淺談現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：光纖通信技術(shù)是以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，以光波作為信息傳輸載體而實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。本文試從光纖通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)入手，闡述了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

一、單纖雙向傳輸技術(shù)

單纖雙向傳輸技術(shù)是相對(duì)于雙纖雙向傳輸來(lái)講的，雙纖傳輸時(shí)，收發(fā)信號(hào)分別在不同的兩根光纖里傳輸，而單纖傳輸時(shí)，收發(fā)信號(hào)被調(diào)制在不同的波段后在同一根光纖里傳輸。目前光纖通信傳送網(wǎng)都是通過(guò)雙纖雙向傳輸?shù)?，假如改用單纖雙向傳輸技術(shù)就可以節(jié)約一半的光纖資源。對(duì)于現(xiàn)存的無(wú)數(shù)個(gè)龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來(lái)說(shuō)，可以節(jié)約的光纖資源是可想而知的。研發(fā)出成熟的單纖雙向傳輸技術(shù)具有劃時(shí)代意義。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實(shí)用，但主要用在光纖末端接入設(shè)備：PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)、單纖光收發(fā)器等設(shè)備，骨干傳送網(wǎng)上暫時(shí)還沒(méi)有用到這個(gè)技術(shù)。從這個(gè)方面來(lái)講，這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。

二、光纖到戶（FTTH）接入技術(shù)

根據(jù)社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，HDTV高清數(shù)字電視是將來(lái)的主流業(yè)務(wù)，怎么實(shí)現(xiàn)，就要靠帶寬豐富的FTTH技術(shù)。FTTH是一種全透明全光纖的光接入網(wǎng)，適用于引進(jìn)新業(yè)務(wù)，對(duì)傳輸制式、帶寬和波長(zhǎng)等基本上沒(méi)有限制，并且ONU安裝在用戶處，供電、維護(hù)、升級(jí)更新都比較方便?？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力，即HDTV業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí)，非FTTH不可。而且在FTTH建成后可以逐步實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，即寬帶上網(wǎng)接入、有線電視接入和傳統(tǒng)固定電話接入。

FTTH的解決方案通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。

P2P方案——優(yōu)點(diǎn)：各用戶獨(dú)立傳輸，互不影響，體制變動(dòng)靈活；可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊；傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn)：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置一個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。

PON方案——優(yōu)點(diǎn)：無(wú)源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單；原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn)：需要采用昂貴的高速光電子模塊；需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突；傳輸距離受PON分比而縮短；各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時(shí)，不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，還需要更換PON和更換用戶模塊來(lái)解決。PON有多種，一般有如下幾種：（1）APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。（2）BPON：即寬帶的PON。（3）OPON：采用通用幀處理的OFP-PON。（4）EPON：采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON，GEPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。（5）WDM-PON：采用波分復(fù)用來(lái)區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān)，使維護(hù)不便，在FTTH中很少采用。

值得一提的是，近來(lái)，無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100米以上，目前已商用。如果采用無(wú)線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對(duì)于一般用戶其上行不大，IEEE802.11是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到戶+無(wú)線接入”（FTTH+無(wú)線接入）的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)，如果采用PON，就特別簡(jiǎn)單，因?yàn)榇薖ON無(wú)上行信號(hào)，就不需要測(cè)距的電子模塊，成本大大降低，維護(hù)簡(jiǎn)單。如果，所屬PON的用戶群體，被無(wú)線城域網(wǎng)覆蓋而可利用，那么可不必建設(shè)專用的WLAN，只需靠密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來(lái)支撐就可實(shí)現(xiàn)，與FTTH相差無(wú)幾。FTTH+無(wú)線接入也是未來(lái)的發(fā)展方向。

三、骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)

光交換實(shí)際上可表示為：光纖通信傳輸+交換。

光纖只是解決傳輸問(wèn)題，還需要解決光信號(hào)交換問(wèn)題。過(guò)去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的，傳輸?shù)氖请娮有盘?hào)，交換是采用電子交換機(jī)?，F(xiàn)在，通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，而交換的還是電信號(hào)。真正合理的方法應(yīng)該采用光交換的。但目前，由于光開(kāi)關(guān)器件不成熟，只能采用的是“光—電—光“方式來(lái)解決光網(wǎng)的交換，即把光信號(hào)變成電信號(hào)，待電子交換后，再變換成光信號(hào)。顯然這是不合理的辦法，效率不高且不經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)大容量的光開(kāi)關(guān)器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

通常在光網(wǎng)絡(luò)里傳輸?shù)男畔?，一般速度都是高速的，電子開(kāi)關(guān)不能勝任，只能在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)的交換。當(dāng)然，也不是說(shuō)，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號(hào)的交換，應(yīng)采用成熟的電子交換技術(shù)，沒(méi)有必要采用不成熟的大容量的光交換技術(shù)。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)網(wǎng)中，信號(hào)以“包”的形式出現(xiàn)，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在一些骨干節(jié)點(diǎn)，它們承擔(dān)的是業(yè)務(wù)匯聚任務(wù)，信號(hào)速率高，應(yīng)該考慮采用容量大的光交換。

目前，少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機(jī)械光開(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于這些光開(kāi)關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在8—16個(gè)。

電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式，在光交換中有“空分”“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”方式。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。

光空分交換：采用光開(kāi)關(guān)把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖。空分的光開(kāi)關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開(kāi)關(guān)等。近來(lái)，采用集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)出MEM微電機(jī)光開(kāi)關(guān)，其體積小到mm。已開(kāi)發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)（Lucent），但屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。

光波長(zhǎng)交換：是對(duì)各交換對(duì)象賦于一個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是，發(fā)送某一特定波長(zhǎng)就可與某特定對(duì)象進(jìn)行通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開(kāi)發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開(kāi)關(guān)陣列等?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)（corning）。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。

技術(shù)成熟的自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)ASON，是光纖通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。

四、研發(fā)集成光電子器件

如同電子器件那樣，光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成，但會(huì)有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路，如同一塊印刷電路板，可以把光電子器件，如DFB和DBR半導(dǎo)體激光器、量子阱半導(dǎo)體激光器、波長(zhǎng)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、波長(zhǎng)可調(diào)諧光器、光開(kāi)關(guān)器件、無(wú)源光器件、光邏輯器件等需要的器件組裝于其上，也可以直接集成為一個(gè)光電子器件。

我國(guó)的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開(kāi)關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上，就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。要實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸也好，F(xiàn)TTH也好，ASON也好，都需要有新的、體積小的、廉價(jià)的、集成化的光電子器件來(lái)支撐，集成光器件的研發(fā)成為光纖通信技術(shù)發(fā)展必不可少的環(huán)節(jié)。

五、結(jié)語(yǔ)

事實(shí)證明光纖通信技術(shù)不僅應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制等，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來(lái)越廣泛。為了能在這些領(lǐng)域發(fā)揮出其更出色的作用，我們的光纖通信技術(shù)就要不斷的更新發(fā)展，研究出更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用、更方便的光纖通信技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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