光通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢探討

王 磊

天津市專用通信局，天津 300120

0 引言

光通信技術(shù)作為國家高新技術(shù)的制高點，在新科技新技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，各國光通信新技術(shù)、新方案、新產(chǎn)品層的更新?lián)Q代日新月異，光纖光纜及通信電纜技術(shù)必將獲得前所未有的巨大發(fā)展。本文試圖通過對光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的分析，探討光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢和方向。

1 光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

中國的光通信技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了許多曲折和困難，目前，從光通信的各個部分來說，已掌握了光纖、器件、系統(tǒng)等各個方面的關(guān)鍵技術(shù)，逐步走進(jìn)了國際光通信的先進(jìn)行列；從普及使用的角度來說，光通信技術(shù)覆蓋了通信的各個領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用。具體發(fā)展現(xiàn)狀如下：

1）密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)

自20世紀(jì)末波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，而迅速得到廣泛的應(yīng)用。單纖復(fù)用波道由開始的時候2波發(fā)展到1999年的160波，2007年的512波到今天的1024波以上，發(fā)展速度是相當(dāng)?shù)捏@人。2005年中華為公司已經(jīng)在512波的系統(tǒng)已經(jīng)可以商用。由過去只利用的C波段，發(fā)展到今天的L波段，S波段，可見技術(shù)的發(fā)展是如何的神速。同時，DWDM系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上。1.28Tbit/s（128×10Gbit/s）的DWDM系統(tǒng)已達(dá)到無電中繼傳輸8000km；實驗室最高記錄已達(dá)40Gbit/s無電再生傳輸10000km。

2）光纖接入網(wǎng)技術(shù)

實現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息進(jìn)入千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光接入，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，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個城市建立了試驗網(wǎng)和試商用網(wǎng)，發(fā)展勢頭良好。

3）光器件EDFA技術(shù)

EDFA用作線路放大器實現(xiàn)了直接光放大，具有增益高、帶寬寬、增益特性對光偏振狀態(tài)不敏感、對數(shù)據(jù)速率以及格式透明且在多路系統(tǒng)中信道交叉串?dāng)_可忽略等優(yōu)點，是它在光纖通信系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用。尤其EDFA在密集波分復(fù)用（DWDM）傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用大大增加了光纖的傳輸信息容量，使EDFA成為光放大器的主流。同時，EDFA可以擴(kuò)大網(wǎng)徑和用戶數(shù)，目前在我國已經(jīng)大量采用EDFA的光纖CATV網(wǎng)。

2 光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 WDM技術(shù)從長途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)傳輸領(lǐng)域發(fā)展

低成本是城域WDM系統(tǒng)最重要的特點。在城域網(wǎng)傳輸范圍內(nèi)通信傳輸距離通常小于100km，因此，此過程中長途網(wǎng)必須用的外調(diào)制器和光放大器不需使用。從而使元器件特別是無源器件的成本大幅度下降，同時也使整個系統(tǒng)的成本相應(yīng)降低。與此同時，為了進(jìn)一步降低城域WDM多業(yè)務(wù)平臺的成本，粗波分復(fù)用（CWDM）系統(tǒng)的概念被提出。該系統(tǒng)的典型波長組合有3種，即4、8和16個，波長通路間隔達(dá)20nm，允許波長漂移±6.5nm，使系統(tǒng)對激光器的要求大大降低，同時也使成本大大減少。此外，由于CWDM系統(tǒng)對激光器的波長精度要求很低，無須致冷器和波長鎖定器，不僅功耗低，尺寸小，而且其封裝可以用簡單的同軸結(jié)構(gòu)，其體積、功耗和成本均遠(yuǎn)小于對應(yīng)的DWDM器件。顯然，從業(yè)務(wù)需求和成本考慮出發(fā)，CWDM應(yīng)該在我國城域網(wǎng)具有良好的發(fā)展前景。

2.2 全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍采用電器件，對目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高產(chǎn)生的限制性阻力。目前，光傳輸速率不斷提高，預(yù)計在未來10年還將提高100倍，在這種超高速網(wǎng)中，如果繼續(xù)采用原有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備，將使整個網(wǎng)絡(luò)變得龐大復(fù)雜難以實現(xiàn)，因此，實現(xiàn)全光聯(lián)網(wǎng)是唯一的途徑。從發(fā)展趨勢來看，伴隨電話、計算機(jī)通信、電視三網(wǎng)融合，因特網(wǎng)用戶急劇增長，迫切需要WDM進(jìn)入更廣闊的領(lǐng)域。帶有簡易光交叉連接功能的光分叉復(fù)用設(shè)備（OADM）將應(yīng)運(yùn)而生，采用關(guān)鍵網(wǎng)元OADM和ODXC使網(wǎng)絡(luò)的組構(gòu)更加靈活，為實現(xiàn)簡化的全光傳輸網(wǎng)提供條件。同時，未來全光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)會采用無源的光器件，減少全光聯(lián)網(wǎng)的故障率。因此，全光網(wǎng)的建立將在干線網(wǎng)的交叉節(jié)點上引入光交叉連接（OXC）設(shè)備和光波長交換，形成端到端的“虛波長”通路，實現(xiàn)用戶端到端的全光網(wǎng)絡(luò)連接。

2.3 開發(fā)新一代G.655、G.656光纖

目前，光纖的可使用波段已擴(kuò)大為1260nm～1675nm，帶寬達(dá)415nm，按目前常用的0.4nm間距開通DWDM系統(tǒng)，可達(dá)1100個波道。以目前單通道40Gbit/s的水平，單纖總?cè)萘繛?0Tbit/s以上。如果光纖的可用波段進(jìn)一步延伸，光纖的可傳輸容量還可以繼續(xù)增大，對快速增長的信息傳輸需求來說非常必要。目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，在光纖光纜方面，雖然國際上的光纖新品種諸如G.655、G.656等不斷出現(xiàn)，我國在光纖方面的研發(fā)也不甘示弱，基本上能跟上國際光纖光纜廠家。例如G.655、G.656等光纖在我國都已經(jīng)可以大批量生產(chǎn)。雖然從目前來看，微結(jié)構(gòu)光纖還沒有可能取代常規(guī)光纖成為主要傳輸媒介，但是其特有的一些性能在未來的研究中卻有可能成為光器件的材料，研制出一些特殊功能的器件來。

2.4 光弧子通信

光孤子通信是一種非線性全光通信。其基本原理是根據(jù)光纖折射率的非線性光脈沖壓縮與群速度色散（GVD）引起的脈沖展寬相平衡，從而使光信號脈沖在高速率長距離傳輸過程中保持波形不變。因此，光孤子通信最適合于波分復(fù)用等超高速大容量光通信。在未來的發(fā)展前景中，在傳輸速度方面光孤子技術(shù)應(yīng)采用超長距離的高速通信，時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10Gbit/s～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上。同時，在增大傳輸距離方面采用重定時、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。

[1]曹茂虹，劉禮.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].光機(jī)電信息，2007(3).

[2]袁捷.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及前景[J].科技信息，2009(5).