光纤通信技术的发展趋势

　2012年4月

内蒙古科技与经济

A pril 2012

　第7期总第257期

Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .7T o tal N o .257

浅析光纤通信技术的发展趋势

张俊强1

,张彦春

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(1.中国铁通集团有限公司包头分公司;2.呼和浩特铁路局通信段包头传输室,内蒙古包头　014040)

摘　要:文章对光纤通信技术领域的发展热点作了分析与展望,主要从超高速传输系统、超大容量波分复用系统、光联网技术、新一代的光纤以及光接入网等方面进行了阐述。

关键词:光纤;通信技术;发展趋势

中图分类号:T N929.11 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)07—0060—02 光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命,近年来随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面。铁通公司在包头地区乃至全国,由于铜质电缆的使用存在的问题日益显现,诸如有色金属的价格高,维护成本也大,多地的偷盗比较多,给公司和广大客户带来了诸多的不便,也促使我们要向应用光纤发展,笔者从光纤通信领域的主要发展热点作一浅析与展望。1　向超高速系统的发展

从过去20多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(T DM )方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%～40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45M bps 增加到10Gbps ,其速率在20年时间里增加了2000倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。应用中需要注意的是,10Gbps 系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps 系统的要求,需要实际测试,验证合格后才能安装开通。2　向超大容量W DM 系统的演进

如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm 可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM )的基本思路。

采用波分复用系统的主要好处是: 可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍; 在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本; 与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段; 利用W DM 网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的

重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际敷设的WDM 系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gb (2×16×10Gbps),可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑。3　实现光联网——战略大方向

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM )和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功。

实现光联网的基本目的是: 实现超大容量光网络; 实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长; 实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的; 实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号; 实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms 。

综上所述光联网已经成为继SDH 电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(NII )奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。

4　新一代的光纤

近几年来随着IP 业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

4.1　新一代的非零色散光纤

非零色散光纤(G.655光纤)的基本设计思想是在1550窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps 的长距离传输而无需色散补偿,从而节

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收稿日期:2012-02-18

作者简介:张俊强(1975-),毕业于沈阳航空航天大学,助理工程师,现就职于铁通包头分公司。

张彦春(1974-),女,毕业于上海铁道学院,呼和浩特铁路局通信段包头传输室工程师。

　张俊强,等・浅析光纤通信技术的发展趋势2012年第7期

省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值(如2ps/(nm.km)以上),足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足T DM和DWDM两种发展方向的需要。

4.2　全波光纤

与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力,但其传输距离却很短,通常只有50km～80km,因而很少应用光纤放大器,光纤色散也不是问题。显然,在这样的应用环境下,怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素。采用具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案。此时,可以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插。在这类应用中,开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的水吸收峰,因而若能设法消除这一水峰,则光纤的可用频谱可望大大扩展。全波光纤就是在这种形势下诞生的。

全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由水峰引起的衰减。除了没有水峰以外,全波光纤与普通的标准G.652匹配包层光纤一样。然而,由于没有了水峰,光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处: 可用波长范围增加100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm 增加到300nm,可复用的波长数大大增加; 由于上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输; 可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输,改进网络管理; 当可用波长范围大大扩展后,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其他元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,这就降低了整个系统的成本。

5　解决全网瓶颈的手段——光接入网

过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代。不久,网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。

目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段,如双绞线上的xDSL系统,同轴电缆上的HF C系统,宽带无线接入系统,但都只能算是一些过渡性解决方案,唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。6　结束语

从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对本世纪的社会经济发展产生巨大影响。在包头地区的光进铜退发展进程中,节约了大量的有色金属,节约了开支,提高了设备的利用率,现在又结合x-pang技术的使用,光纤到户也已经进行,能更好的服务社会,在竞争日益紧张的市场中占有一席之地。

[参考文献]

[1]　翟禹.通信网与组网技术[M].北京:人民邮电

出版社,2004.

[2]　郭士秋.ADSL宽带网技术[M].北京:清华大

学出版社,2002.

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