我國光纖通信產業面臨挑戰

中國移動通信集團新疆有限公司阿克蘇地區分公司，新疆 843000

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

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，信號穩定的優勢，在信息傳輸網絡中發揮著絕對主力的作用。對光纖通信技術的研究具有重要的科學技術價值和經濟社會價值。

關鍵詞：光纖;通信系統;通信技術

一、引言

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

二、我國光纖通信產業現狀

在2021中國光網絡研討會上，中國通信學會光通信專業委員會榮譽主任毛謙分享了我國光通信產業的現狀。他表示，“我國現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用戶數為4.63億戶，占全球光接入用戶數的42%左右;百兆及以上速率用戶數達4.5億戶，占總用戶數的90.4%;千兆用戶數達803萬戶;光纖（FTTH/O）端口8.7977億個。我國光纖通信市場的總規模約為1500億元（約230億美元）。光纖光纜2020年產量約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，光纖光纜行業持續保持高景氣狀態。

截至目前，我國的光纖光纜企業已有150多家，其中規模以上的約40家，龍頭企業5家，占全國市場80%以上。我國目前光棒產能超過11000噸，光纖產能3.8～4億芯千米，光纜的產能3.5億芯千米。2020年，我國光纜產量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%。根據網絡電信信息研究院的數據顯示，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10強》榜單[1]。

三、我國光纖通信產業面臨的挑戰

（一）光纖通信面臨的挑戰

1. 超大容量

光纖通信系統光纖通信技術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制（XPM）等的問題，算法會隨性能改善變復雜?，F在多芯少模光纖（MC-FMF）是一個發展方向，信道數多達100多個的多芯少模光纖具有超大容量，最大容量已經達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]，優于石英光纖損耗0.145 dB/km的極限[3]。

3. 空分復用相關技術

空分復用技術是可以實現單纖容量增大，更高效率的光放大器是關鍵，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）光通信器件產業面臨的挑戰

光通信器件產業本身的產業集中度不高，國外寡頭財大氣粗、實力雄厚，占據先發優勢，把控產業鏈高端，擠壓國內廠商的市場空間。光纖光纜企業和設備制造企業都向器件方面擴展，使原有實力不強的器件廠商受到四面圍攻，難以為繼。國內的研發，生產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。缺乏知識產權優勢，缺乏原創、基礎性的專利和產品，多數產品跟隨國外步伐，缺乏競爭力。國內沒有特別強勢的一流核心企業，而高端產品又要求特別高的技術和工藝水平，高校在培養高端工藝人才方面欠缺，企業好不容易培養出來的人才又極易流失。

為此，毛謙給出了光通信器件產業的破局之道：完善產業布局，進行產業重組，集中人才、技術和財力優勢，擴大產業規模和實力，培育中國的旗艦企業;增大科研投入，鼓勵創新，使產業向高端、核心產品發展，提高企業競爭力;加大政府支持力度，在產業政策、環境、稅收、人才和進出口等方面，采取相應惠企措施，促進產業發展;全國一盤棋，組織產業鏈上短板的合作攻關，使材料、精密加工、工藝設備、設計軟件和測試儀表等各個環節都能擺脫國外的控制和擠壓;加大基礎理論、技術和工藝人才培養/引進力度[4]。

（三）光通信設備產業面臨的挑戰

雖然光通信設備產業集中度比較高，研發和生產能力都較強，但在許多環節仍然存在短板。如系統設備的設計仿真工具還依賴國外，SMT生產線上的主要裝備也是進口的，國產設備焊接稱雄、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是信息技術產業的核心，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域都不能脫離的關鍵所在，軍事領域同樣如此。例如先進的軍事武器、軍事設備等現代化國防事業，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域中。除此之外，即便只有一條光纜，光纖通信數據也能夠實現多路傳輸，所以在軍事通信、戰略交流等方面可以發揮出非常顯著的作用[2]。

（二）傳統通信領域中的應用

就目前的通信領域來看，光纖通信技術的應用具體就是借助光導纖維這一介質，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中，光纖通信技術的應用比例也是非常大的。此外，在科技飛速發展時代下，光纖通信技術的發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的發展提供很大的推動力[3]。

（三）有線電視網絡方面的應用

就目前情況來看，中國光纖通信技術已經趨于完善了，在社會多個領域都得到了非常廣泛的應用。再加上光纖技術不斷的發展進步，進而給有線電視網絡的發展奠定了扎實的基礎。在這種背景下，廣電綜合信息網發展規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則能很好地解決這些問題[4]。

（四）電力通信領域的應用

從整體情況來看，電力通信網構建的主要目的就是有效保障電力系統穩定運轉，給廣大人民群眾提供更為優質的電力服務。之前的單一電力線載波、同心電纜等方式在中國科技發展促進下，也獲得了顯著的進步，發展成為數字微波、衛星等多種手段相結合的一種全新通信技術。目前，電力通信可以為電力系統的穩定運轉提供很大的助力，而且在其領域中，光纖技術的應用空間非常廣闊[1]。

五、結束語

隨著光纖通信技術的不斷進步，面臨的各種技術難題將得到解決，各種新工藝新技術將應用于光纖通信系統。未來，光纖通信技術將會迎來高速發展機會。光纖技術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.光纖通信技術的發展歷程、應用方向及未來發展趨勢[J].科學技術哲學研究， 2017（2）：98-101.

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

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

[4]孫涵.光纖通信系統技術的發展、挑戰與機遇研究[J].數字通信世界， 2018（4）：139.