浅论光纤技术现况及发展范文

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光纤技术发展到现在，已经十分的成熟，应用也先当广泛，但是还是有很大的发展空间的。本文从它比较有前景的光交换技术以及FTTH两个大的方面来分别论述一下他们的现状已经优缺点，最后再介绍一下光纤的种类和选择光纤的方法。FTTH(FiberToTheHome)，顾名思义就是一根光纤直接到家庭。光纤大类上可分为多模光纤和单模光纤。但它芯径大，对于接头和连接器的要求都不高，使用起来比单模光纤要方便，目前多用于局域网。

关键词：光纤，光交换，FTTH，多模光纤，单模光纤

0.引言

光纤技术发展到现在，已经十分的成熟，应用也先当广泛，但是还是有很大的发展空间的。本文从它比较有前景的光交换技术以及FTTH两个大的方面来分别论述一下他们的现状已经优缺点，最后再介绍一下光纤的种类和选择光纤的方法。

1.光交换是未来发展的趋势

光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。在现代通信网中，全光网是未来宽带通信网的发展方向。全光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制；可以大量节省建网成本；可以大大提高网络的灵活性和可靠性。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因，目前还主要是开发光路交换，但今后发展方向将是分组光交换。

光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。

目前市场上看到的光交换，多数是基于光电和光机械的。而基于热学、液晶、声学、微光机电技术等光交换机将逐步被研发出来。其中微光机电技术（MEMS）是目前最有前途的一项技术。光交换为IP骨干网的光子化提供了一个非常有竞争力的方案。一方面，通过光交换可以使现有的IP骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用DWDM技术的带宽潜力；另外一方面，由于光交换网对突发包的数据是完全透明的，不经过任何的光电转化，从而使光突发交换机能够真正的实现所谓的T比特级光路由器，彻底消除由于现在的电子瓶颈而导致的带宽扩展困难。此外，光交换的QoS支持特征也符合下一代Internet的要求。因此，光交换网络很有希望取代当前基于ATM/SDH架构和电子路由器的IP骨干网，成为下一代光子化的Internet骨干网。

2.光纤到家庭(FTTH)的发展

FTTH(FiberToTheHome)，顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体说，FTTH是指将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处，是光接入系列中除FTTD(光纤到桌面)外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。

FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能大力发展,只有少量的试验。近年来,由于光电子元器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;另外宽带内容日趋丰富,都加速了FTTH的实用化进程。

FTTH的优势主要是有5点：第一，它是无源网络，从局端到用户，中间基本上可以做到无源；第二，它的带宽是比较宽的，长距离正好符合运营商的大规模运用方式；第三，因为它是在光纤上承载的业务，所以并没有什么问题；第四，由于它的带宽比较宽，支持的协议比较灵活；第五，随着技术的发展，包括点对点、1.25G和FTTH的方式都制定了比较完善的功能。

发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,早在1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增；美国在2002年前后的12月中FTTH的安装数量增加了200%以上。

FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术尚有一定优势。与FTTH相比:①价格低廉②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前影视节目及文件的传输ADSL既可满足需求。这些原因使得FTTH目前大量推广受制约。

设备成本过高造成投资效益低是阻碍FTTH发展关键因素。目前FTTH的设备价格还非常高昂，往往一线售价近1000美元，但在日本和美国等发达国家仍然得到了较好的发展，其原因之一就是其电信运营商可以向用户收取较高的服务费。据了解，在日本电信运营商向FTTH用户每月收取5000—6000日元服务费，折合人民币约400—500元，在美国FTTH用户每户每月服务费也约为80—100美元，电信运营商的FTTH网络一般2—3年可以收回投资，这种投资效益显然是不错的。但在中国情况则完全不同。在国内不少城市，由于激烈的市场竞争，ADSL和基于5类线的LAN宽带接入月使用费已降到50元人民币以下，个别使用费较高的地区，如深圳，月使用费也只有100元人民币。基于这种宽带接入服务的资费水平根本无法支撑FTTH网络建设和运营，投资回收周期长达10年，这样的投资效益显然不可能唤起电信运营商的投资兴趣。可见，宽带接入市场需要的是低成本的FTTH，惟有低成本的FTTH才会有应用和发展的机会，而且也一定会有发展的机会。

光纤本身也有缺点，如质地较脆，机械强度低就是它的致命弱点。稍不注意，就会折断于光缆外皮当中。而且光纤的接续比较困难，施工人员要有比较好的切断、连接、分路和耦合技术。

FTTH的解决方案:目前，FTTH接入技术主要有两大类：基于无源光网络（PassiveOpticalNetwork—PON）接入技术的EPON和GPON，基于小区有源交换接入（ActiveOpticalNetwork——AON）的FiberP2P技术。

P2P方案一一优点:各用户独立传输互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点，用以减少用户直接到局的光纤和管道数量。

PON方案——优点:无源网络维护简单，原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用价格昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不仅要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。

PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。

近来,由于无线接入技术的迅速发展，可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,对于一般用户其上行数据量不大,IEEES02.11g是可以满足的。而FTTH主要解决HDTV宽带视频的大数据下行传输,在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON方式就特别简单,因为此PON无上行数据,不需要测距的电子模块,使得成本大大降低,维护也十分简单。如果所属PON的用户群体被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖,那么就不需要再建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户附近的光纤网来支撑,与FTTH基本相当。FTTH+无线接入是未来网络的发展趋势。

3.光纤的正确选择和使用

下面谈谈光纤的正确选择和使用方法。光纤大类上可分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。在光纤通信初期，就是使用的就是多模光纤(G.651光纤)，其工作波长在850nm或1300nm，衰减常数分别为<4dB/km和<3dB/km，色散系数分别为<120ps/(nm.km)和<6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距离通信。但它芯径大，对于接头和连接器的要求都不高，使用起来比单模光纤要方便，目前多用于局域网。

单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤。其主要优点是衰减较小，传输距离长，传输容量大，在长途骨干网、城域网、接入网等场合均有广泛应用。单模光纤由于只能传输基模，它不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，单模光纤的带宽可达几十GHz以上。所以单模光纤特别适合用于长距离、大容量的通信系统。随着光纤制造技术和通信技术的不断发展，单模光纤的种类也在发展。常用的单模光纤有以下几种:G.652光纤，G.653光纤，G.655光纤。

选择光纤时应该注意以下三个参数:①最大无中继传输距离②波长的最大比特率③光纤的波长数。以上参数都必须考虑到光纤布设终期的要求。如果最大无中继传输距离在50～100km，建议选择G.652常规光纤，它价格低廉，适合短距离传输。如果距离更长，但只需要单波长在10Gbit/s以上，则可选用G.653色散位移光纤。如果不但距离长，而且需要多波长承载10Gbit/s或更高速率，那么最佳选择则是G.655光纤。

由此可以总结出以下光纤选择原则:1.距离短应选择G.652常规光纤,采用较多纤芯所增加的投资不大。2.长距离光缆因为传输距离长，必须采用高速率和多波长的波分复用技术，G.655色散位移光纤是最为理想的选择。

4.结束语

光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一，在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应用，在全球通信领域及相关行业在全球处于非常低迷的状态时，光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式，光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式，而成为未来通信领域发展的主流技术，带领人类进入全光时代!