光纤通信技术

1南京信息职业技术学院通信技术基础课程论文姓名：崔骏学号：10952P14指导老师：许萌老师2光纤通信技术学校：南京信息职业技术学院班级：10952p姓名：崔骏摘要：光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输质量，是三网业务的理想平台。人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。本文对光纤通信的发展现状作一简要总结与分析，并对未来的可能发展趋势作了展望。关键词：光纤通信；技术；发展趋势在当今世界向知识经济时代迈进过程中，计算机互联网技术的应用成为重要的促进因素，它的不断发展形成推动世界经济高速发展新的源动力。随着技术条件的成熟，网络的融合正成为电信发展的大趋势。首先是数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一编码进行传输和交换。其次是光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输质量，是三网业务的理想平台。再就是软件技术的发展，使得三大网及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。1.光纤通信的现状光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，近几年来随着技术的进步，电信管制体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，特别是IP的爆炸式发展所带来的对带宽的巨大需求，光纤通信又一次呈现了蓬勃发展的新局面，成为近几年来发展速度最快的技术。2.光纤通信的展望发展迅速的各种新型电信业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求，也带来了很大的压力，许多光纤网络容量的使用率达到了70%—80%，再某些严重的情况下，某些路由上连备用容量也已经耗尽。因此，采用新技术对现有通信网进行扩容改造已势在必行。有的甚至已有了商用化的产品。2.1向超高速系统发展从过去20多年的电信发展史来看，光纤通信发展始终在按照电的时分复用（TDM）方式进行，商用系统的速率以从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了200多倍。目前，ETDM技术已经非常成熟了。10Gbps系统已大批量装备网络。不少电信公司实验室已开发出40Gbps的系统。160Gbps速率的ETDM(Electrictime-divisionmultiplexing，电时分复用)和640Gbps的OTDM(Opticaltime-divisionmultiplexing，光时分复用)的传输实验已获成功，前3者已在新一代的低色散斜率真波光纤上传了200km，但距实用化尚有距离。而OTDM技术被认为是一个长远的网络技术，它的一些特点使之在许多方面具有不可比拟的优势。OTDM是一种利用时隙传送信息的技术，其结构与ETDM技术类似，所不同的是ETDM的复用和解复用是在电域内进行，OTDM的复用和解复用都是在光域内完成的，从而克服了ETDM存在的“电子瓶颈”问题。“电子瓶颈”来源于数字集成电路的限制、E/O和O/E转换中由于驱动激光器或调制器的高功率和低噪声线性放大器的速度限制以及激光器和调制器带宽的限制。在OTDM中，采用单一光波长传输，它的关键技术包括：*高重复率超短光脉冲源*超短光脉冲传输技术*时钟提取技术*光时分解复用技术*全光中继再生技术目前，高速光开关技术是上述这些OTDM信号处理功能的基础。2.2传送节点的发展——融合的多业务节点除了光传输链路的发展，光传送节点的发展也呈现了新的发展趋势，即融合的多业务节点。已有人将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成具有更大融合程度，业务层和传送层一体化的下一代网络节点，即所谓onebox解决方案。例如，可以将ATM交换机、IP边缘路由器、数字环路载波系统、分插复用器（ADM）、数字交叉连接器（DXC）节点、波分复用（WDM）设备乃至最终将光分插复用器/光交叉连接器（OADM/OXC）光传送节点结合在一个物理实体，统一控制和管理，减少了大量独立的业务节点和传送节点设备，大大简化了节点结构和减少了设备安装开通时间和业务提供时间，降低了节点设备网络的成本，节省了大量机房空间和连接电缆以及设备功耗。2.3城域网WDM技术的发展随着技术的进展和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域想城域网领域扩展，当然，这种扩展不是直截了当的，需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域网的WDM系统称为城域网WDM系统，其主要特点和要求可以归4纳如下：首先，低成本是城域网WDM系统最重要的特点，特别是按每波长计其成本必须明显低于长途网用的WDM系统。幸运的是由于城域网范围传输距离通常不超过100km，因而长途网必须用的外调制器和光放大器可以不必使用。由于没有光放大器，也就不需任何形式的通路均衡，从而减少了分波器和合波器的复杂性，也不会遭受与光放大器有关的非线性损伤。最后，由于没有光放大器，波长数的增加和扩展也不再受光放大器频带的限制，可以容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件，降低了整个系统的成本。应用城域网WDM系统容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。这样用户可以灵活地传送任何格式的信号而不必受限于SDH的结构和格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统，直接与用户接口，需要能灵活快速地支持各种速率和信号格式的业务，因而要求其光接口可以自动接收和适应从10Mbps到2.5Gbps范围的所有信号，包括SDH、ATM、IP、ESCON、FDDI、千兆比以太网和光纤通路等。而对于应用在城域网核心的系统，则将来有可能还会要求支持10Gbps的SDH信号和10Gbps的以太网信号。2.4实现光传送联网普通的点到点波分复用通信系统尽管有着巨大的传输容量，但只提供了原始的传输带宽，需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力。然而现有的电DXC系统十分复杂，其系统开发和改进的速度要慢于网络传输链路容量的增长速度。于是，业界的注意力开始转向光节点，即光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC），靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题，即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。目前具有固定波长上下的OADM已经商用，具有软件可配置的OADM也将商用，而OXC尚处于试验阶段，主要问题是尚未有性价比好、容量可扩展、稳定可靠的光交换矩阵，核心是光开关。目前看来，微电机开关（MEMS）最有前途。美国朗讯公司采用MEMS技术实现了256x256的全光交叉连接器，称为波长路由器，可节约25%的运行费用和99%的能耗。美国Xros公司利用两个相对放置的各有1152个微型镜面的阵列实现了1152x1152的大型OXC，在容量和端5口上都有重大突破，其容量已经比传统电交叉连接器提高了约两个量级。综上所述，光传送联网已经成为继SDH电联网之后的又一次新的光通信发展高潮。其初步标准化工作已基本完成，市场正开始启动。建设一个最大透明的、高度灵活的、超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。2.5新一代光纤2.5.1新一代非零色散光纤随着光纤网容量需求的迅速增长，传输速率已经长到10Gbps，波分复用技术也开始应用，无再生传输距离也随着光纤放大器的引入而迅速延长。面对这种超高速、超大容量、超长传输距离的新形势，传统的色散位移单模光纤（称为G.652光纤）已暴露出不少弱点，开发新一代的干线光纤已成为历史必然。一种称为G.655的非零色散光纤应运而生，其基本设计思想是在1550nm窗口工作波长区具有合理的较低色散，足以支持10G的长距离传输而无需色散补偿，从而节省色散补偿器及其附加光放大器的成本；同时，其色散又保持非零特性，具有一起码的最小数值（例如2ps/(nm*km)以上），足以压制四波混合和交叉相位调制等非线形影响，适宜开通具有足够多波长的DWDM系统，同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。初步结果表明，对于以10Gbps为基的WDM系统，尽管G.655光缆的初始成本是G.652光缆的1.5~2倍，但由于色散补偿成本远低于G.652光缆，因而采用G.655光缆的系统总成本大约可以比采用G.652光缆的系统总成本低30%~50%。而且第二代的G.655光纤——大有效面积光纤和小色散斜率光纤也已经大规模应用，前者具有较大的有效面积，可以更有效地克服光纤非线形的影响；后者具有更合理的色散规范值，简化了色散补偿，更适合于L波段的应用。两者均适合与以10Gbps为基础的高密集波分复用系统，代表了干线光纤的最新发展方向。在这种形势下，高业务量地区的新建光缆路由也应不失时机地停止使用G.652光纤，跨过第一代G.655光纤，直接转向第二代G.655光纤。2.5.2全波光纤与长途网相比，城域网面临更加多变的业务环境，要直接支持大用户，因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力。但其传输距离却短得多，通常只有650-80km，因而很少应用光纤放大器，光纤色散也不是问题。显然，在这样的应用环境下，怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为至关重要的网络设计因素。开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。全波光纤采用了一种全新的生产工艺，几乎可以完全消除水吸收峰（在1385nm附近，是影响可用波段的主要因素）引起的衰减。除了没有水峰以外，全波光纤与普通的G.652匹配包层光纤一样，这就使光纤可以开放第5个低损窗口，从而带来一系列好处：首先可用波长范围增加了100nm，可复用的波长数大大增加；由于上述波长范围内光纤的色散仅为1550nm波长区的一半，因而容易实现高比特率长距离传输；可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输，改进网络管理；当可用波长范围大大扩展后，容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合/分波器和其它元件，使元器件特别是无源器件的成本大幅下降，从而降低整个系统的成本。可以预见，未来城域网的新敷光纤将会逐渐转向这种具有更长技术寿命的新型光纤。2.6解决全网瓶颈的长远手段——光接入网过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化。而另一方面，现存的接入网仍然被双绞线主宰，采用原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段，诸如双绞线上的xDSL系统，同轴电缆上的HFC系统，宽带无线接入系统，但都是一些过度性方案，唯一能够根本解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。3结束语综上所述，现实世界是多样性的，网络解决方案也不会是单一的，具体技术的选用还与具体的电信运营者的背景有关。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看，IPoverWDM将是最具长远生命力的技术，特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。参考文献：百度文库，光传输知识，监理学习7