学  院 

专  业 

班  级 

学  号 

姓  名 

光纤通信技术的发展与趋势

摘要：在光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。[1]

关键词：光纤通信技术、发展、趋势 

    一、光纤通信技术的发展

从1980年开始在数字光纤通信（PCM）方面一直用异步复接（PDH）方案，在美国以三次群DS3标记，码率为44.7Mb/s，通672话路或一路电视。1987年美国已广泛使用36×DC3即码率为1.668Gb/s,通24192话路或36路电视。1988年，当时的CCITT组织开始颁布数字通信同步复接(SDH)系统的建议：G.707同步复接比特率；G.708同步复接系统的网络节点接口（NNI）方案；G.709同步复接系统的结构等等规定。从此在世界范围统一了同步复接方案，同步复接从4次群开始即（OC—3或STM—1）码率为155.520 Mb/s，以后按N倍乘复接，如：OC—12或STM—4为4×OC—3=622.080 Mb/s；OC—24或STM—8为1244.160 Mb/s；OC—48或STM—16为2488.320 Mb/s等。1911年，美国已普遍采用OC—48为标准制式，可通32256话路或48路电视。1955年之后，在光通信技术中，采用了光纤放大器（EDFA）和波分复用WDM 技术，以N×OC—48方式复接，扩大通信容量，例如OC—192=为4×OC—48，可通129，024话路或192路电视，详见下表。

在系统中，使用三种类型放大器即后置的光纤功率放大器（booster-amplifier），中继的光纤放大器（line-amplifier）和置于光接收机前的前置光纤放大器（pre-amplifier）。光纤放大器最大的一个特点是光放大器是透明的，并没有哪一个波长特别优先，它允许不同波长的光信号同时通过并被放大。因此，可以用多个不同波长的光源将光信号同时输入光纤并同时被放大，这就是波分复用WDM技术。密集型DWDM技术大约每个波长的间隔为0.8nm。

光纤通信系统最大的特点是适用于作大容量长距离的传输，因此，世界各大洲之间的越洋通信就是光通信的重要领域。如下表。

   二、光纤通信技术的现状

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.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（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 Multiplexing）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[2]。

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。

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，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。

xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON（也称为BPON）、EPON（具有GE能力的称为GEPON）以及GPON。APON出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了APON，但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于“863”计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、独联体、欧洲、东南亚等海外一些国家和地区。GPON由于芯片开发出来比较晚，相对不是很成熟。成本还偏高，所以，起步较晚，但在我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适合于企业用户的接入[3]。

三、光纤通信技术的趋势

    目前光纤通信技术有个重要的发展趋势。

    其一，光纤通信技术目前正朝着超高速、超大容量和超长距离发展。 

（一） 向超高速系统的发展 

    目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺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。它的比较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)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。 

（二）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率低于1％，还有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级光纤上传送，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。基于WDM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。目前全球实际铺设的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)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。[4] 

其二，实现全光联网 

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，无疑是如虎添翼，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，即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。

实现光联网的基本目的是： 

    实现超大容量光网络（一对光纤达80～320Gb／s）； 

    实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量不断增长；·实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的； 

    实现网络的透明性，允许互连任何系统和制式的信号； 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。全光联网已经成为继SDH电联网以后的又一次新的光通信发展高潮，有人将1998年称为光联网年并不过分。其标准化工作将于1999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（NIl）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。[5]

四、结语  

光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重要作用。这些技术、设备的进步都是在我们的研究中不断进步的，但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

参考文献：

[1]　王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来。中国科技信息，2006，（4）：59-60

[2]　王加莹.长途超大容量DWDM光通信技术及发展.光通信技术，2003，2（1）：4-8

[3]　彭承柱，彭明宇.下一代网络及其新技术.广播电视信息，2004，（1）：68-71

[4]刘俭辉，丁永奎，贾东方等。Tbit/s超大容量光纤通信系统的研究进展.光学技术，2003，29（4）：408-410 

[5]黄伯恒.全光网络探索.中国有线电视，2004，（17）：42-47 下载本文