光纖通信的發(fā)展與未來精

1、科技信息2009年第13期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION0.前言光纖通信自問世以來，因其通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾、重量輕、資源豐富、污染環(huán)境少等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公用通信網(wǎng)以及鐵道、電力等專用通信網(wǎng)，同時在公用電話、廣播和計算機專用網(wǎng)中得到應(yīng)用.同時提供高質(zhì)量的電視圖像和高速數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，以滿足人們廣泛的生活和業(yè)務(wù)的需要。1 .光纖通信的發(fā)展及發(fā)展方向光波是人們最熟悉的電磁波，其波長在微米級，頻率為100000億HZ數(shù)量級.由電磁波譜中可以看出，紫外線、可見光、紅外線均屬于光波的范疇.目前光纖通信使用的波長范圍是在近紅外區(qū)內(nèi)，即波長為0.8-1.8um可分

2、短波長波段和長波長波段，短波長波段是指波長為0.85um,長波長波段是指1.31um和1.51um,這是目前采用的三個通信窗口。1.1 光纖通信容量的發(fā)展過去，所有用戶都是從總機通過電纜一一對應(yīng)，有多少對電纜芯線就只能安裝多少用戶?，F(xiàn)在，通過光纖傳輸，2芯光纖通過交換機就可以代替1000對電纜甚至更多，而且傳輸質(zhì)量更好。目前，少通道大容量的光交換已有實用。如用于保護、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實現(xiàn)。目前，由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在816個。1.2 光交換的發(fā)展光纖的發(fā)展不只是解決傳輸問題，還需要解決光的交換問題。過去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)

3、成的，傳輸?shù)氖请娮有盘?，交換是采用電子交換機。現(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，由于目前光開關(guān)器件不成熟，只能通過光電交換機采用的是光-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，是效用不高和不經(jīng)濟的。現(xiàn)部分公司正在開發(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ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)。2.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23倍

4、。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步，光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低；加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實用化進程。發(fā)達國家對FTTH的看法不完全相同：美國AT&T認(rèn)為FTTH市場較小，在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極，要在1012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處于試點階段。FTTH遇到的挑戰(zhàn)：現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢。與FTTH相比

5、:價格便宜利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡單對于目前1Mbps500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。但是，對于的寬帶業(yè)務(wù)，如:網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會議電視，網(wǎng)上游戲，遠程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對稱的業(yè)務(wù),ADSL就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過壓縮，目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。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

6、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。電子交換一般有空分”和時分”方式。在光交換中有空分”、時分”和波長交換光纖通信很少采用光時分交換。光空分交換：一般采用光開關(guān)可以把光信號從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開關(guān)有機械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來，采用集成技術(shù)，開發(fā)出MEM微電機光開關(guān)，其體積小到mm。光波長交換：是對各交換對象賦于1個特定的波長。于是，發(fā)送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現(xiàn)光波長交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實用化的可變波長的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣

7、列等。例如現(xiàn)階段使用的鐵道專線環(huán)網(wǎng)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本曾在CMtose市進行了采用波長路由交換的現(xiàn)場試驗,半徑5公里，共有43個終端節(jié),（試用5個節(jié)點,速率為2.5Gbps。3.改進光纜的施工和維護方法光纜線路，是光纖通信系統(tǒng)組成的重要部分.光纜線路的建設(shè)質(zhì)量是確保光通信系統(tǒng)性能良好和長期穩(wěn)定的關(guān)鍵，而光纜開剝接續(xù)則是光纜線路施工中工程量大，技術(shù)要求復(fù)雜的一道重要工序,其質(zhì)量好壞直接影響線路的傳輸質(zhì)量和壽命，光纜開剝、接續(xù)、封合的快慢將影響整個工期的進程，對于20芯以上光纜的接續(xù)不僅要求施工人員技術(shù)熟練，而且要求施工組織嚴(yán)密，在保證質(zhì)量的前提下，確保施工的時間。目

8、前，為了適應(yīng)城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時對光纜網(wǎng)進行自動監(jiān)測，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進與之相適應(yīng)。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標(biāo)綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)測維護系統(tǒng)和提高光纜

9、網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護水平已勢在必行。4.光纖通信的市場未來近十年光纖市場的發(fā)展：2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，到2002年全球光纖的產(chǎn)量達到1.651.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，導(dǎo)致光纖過剩，到2004年后方恢復(fù)。光纖光纜的市場走勢受到國際經(jīng)濟大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜的市場不斷增長。近年來，我國先是西部大開發(fā)，然后是鐵路專線網(wǎng)改建，光纖光纜產(chǎn)量一年比一年大，據(jù)統(tǒng)計：僅2008年上半年光纖光纜產(chǎn)量就超過2007年總用量，而且還供不應(yīng)求。通過這些年的發(fā)展，信息通信產(chǎn)業(yè)已成為全球所有國家一個必不可少的產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟有著強大的生命活力，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，已成為推動全社會進步的重要動力，信息網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今世界經(jīng)濟、社會發(fā)展的強大趨勢。責(zé)任編輯：翟成梁科光纖通信的發(fā)展與未來都福強（中鐵七局電務(wù)工程有限公司河南鄭州450016）【摘要】光纖通信自問世以來，因其通信容量大、傳輸距離長、