光通信詳解，光通信結(jié)構(gòu)原理及其優(yōu)勢優(yōu)點

　　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?shù)牟ㄩL數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。

　　寬帶城域網(wǎng)（BMAN）是我國信息化建設(shè)的熱點，DWDM（密集波分復(fù)用）的巨大帶寬和傳輸數(shù)據(jù)的透明性，無疑是當(dāng)今光纖應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)。然而，MAN等具有傳輸距離短、拓?fù)潇`活和接入類型多等特點，如照搬主要用于長途傳輸?shù)腄WDM，必然成本過高；同時早期DWDM對MAN等靈活多樣性也難以適應(yīng)。面對這種低成本城域范圍的寬帶需求，CWDM（粗波分復(fù)用）技術(shù)應(yīng)運而生，并很快成為一種實用性的設(shè)備。對光通信來說，其技術(shù)基本成熟，而業(yè)務(wù)需求相對不足。以被譽為“寬帶接入最終目標(biāo)”的FTTH為例，其實現(xiàn)技術(shù)EPON已經(jīng)完全成熟，但由于普通用戶上網(wǎng)需要的帶寬不高，使FTTH的商用只限于一些試點地區(qū)。但是，在2006年，隨著IPTV等三重播放業(yè)務(wù)開展，運營商提供的帶寬已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)控制靈活，可為企業(yè)客戶提供個性化服務(wù)，不少運營商為發(fā)展和維系企業(yè)客戶，不惜重金投資建設(shè)ASON。

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

　　光通信就是使用光，向?qū)Ψ絺鬏斝畔⒌募夹g(shù)。

　　光通信的基本結(jié)構(gòu)

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

　　光通信的優(yōu)點

　　1.傳輸距離長，經(jīng)濟節(jié)能

　　2.一次性傳輸海量信息

　　3.通信速度快

　　（1）傳輸距離長，經(jīng)濟節(jié)能

　　假設(shè)1秒鐘內(nèi)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(diào)整一次信號。與此相比，使用光通信的話，需要調(diào)整間隔可為100千米以上。調(diào)整信號的次數(shù)越少，所使用的機器數(shù)量也越少，因此具有經(jīng)濟節(jié)能的效果。

　　比如說，現(xiàn)在和國外的朋友通話或上網(wǎng)聊天時，感覺與在國內(nèi)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?shù)木嚯x短而且傳輸?shù)男畔⒘可?，國際間的通信主要通過人造衛(wèi)星作為中繼傳輸。但是，使用光通信的話，一次性傳輸?shù)木嚯x長而且傳輸?shù)男畔⒘慷?，因此，通過使用鋪設(shè)在海底的光纖光纜，就能實現(xiàn)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(wèi)星的話傳輸路徑會變長，信號到達(dá)較慢。海底電纜的距離短很多，所以信號會更快達(dá)到。）

　?。?）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(nèi)，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。

　?。?）通信速度快

　　電通信會因電噪聲出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)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?shù)牟ㄩL數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）事實上，光通信設(shè)備只適合在最后幾公里的距離用。

　　最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，先后用過的光波窗口有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(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

　　光通信四項技術(shù)

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

　?。?）ASON

　　無論從國內(nèi)研發(fā)進(jìn)展、試商用情況，還是從國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，國內(nèi)運營商在傳送網(wǎng)中大規(guī)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)品和市場狀況表明，ASON技術(shù)已經(jīng)達(dá)到可商用的成熟程度，隨著3G、NGN的大規(guī)模部署，業(yè)務(wù)需求將進(jìn)一步帶動傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計2007年ASON將得到更加廣泛的商用。

　　2006年各大主要設(shè)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、中國聯(lián)通和中國鐵通陸續(xù)開展了ASON的應(yīng)用測試和小規(guī)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個節(jié)點覆蓋美國的骨干傳送網(wǎng)；BT組建21CN網(wǎng)，目前已建40個ASON節(jié)點；Vodafone的131個節(jié)點覆蓋英國的ASON骨干傳送網(wǎng)，等等。

　　然而，目前ASON在路由、自動發(fā)現(xiàn)、ENNI接口等幾方面的標(biāo)準(zhǔn)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。未來中國將參與更多的ASON標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時，ASON的標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是其中ENNI的標(biāo)準(zhǔn)化，將在近年內(nèi)取得突破性進(jìn)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(biāo)。目前，實現(xiàn)FTTH的技術(shù)中，EPON將成為未來中國的主流技術(shù)，而GPON最具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　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權(quán)。

　　GPON比EPON更注重對多業(yè)務(wù)的支持能力，因此更適合未來融合網(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格偏高，還無法在中國大規(guī)模推廣。

　　中國的FTTH還處于市場啟動階段，離大規(guī)模的商業(yè)部署還有一段距離。在未來的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，運營商對本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷是制約FTTH發(fā)展的重要因素，采取“用戶駐地網(wǎng)運營商與房地產(chǎn)開發(fā)商合作實施”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)驗來看，F(xiàn)TTH的核心推動力在于網(wǎng)絡(luò)所提供的豐富內(nèi)容，而政府對應(yīng)用和內(nèi)容的監(jiān)控和管理政策也會制約FTTH的發(fā)展。

　　（3）WDM

　　WDM突破了傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)容量的極限，將成為未來光網(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(fù)用）可以分為DWDM（密集波分復(fù)用）和CWDM（稀疏波分復(fù)用）這兩種技術(shù)。DWDM是當(dāng)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(shè)備廠商都推出了自己的DWDM系統(tǒng)，國內(nèi)運營商也開展了相關(guān)的測試和小規(guī)模商用。未來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來建設(shè)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。未來幾年，電信運營商將會嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，這時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(shè)，如應(yīng)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）將成為未來重要的光城域網(wǎng)技術(shù)。近年來許多國內(nèi)外傳輸設(shè)備廠商都開發(fā)了內(nèi)嵌RPR功能的MSTP設(shè)備，RPR技術(shù)得到了大量芯片制造商、設(shè)備制造商和運營商的支持和參與。

　　在標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE802.17的RPR標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被整個業(yè)界認(rèn)可，而國內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作還在進(jìn)行中。未來RPR將主要應(yīng)用于城域網(wǎng)骨干和接入方面，同時也可以在分散的政務(wù)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于IDC和ISP之中。

　　光通信優(yōu)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(yōu)越性。

　?。?）通信容量大

　　從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以同時傳輸1000 億個話路。雖然目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)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(jīng)取得成功，它比傳統(tǒng)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(fù)用技術(shù)把一根光纖當(dāng)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

　　由于光纖具有極低的衰耗系數(shù)（目前商用化石英光纖已達(dá)0.19dB/km 以下），若配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接收設(shè)備，可使其中繼距離達(dá)數(shù)百公里以上。這是傳統(tǒng)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(jù)報導(dǎo)，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(jīng)取得成功。此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗，已達(dá)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(xiàn)全球無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只在其芯區(qū)進(jìn)行，基本上沒有光“泄露”出去，因此其保密性能極好。

　?。?）適應(yīng)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。

　?。?）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(shè)方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設(shè)，又可以水底和架空。

　?。?）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。