光纖通信技術的發展現狀與展望

[摘要]光纖通信技術是通信領域的一項革命性技術。本文將從光纖通信技術的現狀與未來兩個方面總結該技術的發展現狀和未來走勢，供同行參考。

[關鍵詞]光纖通信；現狀；未來；思考

[中圖分類號]F62 [文獻標識碼]B [文章編號]1005-1074(2008)09-0210-01

目前我國長途傳輸網的光纖化比例已超過80％，預計到2010年，全國光纜建設總長度將再增加約105km，并且將有11個大城市鋪設10G以上的大容量光纖通信網絡。

1 光纖通信技術發展現狀

1.1 WDM技術WDM(，Wavelength Division Multiplexing，波分復用)技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源，根據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信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器(合波器)將不同規定波長的信號光載波合并起來送入1根光纖進行傳輸。在接收端，再用1個波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)技術便成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經濟有效地解決了通信網的瓶頸問題。據統計，截至2002年，商用DWDM系統傳輸容量已達400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎的DWDM系統已逐漸成為核心網的主流。DWDM系統除了波長數和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從約600kin大幅擴展至2000km以上。與此同時，隨著波分復用技術從長途網向城域網擴展，粗波分復用(CWDM，Coarse Wave-length Division Multiplexing)技術應運而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實現全波長范圍內(1260～1620nm)的波分復用，并大幅降低光器件的成本，可實現在0～80km內較高的性價比，因而受到運營商的歡迎。

1.2 光纖接入網絡技術光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息進入千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTFB，FYTC，FTTCab和FITH等不同的應用，統稱FTTx。光纖到戶(FTTH)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光接人，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”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。很多城市制訂了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制訂了相應的優惠政策，這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。在FTTH應用中，主要采用2種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，也可以稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的媒介轉換器(MC)實現用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

2 光纖通信技術發展未來

2.1 “高級”傳輸技術波分復用技術等“高級”傳輸技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛，目前1.6Tbit/s的WDM系統已經大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。實際上，最近大多數超過3Tbit/s的實驗都采用了時分復用(TDM，OTDM，ETDM)和WDM相結合的傳輸方式。

2.2 光弧子技術光弧子通信由于其具有長距離、誤碼率低、高容量、抗噪聲能力強等優點，備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平。美國貝爾實驗室已經成功實現了將激光脈沖信號傳輸5920km，還利用光纖環實現了5Gbit/s、傳輸15000km的單信道弧子通信系統和10Gbit/s、傳輸11000kin的雙信道波分復用弧子通信系統；日本利用普通光纜線路成功地進行了超高20Tbit/s、遠距離1000kin的孤立波通信，日本電報電話公司推出了速率為10Gbit/s、傳輸12000km的直通光弧子通信實驗系統。我國光弧子通信技術的研究也取得了一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光弧子通信關鍵技術的研究，實現了20Gbit/s、105kin的傳輸。光弧子技術由于在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

2.3 全光網絡全光網將是未來的高速通信網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網已成為一個非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理木再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。由于具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性和可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度和較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，全光網絡可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術之中，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。

目前，全光網絡的發展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。