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
2、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 2.5Gbit/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
3、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 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
4、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，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 P2
5、P 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
6、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。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
7、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
8、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OTDM 光弧子通信关 键技术的研究， 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
9、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，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。四：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
10、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AR
11、PA 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
12、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，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
13、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，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研究，已取得了一些进展。ITU 的研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
14、，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
