一、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo),而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

1.超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量,在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用,同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù),與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同,OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量,其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限,可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用(PDM)技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小,降低了對(duì)色散管理分布的要求,且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應(yīng)能力較強(qiáng),因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

2.光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區(qū),群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡,因而經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。

光孤子技術(shù)未來(lái)的前景是:在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信,時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)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(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE,光學(xué)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。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題,但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信,光孤子通信在超長(zhǎng)距離、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系統(tǒng)中,有著光明的發(fā)展前景。

近來(lái)有人對(duì)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(guò)大,生產(chǎn)過(guò)剩,IT行業(yè)中許多小公司倒閉。特別是光纖,國(guó)外對(duì)中國(guó)傾銷(xiāo)。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。

筆者認(rèn)為,光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間,今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)。

光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)

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(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)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(guò)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(lái),只有少量的試驗(yàn)。近來(lái),由于光電子器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)FTTH的看法不完全相同:美國(guó)AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國(guó)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(wàn)用戶。目前中國(guó)FTTH處于試點(diǎn)階段。

1城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)

城域傳送網(wǎng)是非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)城市和每個(gè)城市都因現(xiàn)狀不同而有所不同，從網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，城域傳送網(wǎng)一般分為核心傳送層、匯聚層和接入層。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的城市，可根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次。下面從通用角度分析城域傳送網(wǎng)的特點(diǎn)。

多業(yè)務(wù)。城域傳送網(wǎng)需要同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)，單一平臺(tái)支持多種協(xié)議和處理混合業(yè)務(wù)的特征是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)獲得足夠競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素，也是最重要的特點(diǎn)。多業(yè)務(wù)支持是城域光傳送網(wǎng)絡(luò)的基石，可為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)許多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本顯著降低(減少了網(wǎng)絡(luò)分層和設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)化和配置工作量減少等。

安全可命性和可增位性。城域傳送網(wǎng)涉及到大量的客戶和服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性直接影響到客戶，傳送網(wǎng)應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的備份和線路保護(hù)，提供網(wǎng)絡(luò)安全措施，同時(shí)多種生存性有利于運(yùn)營(yíng)商向用戶提供更好的業(yè)務(wù)定義。同時(shí)城域傳送網(wǎng)應(yīng)當(dāng)要充分考慮業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力，能針對(duì)不同的用戶需求提供豐富的寬帶增值業(yè)務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)贏利。

動(dòng)態(tài)性。與骨干傳送網(wǎng)相比，城域傳送網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)，多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和不可預(yù)見(jiàn)性使得城域傳送網(wǎng)的相關(guān)需求加強(qiáng)，目前的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越多的客戶需要帶寬更靈活的業(yè)務(wù)。他們需要快速的業(yè)務(wù)配置、更短期的、可靈活增加的服務(wù)合同和基于QoS的價(jià)格，將來(lái)還可能出現(xiàn)對(duì)帶寬按需分配等新業(yè)務(wù)的需求。

網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。由于受用戶需求和地理分布動(dòng)態(tài)變化的影響，城域的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有多變性，城域傳送網(wǎng)要建設(shè)成完整統(tǒng)一、組網(wǎng)靈活、易擴(kuò)充的彈性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，留有充分的擴(kuò)充余地，能夠隨著需求變化，可允許運(yùn)營(yíng)商不斷地按照業(yè)務(wù)需求增加帶寬，而不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整體升級(jí)。

1光纖種類(lèi)

1.1單模光纖單模光纖是指只傳輸一個(gè)光傳導(dǎo)模（基模）的光纖。其主要優(yōu)點(diǎn)是衰減較小，傳輸距離長(zhǎng)，傳輸容量大，在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場(chǎng)合均有廣泛應(yīng)用。單模光纖由于只能傳輸基模，它不存在模間時(shí)延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，單模光纖的帶寬可達(dá)幾十GHz以上。所以單模光纖特別適合用于長(zhǎng)距離、大容量的通信系統(tǒng)。隨著光纖制造技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，單模光纖的種類(lèi)也在發(fā)展。

常用的單模光纖有以下幾種:

1.1.1G.652光纖G.652光纖即常規(guī)光纖，它同時(shí)具有1310nm和1550nm兩個(gè)窗口。零色散點(diǎn)位于1310nm窗口，而最小衰減位于1550nm窗口。這兩個(gè)窗口的的典型值為:1310nm窗口的衰減為0.3～0.4dB/km，色散系數(shù)為0～3.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰減為0.19～0.25dB/km，色散系數(shù)為15～20ps/(nm.km)。

1.1.2G.653光纖G.653光纖即色散位移光纖，又稱1550nm窗口性能最佳光纖。人們通過(guò)設(shè)計(jì)光纖折射剖面，使零色散點(diǎn)移到1550nm窗口，從而與光纖的最小衰減窗口獲得匹配，使1550nm窗口同時(shí)具有最小色散和最小衰減。它在1550nm窗口的典型值為:衰減系數(shù)為0.19～0.25dB/km，零色散點(diǎn)在1525～1575nm波長(zhǎng)區(qū)，且在此區(qū)間色散系數(shù)<3.5ps/(nm.km)。這種光纖在1550nm窗口所具有的良好特性使之成為單波長(zhǎng)、大容量、超長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖罴堰x擇。如果純粹沿著時(shí)分復(fù)用TDM方式進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容的話，可以直接開(kāi)通20Gbit/s系統(tǒng)而不需要任何色散補(bǔ)償措施。G.653光纖的重要缺陷是四波混頻現(xiàn)象限制了波分復(fù)用(WDM)的使用。所謂四波混頻現(xiàn)象是由于光纖的非線性引起的，當(dāng)不同的波長(zhǎng)同時(shí)在一根光纖中傳輸時(shí)，由于相互作用，會(huì)產(chǎn)生新的和、差波分量。

1.1.3G.655光纖G.655光纖即非零色散位移光纖，它是為了解決G.653光纖中嚴(yán)重的四波混頻效應(yīng)，對(duì)G.653光纖的零色散點(diǎn)進(jìn)行了移動(dòng)，使1540～1565nm區(qū)間的色散系數(shù)保持在1.0～4.0ps/(nm.km)，避開(kāi)了零色散區(qū)，維持了一個(gè)起碼的色散值，從而可以比較方便地開(kāi)通多波長(zhǎng)WDM系統(tǒng)。在G.655光纖的特性中，除了對(duì)零色散點(diǎn)進(jìn)行搬移以外，其他各項(xiàng)特性與G.653都相同。它在1550nm窗口具有最小衰減系數(shù)和色散系數(shù)。雖然它的色散系數(shù)值稍大于G.653光纖，但相對(duì)于G.652光纖，已大大緩解了色散受限距離。它成功地解決了在1550nm波長(zhǎng)區(qū)G.652光纖的色散受限和G.653光纖難以進(jìn)行波分復(fù)用的缺點(diǎn)，同時(shí)具有這兩種光纖的優(yōu)點(diǎn)。它既可開(kāi)通高速率的10Gbit/s、20Gbit/s的TDM系統(tǒng)，又可以進(jìn)行WDM方式的擴(kuò)容。

1計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)技術(shù)及內(nèi)容

1.1網(wǎng)絡(luò)通信形式單工通信、半雙工通信、全雙工通信是網(wǎng)絡(luò)通信的主要形式。其中，遙控器是單工通信的代表，發(fā)送者和接受者是固定的，數(shù)據(jù)只能由發(fā)送者向接受者傳輸；對(duì)講機(jī)是半雙工通信的代表，盡管能相互傳輸，但不能同時(shí)相互傳輸；移動(dòng)電話是全雙工通信的代表，數(shù)據(jù)既能雙向傳輸，又能同時(shí)傳輸，是網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的產(chǎn)物。

1.2網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)容

1)數(shù)據(jù)通信利用數(shù)據(jù)通信能有效地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。數(shù)據(jù)通信大量應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括自動(dòng)化技術(shù)、遙感技術(shù)、航空技術(shù)、軍事技術(shù)、資源探測(cè)開(kāi)發(fā)等方面，并且隨著社會(huì)的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信已逐步開(kāi)始在人們的日常生活中普及開(kāi)來(lái)，對(duì)人們的工作、學(xué)習(xí)、生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。數(shù)據(jù)通信功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)軟件和硬件的相互配合，主要內(nèi)容有傳輸媒體、接口、數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用、信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)鏈路控制和信號(hào)編碼等。

2)網(wǎng)絡(luò)連接通過(guò)連接介質(zhì)，以某種方式把各種通信設(shè)備連接在一起形成一個(gè)龐大的結(jié)構(gòu)體系是為網(wǎng)絡(luò)連接。在網(wǎng)絡(luò)連接這個(gè)體系中，連接介質(zhì)、通信設(shè)備、通信技術(shù)、連接方法等各種要素相互影響、相互關(guān)聯(lián)，具有分類(lèi)多功能性和協(xié)調(diào)統(tǒng)一性。不同的連接介質(zhì)其功能不同，不過(guò)都要具有可靠性，連接介質(zhì)包括雙絞線、微波、通信衛(wèi)星、電纜、載波和光纖。就當(dāng)前來(lái)看，連接介質(zhì)受到材質(zhì)、技術(shù)的影響，具有一定的局限性，不過(guò)隨著社會(huì)的發(fā)展，我們可以找到更加可靠高效的介質(zhì)。

3)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并不同于我們?nèi)粘Ｉ钪械目陬^協(xié)議、書(shū)面協(xié)議，它專指在通信過(guò)程中采用某種形式或方法。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以對(duì)不同體系總體結(jié)構(gòu)以及各不同層次分體結(jié)構(gòu)繼進(jìn)行具體的分析和解析，已達(dá)到各體系相互連接的目的，保證結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性和融合性。作為一個(gè)分散集合體，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議形成的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)末端連接著不同個(gè)體、不同位置的計(jì)算機(jī)。