光通信詳解，光通信結(jié)構(gòu)原理及其優(yōu)勢(shì)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?shù)牟ㄩL(zhǎng)數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。

寬帶城域網(wǎng)（BMAN）是我國(guó)信息化建設(shè)的熱點(diǎn)，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(wú)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(diǎn)，如照搬主要用于長(zhǎng)途傳輸?shù)腄WDM，必然成本過(guò)高；同時(shí)早期DWDM對(duì)MAN等靈活多樣性也難以適應(yīng)。面對(duì)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(yùn)而生，并很快成為一種實(shí)用性的設(shè)備。對(duì)光通信來(lái)說(shuō)，其技術(shù)基本成熟，而業(yè)務(wù)需求相對(duì)不足。以被譽(yù)為“寬帶接入最終目標(biāo)”的FTTH為例，其實(shí)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(diǎn)地區(qū)。但是，在2006年，隨著IPTV等三重播放業(yè)務(wù)開(kāi)展，運(yùn)營(yíng)商提供的帶寬已經(jīng)不能滿足用戶對(duì)高清晰電視的要求，隨之FTTH的部署也提上了日程。無(wú)獨(dú)有偶，ASON對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)控制靈活，可為企業(yè)客戶提供個(gè)性化服務(wù)，不少運(yùn)營(yíng)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(lái)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(shí)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(shí)現(xiàn)了全光化，部分網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較快的區(qū)域，也實(shí)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(jī)，通過(guò)電信號(hào)“0和1”發(fā)送信息。光通信是由將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的“發(fā)送機(jī)”、將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的“接收機(jī)”，以及傳輸光的回路“光纖”構(gòu)成。

光通信的優(yōu)點(diǎn)

1.傳輸距離長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)節(jié)能

假設(shè)1秒鐘內(nèi)要傳輸10Gb的信息（100億個(gè)信號(hào)），如果使用電通信的話，每隔100米就要調(diào)整一次信號(hào)。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(hào)的次數(shù)越少，所使用的機(jī)器數(shù)量也越少，因此具有經(jīng)濟(jì)節(jié)能的效果。

比如說(shuō)，現(xiàn)在和國(guó)外的朋友通話或上網(wǎng)聊天時(shí)，感覺(jué)與在國(guó)內(nèi)通話沒(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?shù)木嚯x短而且傳輸?shù)男畔⒘可?，?guó)際間的通信主要通過(guò)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(zhǎng)而且傳輸?shù)男畔⒘慷?，因此，通過(guò)使用鋪設(shè)在海底的光纖光纜，就能實(shí)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(huì)變長(zhǎng)，信號(hào)到達(dá)較慢。海底電纜的距離短很多，所以信號(hào)會(huì)更快達(dá)到。）

（2）一次性傳輸海量信息

大量用戶可以同時(shí)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(gè)0和1信號(hào)）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(hào)）的信息。

（3）通信速度快

電通信會(huì)因電噪聲出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)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(hào)。

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(zhǎng)數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）事實(shí)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(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號(hào)源，它們是話音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)信源編碼所得到的信號(hào)；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，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(jī)則接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

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光通信四項(xiàng)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(lái)發(fā)展。下面著重介紹ASON、FTTH、DWM、RPR這四項(xiàng)最重要的技術(shù)。

（1）ASON

無(wú)論從國(guó)內(nèi)研發(fā)進(jìn)展、試商用情況，還是從國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在傳送網(wǎng)中大規(guī)模引入ASON技術(shù)將是必然的趨勢(shì)。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(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(dòng)傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)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(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)鐵通陸續(xù)開(kāi)展了ASON的應(yīng)用測(cè)試和小規(guī)模商用。

ASON在國(guó)外成功商用的經(jīng)驗(yàn)表明，ASON將在骨干傳送網(wǎng)發(fā)揮不可替代的作用。例如，AT&T的140個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋美國(guó)的骨干傳送網(wǎng)；BT組建21CN網(wǎng)，目前已建40個(gè)ASON節(jié)點(diǎn)；Vodafone的131個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋英國(guó)的ASON骨干傳送網(wǎng)，等等。

然而，目前ASON在路由、自動(dòng)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(lái)中國(guó)將參與更多的ASON標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時(shí)，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(shí)現(xiàn)FTTH的技術(shù)中，EPON將成為未來(lái)中國(guó)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(shì)。目前，國(guó)家已經(jīng)將EPON作為“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目，并在商業(yè)化運(yùn)作中取得了主動(dòng)權(quán)。

GPON比EPON更注重對(duì)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(guó)大規(guī)模推廣。

中國(guó)的FTTH還處于市場(chǎng)啟動(dòng)階段，離大規(guī)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(yùn)營(yíng)商對(duì)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(yùn)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(guó)、歐洲和韓國(guó)等國(guó)家的FTTH發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，F(xiàn)TTH的核心推動(dòng)力在于網(wǎng)絡(luò)所提供的豐富內(nèi)容，而政府對(duì)應(yīng)用和內(nèi)容的監(jiān)控和管理政策也會(huì)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(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(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(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)展了相關(guān)的測(cè)試和小規(guī)模商用。未來(lái)DWDM將在對(duì)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(shè)骨干網(wǎng)等。

相對(duì)于DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、對(duì)光纖要求低等優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)幾年，電信運(yùn)營(yíng)商將會(huì)嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(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。

（4）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(guó)內(nèi)外傳輸設(shè)備廠商都開(kāi)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(yùn)營(yíng)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(gè)業(yè)界認(rèn)可，而國(guó)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作還在進(jìn)行中。未來(lái)RPR將主要應(yīng)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(yīng)用，還可應(yīng)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?yàn)楹推渌ㄐ攀侄蜗啾?，具有無(wú)以倫比的優(yōu)越性。

（1）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(shí)傳輸1000 億個(gè)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(shí)傳輸24 萬(wàn)個(gè)話路的試驗(yàn)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。

（2）中繼距離長(zhǎng)

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(wú)法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長(zhǎng)途一、二級(jí)干線通信。據(jù)報(bào)導(dǎo)，用一根光纖同時(shí)傳輸24 萬(wàn)個(gè)話路、100 公里無(wú)中繼的試驗(yàn)已經(jīng)取得成功。此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗(yàn)，已達(dá)到傳輸120 萬(wàn)個(gè)話路、6000 公里無(wú)中繼的水平。因此，在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)全球無(wú)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(shí)只在其芯區(qū)進(jìn)行，基本上沒(méi)有光“泄露”出去，因此其保密性能極好。

（4）適應(yīng)能力強(qiáng)

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

（5）體積小，重量輕

便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù) 。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。

（6）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。