萬千米，其中長途光纜為112.9萬千米，占比2.25%;已敷設光纖總長度約為24億芯千米，占全球已敷設光纖的48%左右?！迸c此同時，我國FTTH/O用戶數(shù)為4.63億戶，占全球光接入用戶數(shù)的42%左右;百兆及以上速率用戶數(shù)達4.5億戶，占總用戶數(shù)的90.4%;千兆用戶數(shù)達803萬戶;光纖（FTTH/O）端口8.7977億個。我國光纖通信市場的總規(guī)模約為1500億元（約230億美元）。光纖光纜2020年產(chǎn)量約2.9億芯千米，占全球份額從63%下降到44%，光纖光纜年產(chǎn)值約73億美元（RMB470億元）。光器件市場約占全球37.5%，達40億美元（RMB260億元）;光傳輸設備市場占全球40%，達120億美元（RMB760億元）。自2015年起，光纖光纜行業(yè)持續(xù)保持高景氣狀態(tài)。

截至目前，我國的光纖光纜企業(yè)已有150多家，其中規(guī)模以上的約40家，龍頭企業(yè)5家，占全國市場80%以上。我國目前光棒產(chǎn)能超過11000噸，光纖產(chǎn)能3.8～4億芯千米，光纜的產(chǎn)能3.5億芯千米。2020年，我國光纜產(chǎn)量2.89億芯千米，比2019年的2.65億芯千米增長9%，比2018年的3.17芯千米下滑9%。根據(jù)網(wǎng)絡電信信息研究院的數(shù)據(jù)顯示，長飛（市場份額9.14%）、亨通（7.94%）、烽火通信（6.48%）、中天（8.28%）、富通（7.49%）五家公司，進入《2020年全球光纖光纜最具競爭力企業(yè)10強》榜單[1]。

三、我國光纖通信產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

（一）光纖通信面臨的挑戰(zhàn)

1. 超大容量

光纖通信系統(tǒng)光纖通信技術(shù)已基本上到了頻譜效率極限，要想再進一步增大光纖傳輸容量，一是增加帶寬B（線性方式擴容），二是提高信噪比SNR（增加功率，對數(shù)方式擴容）。

（1）增加光源帶寬

EDFA對帶寬范圍有一定的限制，增加帶寬能夠突破這種限制，C、L、S波段均可采用半導體光放大器（SOA）或拉曼放大器（RFA）進行信號放大。新型光纖研制的一個方向就是減少光信號的損耗，以適應更廣的光譜用于信號傳輸。

（2）增加發(fā)射功率

纖芯截面的適當增大可以減少光纖的非線性效應，因此采用少模取代單模光纖是一種辦法。采用數(shù)字背向傳輸（DBP）算法是目前最流行的解決辦法，最初的DBP算法不能解決帶間的交叉相位調(diào)制（XPM）等的問題，算法會隨性能改善變復雜。現(xiàn)在多芯少模光纖（MC-FMF）是一個發(fā)展方向，信道數(shù)多達100多個的多芯少模光纖具有超大容量，最大容量已經(jīng)達10 Pb/s[2]。

2. 低損耗和低時延光纖

理論研究提出，光子晶體光纖（PCF）、空心光纖（HCF）具有更低的損耗。PCF/HCF利用把光子限制在低折射率的空氣中，傳輸速度更快，減少傳輸時延。嵌套反諧振無節(jié)點光纖（NANF）是一種光子晶體光纖，其傳輸損耗在1510～1600 nm波長范圍已經(jīng)降至了0.28 dB/km[3]，該光纖的損耗極限理論預測值為0.1 dB/km[4]，優(yōu)于石英光纖損耗0.145 dB/km的極限[3]。

3. 空分復用相關(guān)技術(shù)

空分復用技術(shù)是可以實現(xiàn)單纖容量增大，更高效率的光放大器是關(guān)鍵，不然只是另一種形式的單芯光纖組合;采用的模分復用技術(shù)有線偏振模式（LP mode）、基于偏振奇點的柱矢量光束（CVB）等。

（二）光通信器件產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

光通信器件產(chǎn)業(yè)本身的產(chǎn)業(yè)集中度不高，國外寡頭財大氣粗、實力雄厚，占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，把控產(chǎn)業(yè)鏈高端，擠壓國內(nèi)廠商的市場空間。光纖光纜企業(yè)和設備制造企業(yè)都向器件方面擴展，使原有實力不強的器件廠商受到四面圍攻，難以為繼。國內(nèi)的研發(fā)，生產(chǎn)配套裝備制造能力低下，工藝線建設嚴重依賴國外，材料、儀表和軟件等也靠進口維持，難以突破。缺乏知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢，缺乏原創(chuàng)、基礎(chǔ)性的專利和產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品跟隨國外步伐，缺乏競爭力。國內(nèi)沒有特別強勢的一流核心企業(yè)，而高端產(chǎn)品又要求特別高的技術(shù)和工藝水平，高校在培養(yǎng)高端工藝人才方面欠缺，企業(yè)好不容易培養(yǎng)出來的人才又極易流失。

為此，毛謙給出了光通信器件產(chǎn)業(yè)的破局之道：完善產(chǎn)業(yè)布局，進行產(chǎn)業(yè)重組，集中人才、技術(shù)和財力優(yōu)勢，擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模和實力，培育中國的旗艦企業(yè);增大科研投入，鼓勵創(chuàng)新，使產(chǎn)業(yè)向高端、核心產(chǎn)品發(fā)展，提高企業(yè)競爭力;加大政府支持力度，在產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)境、稅收、人才和進出口等方面，采取相應惠企措施，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展;全國一盤棋，組織產(chǎn)業(yè)鏈上短板的合作攻關(guān)，使材料、精密加工、工藝設備、設計軟件和測試儀表等各個環(huán)節(jié)都能擺脫國外的控制和擠壓;加大基礎(chǔ)理論、技術(shù)和工藝人才培養(yǎng)/引進力度[4]。

（三）光通信設備產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

雖然光通信設備產(chǎn)業(yè)集中度比較高，研發(fā)和生產(chǎn)能力都較強，但在許多環(huán)節(jié)仍然存在短板。如系統(tǒng)設備的設計仿真工具還依賴國外，SMT生產(chǎn)線上的主要裝備也是進口的，國產(chǎn)設備焊接稱雄、貼片機困難。高速貼片機達到20～25萬片每小時的速度（IC等速度約4千片每小時），國產(chǎn)設備差距甚遠。測試儀表基本上依賴進口，連高端的元器件如電阻、電容也需要進口。更核心的問題是ASIC芯片，ASIC是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，更是光傳輸設備不可或缺的。主流傳輸設備廠商都有自己的芯片設計公司，但是流片加工大部分依然在外[1]。

四、光纖通信的應用

（一）軍事領(lǐng)域中的應用

在當前信息爆炸的時代背景下，信息的傳遞是各個領(lǐng)域都不能脫離的關(guān)鍵所在，軍事領(lǐng)域同樣如此。例如先進的軍事武器、軍事設備等現(xiàn)代化國防事業(yè)，都離不開信息的有效支撐。而對于光線通信來說，因為其具備很強的抗干擾能力與較大的傳輸信息容量等，再加上良好的安全性，可以有效避免信息泄露，從而被廣泛應用至軍事領(lǐng)域中。除此之外，即便只有一條光纜，光纖通信數(shù)據(jù)也能夠?qū)崿F(xiàn)多路傳輸，所以在軍事通信、戰(zhàn)略交流等方面可以發(fā)揮出非常顯著的作用[2]。

（二）傳統(tǒng)通信領(lǐng)域中的應用

就目前的通信領(lǐng)域來看，光纖通信技術(shù)的應用具體就是借助光導纖維這一介質(zhì)，所以光導纖維在光纖通信中有著非常重要的地位。同時，在一些地位非常顯著的通信行業(yè)中，光纖通信技術(shù)的應用比例也是非常大的。此外，在科技飛速發(fā)展時代下，光纖通信技術(shù)的發(fā)展空間也得到了很大的拓展，并且地位也更為重要，能夠為整個通信行業(yè)的發(fā)展提供很大的推動力[3]。

（三）有線電視網(wǎng)絡方面的應用

就目前情況來看，中國光纖通信技術(shù)已經(jīng)趨于完善了，在社會多個領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應用。再加上光纖技術(shù)不斷的發(fā)展進步，進而給有線電視網(wǎng)絡的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。在這種背景下，廣電綜合信息網(wǎng)發(fā)展規(guī)模獲得了顯著的提高，而信息則變得越來越復雜，這樣便在很大程度上影響到針對廣電綜合信息網(wǎng)開展的一系列工作，極大增加了難度，而合理應用光纖通信技術(shù)則能很好地解決這些問題[4]。

（四）電力通信領(lǐng)域的應用

從整體情況來看，電力通信網(wǎng)構(gòu)建的主要目的就是有效保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，給廣大人民群眾提供更為優(yōu)質(zhì)的電力服務。之前的單一電力線載波、同心電纜等方式在中國科技發(fā)展促進下，也獲得了顯著的進步，發(fā)展成為數(shù)字微波、衛(wèi)星等多種手段相結(jié)合的一種全新通信技術(shù)。目前，電力通信可以為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)提供很大的助力，而且在其領(lǐng)域中，光纖技術(shù)的應用空間非常廣闊[1]。

五、結(jié)束語

隨著光纖通信技術(shù)的不斷進步，面臨的各種技術(shù)難題將得到解決，各種新工藝新技術(shù)將應用于光纖通信系統(tǒng)。未來，光纖通信技術(shù)將會迎來高速發(fā)展機會。光纖技術(shù)的進步將進一步推動信息社會的前進。

參考文獻：

[1]李睿超，張迪.光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程、應用方向及未來發(fā)展趨勢[J].科學技術(shù)哲學研究， 2017（2）：98-101.

[2]從益鳳，王先，常如進.光纖通信技術(shù)的應用及發(fā)展趨勢研究[J].中國新通信， 2016（20）：86.

[3]談仲緯，呂超.光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國工程科學， 2020，223（3）：101.

[4]孫涵.光纖通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展、挑戰(zhàn)與機遇研究[J].數(shù)字通信世界， 2018（4）：139.