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數,即波分復用技術(WDM)。
寬帶城域網(BMAN)是我國信息化建設的熱點,DWDM(密集波分復用)的巨大帶寬和傳輸數據的透明性,無疑是當今光纖應用領域的首選技術。然而,MAN等具有傳輸距離短、拓撲靈活和接入類型多等特點,如照搬主要用于長途傳輸的DWDM,必然成本過高;同時早期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)技術應運而生,并很快成為一種實用性的設備。對光通信來說,其技術基本成熟,而業務需求相對不足。以被譽為“寬帶接入最終目標”的FTTH為例,其實現技術EPON已經完全成熟,但由于普通用戶上網需要的帶寬不高,使FTTH的商用只限于一些試點地區。但是,在2006年,隨著IPTV等三重播放業務開展,運營商提供的帶寬已經不能滿足用戶對高清晰電視的要求,隨之FTTH的部署也提上了日程。無獨有偶,ASON對傳輸網絡控制靈活,可為企業客戶提供個性化服務,不少運營商為發展和維系企業客戶,不惜重金投資建設ASON。
未來傳輸網絡的最終目標,是構建全光網絡,即在接入網、城域網、骨干網完全實現“光纖傳輸代替銅線傳輸”。骨干網和城域網已經基本實現了全光化,部分網絡發展較快的區域,也實現了部分的接入層的光進銅退。
光通信就是使用光,向對方傳輸信息的技術。
光通信的基本結構
我們身邊的電腦和手機,通過電信號“0和1”發送信息。光通信是由將電信號轉換成光信號的“發送機”、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。
光通信的優點
1.傳輸距離長,經濟節能
2.一次性傳輸海量信息
3.通信速度快
(1)傳輸距離長,經濟節能
假設1秒鐘內要傳輸10Gb的信息(100億個信號),如果使用電通信的話,每隔100米就要調整一次信號。與此相比,使用光通信的話,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,因此具有經濟節能的效果。
比如說,現在和國外的朋友通話或上網聊天時,感覺與在國內通話沒什么兩樣。不像以前那樣聲音會滯后。在只有電通信的時代,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人造衛星作為中繼傳輸。但是,使用光通信的話,一次性傳輸的距離長而且傳輸的信息量多,因此,通過使用鋪設在海底的光纖光纜,就能實現與海外自然暢通的通信。(電波和光的速度相同。但是,由于經由衛星的話傳輸路徑會變長,信號到達較慢。海底電纜的距離短很多,所以信號會更快達到。)
(2)一次性傳輸海量信息
大量用戶可以同時接收需要的信息(電影或新聞等)。在1秒鐘內,電通信最多只能傳輸10Gb(100億個0和1信號)的信息,與此相比,光通信最多可以傳輸1Tb(1萬億個0和1信號)的信息。
(3)通信速度快
電通信會因電噪聲出現錯誤,導致通信速度下降。但是,光通信不會受到噪聲的影響,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數,即波分復用技術(WDM)事實上,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、光發送端、光學信道和光接收機組成。其中數據源包括所有的信號源,它們是話音、圖像、數據等業務經過信源編碼所得到的信號;光發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,先后用過的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光學信道包括最基本的光纖,還有中繼放大器EDFA等;而光學接收機則接收光信號,并從中提取信息,然后轉變成電信號,最后得到對應的話音、圖像、數據等信息。
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光通信四項技術
基于上述全光網絡構架有很多核心技術,它們將引領光通信的未來發展。下面著重介紹ASON、FTTH、DWM、RPR這四項最重要的技術。
(1)ASON
無論從國內研發進展、試商用情況,還是從國外的發展經驗來看,國內運營商在傳送網中大規模引入ASON技術將是必然的趨勢。ASON(Automatically Switched Optical Network,智能光網絡)是一種光傳送網技術。目前的產品和市場狀況表明,ASON技術已經達到可商用的成熟程度,隨著3G、NGN的大規模部署,業務需求將進一步帶動傳送網技術的發展,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等已經推出了其可商用的ASON產品。中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通和中國鐵通陸續開展了ASON的應用測試和小規模商用。
ASON在國外成功商用的經驗表明,ASON將在骨干傳送網發揮不可替代的作用。例如,AT&T的140個節點覆蓋美國的骨干傳送網;BT組建21CN網,目前已建40個ASON節點;Vodafone的131個節點覆蓋英國的ASON骨干傳送網,等等。
然而,目前ASON在路由、自動發現、ENNI接口等幾方面的標準化工作還不完善,這成為制約ASON技術發展和商用的重要因素。未來中國將參與更多的ASON標準化工作,同時,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展。
(2)FTTH
FTTH(Fiber To The Home,光纖到戶)是下一代寬帶接入的最終目標。目前,實現FTTH的技術中,EPON將成為未來中國的主流技術,而GPON最具發展潛力。
EPON采用Ethernet封裝方式,所以非常適于承載IP業務,符合IP網絡迅猛發展的趨勢。目前,國家已經將EPON作為“863”計劃重大項目,并在商業化運作中取得了主動權。
GPON比EPON更注重對多業務的支持能力,因此更適合未來融合網絡和融合業務的發展。但是它目前還不夠成熟并且價格偏高,還無法在中國大規模推廣。
中國的FTTH還處于市場啟動階段,離大規模的商業部署還有一段距離。在未來的產業化發展中,運營商對本地網“最后一公里”的壟斷是制約FTTH發展的重要因素,采取“用戶駐地網運營商與房地產開發商合作實施”的形式,更有利于FTTH產業的健康發展。從日本、美國、歐洲和韓國等國家的FTTH發展經驗來看,FTTH的核心推動力在于網絡所提供的豐富內容,而政府對應用和內容的監控和管理政策也會制約FTTH的發展。
(3)WDM
WDM突破了傳統SDH網絡容量的極限,將成為未來光網絡的核心傳輸技術。
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。DWDM是當今光纖傳輸領域的首選技術,但CWDM也有其用武之地。
2006年,烽火、華為等設備廠商都推出了自己的DWDM系統,國內運營商也開展了相關的測試和小規模商用。未來DWDM將在對傳輸速率要求苛刻的網絡中發揮不可替代的作用,如利用DWDM來建設骨干網等。
相對于DWDM,CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、對光纖要求低等優點。未來幾年,電信運營商將會嚴格控制網絡建設成本,這時CWDM技術就有了自己的生存空間,它適合快速、低成本多業務網絡建設,如應用于城域和本地接入網、中小城市的城域核心網等。
(4)RPR
彈性分組環(Resilient Packet Ring,RPR)將成為未來重要的光城域網技術。近年來許多國內外傳輸設備廠商都開發了內嵌RPR功能的MSTP設備,RPR技術得到了大量芯片制造商、設備制造商和運營商的支持和參與。
在標準化方面,IEEE802.17的RPR標準已經被整個業界認可,而國內的相關標準化工作還在進行中。未來RPR將主要應用于城域網骨干和接入方面,同時也可以在分散的政務網、企業網和校園網中應用,還可應用于IDC和ISP之中。
光通信優點
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,具有無以倫比的優越性。
(1)通信容量大
從理論上講,一根僅有頭發絲粗細的光纖可以同時傳輸1000 億個話路。雖然目前遠遠未達到如此高的傳輸容量,但用一根光纖同時傳輸24 萬個話路的試驗已經取得成功,它比傳統的明線、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。
(2)中繼距離長
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)等根本無法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長途一、二級干線通信。據報導,用一根光纖同時傳輸24 萬個話路、100 公里無中繼的試驗已經取得成功。此外,已在進行的光孤子通信試驗,已達到傳輸120 萬個話路、6000 公里無中繼的水平。因此,在不久的將來實現全球無中繼的光纖通信是完全可能的。
(3)保密性能好
光波在光纖中傳輸時只在其芯區進行,基本上沒有光“泄露”出去,因此其保密性能極好。
(4)適應能力強
是指,不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕,可撓性強(彎曲半徑大于25 厘米時其性能不受影響)等。
(5)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。
(6)原材料來源豐富潛在價格低廉
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。因此其潛在價格是十分低廉的。
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