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1、1光纤通信技术今后如何发展 近来有人对光纤通信的发展情景,有些困惑。其一,在 2000 年 IT 行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT 行业中许多小公司倒闭。特别是光纤,国外对中国倾销。其二,有人认为:光纤通信的传输能力已经达到 10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展。 笔者认为,光纤通信技术尚有很大的发展空间,今后会有很大的需求和市场。主要是:光纤到家庭 FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。 光纤通信的发展趋势 1、光纤到家庭(FTTH)的发展 FT
2、TH 可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH 所需要的光纤可能是现有已敷光纤的 23 倍。过去由于 FTTH 成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使 FTTH 还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了 FTTH 的实用化进程。 发达国家对 FTTH 的看法不完全相同:美国 ATT 认为 FTTH 市场较小,在0F62003 宣称:FTTH 在 20-50 年后才有市场。美国运行商 Verizon 和 Sprint 比较积极,
3、要在 1012 年内采用 FTTH 改造网络。日本 NTT 发展 FTTH 最早,现在已经有近 200 万用户。目前中国 FTTH 处于试点阶段。 2FTTH遇到的挑战:现在广泛采用的 ADSL 技术提供宽带业务尚有一定优势。与 FTTH 相比:价格便宜利用原有铜线网使工程建设简单对于目前1Mbps500kbps 影视节目的传输可满足需求。FTTH 目前大量推广受制约。 对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和 HDTV 高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L 就难以满足。尤其是 HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需 19.2M
4、bps。正在用 H.264技术开发,可压缩到 56Mbps。通常认为对 QOS 有所保证的 ADSL 的最高传输速串是 2Mbps,仍难以传输 HDTV。可以认为 HDTV 是 FTTH 的主要推动力。即HDTV 业务到来时,非 FTTH 不可。 FTTH 的解决方案:通常有 P2P 点对点和 PON 无源光网络两大类。 F2P 方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置 1 个汇总用户的有源节点。 PON 方案优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵
5、的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受 PON 分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换 PON 和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP 比 PON 经济)。 PON 有多种,一般有如下几种:(1)APON:即 ATM-PON,适合 ATM 交换网络。(2)BPON:即宽带的 PON。(3)OPON:采用通用帧处理的 OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的 PON,0EPON 是千兆毕以太网的 PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的 PON,由于用户与
6、波长有关,使维护不便,在 FTTH 中很少采用。 3发达国家发展 FTTH 的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用 A-PON,因为 ATM 交换在美国应用广泛。日本 NTT 有一个 B-FLETts 计划,采用 P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON 等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的 PON。 中国 ATM 使用远比 STM 的 SDH 少,一般不考虑 APON。我们可以考虑的是P2P、GPON 和 EPON。P2P 方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较 GPON 和 EPON,各有利弊。
7、GPON:采用 GFP 技术网络效率高;可以有电话,适合 SDH 网络,与 IP 结合没有 EPON 好,但目前 GPON技术不很成熟。EPON:与 IP 结合好,可用户电话,如用电话需要借助 lAD 技术。目前,中国的 FTTH 试点采用 EPON 比较多。FTTH 技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。 近来,无线接入技术发展迅速。可用作 WLAN 的 IEEE802.11g 协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达 100 米以上,目前已可商用。如果采用无线接入 WLAN 作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视 VOD 的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES
8、02.11g 是可以满足的。而采用光纤的 FTTH 主要是解决 HDTV 宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用 PON,就特别简单,因为此 PON 无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属 PON 的用户群体,被无线城域网 WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的 WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与 FTTH 相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。 2、光交换的发展什么是通信?
9、 4实际上可表示为:通信输+交换。 光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓 ASON-自动交换光网络。 通常在光网里传输的信息,一般速度都是 xGbps 的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。
10、而光交换可实现高速 XGbDs 的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的 大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。 540)this.width=540“ align=right vspace=5 目前,少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在 816 个。 电子交
11、换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、 “时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。 光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出 MEM 微电机光开关,其体积小到 mm。已开发出 1296x1296MEM 光交换机(Lucent),属于试验性质5的。 光波长交换:是对各交换对象赋于 1 个特定的波长。于是,发送某 1 特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出 640x640 半导体光开关
12、+AWG 的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本 NTT 在 Chitose 市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径 5 公里,共有 43 个终端节,(试用 5 个节点),速率为 2.5Gbps。 自动交换的光网,称为 ASON,是进一步发展的方向。 3、集成光电子器件的发展 如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的 PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现 FT
13、TH 也好,ASON 也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。 日本 NTT 采用 PLO 技术研制出 16x16 热光开关;1x128 热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把 32 通路的 AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8 波长每波速串为 80Gbps 的 WDM 的复用和去复用分别集成在 1 块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图 1。NTT 采用以上集成器件构成 32 通路的 OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。 中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于 PLO 技术的AWG 有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果
14、我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。 6光纤通信的市场 众所周知,2000 年 IT 行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊 1200,现在价格 Y100 左右 1 公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复? 540)this.width=540“ vspace=5 根据 RHK 的对北美通信产业投入的统计和预测,如图 2.在 2002 年是最低谷,相当于倒退 4 年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在 2007-2008 年才能复元。光纤通信的市场也随 IT 市场好
15、转。这些好转,在相当大的程度是由 FTTH 和宽带数字电视所带动的。 笔者认为:FTTH 毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。发达国家的 FTTH 已经开始建设,已经有相当的市场。大体上看,器件和设备随市场的需要,其利润会逐步回升,2007-2008 年可能良好。但光纤产业,尽管反倾销成功,目前价格也仍低迷不起,利润甚微。实际上,在世界范围内,光纤的生产规模过大,而FTTH 的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响,上升缓慢。据了解,有大公司目前封存几个光纤厂,根据市场情况,可随时启动生产,其结果是始终供大于求。供不应求才能涨价,是通常的市场规律,所以光
16、纤产业要想厚利,可能是 2009 年后的事情。中国经济不发达地区和小城镇,还需要建设光纤线路,但光纤用量仍然处于供太子求的范围内。 对中国市场,FTTH 受 ADSL 的挑战和数字电视 HDTV 发展的制约,会有所延后。目前,中国大量建设 FTTH 的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过,北京奥运会需要 HDTV 的推动和设备价格的下降,会促进 FTTH 的发展。预7计在 2007-2008 年在中国 FTTH 可开始推广。不过也有些大城市的所谓中心商业区 CBD,有比较强的经济力量,现在已经采用光纤到住地 PTTP 来建设。总的来说,目前中国的 FTTH 处于试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,现在电信运行商,地方业主都积极对FTTH 试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展 VOP 点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市
