光纖通信技術(shù)應用及發(fā)展探究

[論文關(guān)鍵詞]光纖通信現狀趨勢

[論文摘要]光纖是通信網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)良傳輸介質(zhì)，光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信，光纖通信的問(wèn)世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術(shù)。介紹我國光纖通信技術(shù)的現狀，總結光纖通信技術(shù)的幾種關(guān)鍵技術(shù)，并對光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行論述。

一、光纖通信的概況

1966年，美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文，預見(jiàn)了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開(kāi)了光纖通信的大門(mén)，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB／km的光纖，光纖通信時(shí)代由此開(kāi)始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬(wàn)倍，傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。

光纖通信的發(fā)展依賴(lài)于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(cháng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

二、光纖通信技術(shù)發(fā)展的現狀

(一)波分復用技術(shù)。波分復用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區帶來(lái)的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長(cháng))不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復用器(合波器)，將不同規定波長(cháng)的信號光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長(cháng)承載不同信號的光載波分開(kāi)。由于不同波長(cháng)的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線(xiàn)性時(shí))，從而在一根光纖中可實(shí)現多路光信號的復用傳輸。

(二)光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現信息傳輸的高速化，滿(mǎn)足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱(chēng)FTTx。FTTH(光纖到戶(hù))是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶(hù)提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿(mǎn)足寬帶接入的需求。目前，國內的技術(shù)可以為用戶(hù)提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是比較理想的接入方式。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

近幾年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，電信管理體制的改革以及電信市場(chǎng)的逐步全面開(kāi)放，光纖通信的發(fā)展又一次呈現了蓬勃發(fā)展的新局面，以下在對光纖通信領(lǐng)域的主要發(fā)展熱點(diǎn)作一簡(jiǎn)述與展望。]

(一)向超高速系統的發(fā)展。從過(guò)去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò )容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復用(TDM)方式進(jìn)行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～40％：因而高比特率系統的經(jīng)濟效益大致按指數規律增長(cháng)，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現的可能。

(二)向超大容量WDM系統的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(cháng)適當錯開(kāi)的光源信號同時(shí)在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統的主要好處是：1．可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍；2．在大容量長(cháng)途傳輸時(shí)可以節約大量光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本：3．與信號速率及電調制方式無(wú)關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；4．利用WDM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現網(wǎng)絡(luò )交換和恢復可望實(shí)現未來(lái)透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。

(三)實(shí)現光聯(lián)網(wǎng)。上述實(shí)用化的波分復用系統技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現類(lèi)似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話(huà)，無(wú)疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路，光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實(shí)驗室研制成功，前者已投入商用。實(shí)現光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：1．實(shí)現超大容量光網(wǎng)絡(luò )；2．實(shí)現網(wǎng)絡(luò )擴展性，允許網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)數和業(yè)務(wù)量的不斷增長(cháng)；3．實(shí)現網(wǎng)絡(luò )可重構性，達到靈活重組網(wǎng)絡(luò )的目的；4．實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的透明性，允許互連任何系統和不同制式的信號；5．實(shí)現快速網(wǎng)絡(luò )恢復，恢復時(shí)間可達100ms。鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢，發(fā)達國家投入了大量的人力、物力和財力進(jìn)行預研。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮。

(四)新一代的光纖。近幾年來(lái)隨著(zhù)IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(cháng)，電信網(wǎng)正開(kāi)始向下一代可持續發(fā)展的方向發(fā)展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網(wǎng)絡(luò )的物理基礎。傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長(cháng)距離傳送網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢，開(kāi)發(fā)新型光纖已成為開(kāi)發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò )基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線(xiàn)網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖(G.655光纖)和無(wú)水吸收峰光纖(全波光纖)。

(五)光接入網(wǎng)。過(guò)去幾年間，網(wǎng)絡(luò )的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò )的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò )。而另一方面，現存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線(xiàn)銅線(xiàn)主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術(shù)上的巨大反差說(shuō)明接入網(wǎng)已確實(shí)成為制約全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問(wèn)題的長(cháng)遠技術(shù)手段是光接入網(wǎng)。接入網(wǎng)中采用光接入網(wǎng)的主要目的是：減少維護管理費用和故障率：開(kāi)發(fā)新設備，增加新收入；配合本地網(wǎng)絡(luò )結構的調整，減少節點(diǎn)，擴大覆蓋；充分利用光纖化所帶來(lái)的一系列好處：建設透明光網(wǎng)絡(luò )，迎接多媒體時(shí)代。