光纖通信技術應用及發展探析

趙澤鑫

[摘要]光纖是通信網絡的優良傳輸介質，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的通信，光纖通信的問世使高速率、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。介紹我國光纖通信技術的現狀，總結光纖通信技術的幾種關鍵技術，并對光纖通信技術的發展趨勢進行論述。

[關鍵詞]光纖通信現狀趨勢

中圖分類號：TN92文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610123-01

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)發表論文，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，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，光纖通信時代由此開始。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、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進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、光纖通信技術發展的現狀

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

(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。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FTTx。FTTH(光纖到戶)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，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

三、光纖通信技術的發展趨勢

近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發展又一次呈現了蓬勃發展的新局面，以下在對光纖通信領域的主要發展熱點作一簡述與展望。

(一)向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看，網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行，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濟效益大致按指數規律增長，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來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年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術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務傳輸容量，而且也為各種各樣的新業務，特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。

(二)向超大容量WDM系統的演進。采用電的時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％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送，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．在大容量長途傳輸時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關，是引入寬帶新業務的方便手段；4．利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。

(三)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無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)均已在實驗室研制成功，前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是：1．實現超大容量光網絡；2．實現網絡擴展性，允許網絡的節點數和業務量的不斷增長；3．實現網絡可重構性，達到靈活重組網絡的目的；4．實現網絡的透明性，允許互連任何系統和不同制式的信號；5．實現快速網絡恢復，恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢，發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展高潮。

(四)新一代的光纖。近幾年來隨著IP業務量的爆炸式增長，電信網正開始向下一代可持續發展的方向發展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢，開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網和城域網的不同發展需要，已出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。

(五)光接入網。過去幾年間，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網絡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絡。而另一方面，現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術上的巨大反差說明接入網已確實成為制約全網進一步發展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長遠技術手段是光接入網。接入網中采用光接入網的主要目的是：減少維護管理費用和故障率：開發新設備，增加新收入；配合本地網絡結構的調整，減少節點，擴大覆蓋；充分利用光纖化所帶來的一系列好處：建設透明光網絡，迎接多媒體時代。