光纖通信及其發(fā)展

光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的發(fā)展歷史只有一二十年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖.采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路，而致力于發(fā)展光纖通信.中國光纖通信已進入實用階段.光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動通信并列為20世紀90年代的技術。進入21世紀后，由于因特網(wǎng)業(yè)務的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應用的增長，對大容量(超高速和超長距離)光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡有了更為迫切的需求。光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質實現(xiàn)信息傳輸，達到通信目的的一種最新通信技術。通信的發(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程，光頻作為載頻已達通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標，也是通信發(fā)展的必然方向。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點：它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用;絕緣、抗電磁干擾性能強;還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優(yōu)點，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。

趨勢FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認為是理想的接入方式，對于實現(xiàn)信息社會有重要作用，還需要大規(guī)模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來，只有少量的試驗。由于光電子器件的進步，光收發(fā)模塊和光纖的價格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實用化進程。發(fā)達國家對FTTH的看法不完全相同：美國AT&T認為FTTH市場較小，在0F62003宣稱：FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極，要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡。日本NTT發(fā)展FTTH最早，已經(jīng)有近200萬用戶。中國FTTH處于試點階段。

FTTH遇到的挑戰(zhàn)現(xiàn)廣泛采用的ADSL技術提供寬帶業(yè)務尚有一定優(yōu)勢與FTTH相比：①價格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設簡單③對于1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH大量推廣受制約。對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務，如：網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會議電視，網(wǎng)上游戲，遠程診療等雙向業(yè)務和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對稱的業(yè)務，ADSL就難以滿足。尤其是HDTV，經(jīng)過壓縮，其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發(fā)，可壓縮到5～6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps，仍難以傳輸HDTV?？梢哉J為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業(yè)務到來時，非FTTH不可。

FTTH的解決方案通常有P2P點對點和PON無源光網(wǎng)絡兩大類。F2P方案一一優(yōu)點：各用戶獨立傳輸，互不影響，體制變動靈活;可以采用廉價的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置1個匯總用戶的有源節(jié)點。PON方案——優(yōu)點：無源網(wǎng)絡維護簡單;原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點：需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時，不單是要網(wǎng)絡擴容，還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照市場價格，PEP比PON經(jīng)濟)PON有多種，一般有如下幾種：(1)APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡。(2)BPON：即寬帶的PON。(3)OPON：采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON：采用以太網(wǎng)技術的PON，GPON是千兆以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON：采用波分復用來區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長有關，使維護不便，在FTTH中很少采用。無線接入技術發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達54Mbps，覆蓋范圍達100米以上，已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對于一般用戶其上行不大，IEEE802.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當然在需要時也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡。這種家庭網(wǎng)絡，如果采用PON，就特別簡單，因為此PON無上行信號，就不需要測距的電子模塊，成本大大降低，維護簡單。如果，所屬PON的用戶群體，被無線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用，那么可不必建設專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢，但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。