光纖通信技術應用及發展探究
發布時間:2010-02-19
中心議題:
1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發表論文,預見了低損耗的光纖能夠用於通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研製成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由於光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁幹擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信係統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。 光guang纖xian通tong信xin的de發fa展zhan依yi賴lai於yu光guang纖xian通tong信xin技ji術shu的de進jin步bu。目mu前qian,光guang纖xian通tong信xin技ji術shu已yi有you了le長chang足zu的de發fa展zhan,新xin技ji術shu也ye不bu斷duan湧yong現xian,進jin而er大da幅fu度du提ti高gao了le通tong信xin能neng力li,並bing不bu斷duan擴kuo大da了le光guang纖xian通tong信xin的de應ying用yong範fan圍wei。
二、光纖通信技術發展的現狀
(一)波分複用技術。波分複用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若幹個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分複用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合並起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分複用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由於不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的複用傳輸。
(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最後一公裏”。實shi現xian信xin息xi傳chuan輸shu的de高gao速su化hua,滿man足zu大da眾zhong的de需xu求qiu,不bu僅jin要yao有you寬kuan帶dai的de主zhu幹gan傳chuan輸shu網wang絡luo,用yong戶hu接jie入ru部bu分fen更geng是shi關guan鍵jian,光guang纖xian接jie入ru網wang是shi高gao速su信xin息xi流liu進jin千qian家jia萬wan戶hu的de關guan鍵jian技ji術shu。在zai光guang纖xian寬kuan帶dai接jie入ru中zhong,由you於yu光guang纖xian到dao達da位wei置zhi的de不bu同tong,有youFTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)shiguangxiankuandaijierudezuizhongfangshi,tatigongquanguangdejieru,yinci,keyichongfenliyongguangxiandekuandaitexing,weiyonghutigongsuoxuyaodebushouxianzhidedaikuan,chongfenmanzukuandaijierudexuqiu。muqian,guoneidejishukeyiweiyonghutigongFE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術的發展趨勢
近(jin)幾(ji)年(nian)來(lai),隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu),電(dian)信(xin)管(guan)理(li)體(ti)製(zhi)的(de)改(gai)革(ge)以(yi)及(ji)電(dian)信(xin)市(shi)場(chang)的(de)逐(zhu)步(bu)全(quan)麵(mian)開(kai)放(fang),光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)的(de)發(fa)展(zhan)又(you)一(yi)次(ci)呈(cheng)現(xian)了(le)蓬(peng)勃(bo)發(fa)展(zhan)的(de)新(xin)局(ju)麵(mian),以(yi)下(xia)在(zai)對(dui)光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)領(ling)域(yu)的(de)主(zhu)要(yao)發(fa)展(zhan)熱(re)點(dian)作(zuo)一(yi)簡(jian)述(shu)與(yu)展(zhan)望(wang)。[
(一)向超高速係統的發展。從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分複用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率係統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什麼光纖通信係統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用係統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間裏增加了2000bei,bitongqiweidianzijishudejichengduzengjiasuduhaikuaideduo。gaosuxitongdechuxianbujinzengjialeyewuchuanshurongliang,erqieyeweigezhonggeyangdexinyewu,tebieshikuandaiyewuheduomeititigongleshixiandekeneng。
(二)向超大容量WDM係統的演進。采用電的時分複用係統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%deziyuanshangdaifajue。ruguojiangduogefasongbochangshidangcuokaideguangyuanxinhaotongshizaiyijiguangxianshangchuansong,zekedadazengjiaguangxiandexinxichuanshurongliang,zhejiushibofenfuyong(WDM)的基本思路。采用波分複用係統的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:3.與信號速率及電調製方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;4.利用WDM網絡實現網絡交換和恢複可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。
(三)實(shi)現(xian)光(guang)聯(lian)網(wang)。上(shang)述(shu)實(shi)用(yong)化(hua)的(de)波(bo)分(fen)複(fu)用(yong)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)盡(jin)管(guan)具(ju)有(you)巨(ju)大(da)的(de)傳(chuan)輸(shu)容(rong)量(liang),但(dan)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)以(yi)點(dian)到(dao)點(dian)通(tong)信(xin)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)係(xi)統(tong),其(qi)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)還(hai)不(bu)夠(gou)理(li)想(xiang)。如(ru)果(guo)在(zai)光(guang)路(lu)上(shang)也(ye)能(neng)實(shi)現(xian)類(lei)似(si)SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光的分插複用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研製成功,前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是:1.實現超大容量光網絡;2.實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;3.實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;4.實現網絡的透明性,允許互連任何係統和不同製式的信號;5.實現快速網絡恢複,恢複時間可達100ms。鑒於光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以後的又一新的光通信發展高潮。
(四)新一代的光纖。近幾年來隨著IPyewuliangdebaozhashizengchang,dianxinwangzhengkaishixiangxiayidaikechixufazhandefangxiangfazhan,ergouzhujuyoujudachuanshurongliangdeguangxianjichusheshishixiayidaiwangluodewulijichu。chuantongdeG.652單dan模mo光guang纖xian在zai適shi應ying上shang述shu超chao高gao速su長chang距ju離li傳chuan送song網wang絡luo的de發fa展zhan需xu要yao方fang麵mian已yi暴bao露lu出chu力li不bu從cong心xin的de態tai勢shi,開kai發fa新xin型xing光guang纖xian已yi成cheng為wei開kai發fa下xia一yi代dai網wang絡luo基ji礎chu設she施shi的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。目mu前qian,為wei了le適shi應ying幹gan線xian網wang和he城cheng域yu網wang的de不bu同tong發fa展zhan需xu要yao,已yi出chu現xian了le兩liang種zhong不bu同tong的de新xin型xing光guang纖xian,即ji非fei零ling色se散san光guang纖xian(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。
(五)guangjieruwang。guoqujinianjian,wangluodehexinbufenfashenglefantianfudidebianhua,wulunshijiaohuan,haishichuanshudouyigengxinlehaojidai。bujiu,wangluodezheyibufenjiangchengweiquanshuzihuade、軟件主宰和控製的、高度集成和智能化的網絡。而另一方麵,現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、yuanshiluohoudemonixitong。liangzhezaijishushangdejudafanchashuomingjieruwangyiqueshichengweizhiyuequanwangjinyibufazhandepingjing。weiyinenggougenbenshangchedijiejuezheyipingjingwentidechangyuanjishushouduanshiguangjieruwang。jieruwangzhongcaiyongguangjieruwangdezhuyaomudeshi:減少維護管理費用和故障率:開發新設備,增加新收入;配合本地網絡結構的調整,減少節點,擴大覆蓋;充分利用光纖化所帶來的一係列好處:建設透明光網絡,迎接多媒體時代
- 光纖通信的概況
- 光纖通信技術發展的現狀
- 光纖通信技術的發展趨勢
1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發表論文,預見了低損耗的光纖能夠用於通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研製成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由於光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁幹擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信係統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。 光guang纖xian通tong信xin的de發fa展zhan依yi賴lai於yu光guang纖xian通tong信xin技ji術shu的de進jin步bu。目mu前qian,光guang纖xian通tong信xin技ji術shu已yi有you了le長chang足zu的de發fa展zhan,新xin技ji術shu也ye不bu斷duan湧yong現xian,進jin而er大da幅fu度du提ti高gao了le通tong信xin能neng力li,並bing不bu斷duan擴kuo大da了le光guang纖xian通tong信xin的de應ying用yong範fan圍wei。
二、光纖通信技術發展的現狀
(一)波分複用技術。波分複用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若幹個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分複用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合並起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分複用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由於不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的複用傳輸。
(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最後一公裏”。實shi現xian信xin息xi傳chuan輸shu的de高gao速su化hua,滿man足zu大da眾zhong的de需xu求qiu,不bu僅jin要yao有you寬kuan帶dai的de主zhu幹gan傳chuan輸shu網wang絡luo,用yong戶hu接jie入ru部bu分fen更geng是shi關guan鍵jian,光guang纖xian接jie入ru網wang是shi高gao速su信xin息xi流liu進jin千qian家jia萬wan戶hu的de關guan鍵jian技ji術shu。在zai光guang纖xian寬kuan帶dai接jie入ru中zhong,由you於yu光guang纖xian到dao達da位wei置zhi的de不bu同tong,有youFTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)shiguangxiankuandaijierudezuizhongfangshi,tatigongquanguangdejieru,yinci,keyichongfenliyongguangxiandekuandaitexing,weiyonghutigongsuoxuyaodebushouxianzhidedaikuan,chongfenmanzukuandaijierudexuqiu。muqian,guoneidejishukeyiweiyonghutigongFE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術的發展趨勢
近(jin)幾(ji)年(nian)來(lai),隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu),電(dian)信(xin)管(guan)理(li)體(ti)製(zhi)的(de)改(gai)革(ge)以(yi)及(ji)電(dian)信(xin)市(shi)場(chang)的(de)逐(zhu)步(bu)全(quan)麵(mian)開(kai)放(fang),光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)的(de)發(fa)展(zhan)又(you)一(yi)次(ci)呈(cheng)現(xian)了(le)蓬(peng)勃(bo)發(fa)展(zhan)的(de)新(xin)局(ju)麵(mian),以(yi)下(xia)在(zai)對(dui)光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)領(ling)域(yu)的(de)主(zhu)要(yao)發(fa)展(zhan)熱(re)點(dian)作(zuo)一(yi)簡(jian)述(shu)與(yu)展(zhan)望(wang)。[
(一)向超高速係統的發展。從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分複用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率係統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什麼光纖通信係統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用係統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間裏增加了2000bei,bitongqiweidianzijishudejichengduzengjiasuduhaikuaideduo。gaosuxitongdechuxianbujinzengjialeyewuchuanshurongliang,erqieyeweigezhonggeyangdexinyewu,tebieshikuandaiyewuheduomeititigongleshixiandekeneng。
(二)向超大容量WDM係統的演進。采用電的時分複用係統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%deziyuanshangdaifajue。ruguojiangduogefasongbochangshidangcuokaideguangyuanxinhaotongshizaiyijiguangxianshangchuansong,zekedadazengjiaguangxiandexinxichuanshurongliang,zhejiushibofenfuyong(WDM)的基本思路。采用波分複用係統的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:3.與信號速率及電調製方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;4.利用WDM網絡實現網絡交換和恢複可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。
(三)實(shi)現(xian)光(guang)聯(lian)網(wang)。上(shang)述(shu)實(shi)用(yong)化(hua)的(de)波(bo)分(fen)複(fu)用(yong)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)盡(jin)管(guan)具(ju)有(you)巨(ju)大(da)的(de)傳(chuan)輸(shu)容(rong)量(liang),但(dan)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)以(yi)點(dian)到(dao)點(dian)通(tong)信(xin)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)係(xi)統(tong),其(qi)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)還(hai)不(bu)夠(gou)理(li)想(xiang)。如(ru)果(guo)在(zai)光(guang)路(lu)上(shang)也(ye)能(neng)實(shi)現(xian)類(lei)似(si)SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光的分插複用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研製成功,前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是:1.實現超大容量光網絡;2.實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;3.實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;4.實現網絡的透明性,允許互連任何係統和不同製式的信號;5.實現快速網絡恢複,恢複時間可達100ms。鑒於光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以後的又一新的光通信發展高潮。
(四)新一代的光纖。近幾年來隨著IPyewuliangdebaozhashizengchang,dianxinwangzhengkaishixiangxiayidaikechixufazhandefangxiangfazhan,ergouzhujuyoujudachuanshurongliangdeguangxianjichusheshishixiayidaiwangluodewulijichu。chuantongdeG.652單dan模mo光guang纖xian在zai適shi應ying上shang述shu超chao高gao速su長chang距ju離li傳chuan送song網wang絡luo的de發fa展zhan需xu要yao方fang麵mian已yi暴bao露lu出chu力li不bu從cong心xin的de態tai勢shi,開kai發fa新xin型xing光guang纖xian已yi成cheng為wei開kai發fa下xia一yi代dai網wang絡luo基ji礎chu設she施shi的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。目mu前qian,為wei了le適shi應ying幹gan線xian網wang和he城cheng域yu網wang的de不bu同tong發fa展zhan需xu要yao,已yi出chu現xian了le兩liang種zhong不bu同tong的de新xin型xing光guang纖xian,即ji非fei零ling色se散san光guang纖xian(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。
(五)guangjieruwang。guoqujinianjian,wangluodehexinbufenfashenglefantianfudidebianhua,wulunshijiaohuan,haishichuanshudouyigengxinlehaojidai。bujiu,wangluodezheyibufenjiangchengweiquanshuzihuade、軟件主宰和控製的、高度集成和智能化的網絡。而另一方麵,現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、yuanshiluohoudemonixitong。liangzhezaijishushangdejudafanchashuomingjieruwangyiqueshichengweizhiyuequanwangjinyibufazhandepingjing。weiyinenggougenbenshangchedijiejuezheyipingjingwentidechangyuanjishushouduanshiguangjieruwang。jieruwangzhongcaiyongguangjieruwangdezhuyaomudeshi:減少維護管理費用和故障率:開發新設備,增加新收入;配合本地網絡結構的調整,減少節點,擴大覆蓋;充分利用光纖化所帶來的一係列好處:建設透明光網絡,迎接多媒體時代
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