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光纖通信的發展

光纖通信是現代通信網絡的主要傳輸手段。它的發展歷史只有壹二十年,經歷了三代:短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖。光纖通信的采用是通信史上的壹次重大變革。美、日、英、法等20多個國家宣布不再建設有線通信線路,致力於發展光纖通信。中國光纖通信已進入實用階段。

光纖通信的誕生和發展是電信史上的壹次重大革命,它與衛星通信和移動通信並列為20世紀90年代的技術。進入21世紀後,由於互聯網業務的快速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長,對大容量(超高速、超長距離)光波傳輸系統和網絡的需求更加迫切。

光纖通信是以光波為載體傳輸信息,以光纖為傳輸介質實現信息傳輸,達到通信目的的壹種新型通信技術。

通信的發展是壹個通過不斷提高載頻來擴大通信容量的過程。光頻作為壹種載波頻率,已經達到了通信載波的上限。因為光是壹種頻率極高的電磁波,具有巨大的通信容量,是過去通信方式的千倍,具有巨大的吸引力。光通信是人們長期追求的目標,也是通信發展的必然方向。

與以前的電通信相比,光纖通信有很多優點: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,原料為應時,節約金屬材料,有利於資源的合理利用;絕緣和抗電磁幹擾能力強;還具有耐腐蝕性強、抗輻射性強、纏繞性好、無電火花、泄漏小、保密性強等優點,可用於特殊環境或軍事。FTTH可以為用戶提供極其豐富的帶寬,因此壹直被認為是壹種理想的接入方式,對實現信息社會具有重要作用,需要大規模推廣和建設。FTTH需要的光纖數量可能是現有塗層光纖的2 ~ 3倍。過去,由於FTTH成本高,寬帶視頻服務和寬帶內容缺乏,FTTH壹直沒有提上日程,只有少量的實驗。由於光電器件的進步,光收發模塊和光纖的價格大幅降低;再加上寬帶內容的寬松,加速了FTTH的實用化進程。

發達國家對FTTH看法不壹:美國AT & amp;t認為FTTH市場很小,並在2003年6月宣稱FTTH在20-50年後會有市場。美國運營商威瑞森和Sprint在10-12年內更積極地采用FTTH進行網絡改造。日本的NTT開發FTTH最早,有近200萬用戶。中國FTTH正處於試點階段。現在廣泛使用的ADSL技術在提供寬帶服務方面有壹定的優勢。

相比FTTH,價格便宜,利用原有銅線網絡,使工程建設簡單,1 Mbps-500 kbps視頻節目傳輸即可滿足需求。FTTH的大規模推廣受到限制。

對於近期將要發展的寬帶業務,如在線教育、在線辦公、會議電視、網絡遊戲、遠程診療等雙向業務,以及高清電視上下行傳輸不對稱的業務,ADSL將難以滿足。尤其是高清電視,壓縮後其傳輸速率仍需19.2Mbps,正在用H.264技術開發,可壓縮至5 ~ 6mbps。壹般認為QOS有保證的ADSL最高傳輸速度串是2Mbps,傳輸高清電視還是有難度的。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。也就是說,當HDTV服務到來時,FTTH是必要的。通常有兩類:P2P點對點和PON無源光網絡。

F2P方案的優點是:每個用戶獨立傳輸,互不影響,系統變化靈活;可以使用廉價的低速光電模塊;傳輸距離長。缺點:為了減少用戶直達辦公室的光纖和管道數量,需要在用戶區安裝1個匯總用戶的主動節點。

PON方案——優點:無源網絡維護簡單;原則上可以省去光電器件和光纖。缺點:需要昂貴的高速光電模塊;需要使用不同距離的電子模塊來區分用戶,避免用戶上行信號的碰撞;傳輸距離因PON比而縮短;每個用戶的下行帶寬互相占用。如果不能保證用戶帶寬,不僅要擴容網絡,還要更換PON和用戶模塊。(根據市場價格,PEP比PON更經濟)

PON有很多種,壹般如下:(1)APON: ATM-PON,適用於ATM交換網絡。(2)BPON:寬帶PON。(3)OPON:通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:使用以太網技術的PON,GPON是千兆以太網的PON。(5)WDM-PON:波分復用(WDM)用於區分用戶的PON。因為用戶與波長有關,維護不方便,所以在FTTH很少使用。

無線接入技術發展迅速。IEEE802.11g協議,可作為WLAN使用,傳輸帶寬54Mbps,覆蓋範圍超過100米,已經商用。如果無線接入WLAN用於用戶數據傳輸,包括VOD的上下行數據和上行數據,上行對於普通用戶來說並不大,IEEE 802+05438+0G就可以滿足。使用光纖的FTTH主要解決高清電視寬帶視頻的下行傳輸,當然在必要的時候也可以包含壹些下行數據。這就形成了壹個“FTTH+無線接入”的家庭網絡。這種家庭網絡如果采用PON就特別簡單,因為這種PON中沒有上行信號,不需要測距電子模塊,所以成本大大降低,維護簡單。如果PON的用戶組被WiMAX (1 EEE802.5438+06)覆蓋並且可以使用,則沒有必要建立專用的WLAN。采用無線接入網是壹種趨勢,但是無線接入網仍然需要離用戶很近的光纖網絡來支撐,這和FTTH差不多。FTTH+無線接入是未來的發展趨勢。

光交換的發展

其實可以表述為:交流輸入+交流。

光纖只解決傳輸的問題,還需要解決光交換的問題。以前的通信網絡都是用金屬電纜,傳輸電子信號,用電子開關進行交換。通信網絡除了用戶端有壹小段傳輸光信號外,都是光纖。合理的方法應該是采用光交換。但由於光交換器件的不成熟,我們只能用“光-電-光”的方式來解決光網絡的交換,即先把光信號變成電信號,再經過電子交換變成光信號。顯然是不合理的,低效的,不經濟的。正在開發大容量光開關以實現光交換網絡,尤其是ASON自動交換光網絡。通常光網絡中傳輸信息的速度是xGbps,電子交換機是不能勝任的。壹般電子交換應該在低階群中實現。而光交換可以實現高速XGbDs交換。當然,並不是說壹切都要靠光來交換,尤其是低速小粒子的信號交換。應該用成熟的電子交易所,沒必要用不成熟的。

大容量光交換。目前在數據網絡中,信號是以“包”的形式出現的,稱為“包交換”。袋子裏的顆粒比較小,可以電子交換。但是同方向的大量分組匯總後,當數量較大時,應采用大容量光交換。

具有很少信道和大容量的光交換已經實用。例如,它用於保護、下行鏈路和少量路徑調度。壹般通過機械光開關和熱光開關來實現。由於這些光開關的體積、功耗和集成度的限制,路徑數壹般為8-16。

電子交換壹般有“空分”和“時分”兩種模式。光交換有“空分”、“時分”和“波長交換”。光時分交換很少用於光纖通信。

光空分交換:通常,光開關可用於將光信號從壹根光纖傳輸到另壹根光纖。空氣分離中的光開關包括機械、半導體和熱光開關。采用集成技術,研制了MEMS微電機光開關,體積小至mm,已經研制出1296x1296MEM光開關(朗訊),是實驗性的。

光波長交換:就是給每個交換對象分配1個特定的波長。因此,可以發送1的某個波長與某個對象進行通信。實現光波長交換的關鍵是開發實用的可變波長光源、光濾波器和集成的低功率、可靠的光開關陣列。研制了640x640半導體光開關+AWG交叉連接測試系統(康寧公司)。通過使用光空分和光波分可以構建非常靈活的光交換網絡。日本NTT在千歲市進行波長路由交換實地測試,半徑5 km,* * * 43個終端節點(試用5個節點),速度2.5Gbps

被稱為ASON的自動交換光網絡是進壹步發展的方向。

集成光電器件的發展

光電器件和電子器件壹樣,應該是集成的。雖然不是所有的光電子器件都需要集成,但是有相當壹部分是需要的,也是可以集成的。目前正在開發的PLC-平面光波導電路,像印刷電路板壹樣,可以與光電器件組裝在壹起,也可以直接集成到壹個光電器件中。為了實現FTTH或ASON,需要新的、小的、便宜的和集成的光電器件。

光纖通信市場

眾所周知,2000年的IT行業泡沫使得光纖通信行業的生產規模呈爆炸式發展,導致產品生產過剩。光傳輸設備、光電器件、光纖價格暴跌。特別是泡沫時期光纖每公裏價格為1200元,Y100價格約為1公裏,比銅線還便宜。光纖通信市場何時復蘇?

根據RHK對北美通信業投資的統計和預測,如圖2所示,2002年是最低點,相當於倒退了四年。有所反彈,但還沒有恢復。照此推測,2007-2008年才會恢復。光纖通信市場也隨著IT市場的發展而發展。這些改進在很大程度上是由FTTH和寬帶數字電視推動的。

FTTH畢竟是信息社會的需求,光纖通信的市場必須有壹個美麗的場景。FTTH在發達國家已經開始建設並擁有相當大的市場。總的來說,隨著市場需求,裝置和設備的利潤會逐漸回升,2007-2008年可能會不錯。然而,盡管反傾銷成功,光纖行業的價格仍然很低,利潤很少。事實上,在世界範圍內,光纖的生產規模過大,FTTH的發展速度受到社會環境的影響,包括公民的經濟條件和數字電視的發展,上升緩慢。據了解,壹些大公司已經封了幾家光纖廠,可以根據市場情況隨時開工生產。結果,總是供大於求。市場普遍規律是供大於求才能漲價,所以光纖行業要想大賺壹筆可能要2009年以後了。我國欠發達地區和小城鎮仍需建設光纖線路,但光纖的消費量仍處於供大於求的範圍。

對於中國市場,由於ADSL的挑戰和數字電視HDTV發展的限制,FTTH將會推遲。中國建設FTTH的社會環境和條件尚不具備,可能需要壹段時間。但是,北京奧運會需要高清電視的推廣和設備價格的下降,這將促進FTTH的發展。預計2007-2008年在中國FTTH推廣。但也有壹些大城市的所謂中央商務區(CBD),經濟實力相對較強,采用了光纖PTTP來建設。總的來說,中國FTTH正處於試點階段。試點的作用,壹方面是探索技術和建設的體驗,另壹方面也起到競爭搶占用戶的作用。因此,電信運營商和當地業主正在積極試點FTTH,以發展寬帶業務。因此,廣播公司面臨著巨大的挑戰。廣播公司應加快發展數字電視,豐富節目內容,並采用有競爭力的商業模式。如果廣播公司想發展點播電視,他們需要雙向改造有線電視網絡。如果采用光纖網絡,完全可以適應未來的技術發展和市場需求。

寬帶中國戰略

2012年5月工信部發布的《寬帶網絡基礎設施“十二五”規劃》中提出,到2015年,全國基本實現“城市光纖到樓,農村寬帶到村”。城市家庭接入帶寬達到20兆每秒,農村家庭達到4兆每秒;實現2億戶家庭、4000多萬用戶光纖到戶覆蓋,城市新建住宅光纖到戶率達到60%以上。

“ADSL是中國寬帶市場的主要接入方式和技術,其他寬帶速率高的國家基本都是光纖接入。”中國工程院院士趙子森表示,fttp的實現是寬帶戰略最重要的壹環。

中科院院士甘福喜表示,光纖通信具有信息容量大、傳輸距離遠、信號幹擾小等優點。全世界通信系統中90%以上的信息都是通過光纖傳輸的。未來5 ~ 10年,預計我國FTTH規模實施每年需要光纖1億公裏以上,這將為國內光纖通信產業的發展帶來良好的機遇。

根據國際電信聯盟的最新統計,全球已有112個國家和經濟體推出了寬帶戰略。寬帶戰略的實施必將帶來光纖接入的大發展,使光纖寬帶產業成為整個信息通信產業中發展最快、最具潛力的產業之壹。中國光纖通信網是FTTH的全球熱點門戶,是目前中國領先的光纖通信信息門戶。隨著三網融合和FTTH在中國的快速發展,用戶交流的在線平臺越來越少,專業信息也越來越分散。中國光纖通信門戶網站的開通,為業內企業、用戶和愛好者提供了壹個在互聯網上傳遞行業信息、交流產品信息的大型專業平臺。

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