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光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)-鄺瀟
鄺瀟 2009/11/22
摘要：由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù);趨勢(shì);光纖到戶;全光網(wǎng)絡(luò)
一、前言
1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文,預(yù)見(jiàn)了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開(kāi)了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國(guó)康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時(shí)代由此開(kāi)始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級(jí))的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬(wàn)倍,傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開(kāi)發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家,在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)超長(zhǎng)距離的傳輸已達(dá)到4000km無(wú)電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長(zhǎng)捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)、實(shí)施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來(lái)IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。
2-1復(fù)用技術(shù)
光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
2-2寬帶放大器技術(shù)
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵,它具有對(duì)偏振不敏感、無(wú)串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長(zhǎng)信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來(lái),可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長(zhǎng)處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來(lái),可放大帶寬大于100nm。
2-3色散補(bǔ)償技術(shù)
對(duì)高速信道來(lái)說(shuō),在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸。對(duì)采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō),色散限制僅僅為50km。因此,長(zhǎng)距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。
2-4孤子WDM傳輸技術(shù)
超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來(lái)平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無(wú)中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長(zhǎng)距離傳輸上具有的優(yōu)勢(shì),繼而向高速、寬帶、長(zhǎng)距離方向發(fā)展。
2-5光纖接入技術(shù)
隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開(kāi),核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)。光纖接入中極有優(yōu)勢(shì)的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問(wèn)題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國(guó)廣泛應(yīng)用,APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對(duì)電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢(shì),又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技（未完，下一頁(yè)）
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