２０１３年第４期（总第１２６期）
信息通信
INFORMATION&COMMUNICATIONS
２０１３
（Ｓｕｍ．Ｎｏ１２６）
光纤通信未来的发展趋势
李
光1，赵
亮2
(1.北京市海军司令部信息化部，北京100000；
北京102100）2.91917部队，
摘要：当今的时代是一个网络化、数字化的时代，信息的获取与人们的生活息息相关，密不可分。在使用网络时，高的通
信效率对于信息的接收和发送都有促进作用，文章介绍了光纤通信技术的一些特点，对其未来的发展趋势进行了一系列讨论。关键词：互联网；光纤；通信中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1673-1131（2013）04-0240-02
0引言
社会现在进入了信息化的时代，日常生活中更多地使用通信来交流。各类新颖的业务高速发展，使得通信速度和用户人数逐渐加快[1]。全世界的IP业务也迅速发展，使得传统的电信通信运营面临大量的竞争对手，也使电信业务的壮大充满新时机。现在信息技术的成长越来越数字化，而且综合性增强；接收与传递信息，电路的分组转变，网络也变得更具智能性和集成性，并且具有很高的稳定性和兼容性，这也促进了
[2~4]
它的灵活发展。
19世纪初，美国有公司开发除了一种新型光纤，损耗非常低，只有20dB/km，后来就开始越来越多地使用光纤通信。光纤通信的带宽大，传输速率快，被当作高速率通信的最合适的传输介质[5]。过去，通信依靠电路，而现在使用光纤，它基于一种高频的光波，依靠光纤进行通信。光纤通信已经有将近30年的历史，在网路方面，其它的通信方式都达不到它的传输容量[6~8]。现在我国的光纤通信发展较为成熟，包括了光缆和通信设备、调制光的元器件等众多行业，移动、联通和电信三家网络的发展促进了宽带质量的提升和光通信领域的加速发展。
光纤通信领域包含的范围广阔，不管是其影响广度还是影响深度，都大大超过了其自身的价值，所以它对整个电信网络和通信行业的发展有着巨大的影响力。光纤通信的改革和前进将会极大地推动电信网和信息产业的发展，为新世纪、新时代的社会经济加速发展带来无限的动力。
力，能够抵御闪电和电离层干扰，也不受太阳黑子影响，更不受人工的电磁波、高压设备和复杂电路系统如光缆等的影响[12]
。（4）信道间干扰小，保密效果好。在传输电磁波时，它的泄漏会使传输信道之间相互干扰，窃听信息变得可能，保密效果差。而使用光纤通信时，由于光信号约束在光波导中，不透光的光纤包层会吸收掉所有泄漏的光波。甚至在拐弯的地方，即使存在大量光纤，泄漏的光波总量也很少，信道之间相互干扰也小，使得从光纤外部窃听信息变得不太可能[13]。
除了这些，光纤的直径小，质量轻巧，比较柔软和方便架设也是其主要特点。制作光纤的原料充足，价格便宜，能适应不同的温度，使用时间长。因为光纤的这些特点，在通信时，它既用在主干线上，也用于电力系统中，可以监督、调控工业，逐渐在各行业使用起来。
2光纤通信的关键技术
2.1运用光纤和光缆技术
有两点可以说明光纤技术得到了提高：（1）传输信息时采用的光纤；（2）运用于特殊用途的光纤。以前光纤仅有3个通信窗口，第一、第二和第三串口，波长分别为850nm、1310nm和1550nm。这几年也研发了L波段和全波光纤的第四和第五窗口，还有S波段[14~16]。使用这些窗口的主要意义是它扩宽了光频，在1280nm~1625nm波段内通信，损耗较低，色散小，成倍地增加了传输容量。采用这项技术提高了经济产出。另外，开发和使用特种光纤，也是一个颇具发展前景的行业。
1光纤通信的特点
（1）带宽大，容量高。光纤比传统的电路通信具有更高的
传输速率，但是光纤通信会受到光纤的色散和光源的调制等特点的限制[9~10]。光纤通信时采用单一的波长，电子终端仪器都具有通信瓶颈，使得光纤的大宽带特点不能充分体现。往往使用其它技术来提高通信容量，尤其当前采用的密集波分复用方法使得光纤通信容量增大。现在单波长方式进行的光纤通信速度最高可达10Gbps。
（2）损耗较低，具有较长的通信中继距离。使用石英光纤进行通信传输，其损耗低于大多数其它传输媒体。未来使用其它具有更低损耗的光纤，预计还可以大幅度使损耗降低[11]。这也表示，依据光信通信体系，会使无中继距离大大增加；而对长距离通信线路来说，减少使用中继站，能大幅度削减系统的成本。
（3）对于电磁波具有很强的干扰能力。光纤是一种绝缘体，它一般用石英制作，所以能抵抗腐蚀，绝缘性能高。另一个相关的主要特点是它的光波对电磁波具有较强的干扰能２４０
2.2有源的光元件
研制和是开发有缘的光元件的行业较为活泼，但是目前已经获得很大的成功，所以发展前景有所减小。现在使用较多的超晶格和量子阱电子元件已经能批量制造并商业化，像多量子阱这类激光器。
2.3无源的光元件
无源的光元件对于光纤通信一样很重要，光纤的接入和运用，促进了无源光元件大量研发。普通的器件已经大规模运用，种类和功能也逐渐得到扩展和完善。而无源的光器件由于其能耗低、品种多、性能全面等优点，广泛运用于光通信系统中。它主要是被用来使光波导和光路得到连通，操控光波的传输方向，调配光波的功率，维护光波导和元件的光耦合，分解和合成光路，维持光信号的交互和连接等[17]。以前开发的光无源器件品种多、数量大，已经能批量生产并商业化，除国内使用外也销往国外。现在能少量生产光路的分解、信号衰减和隔离元件。光纤通信促进了光无源器件的发展，如色散
信息通信
补偿器、光信号连接器、环形器等的出现。虽然这些产品还在初步开发阶段，但也能少量进行生产。根据光纤技术的发展形势可以得出，如大量使用光纤接入网，无源光元件的使用量将大大超过有源器件，这也是接入网发展导致的必然趋势。在整个通信领域，接入网占份额较大，所以接入网有着巨大的发展前景。
将是必然的发展趋势。
李光等：光纤通信未来的发展趋势
3.4光通信网络产品
使网络的链路层结合，通过高性能的路由器，用其来实现
WDM（中文称为光波复用）这种特有波长而直接连接的互联网络，成为光互联网络。它可以提供用户很大的宽带，满足网络发展所需的大容量要求，所以这就必须借助于一些光通信互联网络产品。这些产品包括：光转发仪、OADM、光开关、光
[19]
放大仪、OXC等等。光互联产品的广泛运用可以使得拓扑结构变得更加得自由灵活，也使光交换和全光路由技术逐渐蓬勃发展，最终有可能实现全光网技术的应用。
2.4光的复用技术
光的复用方式多种多样，主要是WDM和OTDM两类。
光复用技术在通信行业发展极为火热，大大促进了光通信产业的前进，使传输技术得到了巨大提高。波分复用目前使用较多的是273个波长，但是研究能达到1022个，很快就能达到几千个波长，而在理论上可达15000个波长的极限，包含了OPDM。多伦多在20世纪末有过报道，使65536个光波集中于一条光纤中，使用声光控制手段，将数字信号显示在广告板上，展示出了密集波分复用手段的重大作用。光时分复用指的是在不同时间，采用相同的频率进行不同信息的传输。这项技术的传递速率能高达320Gb/s。如果结合波分复用和光时分复用，则通信时的容量会得到大幅度提高。
3.5AON技术
在通信领域，将来会依靠AON（全光网）来提高传输速率。
AON是光纤通信将来能达到的最高水平。以前的光网络采用的只是结点之间的全光化，而节点处还是使用电器件，使得干线总容量的增加受到制约，所以实现真正的全光化是一个关键项目。AON用光结点替换电结点，实现结点间的全光化，一直通过光波的方法传输与交互信息，用户使用交换机分析数据不用以Bit实现，可以用波长来决定。
现在全光网络发展还不够成熟，但是它的发展潜力具体。从长远来看，要建立一个实用的、结合WDM和光交换方法的网络体系，实现全光化，解决电光瓶颈，在将来会是广泛使用光通信的必然要求，也是将来网络的重点，还是通信技术提升的最理想水平。
2.5光信号的放大技术
光纤通信中，一个好的技术成果就是光放大器的研发和使用，它使得光复用、AON和光孤子通信技术较快发展。光放大器，简单地说，就是只用来放大光信号的。以前，信号的放大要依靠O/E/O的转换，现在依靠光放大器后很方便地就能放大信号[18]。从通信行业发展形势分析，光纤通信会成为将来通信行业发展的热门。和其它领域相比，光纤通信的意义非凡，会在将来的信息时代中发挥巨大功效。光纤通信技术是将会朝着大容量、长距离的方向发展，使得光交换和全光网络的运用变得广泛。
4结语
在光纤通信中，损耗和色散在普通的线性系统中制约了传送容量和距离。随着光纤制作技术的逐渐加强，光纤损耗已达极限，所以色散问题是大容量、长距离传输信息的限制因素，必须解决。人们为此进行了不止一个世纪的讨论，知道了光纤有非线性行为，它能产生光孤子，可以解决色散问题。所以采用光孤子通信将是新世纪通信行业中，最具发展潜力的一种新的光纤通信方式。
光纤通信从出现到现在，使通信行业发生了大的变化，促进了通信朝着大容量、高效率的方向发展。现在光纤通信是重要的信息传递手段，目前暂时没有其它的技术可以代替。全世界通信领域在萧条状态时，光纤通信前进的脚步也没终止过。对于中国，2001年光光通信市场处于低迷状态，但是2002年还是发展较快，有着增长的趋势。就现在的发展情况而言，将来光纤通信会超着两个主要特点进行发展，即高速率地传送信息和提高传输容量，使主干传送转变为OTN光传送，最后使全光网技术得到实现；逐渐削减接入网成本，以光纤到家为终极目标来进行。就目前通信业的发展形式而言，光纤通信必然会成为将来通信行业的领导者。在不久的将来，人们就可以真正实现光纤到户和实现全光网络[20]。参考文献：
李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势[J].沿海企业与科技，2007,(7):24-25
[2]赵兴富.现代光纤通信技术的发展与趋势[J].电力系统通
信，2005,26(157):27-28
[3]韦乐平.光纤通信技术的发展与展望[J].电信技术,2006,
(11):13-17
[4]曹茂虹,刘礼.光纤通信技术的现状及发展趋势[J].光机电
信息，2007,(3):34-37
２４１
[1]
3光纤通信的发展趋势
3.1光的接收和发送模块
当前网络传送的重要方式是光纤通信，光收发模块用作
接入网的主要元件，促进了干线光传统体系成本的降低，光网络的配置也越来越完善。通信装置的体积逐渐变小，接口密度逐渐提高，使得生成的光器件必须降低成本和功耗低。光收发模块的发展也应该提高频率和传送速度，增大容量和传输距离。
3.2实现光纤的用户到家
我国的FTTx计划还在试运行时期，不够成熟，但是三网的合并和光电子元件的发展，光收发模块和光纤成本的减小，还有较宽容量，使得光纤到户计划加快进行。FTTx未来会在光通信市场有重大应用，在加快信息通信的需求下，要使光纤达到小区每个办公室、每户住宅，解决光纤到户问题。老城区和农村要实现FTTC和FTTN。在无线通信中，都将使用接入网，但这需要光纤接入到每一用户来提供支持，相当于光纤到户。将来最具发展前景的就是光纤到户和无线接入的结合。
3.3新型的光纤光缆
新一代网络需要铺设大的传输容量的光纤设备，而干线网和城域网对通信提出的要求不同，因此开发了两种新型光纤来满足需要。一种叫做非零色散光纤，另一种是无水吸收峰光纤。XPON的应用在将来宽带接入技术方面会大有前景。但是考虑到现在的技术发展和实际成本等，电信接入网络大量运用这一技术还需要很长一段时间，所以新型光纤的研发
２０１３年第４期（总第１２６期）
信息通信
INFORMATION&COMMUNICATIONS
２０１３
（Ｓｕｍ．Ｎｏ１２６）
光纤通信未来的发展趋势
李
光1，赵
亮2
(1.北京市海军司令部信息化部，北京100000；
北京102100）2.91917部队，
摘要：当今的时代是一个网络化、数字化的时代，信息的获取与人们的生活息息相关，密不可分。在使用网络时，高的通
信效率对于信息的接收和发送都有促进作用，文章介绍了光纤通信技术的一些特点，对其未来的发展趋势进行了一系列讨论。关键词：互联网；光纤；通信中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1673-1131（2013）04-0240-02
0引言
社会现在进入了信息化的时代，日常生活中更多地使用通信来交流。各类新颖的业务高速发展，使得通信速度和用户人数逐渐加快[1]。全世界的IP业务也迅速发展，使得传统的电信通信运营面临大量的竞争对手，也使电信业务的壮大充满新时机。现在信息技术的成长越来越数字化，而且综合性增强；接收与传递信息，电路的分组转变，网络也变得更具智能性和集成性，并且具有很高的稳定性和兼容性，这也促进了
[2~4]
它的灵活发展。
19世纪初，美国有公司开发除了一种新型光纤，损耗非常低，只有20dB/km，后来就开始越来越多地使用光纤通信。光纤通信的带宽大，传输速率快，被当作高速率通信的最合适的传输介质[5]。过去，通信依靠电路，而现在使用光纤，它基于一种高频的光波，依靠光纤进行通信。光纤通信已经有将近30年的历史，在网路方面，其它的通信方式都达不到它的传输容量[6~8]。现在我国的光纤通信发展较为成熟，包括了光缆和通信设备、调制光的元器件等众多行业，移动、联通和电信三家网络的发展促进了宽带质量的提升和光通信领域的加速发展。
光纤通信领域包含的范围广阔，不管是其影响广度还是影响深度，都大大超过了其自身的价值，所以它对整个电信网络和通信行业的发展有着巨大的影响力。光纤通信的改革和前进将会极大地推动电信网和信息产业的发展，为新世纪、新时代的社会经济加速发展带来无限的动力。
力，能够抵御闪电和电离层干扰，也不受太阳黑子影响，更不受人工的电磁波、高压设备和复杂电路系统如光缆等的影响[12]
。（4）信道间干扰小，保密效果好。在传输电磁波时，它的泄漏会使传输信道之间相互干扰，窃听信息变得可能，保密效果差。而使用光纤通信时，由于光信号约束在光波导中，不透光的光纤包层会吸收掉所有泄漏的光波。甚至在拐弯的地方，即使存在大量光纤，泄漏的光波总量也很少，信道之间相互干扰也小，使得从光纤外部窃听信息变得不太可能[13]。
除了这些，光纤的直径小，质量轻巧，比较柔软和方便架设也是其主要特点。制作光纤的原料充足，价格便宜，能适应不同的温度，使用时间长。因为光纤的这些特点，在通信时，它既用在主干线上，也用于电力系统中，可以监督、调控工业，逐渐在各行业使用起来。
2光纤通信的关键技术
2.1运用光纤和光缆技术
有两点可以说明光纤技术得到了提高：（1）传输信息时采用的光纤；（2）运用于特殊用途的光纤。以前光纤仅有3个通信窗口，第一、第二和第三串口，波长分别为850nm、1310nm和1550nm。这几年也研发了L波段和全波光纤的第四和第五窗口，还有S波段[14~16]。使用这些窗口的主要意义是它扩宽了光频，在1280nm~1625nm波段内通信，损耗较低，色散小，成倍地增加了传输容量。采用这项技术提高了经济产出。另外，开发和使用特种光纤，也是一个颇具发展前景的行业。
1光纤通信的特点
（1）带宽大，容量高。光纤比传统的电路通信具有更高的
传输速率，但是光纤通信会受到光纤的色散和光源的调制等特点的限制[9~10]。光纤通信时采用单一的波长，电子终端仪器都具有通信瓶颈，使得光纤的大宽带特点不能充分体现。往往使用其它技术来提高通信容量，尤其当前采用的密集波分复用方法使得光纤通信容量增大。现在单波长方式进行的光纤通信速度最高可达10Gbps。
（2）损耗较低，具有较长的通信中继距离。使用石英光纤进行通信传输，其损耗低于大多数其它传输媒体。未来使用其它具有更低损耗的光纤，预计还可以大幅度使损耗降低[11]。这也表示，依据光信通信体系，会使无中继距离大大增加；而对长距离通信线路来说，减少使用中继站，能大幅度削减系统的成本。
（3）对于电磁波具有很强的干扰能力。光纤是一种绝缘体，它一般用石英制作，所以能抵抗腐蚀，绝缘性能高。另一个相关的主要特点是它的光波对电磁波具有较强的干扰能２４０
2.2有源的光元件
研制和是开发有缘的光元件的行业较为活泼，但是目前已经获得很大的成功，所以发展前景有所减小。现在使用较多的超晶格和量子阱电子元件已经能批量制造并商业化，像多量子阱这类激光器。
2.3无源的光元件
无源的光元件对于光纤通信一样很重要，光纤的接入和运用，促进了无源光元件大量研发。普通的器件已经大规模运用，种类和功能也逐渐得到扩展和完善。而无源的光器件由于其能耗低、品种多、性能全面等优点，广泛运用于光通信系统中。它主要是被用来使光波导和光路得到连通，操控光波的传输方向，调配光波的功率，维护光波导和元件的光耦合，分解和合成光路，维持光信号的交互和连接等[17]。以前开发的光无源器件品种多、数量大，已经能批量生产并商业化，除国内使用外也销往国外。现在能少量生产光路的分解、信号衰减和隔离元件。光纤通信促进了光无源器件的发展，如色散
信息通信
补偿器、光信号连接器、环形器等的出现。虽然这些产品还在初步开发阶段，但也能少量进行生产。根据光纤技术的发展形势可以得出，如大量使用光纤接入网，无源光元件的使用量将大大超过有源器件，这也是接入网发展导致的必然趋势。在整个通信领域，接入网占份额较大，所以接入网有着巨大的发展前景。
将是必然的发展趋势。
李光等：光纤通信未来的发展趋势
3.4光通信网络产品
使网络的链路层结合，通过高性能的路由器，用其来实现
WDM（中文称为光波复用）这种特有波长而直接连接的互联网络，成为光互联网络。它可以提供用户很大的宽带，满足网络发展所需的大容量要求，所以这就必须借助于一些光通信互联网络产品。这些产品包括：光转发仪、OADM、光开关、光
[19]
放大仪、OXC等等。光互联产品的广泛运用可以使得拓扑结构变得更加得自由灵活，也使光交换和全光路由技术逐渐蓬勃发展，最终有可能实现全光网技术的应用。
2.4光的复用技术
光的复用方式多种多样，主要是WDM和OTDM两类。
光复用技术在通信行业发展极为火热，大大促进了光通信产业的前进，使传输技术得到了巨大提高。波分复用目前使用较多的是273个波长，但是研究能达到1022个，很快就能达到几千个波长，而在理论上可达15000个波长的极限，包含了OPDM。多伦多在20世纪末有过报道，使65536个光波集中于一条光纤中，使用声光控制手段，将数字信号显示在广告板上，展示出了密集波分复用手段的重大作用。光时分复用指的是在不同时间，采用相同的频率进行不同信息的传输。这项技术的传递速率能高达320Gb/s。如果结合波分复用和光时分复用，则通信时的容量会得到大幅度提高。
3.5AON技术
在通信领域，将来会依靠AON（全光网）来提高传输速率。
AON是光纤通信将来能达到的最高水平。以前的光网络采用的只是结点之间的全光化，而节点处还是使用电器件，使得干线总容量的增加受到制约，所以实现真正的全光化是一个关键项目。AON用光结点替换电结点，实现结点间的全光化，一直通过光波的方法传输与交互信息，用户使用交换机分析数据不用以Bit实现，可以用波长来决定。
现在全光网络发展还不够成熟，但是它的发展潜力具体。从长远来看，要建立一个实用的、结合WDM和光交换方法的网络体系，实现全光化，解决电光瓶颈，在将来会是广泛使用光通信的必然要求，也是将来网络的重点，还是通信技术提升的最理想水平。
2.5光信号的放大技术
光纤通信中，一个好的技术成果就是光放大器的研发和使用，它使得光复用、AON和光孤子通信技术较快发展。光放大器，简单地说，就是只用来放大光信号的。以前，信号的放大要依靠O/E/O的转换，现在依靠光放大器后很方便地就能放大信号[18]。从通信行业发展形势分析，光纤通信会成为将来通信行业发展的热门。和其它领域相比，光纤通信的意义非凡，会在将来的信息时代中发挥巨大功效。光纤通信技术是将会朝着大容量、长距离的方向发展，使得光交换和全光网络的运用变得广泛。
4结语
在光纤通信中，损耗和色散在普通的线性系统中制约了传送容量和距离。随着光纤制作技术的逐渐加强，光纤损耗已达极限，所以色散问题是大容量、长距离传输信息的限制因素，必须解决。人们为此进行了不止一个世纪的讨论，知道了光纤有非线性行为，它能产生光孤子，可以解决色散问题。所以采用光孤子通信将是新世纪通信行业中，最具发展潜力的一种新的光纤通信方式。
光纤通信从出现到现在，使通信行业发生了大的变化，促进了通信朝着大容量、高效率的方向发展。现在光纤通信是重要的信息传递手段，目前暂时没有其它的技术可以代替。全世界通信领域在萧条状态时，光纤通信前进的脚步也没终止过。对于中国，2001年光光通信市场处于低迷状态，但是2002年还是发展较快，有着增长的趋势。就现在的发展情况而言，将来光纤通信会超着两个主要特点进行发展，即高速率地传送信息和提高传输容量，使主干传送转变为OTN光传送，最后使全光网技术得到实现；逐渐削减接入网成本，以光纤到家为终极目标来进行。就目前通信业的发展形式而言，光纤通信必然会成为将来通信行业的领导者。在不久的将来，人们就可以真正实现光纤到户和实现全光网络[20]。参考文献：
李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势[J].沿海企业与科技，2007,(7):24-25
[2]赵兴富.现代光纤通信技术的发展与趋势[J].电力系统通
信，2005,26(157):27-28
[3]韦乐平.光纤通信技术的发展与展望[J].电信技术,2006,
(11):13-17
[4]曹茂虹,刘礼.光纤通信技术的现状及发展趋势[J].光机电
信息，2007,(3):34-37
２４１
[1]
3光纤通信的发展趋势
3.1光的接收和发送模块
当前网络传送的重要方式是光纤通信，光收发模块用作
接入网的主要元件，促进了干线光传统体系成本的降低，光网络的配置也越来越完善。通信装置的体积逐渐变小，接口密度逐渐提高，使得生成的光器件必须降低成本和功耗低。光收发模块的发展也应该提高频率和传送速度，增大容量和传输距离。
3.2实现光纤的用户到家
我国的FTTx计划还在试运行时期，不够成熟，但是三网的合并和光电子元件的发展，光收发模块和光纤成本的减小，还有较宽容量，使得光纤到户计划加快进行。FTTx未来会在光通信市场有重大应用，在加快信息通信的需求下，要使光纤达到小区每个办公室、每户住宅，解决光纤到户问题。老城区和农村要实现FTTC和FTTN。在无线通信中，都将使用接入网，但这需要光纤接入到每一用户来提供支持，相当于光纤到户。将来最具发展前景的就是光纤到户和无线接入的结合。
3.3新型的光纤光缆
新一代网络需要铺设大的传输容量的光纤设备，而干线网和城域网对通信提出的要求不同，因此开发了两种新型光纤来满足需要。一种叫做非零色散光纤，另一种是无水吸收峰光纤。XPON的应用在将来宽带接入技术方面会大有前景。但是考虑到现在的技术发展和实际成本等，电信接入网络大量运用这一技术还需要很长一段时间，所以新型光纤的研发