第一篇：光纤通信的发展趋势
武汉东湖学院
学习《光纤通信的发展趋势》讲座有感
讲课老师：樊志刚
专业：14光电信息科学与工程
班级：一班
姓名：魏宁
学号：2014040461009
学习《光纤通信的发展趋势》讲座有感
如今进入大数据时代，光纤通信以传输速度快，通信容量大，中继距离长，保密性好等优势逐渐成为现如今的主要传输方式。作为一名大三学生，进行了为期一学期的光纤通信学习，在樊老师的悉心讲解，我对光纤通信的发展有了以下总结: 早在中国古代就用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。1880年，美国贝尔发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏形。1960年，梅曼发明第1台红宝石激光器，给光通信带来了新希望。同期，美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。1966年，英籍华人高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念论文，指出用光纤进行信息传输可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信基础。
光纤通信发展可以大致分为三个阶段：第一阶段（1966-1976），这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段（1976-1986），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段（1986-1996），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。
光纤通信有很多优点：比如容许频带很宽、传输容量很大、损耗很小、中继距离很长且误码率很小、重量轻、体积小、抗电磁干扰性能好、泄漏小、保密性能好、节约金属材料、有利于资源合理使用等。如果把通信线路比作马路，那么应该说是通信线路的频带越宽，容许传输的信息越多，通信容量就越大。载波频率越高，频带宽度越宽。光通信利用的传输媒质-光纤，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。目前，光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区损耗可低到0.18dB/km，比已知其他通信线路损耗都低得多，故由其组成的光纤通信系统中继距离也较其它介质构成系统长得多。光纤通信抗干扰原因一是光纤属绝缘体，不怕雷电和高压；二是传输频率极高光波，各种干扰源频率一般都较低，干扰不了高频光。另一种重要干扰源是原子辐射。
目前光纤通信在众多领域都有应用。如：通信网、构成因特网的计算机局域网和广域网、有线电视网的干线和分配网、综合业务光纤接入网。应用于电力系统的监视、控制和管理由于使用了光纤，不受强电磁干扰，不仅信息传输量增大，而且工作更加可靠。传输信息用的光纤，可以放在输电线、地线的中心，不受干扰，施工方便。用电设备观测雷击很困难，因为雷击对电设备也可能造成破坏。而用光纤却可以直接观测雷击现象，观测装置由检测器、光纤和观测记录仪等组成。雷击时位于铁塔上的检测器产生瞬间高电压，由于是光纤传输，对观测记录仪不会造成影响。电监控系统信号为电信号，在含瓦斯高矿井中易引起爆炸。故如考虑安全因素，电信号功率不能太大，这又导致传输距离受限。若采用光纤系统，很多设备可无源化，即保证了安全，又能实现远距离监控。在军事领域战术通信主要有两种系统：一种是本地分配系统，包括战地指挥所的布线，兵器之间的连接，野战计算机的互连，以及基地信息传输系统等；一种是长距离战术通信系统。水下通信系统是扫雷舰与浮游载体间数据传输线路。扫雷舰主要任务是清扫航道水雷，利用浮游载体扫雷最为安全而可靠。扫雷舰与浮游载体间连着 3根光纤：一根光纤把水下浮游载体探测到的声纳信号和遥测信号传给舰船；另一根光纤用来传输舰船给水下浮游载体控制信息；第三根光纤备用。光纤反潜战网络，也就是把光纤传输线路与水听器相连，把监测到的敌潜声音信号通过光纤传输到舰上或岸上信息处理中心，以便确定作战方案。光纤用于水下通信，探测的灵敏度高，传输的信息量大，抗各种干扰的能力强，而且重量轻、浮力大。在医学领域利用传光束的照明器和测氧计、利用传像束的内窥镜、激光手术刀等。
光纤是由中心的纤芯和外围包层同轴组成圆柱形细丝。纤芯折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光传输提供反射面和光隔离，并起一定机械保护作用。光纤种类很多，本学期我们学习了作为信息传输波导用的油高纯度石英制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型，第一：突变型多模光纤。第二：渐变型多模光纤。第三：单模光纤。相对于单模光纤而言，突变型和渐变型光纤芯直径都很大，可容纳数百个模式，故称为多模光纤。有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定基本光纤传输系统水平。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展和性能提高都是不可缺少的。光源是光发射机关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。目前光纤通信广泛使用光源主要有半导体激光二极管或称激光器和发光二极管，有些场合也使用固体激光器。一个完整光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展或性能提高都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。
光纤大容量数字传输目前用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：准同步(PDH)和同步数字系列(SDH)。PDH早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。随光纤通信技术和网络发展，PDH遇到了许多困难。SDH解决了PDH存在问题，是一种比较完善的传输体制，已得到大量应用。该体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。随着技术进步和社会对信息需求，数字系统传输容量不断提高，网络管理和控制要求日益重要，宽带综合业务数字网和计算机网络迅速发展，迫切需要建立在世界范围内统一的通信网络。在这种形势下，现有PDH许多缺点也逐渐暴露出来，主要有：北美、西欧和亚洲所用三种数字系列互不兼容，无世界统一标准光接口，使得国际电信网建立及网络营运、管理和维护十分复杂和困难。各种复用系列都有其相应的帧结构，使网络设计缺乏灵活性，不能适应电信网络不断扩大、技术不断更新的要求。由于低速率信号插入到高速率信号，或从高速率信号分出，都必须逐级进行，不能直接分插，因而复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。与PDH相比，SDH有下列特点：SDH用世界上统一标准传输速率等级。SDH各网络单元光接口有严格标准规范。SDH帧结构中，丰富开销比特用于网络运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。用数字同步复用技术，最小复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。用数字交叉连接设备DXC可对各种端口速率进行可控连接配置，对网络资源进行自动调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络抗毁性和可靠性。SDH用DXC后，大大提高网络灵活性及对各种业务量变化适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。
以上即是我听完樊老师的《光纤通信的发展趋势》讲座后的心得体会。
第二篇：光纤通信技术及其发展趋势
光纤通信技术及其发展趋势
摘要：光纤通信技术是目前通信行业应用的主要技术，光纤通信跟传统通信方式比较具有很强的优势，在通信网络中已得到广泛应用。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。
关键词：光纤通信技术 优势 光纤到户 全光网络
中图分类号：TP39 文献标识码： A 文章编号：1007-9416(2011)07-0025-01
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。
1、光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍，图1为光纤结构图。
2、光纤通信技术优势
2.1 频带极宽，通信容量大
光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，单模光纤具有几十GHz?km的宽带。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps，采用密集波分复用术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
2.2 损耗低，中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。
2.3 抗电磁干扰能力强
我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。
2.4 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设
光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。
2.5 保密性能好
对通信系统的重要要求之一是保密性好。电通信方式很容易被人窃听，光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。
3、光纤通信技术在接入网的应用
目前莱芜市所用的接入网技术为ADSL，其全称是Asymmetric Digital Subscriber,中文意思是“非对称数字用户线路”。它以普通电话线路做为传输介质，既在普通双绞铜线上实现下行高达8Mbit/b传输速度;上行高达640Kbit/s的传输速度，但这种技术不能满足人们对上网速度越来越高需求。
3.1光纤接入网的优势
接入网采用无线网络是未来通信行业的发展趋势，但无线接入网仍需要光纤网络的支撑，其优势体现为:
首先，通信网在一开始采用的是金属线缆，铜缆网的故障率很高，维护运行成本很高，而采用光接入后，每年的维护运行和供给成本可以比传统铜缆网每线大约节约400元，对于一亿用户相当于每年节约400亿元，而且其故障率也大大降低。
其次，对于新业务的发展，特别是多媒体和宽带新业务，能够加强企业的竞争力，增加新业务的收入，同时可以补偿建设光用户接入网所需的投资，最后，光接入网可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约地下管道空间，延长传输覆盖距离，总之，采用光接入网能够解决通信行业发展的瓶颈问题。
3.2 光纤通信技术发展的制约因素
铜缆网传输的是电子信号，交换采用的是电子交换机，现在，通信网络大部分都是光纤，传输的为光信号，光交换的形式，由于目前光交换器件还不成熟只能采用光-电-光的形式。这种方式效率不高也不经济，目前ASON-自动交换光网络的开发缓解了这一问题，但对大容量光开关的开发也迫在眉睫。
目前为止我国的光缆技术有了很大的发展，从光进铜退开始，公司采用了多个厂家的光缆，国内生产光缆的厂家大约有200家，但其产品单一，很少具有自主知识产权，技术含量较低，竞争力不强，有关资料显示，自1997年截止到2010年我国光缆专利的申请只占国外同期专利申请的20%，而光核心技术只占国外的10%。这些数据显示我国与国外在光纤技术发展上差距较大，我国作为世界第二光缆大国，应该把发展自主知识产权的技术作为重中之重。
4、结语
从光纤通信问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输的速率在过去的十几年中大约提高了100倍。层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤网络市场必将增长。
参考文献
[1]马金洋.《光纤通信的现状和前景》[J].电信科学.[2]辛化梅,李忠.《论光纤通信技术的发展和现状》[J].山东师范大学学报.[3]蒋力三.《光纤通信技术的发展》.中兴通讯资料.
第三篇：光纤通信技术的发展趋势
光纤通信技术的发展趋势
[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望，主要有超高速传输系统、超大容量波分复用系统、光联网技术、新一代的光纤、IP over SDH与IP over
Optical以及光接入网。
关键词：光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬 勃发展的新局面，本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。向超高速系统的发展
从过去2O多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主 要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，每当传输速率 提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％；因而高比特率系统的经济效益大致 按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续 增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了 20O0倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业 务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，全世界安装的终端和中继器已超过5000个，主 要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。我国也将在近期开始现场试验。需要注意的是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经敷设的光缆并不
一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。在理论上，上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高，例如在实验室
传输速率已能达到4OGbps，采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制（即双二进制）编码后已能传输100km。然而，采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓 砷技术的极限，没有太多潜力可挖了，此外，电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中 是否能成功还是个未知因素，因而更现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很 多种，但目前只有波分复用（WDM）方式进入大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验 研究阶段。向超大容量WDM系统的演进
如前所述，采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资 源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信 号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资 源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；（2）在大容量长途传输时可以节约大量光纤 和再生器，从而大大降低了传输成本；（3）与信号速率及电调制方式无关，是引入宽 带新业务的方便手段；（4）利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具 有高度生存性的光联网。
鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系
统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2000 年预计可超过40亿美元，2005年可达120亿美元，发展趋势之快令人惊讶。目前全球实
际敷设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps（2*16*10Gbps），美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps（80*2.5Gbps）或400Gbps（40*10Gbps）。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps（13*20Gbps）。预计不 久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。可以认为近2年来超大容量密集波分复用系
统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑。不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的 容量，而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础。3 实现光联网——战略大方向
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通
信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电 路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已 投入商用。
实现光联网的基本目的是：（1）实现超大容量光网络；（2）实现网络扩展性，允 许网络的节点数和业务量的不断增长；（3）实现网络可重构性，达到灵活重组网络的 目的；（4）实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；（5）实现快速 网络恢复，恢复时间可达100ms。
鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进 行预研，特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目，如以Be11core 为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为主开发的“全光通信网”预 研计划”，“多波长光网络（MONET）”和“国家透明光网络（NTON）”等。在欧洲和 日本，也分别有类似的光联网项目在进行。
综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。其标准化
工作将于2000年基本完成，其设备的商用化时间也大约在2000年左右。建设一个最大透 明的。高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(NII)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞 以及国家的安全有极其重要的战略意义。新一代的光纤
近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发 展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652 单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线 网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非
零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。
4.1 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤（G.655光纤）的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散，足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿，从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本；同时，其色散值又保持非零特性，具有一起码的最小数值（如2ps／（nm.km）以上），足以压制四波混合和交叉相位调 制等非线性影响，适宜开通具有足够多波长的DWDM系统，同时满足TDM和DWDM两种发展 方向的需要。为了达到上述目的，可以将零色散点移向短波长侧（通常1510～1520nm 范围）或长波长侧（157nm附近），使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色 散值以满足上述要求。典型G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1／6～ 1／7，因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的6～7倍，色散补偿成本（包括光放大器，色散补偿器和安装调试）远低于G.652光纤。
4.2 全波光纤 与长途网相比，城域网面临更加复杂多变的业务环境，要直接支持大 用户，因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力。但其传输距离却很短，通常只有 50～80km，因而很少应用光纤放大器，光纤色散也不是问题。显然，在这样的应用环 境下，怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素。采用 具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案。此时，可
以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长，在光路上进行业务量的选路和分插。在这类应用中，开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的 主要因素是1385nm附近的水吸收峰，因而若能设法消除这一水峰，则光纤的可用频谱 可望大大扩展。全波光纤就是在这种形势下诞生的。
全波光纤采用了一种全新的生产工艺，几乎可以完全消除由水峰引起的衰减。除
了没有水峰以外，全波光纤与普通的标准G.652匹配包层光纤一样。然而，由于没有了 水峰，光纤可以开放第5个低损窗口，从而带来一系列好处：
（1）可用波长范围增加100nm，使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到 300nm，可复用的波长数大大增加；
（2）由于上述波长范围内，光纤的色散仅为155Onm波长区的一半，因而，容易实 现高比特率长距离传输；
（3）可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输，改进网络管理；
（4）当可用波长范围大大扩展后，允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要 求较低的光源、合波器、分波器和其它元件，使元器件特别是无源器件的成本大幅度 下降，这就降低了整个系统的成本。IP over SDH与IP over Optical
以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地 支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。
目前，ATM和SDH均能支持IP，分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、颗粒细、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的，不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大（达25％～30%）。而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP over ATM的弱点。其基本思路是将IP数据包通过点到点协议（PPP）直接映射到SDH帧，省
掉了中间复杂的ATM层。具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组，然后利用HDLC组帧，再将字节同步映射进SDH的VC包封中，最后再加上相应SDH开销置入STM－N帧中即可。IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征，形成统一的平面网，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于IP组插和兼容的不同技术 体系实现网间互联。最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP over ATM封装和分段组装功能，使通透量增加25％～30％，这对于成本很高的广域网而言 是十分珍贵的。缺点是网络容量和拥塞控制能力差，大规模网络路由表太复杂，只有 业务分级，尚无优先级业务质量，对高质量业务难以确保质量，尚不适于多业务平台，是以运载IP业务为主的网络理想方案。随着千兆比高速路由器的商用化，其发展势头 很强。采用这种技术的关键是千兆比高速路由器，这方面近来已有突破性进展，如美 国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器（GSR），可在千兆比特速率上实 现因特网业务选路，并具有5～60Gbps的多带宽交换能力，提供灵活的拥塞管理、组 播和QOS功能，其骨干网速率可以高达2.5Gbps，将来能升级至10Gbps。这类新型高速 路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比，转发分组延时也已降至几十微秒量级，不再是问题。总之，随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展，IP over SDH将会得到越来越广泛的应用。
但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2.4Gbps的链路容量时，则有可能
最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构（IP over Optical）。显然，这是一种最简单直接的体系结构，省掉了中间ATM层与SDH层，减 化了层次，减少了网络设备；减少了功能重叠，简化了设备，减轻了网管复杂性，特 别是网络配置的复杂性；额外的开销最低，传输效率最高；通过业务量工程设计，可
以与IP的不对称业务量特性相匹配；还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，尽 量避免缓存，减少延时；由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备，简化 了网管，又采用了波分复用技术，其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!综上所述，现实世界是多样性的，网络解决方案也不会是单一的，具体技术的选
用还与具体电信运营者的背景有关。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和 网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看，IP over Optical 将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对 IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。在相当长 的时期，IP over ATM，IP overSDH和IP over Optical将会共存互补，各有其最佳应 用场合和领域。解决全网瓶颈的手段——光接入网
过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都 已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高 度集成和智能化的网络。而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的（90％ 以上）、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约 全网进一步发展的瓶颈。目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段，如双 绞线上的xDSL系统，同轴电缆上的HFC系统，宽带无线接入系统，但都只能算是一些 过渡性解决方案，唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率；开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带 来的一系列好处；建设透明光网络，迎接多媒体时代。所谓光接入网从广义上可 以包括光数字环路载波系统（ODLC）和无源光网络（PON）两类。数字环路载波系统 DLC不是一种新技术，但结合了开放接口VS.1／V5.2，并在光纤上传输综合的DLC（ID LC），显示了很大的生命力，以美国为例，目前的1.3亿用户线中，DLC／IDLC已占据
3600万线，其中IDLC占2700万线。特别是新增用户线中50％为IDLC，每年约500万线。至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视。德国在1996年底前共敷设了约230 万线光接入网系统，其中PON约占100万线。日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技 术，坚持不懈攻关十多年，采取一系列技术和工艺措施，将无源光网络成本降至与铜 缆绞线成本相当的水平，并已在1998年全面启动光接入网建设，将于2010年达到6000 万线，基本普及光纤通信网，以此作为振兴21世纪经济的对策。近来又计划再争取提 前到2005年实现光纤通信网。
在无源光网络的发展进程中，近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络
（APON），这种技术将ATM和PON的优势相互结合，传输速率可达622／155Mbps，可以 提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源，代表了多媒体时代 接入网发展的一个重要战略方向。目前国际电联已经基本完成了标准化工作，预计 1999年就会有商用设备问世。可以相信，在未来的无源光网络技术中，APON将会占据 越来越大的份额，成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向。结束语
从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通 信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更 难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的 演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对下一世纪 的社会经济发展产生巨大影响。
第四篇：光纤通信技术的特点和发展趋势
光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信是指利用光与光纤传递信息的一种方式，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，既有经济优势又有技术优势，光纤通信由于超高速、低误码、高可靠，价格低廉，已成为信息的最重要传输手段和信息社会的重要基础设施。本文探讨光纤通信技术的优点和缺点以及光纤通信的发展和现状。
光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。
关键词：光纤通信技术 特点 现状 发展趋势
1、光纤通信技术
光纤通信是利用光导纤维传输光信号，以实现信息传递的一种通信方式，属于有线通信的一种，光经过调变后便能携带信息，利用光波作载体，以光纤作为传输媒介，将信息从一处传至另一处，是光信息科学与技术的研究与应用领域。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层成为包层，包层的作用是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆，由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象，光纤很细，占用的体积小，这解决了实施的空间问题。光纤通信系统的组成，现代的光纤通信系统多半包括一个发射器，将电信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传递。光纤多半埋在地下，连接不同的建筑物。系统中还包括数种光放大器，以及一个光接收器将光信号转换回电信号。在光纤通信系统中传递的多半是数位信号，来源包括计算机、电话系统，或是有线电视系统。
2光纤通信的优点和缺点 优点（1）经济优势
① 频率资源丰富，通信容量极大。粗略地讲，一根光纤传输数字信号的码速容量在理论上可达40Tbit/s（T=1012）。最好的金属导线可传输的数字信号的码速为400Mbit/s，差5个数量级。容量较微波通信可提高103——104倍。
②
传输损耗低，无中继通信距离长。当光波长λ=1.55um时，衰减有最低点，可低达0.2dB/km，接近理论值。这样中继数量减少，成本低，通信质量高。③ 节约铜（铝）和铅。
④ 抗干扰能力强，保密性能好（不受电磁，强点干扰）。⑤ 光缆耐腐蚀，重量轻，体积小（占用空间小，携设方便）。（2）技术优势
①频带极宽，通信容量大，光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，长波长窗口，单模光纤具有几十GHz/km的宽带。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应，而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复用技术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目/前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbit/s——10Gbit/s,采用密集波分复用技术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
②损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这样的传输损耗比其他任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降得更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。目前，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系统极低损耗光纤组成的通信系统长至数万千米，这对于降低通信系统的成本，提高可靠性和稳定性具有特别的意义。
③抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之想联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域（如电力传输线路和电气化铁道）的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系统还特别适合于军事应用。
④对电气绝缘。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路。光纤之间的串扰非常小，设备接口问题也简化了。特别生死光纤在电气危险环境中广泛应用，因为它不会产生电弧和火化。
⑤ 无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包层所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱。这样，即使光缆内光纤总数很多，相邻信通也不会出现串音干扰，同时在光缆外面也无法窃听到光纤中传输的信息。
⑥ 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光纤的直径也很小，8芯光缆的横截面积约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信通，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，光缆的重量要比电缆轻得多，在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量，显得更有意义。除此之外，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。⑦ 光纤的原材料资源丰富，成本低，无资源问题，节省金属材料。光纤的材料主要是石英，全球取之不尽、用之不竭的原材料；而电缆的主要材料是铜，铜的储藏量不多，用光纤取代光缆，可节约大量金属材料，具有合理使用地球资源的重大意义。
⑧ 温度稳定性好、寿命长。与铜线和同轴电缆相比，光纤的温度系数极小，其传输特性基本不随温度而变，故光纤传输系统十分稳定可靠，而且不易老化。
⑨ 便于采用多种复用技术。有光纤通信系统组成的通信主干线路可以采用空分复用、波分复用、时分复用和频分复用来扩充系统的容量，节省了资源。
缺点①质地脆，机械强度低，容易断裂，所以对施工要求很高。②要有较好的切断、连接技术，光纤熔断与连接要有专门的设备、技术及连接器件，如光纤对准器等。
③要有较好的检测技术，由于光缆铺设很长距离，每根光纤的对应与连通性是需要检测的，还有光纤光缆从制造到施工、应用、维修、维护等各个环节都需要检测，包括波长，容量，接连性及信通衰减等参数的检测。由于有些参数的敏感程度高，因此需要很好的检测技术与检测设备。
④分路、耦合比较麻烦。由于光纤不像电缆那样容易接读，光的方向性非常专一，因此分路与耦合需要专门的技术和设备。
3、光纤通信的发展与现状（1）光纤
1996年，英籍华人高锟和kockham从理论上证明了用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维。
1970年，美国康宁玻璃公司首先制造出衰减为20dB/km的光纤。1974年，光纤的衰减已降低到2dB/km。
1980年，长波长窗口的衰减低达0.2dB/km，接近理论值。（2）光源
要实现光纤通信，还需要适当的光源。
1970年研制出室温下连续运行的激光器和发光二极管，特别是长波长（1.3um、1.5um）激光器和发光二极管的研制成功，为实现光纤通信奠定了基础。（3）光通信系统
第一代光通信系统：1977年，在美国芝加哥距离7km的电话局间首次实现了光通信传输系统，光波长为0.85um。第二代光通信系统：1981年，实现了局间使用1.3um多模光纤的通信系统。
第三代通信系统：1984年，实现了局间使用1.3um多单模光纤的通信系统，广泛用于长途和跨洋通信。第四代光通信系统：20世纪80年代中期又实现使用1.5um多半模光纤的通信系统。
近年来，SDH体制形成的光传送网被广泛使用。各种波分复用（WDM）和光时分复用（OTDM）系统进一步提高了传输容量，相干光通信、光孤子通信和集成光学有了一定的进展。人们期待着新一代光纤通信系统的实现。（4）我国光纤通信的现状
光纤通信由于超高速、低误码、高可靠、价格低廉，已成为信息的最重要传输手段和信息社会的还重要基础设施。1986年建立了国内第一条光缆干线——宁汉光缆。1999年建成八纵八横光缆骨干网。（5）光纤通信的发展
光纤通信的发展史虽然只有二三十年，但由于它无比的优越性，使它成为了现代化通信网络中最为重要的传输媒介。总体来说，光纤通信的发展大致分为4个阶段。第一阶段（1966——1976年）是冲基础研究到商业应用的开发时期。这个时期中，出现了短波长（850nm）低速率（34或45Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约为10km。
第二阶段（1976——1986年）是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标的大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长（850nm）发展到长波（1310nm和1550nm），实现了工作波长为1310nm，传输速率为140—565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50到100km。
第三阶段（1986——1996年）是以超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术研究的事情。在这个时期，出现了1550nm色散位移单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5-10Gb/s，无中继传输距离可达100—150km，实验室可以达到更高水平。
第四阶段（1996年至今）是采用光放大器，波分复用光纤通信系统的超长距离的光弧子通信系统的时期。具体来讲国外的发展状况：
20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上。1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以下。日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100dB/km。1970年康宁公司（Corning）采用“粉末法”先后获得了损耗低于20dB/km和4dB/km的低损耗石英光纤。1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55µm处的损耗已经降到0.2dB/km，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。国内光纤通信的发展：
1963年 开始光通信的研究。1977年，第一根短波长(0.85mm)阶跃型石英光纤问世，损耗 为300dB/km。1978年，阶跃光纤的衰减降至5dB/km。研制出短波长多模梯度光纤，即G.651光纤。1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7 km、8Mb/s光通信系统试验段。1980年 1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减为0.29dB/km。1981年多模光纤活动连接器进入实用。1984年 武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多模)。1990年，研制出G.652标准单模光纤，最小衰减达0.35dB/km。1992年降至0.26dB/km。（4）光纤通信的发展前景
①新一代光纤：随着社会发展的需要已经出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤（G.655）和全波光纤。
②超高速系统：传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，而如今要满足社会发展需要，光纤通信应该按照光的时分复用方式进行。
③超大容量WDM系统：如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一路光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。
④全光网络：WDM波分复用技术的实用化，提供了利用光纤带宽的有效途径，使大容量光纤传输技术取得了突破性进展。点到点之间的光纤传输容量的提高，为高速大容量宽带综合业务网的传输提供了有效途径，而传输容量的飞速增长对现存看交换系统的发展产生了压力。全光网络是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传输过程中没有电的处理，所以PDH、SDH、ATM等各种传送方式均可使用，提高了网络资源的利用率。
4、结束语
光纤通信的应用给人们带来了一场信息的革命。是整个社会进入了一个信息高速发展的时代。而光纤通信带给我们的不仅仅是高速，还有更为客观的前景，它将带给我们无尽的方便。电话网络系统，电视网络系统和计算机网络系统在不远的未来，即将由光纤通信的发展而更好的结合，那将是光纤通信给人们带来的第二次震撼。从光纤通信问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输的速率在过去的10年中大约提高了100倍。层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，而人类对通信容量的无止境需求将是市场恢复的原动力。随着光通信技术进一步发展，必将对21世纪通信行业的进步，乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。
通过本次光纤通信技术的学习，我初步了解了光纤通信的发展历程：从我国的高锟博士提出光纤传输的相关理论，到以日本、美国为首的发达国家生产出各种类型的光纤，再到光纤产业的形成经历了一个比较短的过程。在光纤的发展过程中分为两个方向：一个是光纤通信；另一个就是光纤传感。光纤通信主要是利用光纤传输信息的可靠性，大容量性为主，而光纤传感主要利用了光纤的一些优缺点。
同时，我也进一步了解了光纤通信的工作原理、优缺点、以及光纤技术在现代工农业中的应用。光纤技术在各种恶劣的环境——煤矿、隧道、高温监测中的成功应用给我留下了深刻的影响，同时我还对科学工作者总是亲自去每一个施工现场、身先士卒、刻苦科研的精神表示深深的敬佩，使我了解到仅仅通过书籍资料，他人的经历是无法深刻地，客观地了解问题的本质，只有亲自去动手去摸，亲自去了解各种问题，才能更好的为科研提供帮助，更好的解决问题。我相信这种精神会使我在以后的学习工作中受益匪浅！在今后的发展和学习实践过程中，我们会不懈努力，不断提高自己，无论何时遇到问题不能退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能获得成功，才能在今后的道路上劈荆斩棘。
第五篇：浅谈光纤通信技术的现状与发展趋势
浅谈光纤通信技术的现状与发展趋势
【摘要】 光纤通信是以光波作为信息载体, 以光纤作为传输媒介的一种通信方式，已成为现代通信的主要支柱之一。本文介绍了我国光纤通信的几种关键技术及其现状并进一步提出发展的道路。
【关键词】 光纤通信现状出路
【引言】光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
---光纤的概述
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下优点:1)通信容量大、传输距离远;2)信号串扰小、保密性能好;3)抗电磁干扰、传输质量佳;4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;5)材料来源丰富,环境保护好;6)无辐射,难于窃听;7)光缆适应性强,寿命长。
一、光纤通信技术发展的现状
光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。
1.1波分复用技术
波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同,将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器),将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时),从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末,波分复用技术出现以来,由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量,迅速得到了广泛的应用。
1995年以来,为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题,密集波分复用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量,经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据
统计,截止到2002年,商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。
与此同时,随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM(Coarse
Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm,通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260nm～1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0km～80km内较高的性能价格比,因而受到运营商的欢迎。
1.2光纤接入技术
光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。
FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制订了相应的优惠政策,这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。
在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的直接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。
二、光纤通信技术的发展趋势
近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。
2.1向超高速系统的发展
从过去20多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%～40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。
2.2向超大容量WDM系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。
鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
2.3实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用。
实现光联网的基本目的是:1)实现超大容量光网络;2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。
2.4新一代的光纤
近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
2.5光接入网
过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代。不久,网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。
三、结束语
21世纪以来,光通信技术取得了长足的进步,在上文中我们主要讨论了光通信技术及其应用的现状和发展趋势,但这些进步的取得,是包括光传输媒质、光电器件、光通信系统,以
及网络应用等多方面技术共同进步的结果。随着光通信技术进一步发展,必将对21世纪通信行业的进步,乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。
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