光通信詳解，光通信結構原理及其優(yōu)勢優(yōu)點(diǎn)

　　光通信（OpTIcal CommunicaTIon）是以光波為載波的通信方式。增加光路帶寬的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率；二是增加單光纖中傳輸的波長(cháng)數，即波分復用技術(shù)（WDM）。

　　寬帶城域網(wǎng)（BMAN）是我國信息化建設的熱點(diǎn)，DWDM（密集波分復用）的巨大帶寬和傳輸數據的透明性，無(wú)疑是當今光纖應用領(lǐng)域的首選技術(shù)。然而，MAN等具有傳輸距離短、拓撲靈活和接入類(lèi)型多等特點(diǎn)，如照搬主要用于長(cháng)途傳輸的DWDM，必然成本過(guò)高；同時(shí)早期DWDM對MAN等靈活多樣性也難以適應。面對這種低成本城域范圍的寬帶需求，CWDM（粗波分復用）技術(shù)應運而生，并很快成為一種實(shí)用性的設備。對光通信來(lái)說(shuō)，其技術(shù)基本成熟，而業(yè)務(wù)需求相對不足。以被譽(yù)為“寬帶接入最終目標”的FTTH為例，其實(shí)現技術(shù)EPON已經(jīng)完全成熟，但由于普通用戶(hù)上網(wǎng)需要的帶寬不高，使FTTH的商用只限于一些試點(diǎn)地區。但是，在2006年，隨著(zhù)IPTV等三重播放業(yè)務(wù)開(kāi)展，運營(yíng)商提供的帶寬已經(jīng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)對高清晰電視的要求，隨之FTTH的部署也提上了日程。無(wú)獨有偶，ASON對傳輸網(wǎng)絡(luò )控制靈活，可為企業(yè)客戶(hù)提供個(gè)性化服務(wù)，不少運營(yíng)商為發(fā)展和維系企業(yè)客戶(hù)，不惜重金投資建設ASON。

　　未來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò )的最終目標，是構建全光網(wǎng)絡(luò )，即在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)完全實(shí)現“光纖傳輸代替銅線(xiàn)傳輸”。骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現了全光化，部分網(wǎng)絡(luò )發(fā)展較快的區域，也實(shí)現了部分的接入層的光進(jìn)銅退。

　　光通信就是使用光，向對方傳輸信息的技術(shù)。

　　光通信的基本結構

　　我們身邊的電腦和手機，通過(guò)電信號“0和1”發(fā)送信息。光通信是由將電信號轉換成光信號的“發(fā)送機”、將光信號轉換成電信號的“接收機”，以及傳輸光的回路“光纖”構成。

　　光通信的優(yōu)點(diǎn)

　　1.傳輸距離長(cháng)，經(jīng)濟節能

　　2.一次性傳輸海量信息

　　3.通信速度快

　?。?）傳輸距離長(cháng)，經(jīng)濟節能

　　假設1秒鐘內要傳輸10Gb的信息（100億個(gè)信號），如果使用電通信的話(huà)，每隔100米就要調整一次信號。與此相比，使用光通信的話(huà)，需要調整間隔可為100千米以上。調整信號的次數越少，所使用的機器數量也越少，因此具有經(jīng)濟節能的效果。

　　比如說(shuō)，現在和國外的朋友通話(huà)或上網(wǎng)聊天時(shí)，感覺(jué)與在國內通話(huà)沒(méi)什么兩樣。不像以前那樣聲音會(huì )滯后。在只有電通信的時(shí)代，一次能傳輸的距離短而且傳輸的信息量少，國際間的通信主要通過(guò)人造衛星作為中繼傳輸。但是，使用光通信的話(huà)，一次性傳輸的距離長(cháng)而且傳輸的信息量多，因此，通過(guò)使用鋪設在海底的光纖光纜，就能實(shí)現與海外自然暢通的通信。（電波和光的速度相同。但是，由于經(jīng)由衛星的話(huà)傳輸路徑會(huì )變長(cháng)，信號到達較慢。海底電纜的距離短很多，所以信號會(huì )更快達到。）

　?。?）一次性傳輸海量信息

　　大量用戶(hù)可以同時(shí)接收需要的信息（電影或新聞等）。在1秒鐘內，電通信最多只能傳輸10Gb（100億個(gè)0和1信號）的信息，與此相比，光通信最多可以傳輸1Tb（1萬(wàn)億個(gè)0和1信號）的信息。

　?。?）通信速度快

　　電通信會(huì )因電噪聲出現錯誤，導致通信速度下降。但是，光通信不會(huì )受到噪聲的影響，因此可快速傳輸信號。

　　光通信就是以光波為載波的通信。增加光路帶寬的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率；二是增加單光纖中傳輸的波長(cháng)數，即波分復用技術(shù)（WDM）事實(shí)上，光通信設備只適合在最后幾公里的距離用。

　　最基本的光纖通信系統由數據源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機組成。其中數據源包括所有的信號源，它們是話(huà)音、圖像、數據等業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機和調制器則負責將信號轉變成適合于在光纖上傳輸的光信號，先后用過(guò)的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機則接收光信號，并從中提取信息，然后轉變成電信號，最后得到對應的話(huà)音、圖像、數據等信息。

　　光通信四項技術(shù)

　　基于上述全光網(wǎng)絡(luò )構架有很多核心技術(shù)，它們將引領(lǐng)光通信的未來(lái)發(fā)展。下面著(zhù)重介紹ASON、FTTH、DWM、RPR這四項最重要的技術(shù)。

　?。?）ASON

　　無(wú)論從國內研發(fā)進(jìn)展、試商用情況，還是從國外的發(fā)展經(jīng)驗來(lái)看，國內運營(yíng)商在傳送網(wǎng)中大規模引入ASON技術(shù)將是必然的趨勢。ASON（AutomaTIcally Switched OpTIcal Network，智能光網(wǎng)絡(luò )）是一種光傳送網(wǎng)技術(shù)。目前的產(chǎn)品和市場(chǎng)狀況表明，ASON技術(shù)已經(jīng)達到可商用的成熟程度，隨著(zhù)3G、NGN的大規模部署，業(yè)務(wù)需求將進(jìn)一步帶動(dòng)傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，預計2007年ASON將得到更加廣泛的商用。

　　2006年各大主要設備提供商華為、中興、烽火、Lucent等已經(jīng)推出了其可商用的ASON產(chǎn)品。中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通和中國鐵通陸續開(kāi)展了ASON的應用測試和小規模商用。

　　ASON在國外成功商用的經(jīng)驗表明，ASON將在骨干傳送網(wǎng)發(fā)揮不可替代的作用。例如，ATT的140個(gè)節點(diǎn)覆蓋美國的骨干傳送網(wǎng)；BT組建21CN網(wǎng)，目前已建40個(gè)ASON節點(diǎn)；Vodafone的131個(gè)節點(diǎn)覆蓋英國的ASON骨干傳送網(wǎng)，等等。

　　然而，目前ASON在路由、自動(dòng)發(fā)現、ENNI接口等幾方面的標準化工作還不完善，這成為制約ASON技術(shù)發(fā)展和商用的重要因素。未來(lái)中國將參與更多的ASON標準化工作，同時(shí)，ASON的標準化，尤其是其中ENNI的標準化，將在近年內取得突破性進(jìn)展。

　?。?）FTTH

　　FTTH（Fiber To The Home，光纖到戶(hù)）是下一代寬帶接入的最終目標。目前，實(shí)現FTTH的技術(shù)中，EPON將成為未來(lái)中國的主流技術(shù)，而GPON最具發(fā)展潛力。

　　EPON采用Ethernet封裝方式，所以非常適于承載IP業(yè)務(wù)，符合IP網(wǎng)絡(luò )迅猛發(fā)展的趨勢。目前，國家已經(jīng)將EPON作為“863”計劃重大項目，并在商業(yè)化運作中取得了主動(dòng)權。

　　GPON比EPON更注重對多業(yè)務(wù)的支持能力，因此更適合未來(lái)融合網(wǎng)絡(luò )和融合業(yè)務(wù)的發(fā)展。但是它目前還不夠成熟并且價(jià)格偏高，還無(wú)法在中國大規模推廣。

　　中國的FTTH還處于市場(chǎng)啟動(dòng)階段，離大規模的商業(yè)部署還有一段距離。在未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，運營(yíng)商對本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷是制約FTTH發(fā)展的重要因素，采取“用戶(hù)駐地網(wǎng)運營(yíng)商與房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商合作實(shí)施”的形式，更有利于FTTH產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。從日本、美國、歐洲和韓國等國家的FTTH發(fā)展經(jīng)驗來(lái)看，FTTH的核心推動(dòng)力在于網(wǎng)絡(luò )所提供的豐富內容，而政府對應用和內容的監控和管理政策也會(huì )制約FTTH的發(fā)展。

　?。?）WDM

　　WDM突破了傳統SDH網(wǎng)絡(luò )容量的極限，將成為未來(lái)光網(wǎng)絡(luò )的核心傳輸技術(shù)。

　　按照通道間隔的不同，WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復用）可以分為DWDM（密集波分復用）和CWDM（稀疏波分復用）這兩種技術(shù)。DWDM是當今光纖傳輸領(lǐng)域的首選技術(shù)，但CWDM也有其用武之地。

　　2006年，烽火、華為等設備廠(chǎng)商都推出了自己的DWDM系統，國內運營(yíng)商也開(kāi)展了相關(guān)的測試和小規模商用。未來(lái)DWDM將在對傳輸速率要求苛刻的網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮不可替代的作用，如利用DWDM來(lái)建設骨干網(wǎng)等。

　　相對于DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、對光纖要求低等優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)幾年，電信運營(yíng)商將會(huì )嚴格控制網(wǎng)絡(luò )建設成本，這時(shí)CWDM技術(shù)就有了自己的生存空間，它適合快速、低成本多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )建設，如應用于城域和本地接入網(wǎng)、中小城市的城域核心網(wǎng)等。

　?。?）RPR

　　彈性分組環(huán)（Resilient Packet Ring，RPR）將成為未來(lái)重要的光城域網(wǎng)技術(shù)。近年來(lái)許多國內外傳輸設備廠(chǎng)商都開(kāi)發(fā)了內嵌RPR功能的MSTP設備，RPR技術(shù)得到了大量芯片制造商、設備制造商和運營(yíng)商的支持和參與。

　　在標準化方面，IEEE802.17的RPR標準已經(jīng)被整個(gè)業(yè)界認可，而國內的相關(guān)標準化工作還在進(jìn)行中。未來(lái)RPR將主要應用于城域網(wǎng)骨干和接入方面，同時(shí)也可以在分散的政務(wù)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中應用，還可應用于IDC和ISP之中。

　　光通信優(yōu)點(diǎn)

　　光纖通信之所以受到人們的極大重視，這是因為和其它通信手段相比，具有無(wú)以倫比的優(yōu)越性。

　?。?）通信容量大

　　從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細的光纖可以同時(shí)傳輸1000 億個(gè)話(huà)路。雖然目前遠遠未達到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時(shí)傳輸24 萬(wàn)個(gè)話(huà)路的試驗已經(jīng)取得成功，它比傳統的明線(xiàn)、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖，如果再加上波分復用技術(shù)把一根光纖當作幾根、幾十根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。

　?。?）中繼距離長(cháng)

　　由于光纖具有極低的衰耗系數（目前商用化石英光纖已達0.19dB/km 以下），若配以適當的光發(fā)送與光接收設備，可使其中繼距離達數百公里以上。這是傳統的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無(wú)法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長(cháng)途一、二級干線(xiàn)通信。據報導，用一根光纖同時(shí)傳輸24 萬(wàn)個(gè)話(huà)路、100 公里無(wú)中繼的試驗已經(jīng)取得成功。此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗，已達到傳輸120 萬(wàn)個(gè)話(huà)路、6000 公里無(wú)中繼的水平。因此，在不久的將來(lái)實(shí)現全球無(wú)中繼的光纖通信是完全可能的。

　?。?）保密性能好

　　光波在光纖中傳輸時(shí)只在其芯區進(jìn)行，基本上沒(méi)有光“泄露”出去，因此其保密性能極好。

　?。?）適應能力強

　　是指，不怕外界強電磁場(chǎng)的干擾、耐腐蝕，可撓性強（彎曲半徑大于25 厘米時(shí)其性能不受影響）等。

　?。?）體積小，重量輕

　　便于施工維護便于施工維護便于施工維護便于施工維護 。光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底和架空。

　?。?）原材料來(lái)源豐富潛在價(jià)格低廉

　　制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的。因此其潛在價(jià)格是十分低廉的。