光纤通信系统的性能优化与误码问题分析

　　【摘要】21世纪，是一个经济、文化、科技都高速发展的时期，是一个信息全球化发展的时代。首先本文详细介绍了光纤通信系统的组成及各部分的性能，并对可对光纤通信系统的优劣做出评价的指标进行了分析说明；接着着重分析了影响光纤通信质量的误码性能，并结合误码产生的原因及其分布规律为改进误码性能提出了建议。

　　【关键词】通信技术；光纤通信系统；误码性能

　　一、光纤通信系统

　　光纤通信技术是以光波代替电缆、微波，作为一种信息载波来传递信息的技术。如今，经过了从多模光纤通信系统、单模光纤通信系统、1550mn色散位移单模光纤通信系统、利用DWDN技术改进四个阶段，光信通信技术水平已经得到了极大的改进，并且已经成为了在通信领域中运用最广泛的信息传输技术。

　　在利用光纤通信技术进行信息传递的过程中，单根光纤的带宽最高可达20THz，足以利用极短的时间进行大量信息的传输。就目前的技术发展来看，400Gbit/s光纤通信系统已经大规模使用。光纤通信技术的快速发展离不开以下优势：（1）受干扰程度小。光纤在进行信息传送时具有独立性，不受其他传送媒介和电磁干扰；对信息的传输路径固定，只有具有相关技术知识的专业人员才可完成光纤的切断和续接工作。（2）低成本性。制作光纤的原料丰富，成品质量很轻，铺设过程简便易操作，在成本上较其他通讯媒介低。虽然光纤通信技术拥有其优势，但仍然存在着缺点，例如光线成品抗力性差，易于折断，对信息的传递需要稳定的电量供给，尤其是对光纤通信质量影响最大的误码性能问题，仍然需要进行不断优化。

　　（一）光纤通信系统的组成

　　光纤通信是通过设备进行原信息、电信息、光信号、电信号、原信息的一系列转化来实现信息的传递。在信息传递过程中涉及信息发送端、中间调制设备、接收端三个方面，对光纤通信系统的性能优化，主要是改進这三部分的质量来提高信息传输效率。

　　1.数据源。数据源即所要传递信息的来源，由发送端设备发出，主要是一些进行过编译的文字、视频、图片等。

　　2.发送机和调制器。发送机和调制器就是将数据源进行电信号到光信号转化的设备，对信息的调制类型主要依据是光纤种类、光纤带宽、传播距离、信道数目等因素。

　　3.光学信道。光学信道即指作为信息传播媒介的光纤，还有可根据光信号接收端性能不同对光信号进行改变的中级放大器等设备。

　　4.光接收机。光接收机的主要功能是对光信号接受和调制，将光信号还原成原来信息。

　　（二）光纤通信系统性能评价指标

　　在对光纤通信系统的评价上，主要通过信息传输速率，对频带的利用率，误码性能三个方面来评价光纤信息传输系统的性能。

　　1.信息传输速率。单位时间内对源数据编码后得到的二进制码的传输量即为信息传输速率，单位为bit/s。

　　2.频带利用率。单根光纤的带宽最高可达20THz，但目前的技术还不能做到利用单根光纤的全部带宽来进行信息传输，只能通过提高信道频道宽度来增加信息的输送量。

　　3.误码性能。通过提高信息的传输速率和单位时间内的信息传输量，可以增加用户的体验，但真正影响用户对通信系统选择的则是信息传输质量，即原信息在经过调制转化后的是失真程度。误码则是使信息失真的主要因素，因此必须不断改善误码性能来提高通信系统性能。

　　二、误码

　　误码是指信息在传送过程中受到干扰，或者设备出现问题致使信息的电压发生改变而导致的信息失真。在光纤通信过程中，调制设备、光纤质量、电功率、色散、噪音等因素都会导致误码的产生，影响通信质量。

　　（一）产生误码的原因

　　1.设备问题。光纤通信过程需要稳定的电源供给，如果供电设备的电压、功率等不稳定，就会导致信号的调制过程和输送过程，导致误码的出现。

　　2.发送端所处环境。如果发送端处于过热的环境中，或者存在着强烈的电磁干扰，就会产生热噪声和粒子噪声，导致误码的产生，并且往往由于噪声的不确定性和突发性，所产生的误码也存在随机性。

　　3.内部码间干扰。内部码间干扰产生的原因是在大量信息同时传输的过程中，同一信道频带内的信息之间有时会产生相互影响致使误码出现。

　　4.其他原因。除了以上三个主要原因之外，外界环境的突变，对色散现象的处理不当，对误码测试的忽视等因素都会导致误码的出现。

　　（二）误码分布

　　由于误码原因涉及着光纤通信的各个环节，若想提前进行预防改善，就必须研究其分布规律，来帮助我们进行误码分析工作。目前在实际应用较多的有泊松分布、A型传染分布、对数正态分布，其中A型传染分布是更为严格的泊松分布。

　　对误码分布的判断：首先判断是否为对数正态分布，计算误码数的均值和方差并进行比较，如果均值小于方差，则服从对数正态分布；均值大于方差，则不服从正态分布；接着根据序列代码数以及有关公式，判断其是否为泊松分布；如果服从泊松分布就再进行是否为A型正态分布的判断；反之，判断其是否服从其他误码分布类型。

　　（三）对误码问题的优化建议

　　针对误码产生的原因，我们可以通过对设备进行定期维护和改进、稳定电量供给电压和功率、改善发送端设备作业环境以避免噪音干扰来较少因为设备问题导致的误码问题；可以通过引进先进的纠错编码技术、色散补偿技术、光调制码型技术等关键技术来提高系统性能；可以通过对光纤通信系统工作人员能力和素质的提高来增强工作人员对误码问题的发现和处理效率，避免因为工作疏忽导致误码问题的出现。

　　三、结语

　　光纤通信技术仍然在不断地改进和发展，其低耗能高效率的工作模式顺应21世纪节能减排、实现经济-社会-环境可持续发展的时代潮流，具有广阔的发展前景。希望光纤通信系统性能可以有进一步的提升，误码分析工作能够更加明确，为通信行业做出越来越多的贡献。

　　参考文献： 

　　[1]崔秀国，刘翔，操时宜等.光纤通信系统技术的发展?挑战与机遇[J].电信科学，2016（5）：34-43. 

    作者：熊伟