光纖通信技術(shù)發(fā)展探析論文

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一、光纖通信技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上的一次重要革命。光纖從提出理論到技術(shù)實(shí)現(xiàn)和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時(shí)間。從國(guó)外的發(fā)展歷程我們可以看出，20世紀(jì)60年代中期，所研制的最好的光纖損耗在400分貝以上，1966年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所高錕及Hockham從理論上預(yù)言光纖損耗可降至20分貝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纖損耗為100分貝/千米，1970年康寧公司(Corning)采用“粉末法”先后獲得了損耗低于20分貝／千米和4分貝/千米的低損耗石英光纖，1974年貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bell)采用改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法制出性能優(yōu)于康寧公司的光纖產(chǎn)品。到1979年，摻鍺石英光纖在1.55千米處的損耗已經(jīng)降到0.2分貝/千米，這一數(shù)值已經(jīng)十分接近由Rayleigh散射所決定的石英光纖理論損耗極限。

目前國(guó)內(nèi)光纖光纜的生產(chǎn)能力過剩，供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進(jìn)口，但總量不大，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖光纜價(jià)格與國(guó)際市場(chǎng)沒有差別，成本無(wú)法再降，已經(jīng)是零利潤(rùn)，在國(guó)際市場(chǎng)沒有太強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，出口量很小。二十年來的光技術(shù)的兩個(gè)主要發(fā)展，WDM和PON，這兩個(gè)已經(jīng)相對(duì)比較成熟。多業(yè)務(wù)傳輸發(fā)展平臺(tái)兩個(gè)方面，一方面是更有效承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另一方面是向業(yè)務(wù)方面發(fā)展。AS0N的現(xiàn)狀是目前的系統(tǒng)只是在設(shè)備中，或是在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了一些功能，但是一些核心作用還沒有達(dá)到。

二、光纖通信技術(shù)的趨勢(shì)及展望

目前在光通信領(lǐng)域有幾個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)即超高速傳輸系統(tǒng)、超大容量WDM系統(tǒng)、光傳送聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網(wǎng)技術(shù)。

（一）向超高速系統(tǒng)的發(fā)展

目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò)，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應(yīng)用。但是，10Gbps系統(tǒng)對(duì)于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求，需要實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用(WDM)方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段，而其它方式尚處于試驗(yàn)研究階段。

（二）向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)

采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用率低于1％，還有99％的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一級(jí)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(fù)用(WDM)的基本思路?；赪DM應(yīng)用的巨大好處及近幾年來技術(shù)上的重大突破和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。目前全球?qū)嶋H鋪設(shè)的WDM系統(tǒng)已超過3000個(gè)，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)320Gbps(2×16×10Gbps)，美國(guó)朗訊公司已宣布將推出80個(gè)波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)，其總?cè)萘靠蛇_(dá)200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6Tbps(13×20Gbps)。預(yù)計(jì)不久的將來，實(shí)用化系統(tǒng)的容量即可達(dá)到1Tbps的水平。

（三）實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)

上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)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(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無(wú)疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光光聯(lián)網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、重構(gòu)性、透明性，又允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)、互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào)。

由于光聯(lián)網(wǎng)具有潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研，特別是美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局(DARPA)資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。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。建設(shè)一個(gè)最大透明的、高度靈活的和超大容量的國(guó)家骨干光網(wǎng)絡(luò)，不僅可以為未來的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NJJ)奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，而且也對(duì)我國(guó)下一世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛以及國(guó)家的安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。

（四）開發(fā)新代的光纖

傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)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(shì)，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無(wú)水吸收峰光纖(全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發(fā)的重點(diǎn)，也是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，BPON技術(shù)無(wú)可爭(zhēng)議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向，但從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實(shí)際狀況看，它距離實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過程。

（五）IPoverSDH與IpoverOptical

以lP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力，因而能否有效地支持JP業(yè)務(wù)已成為新技術(shù)能否有長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)壽命的標(biāo)志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，當(dāng)IP業(yè)務(wù)量逐漸增加，需要高于2．4吉位每秒的鏈路容量時(shí)，則有可能最終會(huì)省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡(jiǎn)單統(tǒng)一的IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)(IPoverOptical)。三種IP傳送技術(shù)都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時(shí)期和網(wǎng)絡(luò)的不同部分發(fā)揮自己應(yīng)有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長(zhǎng)遠(yuǎn)生命力的技術(shù)。特別是隨著IP業(yè)務(wù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)后，這種對(duì)JP業(yè)務(wù)最理想的傳送技術(shù)將會(huì)成為未來網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)的主導(dǎo)傳送技術(shù)。

（六）解決全網(wǎng)瓶頸的手段一光接入網(wǎng)

近幾年，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，還是傳輸都己更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)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(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上存在巨大的反差，制約全網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。為了能從根本上徹底解決這一問題，必須大力發(fā)展光接入網(wǎng)技術(shù)。因?yàn)楣饨尤刖W(wǎng)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）減少維護(hù)管理費(fèi)用和故障率；（2）配合本地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大覆蓋；（3）充分利用光纖化所帶來的一系列好處；（4）建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò)，迎接多媒體時(shí)代。