光纖通信工程技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景
時(shí)間:2014-08-29 11:02:25 來(lái)源：
光纖通信技術(shù)在經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的信息傳遞方式，隨著人們對(duì)光纖通信需求的日益多樣化，光纖通信技術(shù)也在不斷發(fā)展中。我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景依然被看好。下面我們來(lái)解讀光纖通信技術(shù)將如何應(yīng)對(duì)人們對(duì)未來(lái)通信的多樣化？OPGW光纜
一、向超長(zhǎng)距離技術(shù)眺望
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，波形和速度都能保持不變。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100 Gbit/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。
二、向超大容量系統(tǒng)擴(kuò)容
據(jù)研究顯示，光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%，99%的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)的光源信號(hào)同時(shí)在一根光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/s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。然而單靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量還是有限，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。
三、向超高速系統(tǒng)發(fā)展
從過(guò)去電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對(duì)主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電信的時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行，即所謂的光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)。其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率已達(dá)到640Gbit/s。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30%～40%：因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去數(shù)十年來(lái)一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在數(shù)十年里增加了2000多倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還要快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
四、向全光網(wǎng)目標(biāo)挺進(jìn)
未來(lái)的高速通信網(wǎng)必定是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)只是實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。在全光網(wǎng)絡(luò)中，光交換技術(shù)是最亟待突破的瓶頸。目前主要光交換應(yīng)用有兩種：光交叉連接(OXC)與光分插復(fù)用器(OADM)。OXC與光纖組成了一個(gè)全光網(wǎng)絡(luò)。OXC交換的是全光信號(hào)，它在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，對(duì)指定波長(zhǎng)進(jìn)行互連，從而有效地利用波長(zhǎng)資源，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)重用，即使用較少數(shù)量的波長(zhǎng)，互連較大數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要用于長(zhǎng)途網(wǎng)路和大型都會(huì)網(wǎng)路的匯接點(diǎn)。OADM具有選擇性，可以從傳輸設(shè)備中選擇下路由信號(hào)或上路由信號(hào)，或僅僅通過(guò)某個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)，但不影響其它波長(zhǎng)信道的傳輸，其最佳的使用地點(diǎn)則是大型城域網(wǎng)絡(luò)的DWDM系統(tǒng)。兩者搭配起來(lái)可以取代DCS在電層的管理模式，直接在光層進(jìn)行交叉聯(lián)結(jié)、保護(hù)和恢復(fù)，以及光通道管理。目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，雖然光的分插復(fù)用器(OADM)和光的交叉連接設(shè)備(OXC)均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，而且前者已投入商用。但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高理想級(jí)別。
五、向億萬(wàn)百姓家庭邁進(jìn)
過(guò)去幾年間，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)。而另一方面，現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上的巨大反差說(shuō)明接入網(wǎng)已確實(shí)成為制約通信網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問(wèn)題的長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)手段是光接入網(wǎng)。光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入。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，288芯光纜充分滿足寬帶接入的需求。目前，國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對(duì)大中型企業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，是比較理想的接入方式。光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代相信不久的將來(lái)就會(huì)實(shí)現(xiàn)。
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