文史百科光纤通信的发展

Posted 2022-12-17 光纤通信

篇首语：追风赶月莫停留，平芜尽处是春山。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了文史百科光纤通信的发展相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段．

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。

进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。

光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。

通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。

光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。

FTTH可向用户提供极丰富的带宽，所以一直被认为是理想的接入方式，对于实现信息社会有重要作用，还需要大规模推广和建设。

FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。

过去由于FTTH成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因，使FTTH还未能提到日程上来，只有少量的试验。

由于光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低；加上宽带内容有所缓解，都加速了FTTH的实用化进程。

发达国家对FTTH的看法不完全相同：美国AT&T认为FTTH市场较小，在0F62003宣称：FTTH在20-50年后才有市场。

美国运行商Verizon和Sprint比较积极，要在10—12年内采用FTTH改造网络。

日本NTT发展FTTH最早，已经有近200万用户。

中国FTTH处于试点阶段。

现广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势

与FTTH相比：①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。

FTTH大量推广受制约。

对于不久的将来要发展的宽带业务，如：网上教育，网上办公，会议电视，网上游戏，远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视，上下行传输不对称的业务，ADSL就难以满足。

尤其是HDTV，经过压缩，其传输速率尚需19.2Mbps。

正在用H.264技术开发，可压缩到5～6Mbps。

通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps，仍难以传输HDTV。

可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。

即HDTV业务到来时，非FTTH不可。

通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。

F2P方案一一优点：各用户独立传输，互不影响，体制变动灵活；可以采用廉价的低速光电子模块；传输距离长。

缺点：为了减少用户直接到局的光纤和管道，需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。

PON方案——优点：无源网络维护简单；原则上可以节省光电子器件和光纤。

缺点：需要采用昂贵的高速光电子模块；需要采用区分用户距离不同的电子模块，以避免各用户上行信号互相冲突；传输距离受PON分比而缩短；各用户的下行带宽互相占用，如果用户带宽得不到保证时，不单是要网络扩容，还需要更换PON和更换用户模块来解决。

（按照市场价格，PEP比PON经济)

PON有多种，一般有如下几种：（1)APON：即ATM-PON，适合ATM交换网络。

（2)BPON：即宽带的PON。

（3)OPON：采用通用帧处理的OFP-PON。

（4)EPON：采用以太网技术的PON，GPON是千兆以太网的PON。

（5)WDM-PON：采用波分复用来区分用户的PON，由于用户与波长有关，使维护不便，在FTTH中很少采用。

无线接入技术发展迅速。

可用作WLAN的IEEE802.11g协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，已可商用。

如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输，包括：上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEE802.11g是可以满足的。

而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。

这就形成“光纤到家庭+无线接入”（FTTH+无线接入）的家庭网络。

这种家庭网络，如果采用PON，就特别简单，因为此PON无上行信号，就不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。

如果，所属PON的用户群体，被无线城域网WiMAX(1EEE802.16）覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN。

接入网采用无线是趋势，但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑，与FTTH相差无几。

FTTH+无线接入是未来的发展趋势。

光交换的发展

实际上可表示为：通信输+交换。

光纤只是解决传输问题，还需要解决光的交换问题。

过去，通信网都是由金属线缆构成的，传输的是电子信号，交换是采用电子交换机。

通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号。

合理的方法应该采用光交换。

但由于光开关器件不成熟，只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，用电子交换后，再变还光信号。

显然是不合理的办法，是效串不高和不经济的。

正在开发大容量的光开关，以实现光交换网络，特别是所谓ASON-自动交换光网络。

通常在光网里传输的信息，一般速度都是xGbps的，电子开关不能胜任。

一般要在低次群中实现电子交换。

而光交换可实现高速XGbDs的交换。

当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换，没有必要采用不成熟的

大容量的光交换。

当前，在数据网中,信号以“包”的形式出现，采用所谓“包交换”。

包的颗粒比较小，可采用电子交换。

然而，在大量同方向的包汇总后，数量很大时，就应该采用容量大的光交换。

少通道大容量的光交换已有实用。

如用于保护、下路和小量通路调度等。

一般采用机械光开关、热光开关来实现。

由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制，通路数一般在8—16个。

电子交换一般有“空分”和“时分”方式。

在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。

光纤通信很少采用光时分交换。

光空分交换：一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。

空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。

采用集成技术，开发出MEM微电机光开关，其体积小到mm。

已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent），属于试验性质的。

光波长交换：是对各交换对象赋于1个特定的波长。

于是，发送某1特定波长就可对某特定对象通信。

实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源，光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。

已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统（corning）。

采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。

日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验，半径5公里，共有43个终端节，（试用5个节点），速率为2.5Gbps。

自动交换的光网，称为ASON，是进一步发展的方向。

集成光电子器件的发展

如同电子器件那样，光电子器件也要走向集成化。

虽然不是所有的光电子器件都要集成，但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。

目前正在发展的PLC-平面光波导线路，如同一块印刷电路板，可以把光电子器件组装于其上，也可以直接集成为一个光电子器件。

要实现FTTH也好，ASON也好，都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。

光纤通信的市场

众所周知，2000年IT行业泡沫，使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展，产品生产过剩。

无论是光传输设备，光电子器件和光纤的价格都狂跌。

特别是光纤，每公里泡沫时期价格为￥1200，价格Y100左右1公里，比铜线还便宜。

光纤通信的市场何时能恢复?

根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测，如图2.在2002年是最低谷，相当于倒退4年。

有所回升，但还不能恢复。

按此推测，在2007-2008年才能复元。

光纤通信的市场也随IT市场好转。

这些好转，在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。

FTTH毕竟是信息社会的需求，光纤通信的市场一定有美好的情景。

发达国家的FTTH已经开始建设，已经有相当的市场。

大体上看，器件和设备随市场的需要，其利润会逐步回升，2007-2008年可能良好。

但光纤产业，尽管反倾销成功，价格也仍低迷不起，利润甚微。

实际上，在世界范围内，光纤的生产规模过大，而FTTH的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响，上升缓慢。

据了解，有大公司封存几个光纤厂，根据市场情况，可随时启动生产，其结果是始终供大于求。

供不应求才能涨价，是通常的市场规律，所以光纤产业要想厚利，可能是2009年后的事情。

中国经济不发达地区和小城镇,还需要建设光纤线路，但光纤用量仍然处于供大于求的范围内。

对中国市场,FTTH受ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的制约，会有所延后。

中国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备，可能需要等待一段时间。

不过，北京奥运会需要HDTV的推动和设备价格的下降，会促进FTTH的发展。

预计在2007-2008年在中国FTTH可开始推广。

不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD，有比较强的经济力量，已经采用光纤到住地PTTP来建设。

总的来说，中国的FTTH处于试点阶段。

试点的作用，一方面是摸索技术和建设的经验，另一方面，还起竞争抢占用户的作用。

所以，电信运行商，地方业主都积极对FTTH试点，以便发展宽带业务。

因此，广播运行商受到巨大的挑战，广播商应加快发展数字电视的进程，并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。

如果广播商要发展VOD点播电视，还需要对电缆电视网双向改造，如果采用光纤网，可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。

宽带中国战略

工业和信息化部在2012年5月发布的《宽带网络基础设施“十二五”规划》中提出，到2015年，全国基本实现“城市光纤到楼入户，农村宽带进乡入村”。

城市家庭接入带宽达到20兆比特/秒，农村家庭接入带宽达到4兆比特/秒；实现光纤到户覆盖两亿户，用户超过4000万，城市新建住宅光纤到户率达到60%以上。

“我国宽带市场的接入方式与技术以ADSL为主，而其他宽带速率高的国家基本上是以光纤接入为主。

”中国工程院院士赵梓森说，实现光纤入户是宽带战略最重要的一环。

中国科学院院士干福熹表示，光纤通信具有信息容量大、传输距离远、信号干扰小等优点。

全世界通信系统中，90%以上的信息量都是经过光纤传输的。

未来5～10年，我国规模实施光纤到户每年所需的光纤预计在一亿公里以上，从而为国内光纤通信业发展带来很好的机遇。

据国际电信联盟最新统计，全球已推出宽带战略的国家和经济体达112个。

宽带战略的实施，必将带来光纤接入大发展，并使光纤宽带产业成为整个信息通信产业中成长最快、发展空间最大的产业之一。

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