浅论光纤技术现况及发展

1、浅论光纤技术现况及发展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，当前多用于局域网。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

2、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。全光网能够克服电子交换在容 量上的瓶颈限制；能够大量节省建网成本；能够大大提升网络的灵活 性和可靠性。光交换技术也能够分为光路交换和分组交换。因为技术 上的原因，当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。光纤仅仅解决传输问题 , 还需要解决光的交换问题。过去 ,通信网都是 由

3、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。但当前 ,因为当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。当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(MEM)是当前最有前途的

4、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，通过光交换能够使 现有的IP骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用 DWD技术的带 宽潜力；另外一方面，因为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，彻底消除因为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In ter net的要求。 所以，光交换网络很有希望取代当前基于 ATM/SDI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

5、(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23倍。过去因为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

6、力发展，只有少量的试验。 近年来,因为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 间基本上能够做到无源；第二，它的带宽是比较宽的，长距离正好符 合运营商的大规模使用方式；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，因为它的带宽比较宽，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1012年内

7、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年后因为成本 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：价格低廉利用原有铜线网使工程建设简单对于当前影视 节目及文件的传输ADSL既可满足需求。这些原因使得 FTTH当前大量 推广受制约。设备成本过高造成投资效益低是防碍 FTTH发展关键因素。当前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

8、，其原因之一就是其电信运营商能 够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 50006000日元服务费，折合人民币约 400500元，在美 国FTTH用户每户每月服务费也约为80100美元，电信运营商的FTTH 网络一般 23 年能够收回投资，这种投资效益显然是不错的。但在中 国情况则完全不同。在国内很多城市，因为激烈的市场竞争，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

9、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：当前，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 EPOr和 GPON 基于 小区有源交换接入（ActiveOpticalNetworkAON 的 FiberP2P 技术。P2P 方案一

10、一优点：各用户独立传输互不影响 , 体制变动灵活 ; 能够采 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方案一一优点：无源网络维护简单，原则上能够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 , 不但要网络扩容，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

11、络。（2）BPON即宽带的PON （3）OPON采用通用帧处理的 OFP-PON EPON采用以太网技术的PON,OEPO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因为用户与波长相关，使 维护不便，在FTTH中很少采用。近来,因为无线接入技术的迅速发展，可用作 WLAN勺IEEE802.11g协 议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上，当前已可商用。如果 采用无线接入 WLA作用户的数据传输，对于一般用户其上行数据量不 大,IEEES02.11g是能够满足的。而FTTH主要解决HDT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

12、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PONS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.l6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. 光纤的准确选择和使用下面谈谈光纤的准确选择和使用方法。光纤大类上可分为多模光纤和 单模光纤。多模光纤是指能够传输多个光传导模的光纤。在光纤通信初期，就是使用

13、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)。因为它的衰耗和色散大，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，当前多用于局域网。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。单模光纤因为只能传输基模，它不存有模间时 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

14、距离、大容量的通信系统。随着 光纤制造技术和通信技术的持续发展，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：最大无中继传输距离波长的 最大比特率光纤的波长数。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 50100km,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。由此能够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