光纖通信系統研究論文

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一、探索階段

（一）光通信史的第一步

1880年，貝爾發明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關于利用光線進行聲音的產生與復制》的論文，報道了他的光電話裝置。

（二）激光器的出現

激光器出現之前，光學中普遍使用普通的相干性較差的普通光源，這種光源譜線很寬，無法進行通信。1960年，美國科學家梅曼(Meiman)發明了第一個紅寶石激光器。與普通光相比，激光譜線很窄，方向性及相干性極好，是一種理想的相干光源和光載波。由激光發展起來的激光通信有高度的相干性和空間定向性，通信容量大、體積較小并且有較高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出現是光通信發展的重要一步。

二、發展階段

由于光纖的發展，光纖系統也漸漸發展起來。1976年，美國在亞特蘭大(Atlanta)進行了世界上第一個實用光纖通信系統的現場試驗。1980年，美國標準化FT-3光纖通信系統投入商業應用。1976年和1978年，日本先后進行了速率為34Mb/s的突變型多模光纖通信系統，以及速率為100Mb/s的漸變型多模光纖通信系統的試驗。1983年敷設了縱貫日本南北的光纜長途干線。隨后，由美、日、英、法發起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統于1988年建成。第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統于1989年建成。從此，海底光纜通信系統的建設得到了全面展開，促進了全球通信網的發展。

近幾年，隨著網絡中數據業務分量的持續加重，SDH多業務平臺正逐漸從簡單地支持數據業務的固定封裝和透傳的方式向更加靈活有效支持數據業務的下一代SDH系統演進和發展。最新的發展是支持集成通用組幀程序(GFP)、鏈路容量調節方案(LCAS)和自動交換光網絡(ASON)標準。GFP是一種可以透明地將各種數據信號封裝進現有網絡的通用標準信號適配映射技術，簡單靈活，開銷低，效率高，有利于多廠家設備互聯互通，能夠對用戶數據實施統計復用。LCAS則定義了一種可以平滑地改變傳送網中虛級聯信號帶寬的方法，以自動適應有效業務帶寬，信令傳輸由普通的SDH網元和網管系統完成。ASON可以動態地實施連接建立和管理，使網絡具有自動選路和指配功能。由于在城域網領域正面臨光以太網的競爭壓力，迫使MSTP在降低設備成本和提高業務提供靈活性上繼續改進。重要的趨勢之一是結合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向網絡邊緣擴展，從而可以充分利用MPLS靈活跨域支持數據聯網的一系列優點。

另外還有光以太網，它是一類光纖上運行的新型以太網技術，源于局域網。從結構上看，以太網是一種端到端的解決方案，在網絡各個部分統一處理二層交換、流量工程和業務配置，省去了網絡邊界處的格式變換。其次，以太網的擴展性很好，在網絡邊緣通過改變流量策略參數即可迅速按需以1Mbit/s的帶寬顆粒逐步提供所需的帶寬，從10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統可以應用在網絡各個層面上，因此網絡管理可以大大簡化，新業務可以拓展得更快。

總的來看，光纖通信的發展可以粗略地分為三個階段：第一階段(1966~1976年)，這是從基礎研究到商業應用的開發時期。第二階段(1976~1986年)，這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發展時期。第三階段(1986~1996年)，這是以超大容量超長距離為目標、全面深入開展新技術研究的時期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技術已經基本成熟，其網絡節點設備最大交叉容量可達1.28Tbit/s，典型倒換時間遠小于50ms，在我國和國際上也都已經有了許多應用的實例，但是尚缺乏大規模網絡的應用經驗，特別是各種連接功能的應用缺乏實例。從技術層面上看，目前的ASON系統還可以支持多種業務，可以認為是ASON與MSTP的完美結合。有些ASON還具有40Gbit/s接口能力，使其傳輸容量大大提高，可適應網絡的長期發展需求。其中光網絡的智能化和電信機的以太網傳輸是光通信較為重要的發展方向。

（一）光網絡智能化是重要發展方向

光通信技術近40年的發展歷史，主要是以傳輸為主線的。但是隨著計算機技術與通信技術結合越來越緊密，以及光網絡組網、調度、控制、生存性等各方面的需要，在光網絡中加入自動發現能力、連接控制技術和更完善的保護恢復功能，即光網絡的智能化是今后發展的重要目標。其中，ASON就是典型的例子。

（二）電信級以太網的光傳輸將成為熱點

由電路型交換向分組型交換演變，是電信網的發展方向。因此，作為電信網主要傳輸方式的光傳輸網，其承載信號也要從以傳輸電路型信號向傳輸分組型信號過渡。以太網是最常用的分組信號，自1973年以太網發明以來的30多年里，以太網本身也經歷了一次次改進和變異，有了很大的發展。隨著以太網被廣泛使用，特別在電信網中使用，它必須適應電信網的要求而發生變化，于是電信級以太網應運而生。因此國際上眾多的標準化組織，都在制訂有關電信級以太網的標準。另一方面，原來為傳送電路型信號而建設的光傳輸網絡，也要適應傳輸以太網的要求而采用相應的技術。總的來說，之所以以太網發展為電信級，主要是要吸取原電信網面向連接的一些特性，提高網絡的可靠性、可管理性、可維護性、可運營性和安全性等等。而現有的光傳輸網絡在這些方面都是有保證的，主要是需要適應分組型的以太網信號的傳輸。

參考文獻：

[1]吳重慶，光通信導論.清華大學出版社.2008.

[2]楊恩澤，于晉龍，光通信前瞻與回顧，物理通報.2006.

[3]吳翼平，現代光纖通信技術，國防工業出版社.2004.

[論文關鍵詞]光纖光源光纖通信系統

[論文摘要]當今通信領域，光通信已經成為廣泛使用而又具有巨大發展空間的一類通信科學，就光通信發展歷程分為光纖、光源、光纖通信系統三方面進行回顧與介紹，并對光通信的發展趨勢作簡要的展望。