【正文】 H/SONET最新的發(fā)展：支持集成通用組幀程序(GFP)、鏈路容量調(diào)節(jié)方案(LCAS)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)標(biāo)準(zhǔn)；第六章介紹光通信網(wǎng)絡(luò)向智能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，ASON技術(shù)在智能網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的意義，然后介紹了全光網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)；第七章表明FTTH是光纖接入的最終形式，本章還介紹了實(shí)現(xiàn)FTTH的幾種技術(shù)，以及FTTH光纖接入技術(shù)必然在中國(guó)取得很大的發(fā)展，F(xiàn)TTH的規(guī)模商用給中國(guó)FTTH產(chǎn)業(yè)一個(gè)正名機(jī)會(huì)。第1章 概 述 光纖通信發(fā)展史80年代一項(xiàng)最重要的技術(shù)發(fā)展是光纖通信成為一個(gè)主要的國(guó)際性產(chǎn)業(yè)。用光纖敷設(shè)的總長(zhǎng)度可以表明其發(fā)展的程度。據(jù)估計(jì)，截止2001年底。1955年，英國(guó)科學(xué)家卡帕尼，發(fā)明了玻璃光導(dǎo)纖維。1960年被稱(chēng)為光纖之父的華人高錕等人首先提出了用低吸收的光纖做光通信。1970年，美國(guó)的柯林公司做出了每公里20分貝的低損耗光纖，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體激光器，這奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。七八年以后，美國(guó)在芝加哥市首先開(kāi)辟了第一條光纖通信線路。再過(guò)10年左右，這樣低的損耗就可以傳輸很遠(yuǎn)。在同年，英國(guó)的南安普敦大學(xué)，發(fā)明了摻鉺光纖放大器。1989年美國(guó)首次進(jìn)行了波分復(fù)用的光通信實(shí)驗(yàn)，是四個(gè)頻道的，四個(gè)通道。1998年，美國(guó)實(shí)現(xiàn)了密集波分復(fù)用的長(zhǎng)途光通信，它的傳輸速率達(dá)到每秒一個(gè)太比特，從此，我們就進(jìn)入了這樣一個(gè)高速的時(shí)代，太比特的時(shí)代?！? 。20世紀(jì)80年代投資的武漢郵電研究院，研制光纖的器件和光纖本身，現(xiàn)在也成為光纖器件的一個(gè)最大的研究單位。1995年到1998年，上海交大完成了九五項(xiàng)目，四個(gè)節(jié)點(diǎn)的全光城域網(wǎng)、實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。20世紀(jì)90年代起，全國(guó)各地都普遍鋪設(shè)和使用單路的光纖通信線路，截止到2004年底，全國(guó)敷設(shè)光纖總長(zhǎng)度已超過(guò)350萬(wàn)公里。 2000年底中國(guó)網(wǎng)通公司建成了3400公里的波分復(fù)用的光纖通信網(wǎng)；2001年完成了863項(xiàng)目，中國(guó)高速示范網(wǎng)；2000年，國(guó)家自然科學(xué)基金資助了一個(gè)項(xiàng)目，中國(guó)高速互聯(lián)研究實(shí)驗(yàn)網(wǎng)?，F(xiàn)在，我們國(guó)內(nèi)有很多的公司可以批量生產(chǎn)光纖通信的系統(tǒng)和器件。 光纖通信的基本構(gòu)成 光纖由纖芯、包層與涂層三大部分組成。光纖按模式分為多模光纖和單模光纖，對(duì)于公用通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)，包括市內(nèi)骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)的光纖線路，需要使用單模光纖；專(zhuān)用的局域網(wǎng)和其它短距離光纖線路使用多模光纖。光纖的工作波長(zhǎng)有短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)。，（Chromaticdispersion，簡(jiǎn)寫(xiě)dispersion)，對(duì)長(zhǎng)距離、高速率脈沖信號(hào)傳輸有限制。經(jīng)重新設(shè)計(jì)的光纖，這樣的單模光纖就稱(chēng)為‘色散移位光纖’，簡(jiǎn)寫(xiě)DSF（dispersionshiftedfiber）。為了充分發(fā)展WDM/DWDM系統(tǒng)，（四波混頻）的影響，稱(chēng)為‘非零色散光纖’，簡(jiǎn)寫(xiě)NZDF（nonzerodispersionfiber）。 光源是光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵光子器件。光纖通信對(duì)光源器件的要求工作壽命長(zhǎng)（光源器件壽命的終結(jié)是指其發(fā)光功率降低到初始值的一半或者其閾值電流增大到其初始值的二倍以上）、體積小、重量輕。常見(jiàn)的光源器件有激光二極管（LD）和發(fā)光二極管（LED）兩種。，～／lnp隱理式異質(zhì)結(jié)構(gòu)。而WDM系統(tǒng)須利用長(zhǎng)波長(zhǎng)光源器件，它不僅要求激光管的發(fā)射波長(zhǎng)高度穩(wěn)定，保證器件與波導(dǎo)之間實(shí)現(xiàn)最佳耦合，插入損耗小，同時(shí)要求能把多路激光管和必要的附屬電路集成在同一芯片上，使得多路光載波信號(hào)能夠在一根光纖中加以傳輸。近年來(lái)研制的多波長(zhǎng)光源器件主要是把多路激光管排成陣列，連同一個(gè)導(dǎo)形耦合器，利用硅的“平面光路”平臺(tái)技術(shù)制成混合集成光組件，其結(jié)構(gòu)趨于采用光纖光柵的外腔激光管結(jié)構(gòu)。 光檢測(cè)器件通過(guò)光/電轉(zhuǎn)換將信號(hào)通信信息從光波中分離檢測(cè)出來(lái)。光檢測(cè)器件的要求靈敏度高、響應(yīng)度高、噪聲低、工作電壓低、體積小重量輕壽命長(zhǎng)。常見(jiàn)的光檢測(cè)器有PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。第2章 光纖通信向大容量、寬帶化、超長(zhǎng)距離發(fā)展 大容量、寬帶化的發(fā)展在世界網(wǎng)絡(luò)帶寬保持了50%100%的年增長(zhǎng)速率的同時(shí)，中國(guó)的干線業(yè)務(wù)量和帶寬需求的實(shí)際年增長(zhǎng)率均超過(guò)了200%。根據(jù)美國(guó)跨大西洋Internet干線流量統(tǒng)計(jì)，中國(guó)近幾年國(guó)內(nèi)干線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量年增長(zhǎng)260%。國(guó)際Internet帶寬能力年增長(zhǎng)245%，五年累增大約100倍。傳統(tǒng)的光纖通信發(fā)展始終在按照電信號(hào)的時(shí)分復(fù)用（TDM）方式進(jìn)行，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每個(gè)比特的成本大約下降30%~40%，因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。單路波長(zhǎng)的傳輸速率受限于集成電路材料的電子和空穴的遷移率；還受限于傳輸媒質(zhì)的色散和極化模色散；最后受限于系統(tǒng)的性能價(jià)格比。Lucent朗訊科技公司宣布實(shí)現(xiàn)了單信道160Gbit/s的傳輸速率，而目前商用系統(tǒng)從45Mb／s增加到10Gb／s，可以攜帶12萬(wàn)條話路，其速率在20年時(shí)間里提高了2000倍，比同期的微電子技術(shù)的集成度增長(zhǎng)速度還要快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。目前，10Gbit/s系統(tǒng)已大批量裝備網(wǎng)絡(luò)，40Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)商品化進(jìn)入實(shí)用階段。從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用看，帶10Gbit/s接口的路由器已經(jīng)大量應(yīng)用，帶40Gbit/s接口的路由器也已經(jīng)進(jìn)入大量應(yīng)用階段，為了提高核心網(wǎng)的效率和功能，核心網(wǎng)的單波長(zhǎng)速率向40Gbit/s發(fā)展是合乎邏輯的?？偟目?，采用40Gbit/s傳輸?shù)闹饕獌?yōu)勢(shì)有：(1)更有效地使用傳輸頻帶，頻譜效率較高； (2)如果40Gbit/s的成本降到10Gbit/，就達(dá)到了合理應(yīng)用點(diǎn)，就有條件實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，降低傳輸成本； (3)由于只用一個(gè)網(wǎng)元代替了四個(gè)網(wǎng)元，減少了OAM的成本、復(fù)雜性以及備件的數(shù)量；(4)提高了核心網(wǎng)的效率和功能?！　膶?shí)際應(yīng)用看，對(duì)于40Gbit/s傳輸系統(tǒng)，必須用外調(diào)制器；能具備足夠輸出電壓驅(qū)動(dòng)外調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)集成電路還不夠成熟；沿用多年的NRZ調(diào)制方式能否有效可靠地工作于40Gbit/s還沒(méi)有把握，必須轉(zhuǎn)向性能更好的普通歸零（RZ）碼乃至調(diào)制效率更高的其他調(diào)制方式，例如載頻抑制的RZ（CSRZ）碼，差分相移鍵控RZ（DPSKRZ）碼，啁啾的RZ（CRZ）碼，超級(jí)CRZ（SuperCRZ）碼，雙二進(jìn)制碼（DRZ），偽線性RZ碼，光孤子（Soliton）調(diào)制方式等。從歷史經(jīng)驗(yàn)看。近年來(lái)，能夠普遍應(yīng)用的基于單波道的最高傳輸容量一直停留在SDH 10Gb/s。40Gb/s的應(yīng)用需求仍然存在，但它在節(jié)點(diǎn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和系統(tǒng)的性能價(jià)格比等方面存在的問(wèn)題仍然沒(méi)有很好地得到解決。另外，由于存在具有部分可替代性的解決方案（如DWDM），這也在一定程度上進(jìn)一步影響了40Gb/sSDH系統(tǒng)大范圍走向商用的步伐。對(duì)于短距離傳輸，無(wú)須色散補(bǔ)償、光放大器和外調(diào)制器，40Gbit/s系統(tǒng)具有最低的單位比特成本，上述問(wèn)題不是障礙。40Gbit/s的應(yīng)用已經(jīng)由短距離互聯(lián)應(yīng)用開(kāi)始，包括端局內(nèi)路由器、交換機(jī)和傳輸設(shè)備間的互聯(lián)，乃至擴(kuò)展至城域網(wǎng)范圍和短距離長(zhǎng)途應(yīng)用。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，特別是IP業(yè)務(wù)的迅猛崛起，導(dǎo)致全球信息量呈級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，通信業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)單一的電話業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向高速I(mǎi)P數(shù)據(jù)和多媒體為代表的寬帶業(yè)務(wù)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和容量提出了越來(lái)越高的要求。光纖存在巨大的頻帶資源和優(yōu)異的傳輸性能，是實(shí)現(xiàn)高速、大容量傳輸?shù)淖罾硐氲膫鬏斆劫|(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)容傳輸系統(tǒng)、降低每比特傳輸成本的唯一出路就是轉(zhuǎn)向使用光的復(fù)用技術(shù)。 DWDM的發(fā)展光通信系統(tǒng)可以按照不同的方式進(jìn)行分類(lèi)如果按照信號(hào)的復(fù)用方式來(lái)進(jìn)行分類(lèi)可分為頻分復(fù)用系統(tǒng)FDMFrequency Division Multiplexing、時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)TDMTime Division Multiplexing、波分復(fù)用系統(tǒng)WDM Wavelength Division Multiplexing和空分復(fù)用系統(tǒng)SDMSpace Division Multiplexing。傳統(tǒng)的光纖傳輸一般在一個(gè)波長(zhǎng)信道上進(jìn)行，如果忽略激光器的線寬和啁啾效應(yīng)，則對(duì)應(yīng)1550nm處的高斯脈沖，即使采用光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)使信號(hào)速率達(dá)100Gbit/s，其所用帶寬也僅為光纖帶寬的一小部分，考慮到EDFA技術(shù)可以在1550nm的光纖低損耗窗口約35nm寬度的窗口提供增益，為了利用這些資源，采用光學(xué)分光元件分離波長(zhǎng)，利用了一根光纖同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長(zhǎng)范圍劃分成若干個(gè)波段，每個(gè)波段作一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)，光波分復(fù)用的實(shí)質(zhì)是在光纖上進(jìn)行光頻分復(fù)用OFDM，從而使光纖的傳輸容量大幅度增加。為了區(qū)分以前在1310nm和1550nms所進(jìn)行波長(zhǎng)復(fù)用傳輸，將這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)。近來(lái)波分復(fù)用技術(shù)的大量應(yīng)用，使光傳輸速率已在向每秒太比特的數(shù)量級(jí)進(jìn)軍。密集波分復(fù)用DWDMDense Wavelength Division Multiplexing技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性采用多個(gè)波長(zhǎng)作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時(shí)傳輸與通用的單信道系統(tǒng)相比密集，ITUT 。不同波長(zhǎng)的頻率間隔應(yīng)為100GHz的整數(shù)倍。DWDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明。1999年Nortel北電公司在Tele39。但這兩個(gè)記錄剛剛宣布不久，在11月份的新發(fā)明展示會(huì)上，Lucent宣布實(shí)現(xiàn)了DWDM16Tbit/s的傳輸實(shí)驗(yàn)記錄。而近幾年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，(27340Gbit/s)(25640Gbit/s)的傳輸容量記錄，北電又宣布將在2001年提供能在一根光纖上傳輸64Tb／S的DWDM商用系統(tǒng)。此系統(tǒng)最初將可以從40到80Gb／S向上進(jìn)行擴(kuò)展，最高達(dá)到64Tb／S。此系統(tǒng)使得北電在Tee 99上獨(dú)占光通信的鰲頭。這幾年，光傳輸系統(tǒng)容量基本上在幾十Tbit/s量級(jí)徘徊，新記錄主要表現(xiàn)在采用各種不同傳輸新技術(shù)和獲得更長(zhǎng)無(wú)電中繼距離方面。 超長(zhǎng)距離光纖通信的發(fā)展光纖通信自從問(wèn)世以來(lái)，一直向著兩個(gè)目標(biāo)不斷發(fā)展。一是延長(zhǎng)中繼距離，二是提高傳輸速率（容量）。光纖的色散、色散斜率、偏振模色散、非線性效應(yīng)（四波混頻交叉相位調(diào)制等）等性能對(duì)超長(zhǎng)距離光纖通信提出了新的嚴(yán)格要求。由于光纖的吸收和散射會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)的衰減，光纖的色散將使光脈沖發(fā)生畸變，導(dǎo)致誤碼率增高，信