光纤通信最新技术

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1、光纤通信最新技术对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一 直是人们追求的目标。 目前主要的光纤通信技术有以下几种： 一： 波分复用技术波分复用（WDM）是将两种或多种不同波长的光载波信号 （携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波 器，Multiplexer） 汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术； 在接收端，经解复用器（亦 称分波器或称去复用器， Demultiplexer）将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进 一步处理以恢复原 信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或 众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。WDM 波分复用并不是一个新概念，在光纤通信出现伊

2、始， 人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进 行波长复用传输，但 是在 20 世纪 90 年代之前，该技术却一直没有重大突破，其 主要原因在于 TDM 的迅 速发展，从 155Mbit/s 到 622Mbit/s，再到25Gbit/s系统，TDM速率一直以过几年就 翻 4 倍的速度提高。 人们在一种技术进行迅速的时候很少去关 注另外的技术。1995年左右，WDM系统的发展出现了转折， 一 个重要原因是当时人们在 TDM10Gbit/s 技术上遇到了挫 折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上， WDM 系统 才在全球范围内有了广泛的应用。随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM

3、应运而生。CWDM的波长间隔一般为20nm，以超大 容量、短传输距离和低成本的优势，广泛应用于城域光传送网中。 目前为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量，还提出了将 波分复用和光时分复用OTDM相结合的方式。把多个OTDM信 号进行波分复用。从而大大提高传输容量。只要WDM和OTDM 两者适当的结合，就可以实现 Tbit/s 以上的传输，并且也应该 是一种最佳的传输方式，因此它也成为未来高速、大容量光纤通 信系统的发展方向。实际上大多数超过3bit/s的传输实验都采 用WDM和OTDM相结合的传输方式。二：光纤接入技术随着通信业务量的增加，业务种类也不断丰富，人们不仅需 要传统的话音服务，

4、而对高速数据、高保真音乐、互动视像等业 务的需求越来越迫切。这些业务都需要较大的带宽，传统的金属 线接入甚至 VDSL 都无法满足需求，所以转向带宽能力强的光纤 接入。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有 FTTB、 FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH （光纤到户）是光纤宽带接入的最终方式，它提供全 光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所 需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。在FTTH应 用中，主要采用两种技术，即点到点的 P2P 技术和点到多点的 xPON 技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采

5、用通常所说的MC （媒介转换器）实现用户和局 端的直接连接，它可以为用户提供高带宽的接入。目前，国内的 技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说， 是比较理想的接入方式。xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON （也称为 BPON ）、EPON （具有GE能力的称为GEPON ）以及GPON。 APON 出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了 APON， 但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比 较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于863” 计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、独联体、欧 洲、东南亚等海外一些国家和地区

6、。GPON由于芯片开发出来 比较晚，相对不是很成熟。成本还偏高，所以，起步较晚，但在 我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方 便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON 各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适 合于企业用户的接入。三：光孤子通信光弧子是一种特殊的 ps 数量级上的超短光脉冲，由于它在 光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而， 经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光弧子通信就 是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情 况下信息传递可达万里之遥。在光弧子通信领域内，由于其具有高容量、长

7、距离、误码率 低、抗噪声能力强等优点，光弧子通信备受国内外的关注，并大 力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验 室已经成功实现了将激光脉冲信号传输5 920km，还利用光纤 环实现了 5Gbit/s、传输15 000km的单信道孤子通信系统和 10Gbit/s、传输11 000km的双信道波分复用孤子通信系统； 日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1 000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10 Gbit/s、传输12 000km的直通光弧子通信实验系统。在我国， 光弧子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目 成功地进行了 O

8、TDM光弧子通信关键技术的硏究，实现了 20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散 区的暗孤子、空域上展开的三维光弧子等，由于它们完全由非线 性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的 重视。光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的 高速通信；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和 减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000公里以上；在高 性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然，实际的光孤 子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使我 们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中， 尤其在海底光通信

9、系统中，有着光明的发展前景。：超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未 来跨海光传输系统中有很大的应用前景，这几年波分复用系统发 展也确实十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系统已经大量商 用，同时，全光传输距离也在大幅度扩展。提高传输容量的另一 种途径是采用光时分复用（OTDM ）技术，与WDM通过增加 单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术 是通过提高单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率 达 640Gbit/s。仅靠 OTDM 和 WDM 来提高光通信系统的容量毕竟有限， 可以把多个 OTDM 信号进行波分复用，从而大

10、大提高传输容量。 偏振复用（PDM ）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由 于归零（RZ ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了 对色散管理分布的要求，且 RZ 编码方式对光纤的非线性和偏振 模色散（PMD ）的适应能力较强，因此，现在的超大容量 WDM/OTDM 通信系统基本上都采用 RZ 编码传输方式。 WDM/OTDM 混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括 在 OTDM 和 WDM 通信系统的关键技术中。欧共体的 RACE 计 划和美国正在执行的 ARPA 计划在发展宽带全光网中都部署了 WDM 和 OTDM 混合传输方式，以提高通信网络的带宽和容量。 WDM/OTDM 系

11、统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一 种发展趋势，两者的适当结合应该是实现 Tbit/s 以上传输的最 佳方式。实际上，最近大多数超过3Tbit/s的实验都采用了时分 复用（TDM、OTDM、ETDM ）和WDM相结合的传输方式。 五：全光网络技术自从光纤被引入通信网以来，它已为通信的发展作出了重要 的贡献。随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了 一个新的高度。光的复用技术如波分复用（WDM ）、时分复用（TDM ）、空分复用（SDM ）越来越受到人们的重视，但在以 这些技术为基础的现有通信网中，网络的各个节点要完成光/电/ 光的转换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上，

12、存 在着诸如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点，由此 产生了通信网中的电子瓶颈现象。为了解决这一问题，人们提 出了全光网（AON ）的概念。全光网（AON ）是指用户与用户之间的信号传输与交换全 部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光 域内进行，而其在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高 度灵活的光交叉连接设备（OXC）。在全光网络中，由于没有电 的处理，所以允许存在各种不同的协方和编码形式，使信事情传 输具有透明性。而电方式只支持单一的业务形式，当其他协议介 入它所支持的协议时，需增加转换设备的开销，使整个网络的管 理趋于复杂化。但是目前全光网络只是处于初级阶段

13、，还面临着以下挑战：(1)网络管理。除了基本的功能外，核心光网络的网络管理应 包括光层波长路由管理、端到端性能监控、保护与恢复、疏导和 资源分配策略管理。(2 )互连和互操作。ITU和光互连网论坛(OIF )正致力于互操 作和互连的硏究，已取得了一些进展。ITU的硏究集中在开发光 层内实现互操作的标准。OIF则更多的关注光层和网络其他层之 间的互操作，集中进行客户层和光层之间接口定义的开发。(3)光性能监视和测试。目前光层的性能监视和性能管理大部 分还没有标准定义，但正在开发之中。全光网是通信网发展的目标，分两个阶段完成。第一个阶段 为全光传送网，即在点对点光纤传输系统中，全程不需要任何光 电

14、转换。长距离传输完全靠光波沿光纤传播，称为发端与收端间 点对点全光传输。第二个阶段为完整的全光网。在完成上述用户 间全程光传送网后，有不少的信号处理、储存、交换以及多路复 用分用、进网出网等功能都要由光子技术完成。完成端到瑞 的光传输、交换和处理等功能，这是全光网发展的第二阶段，即 完整的全光网。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可 扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较 低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节 点而不必安装信号的交换和处理设备。当然，全光网络的发展并 不可能独立于众多通信技术之中，它必须要与因特网、ATM网、 移动通信网等相融合。虽然目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好 的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技 术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电 光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核 心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级