試論光纖通信最新進展與趨勢

摘要：光纖到家庭(FTTH)一直是光纖接入不斷追求和探索的技術方向，隨著國家政策的扶持、運營商競爭的需要、對收入的追求，以及設備本身價格的下降，FTTH出現可迅速發展的勢頭.文章綜述了FTTH技術特點及認識，分析了FTTH發展的主要解決方案，并講述了對FTTH升級至GTTH系統的可行性。

關鍵詞：光纖技術特點及認識光纖接入網光纖系統升級

一、 FTTH技術特點及認識

光纖到家庭(FTTH)是20年來人們不斷追求的夢想和探索的技術方向，但由于成本、技術、需求等方面的障礙，至今還沒有得到大規模推廣與發展。然而，這種局面最近有了很大的改觀，由于政策上的扶持和技術本身的發展，在沉寂多年后，FTTH網再次成為熱點，步入快速發展期。新技術、新設備、新的網絡建設計劃不斷推出，引起了業界的關注。很多有識之士把FTTH網(特別是光纖到家、光纖到駐地)視為光通信市場復蘇的重要轉折點。預計今后幾年，FTTH網還將會有更大的發展，FTTH的顯著技術特點是不但提供更大的帶寬，而且增強了網絡對數據格式、速率、波長和協議的透明性，放寬了對環境條件和供電等要求，簡化了維護和安裝。FTTH屬于接入網部分。接入網就是市話局或遠端模塊到用戶之間的部分，主要完成復用和傳輸功能，一般不含交換功能。在歷史上，這部分又稱為本地環路或用戶環路。按照ITU-T的定義，FTTH就是光纖到達住戶的門口，在端局和住戶之間沒有銅線，美國的FCC對FTTH中的“H”定義了新的含義，“H”既包括狹義上的家庭，也包括小型商業機構。綜合以上兩種定義，FTTH定義：FTTH是以光纖為傳輸媒介，為家庭、小型商業機構等終端用戶提供接入到電信端局的服務，并具有信息復用/解復用功能.。

二、光纖接入網基本概念和模型

光纖在接入網中也占有傳輸媒介的主導位置，特別是當帶寬成為業務瓶頸的時候。光纖接入是指局端與用戶之間以光纖作為傳輸媒體。在光接入網（OAN）中若光配線網（ODN）全部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接入網就是PON。根據技術體制，則可分為PDH光接入技術、SDH光接入技術、ATM光接入技術和以太網光接入技術等。圖1是OAN的參考配置。光線路終端(OLT)為ODN提供網絡接口并連至一個或多個ODN.ODN為OLT和光網絡單元(ONU)提供傳輸手段。ONU為OAN提供用戶側接口并和ODN相連。

三、關注光纖彎曲損耗和機械性能

接入網用的光纖光纜主要運用于建筑物內小彎曲半徑布線場合，為了保證有良好的信號傳輸，要求光纖必須有較低的彎曲損耗，同時光纖光纜處于長期小彎曲半徑狀態下，光纖受彎曲應力的影響，容易使光纖表明微裂紋擴張，從而引起光纖斷裂，因此光纖必須有較高的疲勞強度。為了保證光纖有較低的彎曲損耗，光纖可以采用較低MAC值設計，即較小的MFD和較高的截止波長，但這帶來與G.652D光纖的兼容問題。為了使光纖能與G.652D光纖兼容，廠商可以通過對光纖折射率剖面的重新設計，來增強光纖的抗彎曲能力。同時為了保證光纖有較低的彎曲損耗，運營商對光纖內涂層也有較高的要求，使用較低模量的內涂層能使光纖有較優秀的抗彎曲能力。為了使光纖有較高的疲勞強度，拉絲工藝的改良也是不可或缺的，改善拉絲爐內氣流流向及Ar、He比例，能降低光纖應力，減少光纖表面微裂紋，同時改進拉絲涂覆工藝，從而提高光纖的疲勞強度。國際電信聯盟ITU-T于2009年10月通過G.657標準的最新修訂版，把G.657分成A和B兩大類。其中A類光纖與G.652D光纖能完全兼容，B類則不要求與G.652D光纖兼容。為了能與目前饋線光纜和配線光纜中廣泛使用的G.652D光纖相兼容，未來我國FTTH光纖應以G.657A光纖為主。

3.1 FTTH的解決方案與發展趨勢

各種光纖接入技術都可能用作FTTH的解決方案，表2是目前幾個國家FTTH的應用情況比較。光纖接入技術包括有源光網絡和無源光網絡。有源光網絡技術和產品有初期的SLIC（SubscriberLine Interface Circuit）和后來的DLC（Digital Loop Carrier）、IDLC（Integrated Digital Loop Carrier）等，國際電信聯盟提出的基于PDH的靈活復用和基于SDH的靈活復用也屬于有源光接入技術。現在也有把波分復用(WDM)技術用于光接入網的。實際上，包括目前應用較廣泛的點到點(PTP）的MC，都屬于有源光纖接入。PON技術始于20世紀80年代初，目前市場上的PON產品按照其采用的技術，主要分為APON/BPON(ATMPON/寬帶PON)、EPON(以太網PON)和GPON(千兆比特PON)，其中，GPON是最新標準化和產品化的技術。

以下為PON技術的發展歷程：

? 1983年,BT實驗室首先發明了PON；

? 1999年,ITU批準APON／BPONFSAN標準G.983x；

? 2001年,IEEE802.3工作組成立第一英里以太網(EFM)研究小組，致力于制定EPON接入技術。

? 2003年,ITU批準GPONFSAN標準G.984,美國出臺寬帶網新

政策，鼓勵運營商建設光纖接入網。

下面對其中的幾種FTTH的解決方案分別進行介紹。

3.2 點到點的FTTH解決方案

采用點到點的結構，從中心局到每個用戶都用一根光纖。對于具有N個終端用戶的距離為Mkm的無保護FTTH系統，如果采用點到點的方案，需要2N個光收發器和NMkm的光纖。但如果采用點到多點的方案，則需N+1個光收發器、一個或多個（視N的大小）光分路器、和大約Mkm的光纖，在這一點上,點到多點有著明顯的成本優勢。采用點到多點的方案，大大地降低了光收發器的數量和光纖用量，并降低了中心局所需的機架空間。當然，點到點系統避免了復雜的上行同步技術和終端自動識別技術。另外上行的全部帶寬可被一個終端所用，這非常有利于帶寬的擴展。但這些優點遠不能抵消它在器件和光纖成本方面的劣勢。

3.3 FTTH系統向GTTH系統的升級

在日本，超大容量、高度靈活的GTTH系統將逐漸向商業和居民住宅區滲透。這是閑為日本已經將基于PON結構的FTTH作為下一代接入網的發展方向，計劃用窄帶的PON系統提供N-ISDN和POTS服務，用ATM-PON系統提供基于ATM信無的多媒體服務。而GTTH包容了ATM-PON系統，而且對它是全兼容的。這意味著，ATM-PON系統的上行和下行信號可以分別通過GTTH系統的1.3pm和1.5pm的光纖傳輸，而不需要改變它的信號格式。接入方式和OAM系統。而現存的POTS、N-ISDN、雙向多媒體服務(如VOD、高速Internet訪問、視頻會議等)將可以由GTTH系統的ATM-PON子系統來提供。因而由FTTH升級至GTTH是可行的。除了支持寬帶雙向數據服務外，GTTH還可以提供超大容量的數字視頻廣播服務。這是絕無僅有的。GTTH系統能提供所有現存接入系統都不能及的大容量的HDTV和數字視頻廣播服務。因而在將來，FTTH也有必要升級至GTTH系統。GTTH系統將是繼FTTH系統之后的時代的寵兒。

四、結束語

光纖接入網在面世20年以后，終于邁開大步向前發展。國外咨詢機構IDC的最新預測表明，全球光纖接入用戶數將從2002年的16．8萬增長到2007年的2億，將占到寬帶用戶的9.9％。光纖接入這個夢想正在一步步走向現實。總之，光纖通信中期未來的發展趨勢表現為：各種光纖技術互補發展，各盡所長，向接入多元化、網絡一體化、應用綜合化的光纖網絡發展，并逐步實現和寬帶固定網絡的有機融合。

作者簡介：付小芝（1973.1）籍貫：湖北，工作單位：中國電信股份有限公司克拉瑪依分公司，研究方向：通信市場營銷，職稱：通信工程師。