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[摘要]光纤通信技术是通信领域的一项革命性技术。本文将从光纤通信技术的现状与未来两个方面总结该技术的发展现状和未来走势，供同行参考。
[关键词]光纤通信；现状；未来；思考
[中图分类号]F62 [文献标识码]B [文章编号]1005-1074(2008)09-0210-01
目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。
1 光纤通信技术发展现状
1.1 WDM技术WDM(，Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率或波长不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入1根光纤进行传输。在接收端，再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)技术便成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，截至2002年，商用DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从约600kin大幅扩展至2000km以上。与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用(CWDM，Coarse Wave-length Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260～1620nm)的波分复用，并大幅降低光器件的成本，可实现在0～80km内较高的性价比，因而受到运营商的欢迎。
1.2 光纤接入网络技术光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息进入千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTFB，FYTC，FTTCab和FITH等不同的应用，统称FTTx。光纤到户(FTTH)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光接人，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。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。很多城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。在FTTH应用中，主要采用2种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，也可以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媒介转换器(MC)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。
2 光纤通信技术发展未来
2.1 “高级”传输技术波分复用技术等“高级”传输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广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，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来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达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，从而大幅提高传输容量。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。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。
2.2 光弧子技术光弧子通信由于其具有长距离、误码率低、高容量、抗噪声能力强等优点，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5920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15000km的单信道弧子通信系统和10Gbit/s、传输11000kin的双信道波分复用弧子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1000kin的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10Gbit/s、传输12000km的直通光弧子通信实验系统。我国光弧子通信技术的研究也取得了一定的成果，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、105kin的传输。光弧子技术由于在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；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100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。
2.3 全光网络全光网将是未来的高速通信网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理木再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。由于具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性和可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度和较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，全光网络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。
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，消除电光瓶颈已成为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，更是理想级别。
[关键词]光纤通信；现状；未来；思考
[中图分类号]F62 [文献标识码]B [文章编号]1005-1074(2008)09-0210-01
目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。
1 光纤通信技术发展现状
1.1 WDM技术WDM(，Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率或波长不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入1根光纤进行传输。在接收端，再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)技术便成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，截至2002年，商用DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从约600kin大幅扩展至2000km以上。与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用(CWDM，Coarse Wave-length Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260～1620nm)的波分复用，并大幅降低光器件的成本，可实现在0～80km内较高的性价比，因而受到运营商的欢迎。
1.2 光纤接入网络技术光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息进入千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTFB，FYTC，FTTCab和FITH等不同的应用，统称FTTx。光纤到户(FTTH)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光接人，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。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。很多城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。在FTTH应用中，主要采用2种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，也可以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媒介转换器(MC)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。
2 光纤通信技术发展未来
2.1 “高级”传输技术波分复用技术等“高级”传输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广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，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来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达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，从而大幅提高传输容量。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。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。
2.2 光弧子技术光弧子通信由于其具有长距离、误码率低、高容量、抗噪声能力强等优点，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5920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15000km的单信道弧子通信系统和10Gbit/s、传输11000kin的双信道波分复用弧子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1000kin的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10Gbit/s、传输12000km的直通光弧子通信实验系统。我国光弧子通信技术的研究也取得了一定的成果，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、105kin的传输。光弧子技术由于在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；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100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。
2.3 全光网络全光网将是未来的高速通信网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理木再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。由于具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性和可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度和较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，全光网络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。
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，消除电光瓶颈已成为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，更是理想级别。