【文章內(nèi)容簡介】 日、英、法等20多個(gè)國家已宣布不再建設(shè)電纜通信線路，而致力于發(fā)展光纖通信．中國光纖通信已進(jìn)入實(shí)用階段．　　光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求?！　」饫w通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到通信目的的一種最新通信技術(shù)?！　⊥ㄐ诺陌l(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴(kuò)大通信容量的過程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因?yàn)楣馐且环N頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標(biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。　　光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點(diǎn)：它傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。　　光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。還用于長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)以逐步使用光纖通信并形成了占全球優(yōu)勢的比特傳輸方法；用于全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)（如我國的國家一級干線、各省二級干線和縣以下的支線）；它還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（CATV）系統(tǒng)，用于光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi)、飛船內(nèi)、艦艇內(nèi)、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用?！　」饫w傳輸系統(tǒng)主要由：光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源光器件構(gòu)成。要實(shí)現(xiàn)通信，基帶信號(hào)還必須經(jīng)過電端機(jī)對信號(hào)進(jìn)行處理后送到光纖傳輸系統(tǒng)完成通信過程?！　∷m合于光纖模擬通信系統(tǒng)中，而且也適用于光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在光纖模擬通信系統(tǒng)中，電信號(hào)處理是指對基帶信號(hào)進(jìn)行放大、預(yù)調(diào)制等處理，而電信號(hào)反處理則是發(fā)端處理的逆過程，即解調(diào)、放大等處理。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，電信號(hào)處理是指對基帶信號(hào)進(jìn)行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調(diào)制（PCM ）和線路碼型編碼處理等，而電信號(hào)反處理也是發(fā)端的逆過程。對數(shù)據(jù)光纖通信，電信號(hào)處理主要包括對信號(hào)進(jìn)行放大，和數(shù)字通信系統(tǒng)不同的是它不需要碼型變換。　以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)的具有分插復(fù)用功能和交叉連接功能的光傳輸網(wǎng)具有易于重構(gòu)、良好的擴(kuò)展性等巨大優(yōu)勢，已成為未來高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，但在真正實(shí)現(xiàn)之前，還必須解決下列問題。1． 網(wǎng)絡(luò)管理　目前，WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理，特別是具有復(fù)雜的上/下通路需求的WDM網(wǎng)絡(luò)管理仍處于不成熟期。如果WDM系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理，將很難在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模采用。例如在故障管理方面，由于WDM系統(tǒng)可以在光通道上支持不同類型的業(yè)務(wù)信號(hào)，一旦WDM系統(tǒng)發(fā)生故障，操作系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并找出故障原因。但到目前為止，相關(guān)的運(yùn)行維護(hù)軟件仍不成熟；在性能管理方面，WDM系統(tǒng)使用模擬方式復(fù)用及放大光信號(hào)，因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量WDM的業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須尋找一個(gè)新的參數(shù)來準(zhǔn)確衡量網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)質(zhì)量等。如果這些問題不及時(shí)解決，將阻礙WDM系發(fā)2．互連互通由于WDM是一項(xiàng)新生的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定較粗，因此不同商家的WDM產(chǎn)品互通性較差，特別是在上層的網(wǎng)絡(luò)管理方面。為了保證WDM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實(shí)施，需保證WDM系統(tǒng)間的互操作性以及WDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此應(yīng)加強(qiáng)光接口設(shè)備的研究。 3．光器件一些重要光器件的不成熟將直接限制未來光傳輸網(wǎng)的發(fā)展，如可調(diào)諧激光器等。對于一些大的運(yùn)營公司來說，在網(wǎng)絡(luò)中處理幾個(gè)不同的激光器就已經(jīng)非常棘手了，更不用說幾十路光信號(hào)了。通常光網(wǎng)絡(luò)中需要采用4～6個(gè)能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行調(diào)諧的激光器，但目前這種可調(diào)諧激光器還無法進(jìn)入商用。 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(huì)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(diǎn)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(shí),收發(fā)信號(hào)分別在不同的兩根光纖里傳輸,而單纖傳輸時(shí),收發(fā)信號(hào)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、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)模偃绺挠脝卫w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(gè)龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來說，可以節(jié)約的光纖資源是可像而知的。研發(fā)出成熟單纖雙向傳輸技術(shù)具有劃時(shí)代意義。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實(shí)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(shí)還沒有用到這個(gè)技術(shù)。從這個(gè)方面來講，這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。2 光纖到戶（FTTH）接入技術(shù)根據(jù)社會(huì)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(shí)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王，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(hù)升級更新都比較方便。可以認(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力，即HDTV業(yè)務(wù)到來時(shí)，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實(shí)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。3 骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)光交換實(shí)際上可表示為：光纖通信傳輸+J交換。光纖只是解決傳輸問題，還需要解決光信號(hào)交換問題?，F(xiàn)在正在開發(fā)大容量的光開關(guān)器件，用來實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是ASON————自動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)。目前，少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)，下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機(jī)械光開關(guān)，熱光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，通路數(shù)一般在816個(gè)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。技術(shù)成熟的自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)ASON，是光纖通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。4 研發(fā)集成光電子器件近幾年，集成光電子器件有比較大的改進(jìn)，我國的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上，就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。要實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸也好，F(xiàn)TTH也好，ASON也好，都需要有新的，體積小的，廉價(jià)的，集成化的光電子器件來支撐，集成光器件的研發(fā)成為光纖通信技術(shù)發(fā)展必不可少的環(huán)節(jié)。第四章 光纖通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀與前景光纖通信自從問世以來，給整個(gè)通信領(lǐng)域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信由于具有損耗低、傳輸頻帶寬容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)而備受業(yè)內(nèi)人士的青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年這20年間增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，我國長途傳輸網(wǎng)的光纖化比例已超過80%，預(yù)計(jì)到2010午，全國光纜建設(shè)長度將再增加約105km，并且將有11個(gè)大城市鋪設(shè)10G以上的大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)。一、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀　　光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。　　　　波分復(fù)用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。自從上個(gè)世紀(jì)末，波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應(yīng)用?！　?995年以來，為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復(fù)用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2002年，商用的DWDM系統(tǒng)傳輸容量已達(dá)400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。DWDM系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上?！　∨c此同時(shí)，隨著波分復(fù)用技術(shù)從長途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展，粗波分復(fù)用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實(shí)現(xiàn)全波長范圍內(nèi)（1260nm～1620nm）的波分復(fù)用，并大大降低光器件的成本，可實(shí)現(xiàn)在0km～80km內(nèi)較高的性能價(jià)格比，因而受到運(yùn)營商的歡迎?！　　　」饫w接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩瑵M足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx?！　TTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項(xiàng)目的推動(dòng)下，開始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng)，包括居民用戶、企業(yè)用戶、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類型，也包括運(yùn)營商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式，發(fā)展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有的城市還制訂了相應(yīng)的優(yōu)惠政策，這些都為FTTH在我國的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件?！　≡贔TTH應(yīng)用中，主要采用兩種技術(shù)，即點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù)，亦可稱為光纖有源接入技術(shù)和光纖無源接入技術(shù)。P2P技術(shù)主要采用通常所說的MC（媒介轉(zhuǎn)換器）實(shí)現(xiàn)用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。　　xPON意味著包括多種PON的技術(shù)，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現(xiàn)最早