光纖通信技術(shù)的應(yīng)用與前景

高誠德

[摘要]光纖通信具有通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾、保密性好、重量輕、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于市內(nèi)局間中繼，長途通信和海底通信等公用通信網(wǎng)以及鐵道、電力等專用通信網(wǎng)，同時在公用電話、廣播和計算機(jī)專用網(wǎng)中得到應(yīng)用，并已逐漸用于用戶系統(tǒng)。光纖通信對整個電信網(wǎng)和信息業(yè)將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。它的演變和發(fā)展結(jié)果將在很大程度上決定電信網(wǎng)和信息業(yè)的未來大格局，也將對下一世紀(jì)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

[關(guān)鍵詞]光纖通信 應(yīng)用 前景

[中圖分類號]TN929.11 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0311-02

一、前言

光纖通信利用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)實現(xiàn)信息傳輸，是上個世紀(jì)70年代發(fā)明的新型通信手段。光纖通信具有通信容量大、傳輸質(zhì)量高、保密性好、抗電磁干擾、抗輻射、體積小、重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前正在迅速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用。光纖通信技術(shù)已發(fā)展成為國際性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

二、光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

光纖通信系統(tǒng)由光纖（光纜）、光源、光電檢測器、光電端機(jī)、光中繼器、監(jiān)控系統(tǒng)和PCM復(fù)用設(shè)備等組成。自1970年世界上第一根光纖問世和1976年第一條光纖通信試驗線路以來，40多年光纖通信技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，并已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的支柱。

1 我國光纖通信的應(yīng)用

我國光纖通信的研究始于70年代初，起步較早，是70年代末期世界上少數(shù)擁有光纖系統(tǒng)試驗段的國家之一，但后來與國際上的差距擴(kuò)大了。在七五期間，國家加強(qiáng)了光纖通信的研究和發(fā)展，重點(diǎn)發(fā)展長波長單模光纖、遠(yuǎn)距離光纖通信技術(shù)和成套設(shè)備。進(jìn)入90年代以后光纖通信的應(yīng)用更加迅速。我國首條140Mbit/s，1920路單模光纖直埋式長途干線光纖通信系統(tǒng)在合肥至蕪湖之間建成。隨后建成了京漢廣140Mbit/s，3 023km架空光纖通信系統(tǒng)，并建成上海至無錫565Mbit/s，7680路干線光纖通信系統(tǒng)。八五期間，重點(diǎn)研制光同步數(shù)字體系SDH的STM 1（155Mbit/s）和STM-4（622Mbit/s）及交叉連接設(shè)備DXC，并專題攻關(guān)STM-16（2·5Gbit/S）光纖通信系統(tǒng)。九五期間，我國將在全國范圍內(nèi)，建成以北京為中心的八縱八橫的光纖通信網(wǎng)。以1997年10月9日開始動工興建的西安至武漢光纜工程為例，其干線為36芯，全長1300多km，此工程選用美國制造的目前世界上先進(jìn)的100Gbit/s、10Gbit/S、622Mbit/sSDH1傳輸設(shè)備，并在我國首次使用4個波長的密集波分復(fù)用技術(shù)，它使一對光纖的傳輸容量提高了4倍。

2 光纖通信在軍事上的應(yīng)用

光纖通信的一系列突出優(yōu)點(diǎn)，在軍事通信上有廣闊的應(yīng)用前景。外軍研制成功的野戰(zhàn)通信光纜，不受外界干擾，不輻射電磁波，抗核輻射，體積小，重量輕，通信穩(wěn)定可靠，為在現(xiàn)代電子戰(zhàn)條件下的通信提供了一種性能優(yōu)越的手段。外軍光纖通信在陸地上主要用于局域網(wǎng)、遠(yuǎn)距離戰(zhàn)術(shù)及戰(zhàn)略系統(tǒng)、特種武器控制與制導(dǎo)等。在海上和水下光纖通信系統(tǒng)主要用于艦載光纖數(shù)據(jù)鏈路、航空母艦光纖通信、光纖魚雷制導(dǎo)、光纖反潛系統(tǒng)。光纖通信在空軍的開發(fā)應(yīng)用主要有：機(jī)載光纖數(shù)據(jù)總線、機(jī)載光纖陀螺等?？傃灾彩怯秒娎|通信系統(tǒng)能完成的都可以用光纖代替。作為現(xiàn)代化通信網(wǎng)的基礎(chǔ)，光纖通信的發(fā)展將進(jìn)入一個新紀(jì)元。特別是當(dāng)前美、日、西歐等國家在競相規(guī)劃、發(fā)展“信息高速公路“。國際上“信息高速公路計劃”的實施，將對社會政治、經(jīng)濟(jì)生活、工作方式、生活方式等產(chǎn)生重大影響，同時也會對軍事產(chǎn)生不可估量的影響。我們應(yīng)不失時機(jī)地研究發(fā)展戰(zhàn)略和對策，根據(jù)我們的國情，有計劃地發(fā)展光纖通信，綜合發(fā)展衛(wèi)星、微波、短波等多種通信手段，提高軍事通信保障能力，才能在高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭中立于不敗之地。

3 光纖通信在國際上的應(yīng)用

國際上通信光纖用量已超過14Lkm。565Mbit/s（7680個話路）中繼距離45km以上的光纖通信已經(jīng)廣泛采用。100Gbit/s的系統(tǒng)已試制成功，可傳送200～300萬路電話。采用多量子激光器MQW-LD的工作速率高達(dá)20～30Gbit/S的光纖通信系統(tǒng)正向商用化發(fā)展。光纖不僅在陸地上普遍采用，而且越來越多地用于跨洋通信。1992年底光纜已達(dá)12萬km。1994年建成歐洲第一條海底光放大鏈路，從西班牙至荷蘭，全長1800km，采用光放大新技術(shù)和國際同步數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)SDH通信速率為2·5Gbit/s，6萬個話路，可倍增至5Gbit/s（12萬個話路）。光纖通信還廣泛用于市話網(wǎng)、局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)IS-DN，傳輸電視、高清晰度電視HDTV，數(shù)據(jù)等非話業(yè)務(wù)，在所用光電端機(jī)中大量采用專用大規(guī)模集成電話。

目前，繼單信道10Gbit/s系統(tǒng)實用化之后，總?cè)萘窟_(dá)40Gbit/s的WDM光通信系統(tǒng)又達(dá)到商用水平，100Gbit/s的系統(tǒng)將逐步商用。截止到2010年，1Tbit/s的光通信系統(tǒng)已達(dá)到實用程度。光通信技術(shù)的發(fā)展，為實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信不受距離、時間、傳輸帶寬、開展業(yè)務(wù)種類等方面的限制，讓人們盡情的享受豐富多彩的信息服務(wù)創(chuàng)造了條件。在要求語音、數(shù)據(jù)、圖像信息綜合傳輸?shù)臅r代，光纖技術(shù)也必定是支撐信息流通的最主要的手段。

三、光纖通信技術(shù)的前景

近來有人對光纖通信的發(fā)展情景有些困惑。其一，在2000年IT行業(yè)的泡沫，使光纖通信的生產(chǎn)規(guī)模投入過大，生產(chǎn)過剩，IT行業(yè)中許多小公司倒閉。特別是光纖，國外對中國傾銷。其二，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。實際上，光纖通信技術(shù)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、無線接入系統(tǒng)和光交換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)展前景。

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(rèn)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(shè)。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(wù)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(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低，都加速了FTTH的實用化進(jìn)程。發(fā)達(dá)國家對FTTH的看法不完全相同：美國AT&T;認(rèn)為FTTH市場較小，宣稱FTTH在20-50年后才有市場。美國運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極，要在10-12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。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(diǎn)階段。

2、無線接入系統(tǒng)的發(fā)展。近來，無線接入技術(shù)發(fā)展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100米以上，目前已可商用。如果采用無線接人WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)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(dāng)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(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)就特別簡單，不需要測距的電子模塊，成本大大降低，維護(hù)簡單。被無線城域網(wǎng)WiMAX（1EEE802.16）覆蓋而可利用，那么可不必建設(shè)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。

3、光交換技術(shù)的發(fā)展?，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?。合理的方法?yīng)該采用光交換。但目前由于光開關(guān)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，是效率不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān)，以實現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，特別是所謂自動交換光網(wǎng)絡(luò)。通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?，一般速度都是xGbps的，電子開關(guān)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(dāng)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(yīng)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(dāng)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(yīng)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。但成熟的光交換技術(shù)還在進(jìn)一步研發(fā)中。

四、結(jié)束語

從上述涉及光纖通信的幾個方面的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來看，完全有理由認(rèn)為光纖通信進(jìn)入了又一次蓬勃發(fā)展的新高潮。而這一次發(fā)展高潮涉及的范圍更廣，技術(shù)更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個電信網(wǎng)和信息業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。它的演變和發(fā)展結(jié)果將在很大程度上決定電信網(wǎng)和信息業(yè)的未來大格局，也將對下一世紀(jì)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

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