時間：2023-03-16 16:30:00
序論：在您撰寫激光通信技術論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1光傳播通信技術的優(yōu)勢隨著4G時代的到來，光傳輸通信技術也得到了迅猛發(fā)展，在電力通信行業(yè)中也具有舉足輕重的的地位。OTN，PTN，ASON，PON等光傳播通信技術絡技術的出現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)的SDH技術單一的傳輸方式，為光傳輸網(wǎng)絡帶來了新鮮的血液。光傳輸通信具有衰減小、信息容量大、安全性能能好、頻帶寬、體積小等優(yōu)勢，在穿距離的傳輸和特殊環(huán)境中不僅能夠降低對于已建成的網(wǎng)絡的維護成本、提高寬帶服務質(zhì)量，更能實現(xiàn)移動通信行業(yè)網(wǎng)絡建設的健康穩(wěn)步發(fā)展。[1]
1.2光傳播通信技術存在的問題縱觀光傳播技術網(wǎng)絡的發(fā)展史，從世界上第一條光纖通信系統(tǒng)投入運營到如今突飛猛進的發(fā)展趨勢，整個過程中信息傳輸規(guī)模和安全可靠運行也一直是電力通信部門關注的重點。光設備的傳輸雖然具有維護簡單、擴容性較高,以及組網(wǎng)靈活等特點,并且隨著科技的發(fā)展光端機也不斷提升出槽位寬度均勻、增加擴容量等能力。但是,在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的同時,這些光傳輸設備的老化程度也越來越嚴重,有大部分設備的性能甚至已經(jīng)很難滿足電力通信在傳輸方面的要求，當緩慢的衰變積累到一定程度時將會產(chǎn)生系統(tǒng)的最終的失效。
2.光傳輸通信技術的應用與發(fā)展研究
2.1光傳輸通信技術的廣泛應用近幾年我國在高速寬帶光傳輸技術方面取得了飛躍性的發(fā)展，我國在移動通信技術領域應用方面也逐漸于國際接軌，成為全球高速寬帶光傳輸通信技術發(fā)展的重要推動力。高速帶寬光傳輸技術的核心是密集波分復用技術，隨著市場需求的消費增長，在短短的時間內(nèi)就成為網(wǎng)絡建設的重心。[2]OTN和PTN系統(tǒng)作為光傳輸通信技術的重要組成部分，在實際的核心層部署中得到了廣泛應用，其兩者相聯(lián)合的組網(wǎng)模式，為運營商帶來了強大的IP業(yè)務接入能力和靈活調(diào)度能力。
2.2光傳輸通信技術的發(fā)展在可預見的未來光傳輸通信技術將給人們的生活帶來重大變化，在無線網(wǎng)的環(huán)境中人們的工作、學習、出行等可以通過網(wǎng)絡獲得及時地、豐富地信息，變得更加便捷和簡單。有理由相信，隨著光傳輸通信技術的進一步發(fā)展以及配套技術的進一步完善，并且積極整合各方面的通信技術的優(yōu)勢，光傳輸通信技術在4G移動通信新時代的潛力將是無限的。光傳輸通信技術的發(fā)展推動著城域傳輸網(wǎng)不斷統(tǒng)一和融合，是運營商共同組建扁平化網(wǎng)絡的最佳選擇。光傳輸通信技術不斷的發(fā)展使得其生命周期大大延長。光傳輸技術100Gb/s的發(fā)展也突破了一定范圍下數(shù)字信號中光載波攜帶信息量無法提高的問題，并且將光載波能夠攜帶的信息量提高了一倍。
2.3光傳輸通信技術前景分析隨著社會需求的不斷增長，4G新時代下光傳輸通信技術的研究為綜合業(yè)務數(shù)字的發(fā)展帶來了迅猛的發(fā)展。在未來的光傳輸通信技術的發(fā)展中，源節(jié)點至目的節(jié)點之間的信號傳輸與交換過程中將會采用以光交換技術和波分復用傳輸技術作為核心基礎技術。隨著科技人員的不斷研發(fā)，以WDM技術為主導結OTN、PTN系統(tǒng)的應用必定會逐漸取代取代DWDM和MST的地位成為光傳輸通信技術的主流技術。其自身所具有的優(yōu)勢順應了業(yè)務IP化和網(wǎng)絡扁平化的趨勢，因此受到越來越多的運營商的重視，到目前為止，中國通訊運營商三大巨頭移動、電信、聯(lián)通已經(jīng)積極的投入設計制造。
3.結語
光通信在最近幾十年的發(fā)展
光通信技術中最有發(fā)展前景的當屬光纖通信技術了，在最近幾十年來發(fā)展最好最快的也是光纖通信技術。光纖通信技術的發(fā)展經(jīng)歷了三代，從工作波長為0.85μm的多模光纖通信逐漸發(fā)展為工作波長為1.3μm的單模光纖通信，并在此基礎上發(fā)展到工作波長為1.55μm的光纖通信系統(tǒng)，這些年的進步很好的解決了光通信系統(tǒng)的色散問題。不僅如此在這些年光源也放上的很大的變化，發(fā)生了從發(fā)光二極管到半導體激光器的變化。半導體激光器的出現(xiàn)大大的提高了傳輸信息的效率，而且半導體激光器與二級發(fā)光體比較具有更高的功率和更長的使用壽命。光纖和光源的發(fā)展大大的緩解了信息衰減和色散的問題，加大了光纖的通信容量，提高了光纖通信的效率。另外在光網(wǎng)絡協(xié)議方面也有了很大的發(fā)展。目前的技術種為了方便用戶使用圖像、數(shù)據(jù)、語音等業(yè)務，目前的重點是寬帶接入網(wǎng)建設。寬帶接入包括光纖、無線、同軸電纜和xDSL這幾種方式，這些主要是基于分組交換方式的接入，其中以光纖接入為主。光纖接入分為有源方式接入和無源方式接入兩種，即利用SDH或PDH為傳輸通道和無源光網(wǎng)絡方式，光纖的非線性問題隨著光纖放大器的廣泛應用而逐漸顯現(xiàn)出來。光纖的非線性主要指四波混頻效應、自相位調(diào)制效應、交叉相位調(diào)制效應、受激喇曼效應、受激布里淵效應等。其中一些效應會使得系統(tǒng)的技術指標惡化，使得信號脈沖展寬、波型畸變、信號之間串擾。通過合理的使用某些非線性效應，我們可以研制出新型的光器件。
光通信技術的發(fā)展前景
1光纖通信技術的發(fā)展前景
為了更好的建設下一代網(wǎng)絡就必須得構建一個擁有巨大傳輸容量的光纖基礎設施，而由于光纜高達20年的壽命以及過高的造價，光纖基礎設施的設計和構建必須具有前瞻性，應該結合設備和系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢來設計。同時由于下一代電信網(wǎng)對容量的高要求以及頻率的高寬度，這一代的光纖性能已經(jīng)無法滿足需求，必將被淘汰，那么開發(fā)新一代的光纖將勢在必行。在G.652.A光纖的基礎上進行改進并取得一定成果的G.652C/D光纖很好的解決了色散斜率的問題，減低系統(tǒng)成本，而且能實現(xiàn)更長距離和更大容量的傳輸?；谶@些原因，具有更長使用壽命的新一代光纖必將得到更好的發(fā)展。
2波分復用系統(tǒng)的發(fā)展前景
隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，大量的信息進行發(fā)送、傳輸、接收使信息傳輸操作面臨嚴峻的形勢。我國正在建設信息高速公路，綜合考慮傳輸速度快、信息量大、出錯率小等因素，光纖傳輸最為適合。光纖全稱光導纖維，由玻璃或者塑料制成的纖維，由包層、內(nèi)芯和樹脂涂層三部分組成，每根光纖內(nèi)芯很細，由包層保護，光纖聚集在一起形成光纜。光纖又分為單模光纖和多模光纖。光纖通信采用光波傳輸，通信帶寬大、抗干擾性好和信號衰減小等優(yōu)點，成為了現(xiàn)在主流傳輸方式，它是一個龐大的系統(tǒng)，由每一部分協(xié)調(diào)運行。
2 光纖通信技術的發(fā)展史
近幾十年來，通信技術發(fā)展迅速，隨著通信技術要求越來越高，光纖通信具有帶寬高、出錯率小、傳輸快速等特點，使其逐漸走進人們視野，成為應用最廣泛的通信技術。目前，我國主干網(wǎng)基本上也都是光纖通信，但仍存在一些不足。為了更好、更安全的通信，我們需了解光纖通信技術的發(fā)展史。光纖通信技術起源于國外，20世紀五六十年代，開始研制出光纖，但那個時候光纖的損耗高達每千米358分貝。后又經(jīng)過英國科學家?guī)啄甑难芯?，研究出理論損耗可以減少到每千米19分貝的新型光纖。接著日本也開始研究光纖，但還是沒能達到最低損耗。最后，康寧公司采用粉末法研制出了每千米損耗20分貝的石英光纖。最近，摻鍺石英光纖損耗降到了每千米0.2分貝，已經(jīng)達到了石英光纖理論上提出的最低損耗極限。
3 光纖通信技術
3.1 光纖通信技術概述
光纖采用光波通信，光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,利用全反射原理來傳輸信息的材料。光纖的發(fā)射裝置的一端采用發(fā)光二極管或者一束激光將光脈沖傳輸至光纖，另一端接收裝置采用光敏元件檢測脈沖信號。光纖又分單模光纖和多模光纖，單模光纖的直徑在8um-10um之間，多模光纖的直徑有50um和62.5um兩種。兩者相比，單模光纖的傳輸距離更長。
3.2 光纖通信技術的特點
3.2.1 傳輸帶寬高、容量大
光纖與雙絞線和同軸電纜相比，其傳輸帶寬高及信息容量大。帶寬高和光纖的直徑?jīng)]有直接關系，即：不會由于光纖的直徑大而帶寬高 。隨著光纖通信系統(tǒng)各個終端設備技術的改進，與密集波分復用技術結合應用，使得光纖的通信帶寬高及信息容量大。
3.2.2 損耗低，傳輸距離長
在光纖、雙絞線和同軸電纜三種傳輸介質(zhì)中，光纖的傳輸損耗最低。由于損耗低，那么傳輸?shù)木嚯x相對而言也就長。減少了通信系統(tǒng)中的中繼器使用量，從而降低了布置整個系統(tǒng)的成本，直接給運營商帶來更好的經(jīng)濟利益。
3.2.3 抗干擾性好，保密性強
光纖以石英為材料制成，石英有較好的絕緣性、抗腐蝕性，從而抗電磁波干擾性強，不會形成接地回路。一般電磁波傳輸容易泄露信息，從而保密性差，而光纖基本上不會發(fā)生串擾現(xiàn)象，保密性強。光纖在通信中，受環(huán)境影響極小，可見光纖適用于強電領域。光纖還有質(zhì)量小，輕便，布網(wǎng)方便，成本低，原材料石英豐富，耐高溫等特點。
4 現(xiàn)代光纖通信技術的現(xiàn)狀
21世紀，光纖通信技術快速發(fā)展起來。光纖通信技術主要是引入了光纖接入網(wǎng)技術和波分復用技術，從而大大的提高了通信的質(zhì)量和安全性。
4.1 光纖接入網(wǎng)技術
光纖接入網(wǎng)技術是光纖通信技術一個全新的領域，來實現(xiàn)信息快速和高速傳輸，滿足了人們生活的需求。光纖接入網(wǎng)技術由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡和用戶接入各部分組成。光纖接入網(wǎng)技術的關鍵環(huán)節(jié)或者最后一個環(huán)節(jié)就是用戶接入技術。要想所有用戶實現(xiàn)信息的高速傳輸，滿足用戶的帶寬需求，用戶接入技術主要是對接入網(wǎng)的用戶終端而言，通過該技術為用戶提供方便，方便為用戶提高不受限制的寬帶，來滿足用戶需求。光纖接入網(wǎng)技術除了為網(wǎng)絡通信主干網(wǎng)負責數(shù)據(jù)傳輸外，還負責網(wǎng)絡中所有用戶接入網(wǎng)絡的用戶接入技術。目前，根據(jù)光纖寬帶的接入位置，來進一步區(qū)分光纖，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等類型。首先，介紹光纖到戶技術，簡稱FTTH。光纖到戶技術主要在光纖寬帶接入方面來提供全光的接入方式。光纖到戶技術利用光纖帶寬的特點，先收集寬帶信息，接下來整理處理寬帶信息，最后傳輸寬帶信息。通過這樣的操作來給用戶提供所需要的帶寬，來滿足用戶上網(wǎng)需求和信息傳輸需求?？梢?，光纖接入網(wǎng)的最后一個環(huán)節(jié)是光纖到戶技術。根據(jù)光纖到戶技術不同的應用來看主要分為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術兩種形式。光纖有源接入技術實際上就是點到點的P2P技術，其主要為用戶可以實現(xiàn)用戶PC到服務器終端的直接連接，P2P可以實現(xiàn)高帶寬接入；光纖無源接入技術則為一點到多點的XPON技術。傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信方式一般都具有通信瓶頸的問題，光纖接入網(wǎng)技術能夠很好地解決這個問題，能夠滿足主干網(wǎng)絡或者核心網(wǎng)絡的傳輸通信信息量。為了更好地滿足用戶和網(wǎng)絡的傳輸需求，通常光纖接入網(wǎng)技術會結合SDH. ATM等多種技術混合使用，產(chǎn)生GPON、APON和EPON三種技術。一般而言，在電路交換性的業(yè)務通常使用GPON技術；只在信息傳輸過程中起到點對多點的連接作用的是EPON；相比較而言APON技術相對復雜，其用的比較少。
4.2 波分復用技術
波分復用技術是使用波分復用器，來大大降低光纖的損耗，從而來提高帶寬，傳輸更大的信息量。波分復用技術可以使用在不同的光波頻段和不同的波長，將傳輸?shù)牡蛽p耗窗口分為很多個單通信管道。波分復用技術同時也在發(fā)送端裝備波分復用器，利用它把不同的信號一起傳送到光纖中，再利用光纖進行信息的傳輸。同樣也在接收端安裝波分復用器，其作用是把光纖中輸出的信號再按不同的頻率和波長進行分開處理。在接收端分離這些不同信號過程中，在同一個信道里的光波信號是獨立的，從而實現(xiàn)不同光波信號在同一個信道里傳輸，即光復用技術傳輸。目前，波分復用技術在飛速發(fā)展，使用范圍不斷擴大。波分復用技術其中的粗波分復用技術，其信道間隔為20nm，采用波分復用技術中的集體發(fā)送和劃分，從而實現(xiàn)在1260nm-1620nm范圍內(nèi)波長的波分復用。采用此技術能夠大大降低光器件的成本，從而提高運營商的經(jīng)濟利益，同時也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分復用技術得到了很多運營商的好評并得到了很大程度的應用。
4.3 光放大技術
在光纖接入網(wǎng)技術和波分復用技術兩個技術成熟的同時，為了更好地通信，進一步引入光放大技術，光放大技術主要是采用光放大器對光信號進行放大加強。光放大技術很大程度上促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡的快速發(fā)展。在放大傳信號之前，應該進行OEO變換，即：光電變換及電光變換。
5 總結
隨著科學技術的日新月異，互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)、云計算、平臺、移動互聯(lián)網(wǎng)將人類帶入了高速的信息時代，互聯(lián)網(wǎng)和通信方式改變著人們的生活、工作方式，通信方式發(fā)生了質(zhì)的飛躍。同時，人們對通信系統(tǒng)的傳輸性能，也提出了更高的要求。通信方式從電纜通信、微波通信、光纖通信，再到目前的研究熱點高速光纖通信。光纖通信是三大支柱通信方式的主體。光纖通信系統(tǒng)，顧名思義，是利用光作為載波、以光纖作為傳輸媒介進行傳輸信息的通信系統(tǒng)，光纖實際上是一種極細的光導纖維，由純度很高的玻璃拉制而成。普通光纖通信的傳輸速率一般是10Gb/s，高速光纖通信的傳輸速率可達到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事實上，在光纖通信的不同發(fā)展階段，高速的含義是不同的。目前通常把STM-16等級以上的系統(tǒng)稱為高速光纖通信系統(tǒng)，也有人稱之為超高速光纖通信系統(tǒng)。光纖通信作為當前三大通信方式的主體，有著較為明顯的優(yōu)勢：光纖通信的頻帶較寬，可用帶寬約50000GHz，容量大可同時傳輸更多的路數(shù)；光纖通信比任何的傳輸都具有更小的損耗，損耗小帶來的直接好處就是中繼距離長，傳輸穩(wěn)定可靠；另外抗電磁干擾性強、保密性好。
2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應用的同時，也存在著一些問題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號質(zhì)量的優(yōu)劣，OSNR過大，傳輸距離會相應減小。另外，色散、非線性效應等問題也是影響高速光纖通信傳輸?shù)闹饕蛩?。色散會使脈沖展寬、強度降低，增大誤碼率，信號畸變失真，直接降低通信質(zhì)量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應對系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會有明顯的損害。PMD的問題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸?shù)乃p、消耗和色散與光纖長度為線性關系，光纖的帶寬與光纖長度為非線性關系，這一非線性關系即為非線性效應。非線性效應分為散射效應、與折射密切相關的自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)制XPM和四波混頻效應FWM，其中XPM和FWM對系統(tǒng)影響較為嚴重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應問題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質(zhì)量傳輸?shù)年P鍵技術。
3高速光纖通信系統(tǒng)的關鍵技術
1.1分組交換技術
1.1.1虛電路方式
網(wǎng)絡傳輸采用虛電路方式，源節(jié)點在與目的節(jié)點進行通信之前，首先必須建立一條虛電路（邏輯連接），路徑就是從源節(jié)點到目的節(jié)點，然后通過這條虛電路才能進行數(shù)據(jù)傳送，這條虛電路上的數(shù)據(jù)傳輸結束以后，就釋放這條虛電路路徑。
1.1.2數(shù)據(jù)報文方式
我們在使用數(shù)據(jù)報方式時，交換機在傳輸報文數(shù)據(jù)的過程中，不必記錄每條打開的虛電路，可以建立一張路由表來指明交換機的輸出線路。而且在數(shù)據(jù)報傳輸方式中，每一個進入的報文進行一次路由選擇，這個選擇就由每一個交換節(jié)點決定，并且每個報文的路由選擇都是獨立于其他報文。
1.2電路交換技術
電路上的交換是在源地址和目的之間建立一條實在的物理專用鏈路，可以通過多路復用技術產(chǎn)生，也可以由一條實在的物理鏈路構成。電路交換技術支持則要按需連接，在通信結束時該條鏈路就會被切斷。
2廣域網(wǎng)連接技術
我們除了使用傳統(tǒng)的公共電話交換網(wǎng)PSTN之外，還有以下種類廣域網(wǎng)連接技術。
（1）ATM：全稱：AsynchronousTransferMode（異步傳輸模式），使用的連接方式是基于信源交換。ATM歸類于高速傳輸介質(zhì)，例如E3、T、SONET。ATM網(wǎng)絡的傳輸帶寬峰值可以達到10Gbps。
（2）X.25：X.25協(xié)議主要支持計算機（不相同的公共網(wǎng)絡上）在網(wǎng)絡層上，使用第三者中間計算機進行通信。
（3）幀中繼（FR）：一種類似于X.25的高速分組的交換報文數(shù)據(jù)的通信服務。幀中繼主要用于本局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)之間的連接通信服務。
（4）數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）：一種數(shù)據(jù)通信通過數(shù)字信道實現(xiàn)的傳輸網(wǎng)，一般是使用單點對單點或者單點對多點的數(shù)字專線或?qū)＞W(wǎng)。（DDN）提供的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率最低為2Mbit/s，峰值可達到45Mbit/s甚至更高。
（5）綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）：數(shù)字電話網(wǎng)絡的一種國際標準，是一種非常典型的電路的交換網(wǎng)絡系統(tǒng)。它主要是傳輸語音和數(shù)據(jù)，通過普通的銅纜以獲得更高的速率和質(zhì)量。ISDN是完全數(shù)字化的網(wǎng)絡電路，連接速度和數(shù)據(jù)服務上它能夠提供穩(wěn)定的環(huán)境。
（6）同步光學網(wǎng)絡（SONET）/數(shù)字分級網(wǎng)絡（SDH）：同步光學網(wǎng)絡（SONET）是光纖高速網(wǎng)絡通信的國際標準。SONET則是以建立起光學媒體等級的網(wǎng)絡通信為目的，網(wǎng)絡帶寬介于51.8Mbit/s和10Gbit/s之間或更高。在歐洲與SONET相對等的產(chǎn)物則是SDH。
（7）交換式多兆位數(shù)據(jù)服務（SMDS）：這個是眾多寬帶技術的一種，通過IEEE802.6中的，分布排列雙總線（DQDB）方式為基礎。SMDS服務也可以使用銅質(zhì)的介質(zhì)或者光纖。它所支持的通信網(wǎng)絡帶寬包括DS-1的1.545Mbit/s或DS-3的44.735Mbit/s。
3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議
在每條廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡連接上，數(shù)據(jù)報文必須先被封裝成幀，才能通過廣域網(wǎng)鏈路傳輸，這需要采用網(wǎng)絡層中鏈路層的協(xié)議。廣域網(wǎng)所使用的鏈路層協(xié)議例舉如下。
（1）HDLC：面向比特的，控制數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議之一就有HDLC，同步PPP的基礎也是HDLC協(xié)議。
（2）PPP：為了讓路由器到路由器和主機到網(wǎng)絡的連接暢通，通過同步電路和異步電路提供可靠協(xié)議。包括IP在內(nèi)的多種網(wǎng)絡層協(xié)議能與PPP協(xié)同工作，PPP還內(nèi)置安全機制，如PAP和CHAP的認證。
（3）SLIP：Internet協(xié)議中使用的串行線路，主要是TCP/IP的單點對單點進行串行連接的標準協(xié)議，不過目前已被PPP取代。
（4）LAPB：全稱LinkAccessProcedureBalancedforX.25，在X.25和DTE設備之間通信連接，或者DCE與DCE設備之間的通信和數(shù)據(jù)幀的組織，都是由該協(xié)議負責管理的
（5）幀中繼（FR）：一種類似于X.25的高速分組的交換報文數(shù)據(jù)的通信服務。幀中繼主要用于本局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)之間的連接通信服務。
筆者認為,光纖通信技術尚有很大的發(fā)展空間,今后會有很大的需求和市場。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢和市場。
光纖通信的發(fā)展趨勢
1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認為是理想的接入方式,對于實現(xiàn)信息社會有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗。近來,由于光電子器件的進步,光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實用化進程。
發(fā)達國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認為FTTH市場較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點階段。
FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術提供寬帶業(yè)務尚有一定優(yōu)勢。與FTTH相比:①價格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設簡單③對于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。
對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務,如:網(wǎng)上教育,網(wǎng)上辦公,會議電視,網(wǎng)上游戲,遠程診療等雙向業(yè)務和HDTV高清數(shù)字電視,上下行傳輸不對稱的業(yè)務,AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發(fā),可壓縮到5～6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業(yè)務到來時,非FTTH不可。
FTTH的解決方案:通常有P2P點對點和PON無源光網(wǎng)絡兩大類。
F2P方案一一優(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1個匯總用戶的有源節(jié)點。
PON方案——優(yōu)點:無源網(wǎng)絡維護簡單;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)絡擴容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照目前市場價格,PEP比PON經(jīng)濟)。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡。(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)技術的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復用來區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長有關,使維護不便,在FTTH中很少采用。
發(fā)達國家發(fā)展FTTH的計劃和技術方案,根據(jù)各國具體情況有所不同。美國主要采用A-PON,因為ATM交換在美國應用廣泛。日本NTT有一個B-FLETts計劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術。SCM-PON:是采用副載波調(diào)制作為多信道復用的PON。
中國ATM使用遠比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點前面已經(jīng)說過,目前比較經(jīng)濟,使用靈活,傳輸距離遠等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術網(wǎng)絡效率高;可以有電話,適合SDH網(wǎng)絡,與IP結合沒有EPON好,但目前GPON技術不很成熟。EPON:與IP結合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術。目前,中國的FTTH試點采用EPON比較多。FTTH技術方案的采用,還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。
近來,無線接入技術發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達54Mbps,覆蓋范圍達100米以上,目前已可商用。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,IEEES02.11g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,當然在需要時也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡。這種家庭網(wǎng)絡,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)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢,但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。
2、光交換的發(fā)展什么是通信?
實際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?交換是采用電子交換機?，F(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘枴：侠淼姆椒☉摬捎霉饨粨Q。但目前,由于目前光開關器件不成熟,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,用電子交換后,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟的。正在開發(fā)大容量的光開關,以實現(xiàn)光交換網(wǎng)絡,特別是所謂ASON-自動交換光網(wǎng)絡。
通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?一般速度都是xGbps的,電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現(xiàn)電子交換。而光交換可實現(xiàn)高速XGbDs的交換。當然,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,應采用成熟的電子交換,沒有必要采用不成熟的
大容量的光交換。當前,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,在大量同方向的包匯總后,數(shù)量很大時,就應該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、熱光開關來實現(xiàn)。目前,由于這些光開關的體積、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”。光纖通信很少采用光時分交換。
光空分交換:一般采用光開關可以把光信號從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開關有機械的、半導體的和熱光開關等。近來,采用集成技術,開發(fā)出MEM微電機光開關,其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(Lucent),屬于試驗性質(zhì)的。
光波長交換:是對各交換對象賦于1個特定的波長。于是,發(fā)送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現(xiàn)光波長交換的關鍵是需要開發(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陣列等。已開發(fā)出640x640半導體光開關+AWG的空分與波長的相結合的交叉連接試驗系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進行了采用波長路由交換的現(xiàn)場試驗,半徑5公里,共有43個終端節(jié),(試用5個節(jié)點),速率為2.5Gbps。
自動交換的光網(wǎng),稱為ASON,是進一步發(fā)展的方向。
3、集成光電子器件的發(fā)展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會有相當?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個光電子器件。要實現(xiàn)FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價的和集成的光電子器件。
日本NTT采用PLO技術研制出16x16熱光開關;1x128熱光開關陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測集成在一起;8波長每波速串為80Gbps的WDM的復用和去復用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進。
中國的集成光電子器件也有一定進展。集成的小通道光開關和屬于PLO技術的AWG有所突破。但與發(fā)達國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會重復如同微電子落后的被動局面。
光纖通信的市場
眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過剩。無論是光傳輸設備,光電子器件和光纖的價格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時期價格為羊1200,現(xiàn)在價格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復?
根據(jù)RHK的對北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計和預測,如圖2.在2002年是最低谷,相當于倒退4年?，F(xiàn)在有所回升,但還不能恢復。按此推測,在2007-2008年才能復元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn),在相當大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動的。
就目前的網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)趨勢來看，網(wǎng)絡的綜合化、集成化、智能化和高可靠性已成為必然的發(fā)展趨勢。但是，目前基于電的時分復用方式技術已經(jīng)到達瓶頸，但是光纖的可用帶寬只利用可利用的不到1%，其潛力是很大的。單就基于光路的波分復用(WDM)來講，目前的商業(yè)水平可達到270左右，研究實現(xiàn)的水平1000左右，理論可同時傳播360億路的電話。波分復用的在目前的研究水平上，理論極限大約是15000個波長。國外已有相關人員在一根光纖中傳輸了65536個光波，這充分說明了密集波分復用的無限可能性。我們有充分的理由相信，以后在光路方面的發(fā)展，將會使光纖通信技術更上一個臺階。
2光纖通信網(wǎng)絡技術業(yè)務趨勢
可以說IP技術改變了我們的生活，其依賴的光纖通信技術更可以實現(xiàn)我們更多的夢想。IP技術的核心是IP尋址，是基于TCP/IP協(xié)議，其中最主要的兩個協(xié)議是IP協(xié)議和TCP協(xié)議，這兩個協(xié)議保證了信息在網(wǎng)絡中的可靠傳輸。未來的IP業(yè)務將承載的不只有文字，更有圖像視頻，構成未來網(wǎng)絡的基礎，實現(xiàn)一種基于光纖的智能化網(wǎng)絡平臺，以滿足人們對網(wǎng)絡的不同程度的需求。以IP技術為主流的數(shù)據(jù)業(yè)務，將會是當今世界信息化的發(fā)展方向?，F(xiàn)在幾乎已經(jīng)把能否有效支持IP業(yè)務作為一項技術能否長久的標志。目前IP技術已經(jīng)相當成熟，要拓展更多的IP業(yè)務，無疑需要網(wǎng)絡開發(fā)商創(chuàng)造出性價比更高的低廉傳輸成本。光纖通信技術能很好的滿足這方面的要求。因此，光纖網(wǎng)絡技術將會是現(xiàn)代IP業(yè)務發(fā)展的基礎和方向。
3光纖網(wǎng)絡通信技術發(fā)展方向
從30多年前光纖的問世開始，光纖的傳輸速率就在不斷的提高。有統(tǒng)計表明，在過去的10年中，光纖的傳輸速率提高了100倍左右。預計在未來的十年，還將再提高100倍左右。IP技術使得三網(wǎng)融合，包括通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡，成為可能。這就需要更高速可靠的信息傳播途徑，因此，必須讓傳遞信息的介質(zhì)能夠支持這些業(yè)務。就目前來看，互聯(lián)網(wǎng)的通信基本上可以分為三類：人與人，如IP電話；計算機與人，如網(wǎng)頁服務；計算機與計算機，如郵件。這些通信對網(wǎng)絡的要求也不盡相同。因此，建立一個全新透明的全光路網(wǎng)絡就會是此類技術發(fā)展的必由之路，我們稱之為光聯(lián)網(wǎng)。這不但會使傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務更加可靠便捷，而且會促進一些無法預料到的新業(yè)務產(chǎn)生。不難想到，基于光路的波分復用(WDM)技術，將會是未來光聯(lián)網(wǎng)道路上的先驅(qū)。光聯(lián)網(wǎng)將會將會實現(xiàn)以下幾個基本功能：1）超高速的傳輸速率；2）靈活的網(wǎng)絡重組；3）網(wǎng)絡層的透明性，對下層網(wǎng)絡傳輸機制透明；3）更易的擴展性，允許網(wǎng)絡節(jié)點和數(shù)據(jù)量的不斷增長；4）更快速的網(wǎng)絡恢復速度；5）同時實現(xiàn)光路和應用層的聯(lián)網(wǎng)，使其有更健壯的物理層恢復能力。鑒于光聯(lián)網(wǎng)的巨大優(yōu)勢和潛力，目前一些發(fā)達國家已經(jīng)投入了巨大的人力、財力和物力對其進行研究和實施。光聯(lián)網(wǎng)將會是電聯(lián)網(wǎng)以后又一個互聯(lián)網(wǎng)的革命。這不光對我們國民經(jīng)濟發(fā)展有重要意義，而且對國家的信息安全有著重要的戰(zhàn)略意義。我們能夠預測到，在不久的將來，隨著光纖通信網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，人們的通信能夠朝著傳輸速率更高、信號更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，人們在各種復雜情況之下的通訊要求也能夠不斷地得以滿足。
4結語
