摘要：文章闡述了光纖通信的特點及其應(yīng)用，并對其今后發(fā)展的方向做出了探討。
　　關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)，應(yīng)用，發(fā)展
　　0引言
　　光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸媒介的通信方式。具有頻帶極寬，通信容量大；損耗低，中繼距離長；抗電磁干擾能力強；無串音干擾，保密性好；體積小重量輕，易于敷設(shè)；原材料資源豐富，可節(jié)約金屬材料，成本低等獨特優(yōu)點，決定了它在通信技術(shù)里的主導(dǎo)地位。但任何一種技術(shù)體系都必須不斷的發(fā)展，來滿足用戶不斷的需求，光纖通信技術(shù)也不例外。有人認(rèn)為：光纖通信的傳輸能力已經(jīng)達(dá)到10Tbps，幾乎用不完，而且現(xiàn)在大干線已經(jīng)建設(shè)得差不多，埋地的剩余光纖還很多，光纖通信技術(shù)不需要更多的發(fā)展，但我認(rèn)為它還具有很大的發(fā)展空間，會有很大的需求和市場。主要體現(xiàn)在：單纖雙向傳輸技術(shù)、光纖到戶（FTTH）接入技術(shù)、骨干節(jié)點的光交換技術(shù)和研發(fā)集成光電子器件等方面。
　　1單纖雙向傳輸技術(shù)
　　單纖雙向傳輸技術(shù)是相對于雙纖雙向傳輸來講的，雙纖傳輸時，收發(fā)信號分別在不同的兩根光纖里傳輸，而單纖傳輸時，收發(fā)信號被調(diào)制在不同的波段后在同一根光纖里傳輸。以前為了節(jié)約光纖資源，我們不斷在光纖傳輸容量上下工夫，從PDH的8M，34M，140M到SDH的155M，622M，2.5G，10G再到WDM的320G，1600G等，光纖的傳輸容量不斷增大，從理論上講光纖的傳輸容量是無限的，但受到設(shè)備器件的限制，傳輸容量大大降低，達(dá)不到理論效果。目前光纖通信傳送網(wǎng)都是通過雙纖雙向傳輸?shù)�，假如改用單纖雙向傳輸技術(shù)就可以節(jié)約一半的光纖資源。對于現(xiàn)存的無數(shù)個龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來說，可以節(jié)約的光纖資源是可想而知的。研發(fā)出成熟的單纖雙向傳輸技術(shù)具有劃時代意義。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實用，但主要用在光纖末端接入設(shè)備：PON無源光網(wǎng)絡(luò)、單纖光收發(fā)器等設(shè)備，骨干傳送網(wǎng)上暫時還沒有用到這個技術(shù)。從這個方面來講，這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的一個方向。
　　2光纖到戶（FTTH）接入技術(shù)
　　高速數(shù)據(jù)通信和高質(zhì)量視頻通信以及多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，推動了寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的研究與開發(fā)。當(dāng)今核心網(wǎng)已經(jīng)形成了以光纖線路為基礎(chǔ)的高速信道，國際權(quán)威專家把寬帶綜合信息接入網(wǎng)比作信息高速公路的“最后一公里”，并指出它是信息基礎(chǔ)建設(shè)的“瓶頸”。雖然，現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢，但對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù)，如：網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會議電視，網(wǎng)上游戲，遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對稱的業(yè)務(wù)，尤其是HDTV,經(jīng)過壓縮，目前其傳輸速率尚需19.2Mbps，用H.264技術(shù)可壓縮到5～6Mbps.通常認(rèn)為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速率是2Mbps，仍難以傳輸HDTV高清數(shù)字電視。使用銅線的接入方式ADSL已不能滿足高速傳送數(shù)據(jù)、視頻及多媒體業(yè)務(wù)的要求，采用光纖接入技術(shù)已成為必然趨勢，是通信技術(shù)發(fā)展的方向。
　　根據(jù)社會發(fā)展形勢，HDTV高清數(shù)字電視是將來的主流業(yè)務(wù)，怎么實現(xiàn)，就要靠帶寬豐富的FTTH技術(shù)。FTTH是一種全透明全光纖的光接入網(wǎng)，適用于引進(jìn)新業(yè)務(wù)，對傳輸制式、帶寬和波長等基本上沒有限制，并且ONU安裝在用戶處，供電、維護、升級更新都比較方便�？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動力，即HDTV業(yè)務(wù)到來時，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實現(xiàn)三網(wǎng)合一，即寬帶上網(wǎng)接入、有線電視接入和傳統(tǒng)固定電話接入。
　　FTTH的解決方案通常有P2P點對點或點對多點和PON無源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。
　　P2P方案——優(yōu)點：各用戶獨立傳輸，互不影響，體制變動靈活；可以采用廉價的低速光電子模塊；傳輸距離長。缺點：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置一個匯總用戶的有源節(jié)點。
　　PON方案——優(yōu)點：無源網(wǎng)絡(luò)維護簡單；原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點：需要采用昂貴的高速光電子模塊；需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號互相沖突；傳輸距離受PON分比而縮短；各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時，不單是要網(wǎng)絡(luò)擴容，還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。PON有多種，一般有如下幾種：(1)APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON：即寬帶的PON。(3)OPON：采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON：采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON，GEPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON：采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長有關(guān)，使維護不便，在FTTH中很少采用。
　　值得一提的是，近來，無線接入技術(shù)發(fā)展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100米以上，目前已商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對于一般用戶其上行不大，IEEE802.11是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到戶+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)，如果采用PON，就特別簡單，因為此PON無上行信號，就不需要測距的電子模塊，成本大大降低，維護簡單。如果，所屬PON的用戶群體，被無線城域網(wǎng)覆蓋而可利用，那么可不必建設(shè)專用的WLAN，只需靠密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐就可實現(xiàn)，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入也是未來的發(fā)展方向。
　　3骨干節(jié)點的光交換技術(shù)
　　光交換實際上可表示為：光纖通信傳輸+交換。
　　光纖只是解決傳輸問題，還需要解決光信號交換問題。過去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的，傳輸?shù)氖请娮有盘�，交換是采用電子交換機。現(xiàn)在，通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸?shù)氖枪庑盘枺�而交換的還是電信號。真正合理的方法應(yīng)該采用光交換的。但目前，由于光開關(guān)器件不成熟，只能采用的是“光—電—光“方式來解決光網(wǎng)的交換，即把光信號變成電信號，待電子交換后，再變換成光信號。顯然這是不合理的辦法，效率不高且不經(jīng)濟�，F(xiàn)在正在開發(fā)大容量的光開關(guān)器件，用來實現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)。
　　通常在光網(wǎng)絡(luò)里傳輸?shù)男畔�，一般速度都是高速的，電子開關(guān)不能勝任，只能在低次群中實現(xiàn)電子交換。而光交換可實現(xiàn)高速信號的交換。當(dāng)然，也不是說，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號的交換，應(yīng)采用成熟的電子交換技術(shù)，沒有必要采用不成熟的大容量的光交換技術(shù)。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)網(wǎng)中，信號以“包”的形式出現(xiàn)，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在一些骨干節(jié)點，它們承擔(dān)的是業(yè)務(wù)匯聚任務(wù)，信號速率高，應(yīng)該考慮采用容量大的光交換。
　　目前，少通道大容量的光交換已有實用。如用于保護、下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實現(xiàn)。由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在8—16個。
　　電子交換一般有“空分”和“時分”方式，在光交換中有“空分”“時分”和“波長交換”方式。光纖通信很少采用光時分交換。
　　光空分交換：采用光開關(guān)把光信號從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開關(guān)有機械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來，采用集成技術(shù)，開發(fā)出MEM微電機光開關(guān)，其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(Lucent)，但屬于試驗性質(zhì)的。
　　光波長交換：是對各交換對象賦于一個特定的波長。于是，發(fā)送某一特定波長就可與某特定對象進(jìn)行通信。實現(xiàn)光波長交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實用化的可變波長的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。現(xiàn)已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長相結(jié)合的交叉連接試驗系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換

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