简述光纤通信的发展现状与趋势

　　从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，全世界安装的终端和中继器已超过5000个，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚大量应用，我国也将在近期开始现场试验。需要注意的是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。

    采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限，没有太多潜力可挖了，此外，电的时分复用40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功还是个未知因素，因而更现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（WDM）方式进入大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。光纤可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。鉴于近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2005年预计可超过120亿美元，2008年可达800亿美元，发展趋势之快令人惊讶。

　　与长途网相比，城域网面临更加复杂多变的业务环境，要直接支持大用户，因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力。但其传输距离却很短，通常只有50～80km，因而很少应用光纤放大器，光纤色散也不是问题。显然，在这样的应用环境下，怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素。采用具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案。此时，可以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长，在光路上进行业务量的选路和分插。

　　在这类应用中，开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的水吸收峰，因而若能设法消除这一水峰，则光纤的可用频谱大大扩展。全波光纤就是在这种形势下诞生的。

    以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持IP，分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋。

　　IP over ATM利用ATM的速度快、颗粒细、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的，不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大（达25％～30%）。而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP overATM的弱点。其基本思路是将IP数据包通过点到点协议（PPP）直接映射到SDH帧，省掉了中间复杂的ATM层。具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组，然后利用HDLC组帧，再将字节同步映射进SDH的VC包封中，最后再加上相应SDH开销置入STM－N帧中即可。

　　IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征，形成统一的平面网，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于IP组插和兼容的不同技术体系实现网间互联。最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP overATM封装和分段组装功能，使通透量增加25％～30％，这对于成本很高的广域网而言是十分珍贵的。缺点是网络容量和拥塞控制能力差，大规模网络路由表太复杂，只有业务分级，尚无优先级业务质量，对高质量业务难以确保质量，尚不适于多业务平台，是以运载IP业务为主的网络理想方案。随着千兆比高速路由器的商用化，其发展势头很强。采用这种技术的关键是千兆比高速路由器，这方面近来已有突破性进展，如美国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器（GSR），可在千兆比特速率上实现因特网业务选路，并具有5～60Gbps的多带宽交换能力，提供灵活的拥塞管理、组播和QOS功能，其骨干网速率可以高达2。5Gbps，将来能升级至10Gbps。这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比，转发分组延时也已降至几十微秒量级，不再是问题。总之，随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展，IP over SDH将会得到越来越广泛的应用。

　　光纤传输从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2.4Gbps的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构（IP overOptical）。显然，这是一种最简单直接的体系结构，省掉了中间ATM层与SDH层，减化了层次，减少了网络设备；减少了功能重叠，简化了设备，减轻了网管复杂性，特别是网络配置的复杂性；额外的开销最低，传输效率最高；通过业务量工程设计，可以与IP的不对称业务量特性相匹配；还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，尽量避免缓存，减少延时；由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备，简化了网管，又采用了波分复用技术，其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!

　　综上所述，现实世界是多样性的，网络解决方案也不会是单一的，具体技术的选用还与具体电信运营者的背景有关。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看，IP over Optical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。在相当长的时期，IP over ATM，IP overSDH和IP over Optical将会共存互补，各有其最佳应用场合和领域。

　　从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响。

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