光纤通信(第3版)
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1.5 光纤通信的发展趋势

目前,各国的光纤通信市场在整个通信领域中所占比例越来越大,尤其是新技术相继注入市场,使干线网、市话网、局域网和接入网光纤化比重越来越大,更使光纤通信市场继续保持需求旺盛的状况。光纤通信的发展方向主要表现在以下几个方面。

1.向超高速系统发展

传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,但是基于 TDM 的10Gbit/s 系统对于光缆极化模色散比较敏感,理论上,基于 TDM 的高速系统的速率还有望进一步提高,例如,在实验室传输速率已能达到 40Gbit/s。然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,已经没有太多潜力可挖了。此外,电的40Gbit/s 系统的性价比较低,因而更现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种,但目前只有WDM方式进入大规模商用,其他方式尚处于试验研究阶段。

2.向超大容量WDM系统演进

如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到 1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍甚至上百倍,同时在大容量长途传输时,可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本。可以认为,超大容量密集波分复用(DWDM)系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑,不仅彻底开发了无穷无尽的光传输链路的容量,而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网的基础。

3.向光传送网方向发展

未来的高速通信网将是光传送网。即骨干传送网的主要节点引入光分/插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)。光传送网具有超大容量,可消除电节点设备的瓶颈,网络很容易扩展,允许节点数和业务量不断增长,并具有可重构性。光传送网的透明性好,允许混合不同体制、格式和速率的信号,能够互连现有系统及任何未来的新系统。光传送网络已经成为继SDH网络以后的又一次新的光通信发展高潮。

4.向G.655光纤和全波光纤发展

传统的G.652单模光纤在适应超高速长距离传送网络的发展上已暴露出“力不从心”的态势,为了适应发展需要,出现了新型光纤,即G.655光纤和全波光纤。

非零色散光纤(G.655 光纤)的基本设计思想是在 1 550nm 窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持 10Gbit/s 的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本。同时,其色散值又保持非零特性,足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,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。

全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除 1 385nm 附近由水峰引起的衰减。由于没有了水峰,光纤可以开放第 5个低损窗口,可用波长范围增加了 100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加。

5.向宽带光纤接入网方向发展

接入网是信息高速公路的最后一公里。以铜线组成的接入网是宽带信号传输的瓶颈。为适应通信发展的需要,我国正在加紧改造和建设接入网,逐渐用光纤取代铜线,将光纤向家庭延伸。实现宽带接入网有各种不同的解决方案,有基于铜线双绞线的xDSL、基于同轴电缆的HFC、光纤接入(FTTx)以及无线接入(WLL)等,其中光纤接入是最能适应未来发展的解决方案。

6.IP overSDH与IP over Optical

目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP overSDH,两者各有千秋。IP overSDH 能弥补上述 IP over ATM 的弱点,其省掉了中间复杂的ATM 层,使通透量增加25%~30%,从长远看,当IP业务量逐渐增加,需要高于2.4Gbit/s的链路容量时,则可能最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单统一的IP网结构(IP over Optical)。显然,这是一种最简单直接的体系结构,由于省掉了昂贵的ATM 交换机和大量SDH 复用设备,简化了网管,又采用了波分复用技术,其总成本可望比传统电路交换网降低1~2个量级。

总之,光纤通信技术虽然已经成熟,并成为现代通信的主要传输手段,但它并没有停滞不前,而是向更高水平、更深层次的方向发展。