光纤通信的发展

光纤通信是现代通信网络的主要传输手段。它的发展历史只有一二十年,经历了三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。光纤通信的采用是通信史上的一次重大变革。美、日、英、法等20多个国家宣布不再建设有线通信线路,致力于发展光纤通信。中国光纤通信已进入实用阶段。

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重大革命,它与卫星通信和移动通信并列为20世纪90年代的技术。

进入21世纪后,由于互联网业务的快速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速、超长距离)光波传输系统和网络的需求更加迫切。

光纤通信是以光波为载体传输信息,以光纤为传输介质实现信息传输,达到通信目的的一种新型通信技术。

通信的发展是一个通过不断提高载频来扩大通信容量的过程。光频作为一种载波频率,已经达到了通信载波的上限。因为光是一种频率极高的电磁波,具有巨大的通信容量,是过去通信方式的千倍,具有巨大的吸引力。光通信是人们长期追求的目标,也是通信发展的必然方向。

与以前的电通信相比,光纤通信有很多优点:传输频带宽,通信容量大;传输损耗低,中继距离长;线径细,重量轻,原料为应时,节约金属材料,有利于资源的合理利用;绝缘和抗电磁干扰能力强;还具有耐腐蚀性强、抗辐射性强、缠绕性好、无电火花、泄漏小、保密性强等优点,可用于特殊环境或军事。

FTTH可以为用户提供极其丰富的带宽,因此一直被认为是一种理想的接入方式,对实现信息社会具有重要作用,需要大规模推广和建设。

FTTH需要的光纤数量可能是现有涂层光纤的2 ~ 3倍。

过去,由于FTTH成本高,宽带视频服务和宽带内容缺乏,FTTH一直没有提上日程,只有少量的实验。

由于光电器件的进步,光收发模块和光纤的价格大幅降低;再加上宽带内容的宽松,加速了FTTH的实用化进程。

发达国家对FTTH看法不一:美国AT & amp;t认为FTTH市场很小,并在2003年6月宣称FTTH在20-50年后会有市场。

美国运营商威瑞森和Sprint在10-12年内更积极地采用FTTH进行网络改造。

日本的NTT开发FTTH最早,有近200万用户。

中国FTTH正处于试点阶段。

现在广泛使用的ADSL技术在提供宽带服务方面有一定的优势。

相比FTTH,价格便宜,利用原有铜线网络,使工程建设简单,1 Mbps-500 kbps视频节目传输即可满足需求。

FTTH的大规模推广受到限制。

对于近期将要发展的宽带业务,如在线教育、在线办公、会议电视、网络游戏、远程诊疗等双向业务,以及高清电视上下行传输不对称的业务,ADSL将难以满足。

尤其是高清电视,压缩后其传输速率仍然需要19.2Mbps。

正在用H.264技术开发,可以压缩到5 ~ 6mbps。

一般认为QOS有保证的ADSL最高传输速度串是2Mbps,传输高清电视还是有难度的。

可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。

也就是说,当HDTV服务到来时,FTTH是必要的。

通常有两类:P2P点对点和PON无源光网络。

F2P方案的优点是:每个用户独立传输,互不影响,系统变化灵活;可以使用廉价的低速光电模块;传输距离长。

缺点:为了减少用户直达办公室的光纤和管道数量,需要在用户区安装1个汇总用户的主动节点。

PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以省去光电器件和光纤。

缺点:需要昂贵的高速光电模块;需要使用不同距离的电子模块来区分用户,避免用户上行信号的碰撞;传输距离因PON比而缩短;每个用户的下行带宽互相占用。如果不能保证用户带宽,不仅要扩容网络,还要更换PON和用户模块。

(根据市场价格,PEP比PON更经济)

PON有很多种,一般如下:(1)APON: ATM-PON,适用于ATM交换网络。

(2)BPON:宽带PON。

(3)OPON:通用帧处理的OFP-PON。

(4)EPON:使用以太网技术的PON,GPON是千兆以太网的PON。

(5)WDM-PON:波分复用(WDM)用于区分用户的PON。因为用户与波长有关,维护不方便,所以在FTTH很少使用。

无线接入技术发展迅速。

IEEE802.11g协议,可作为WLAN使用,传输带宽54Mbps,覆盖范围超过100米,已经商用。

如果无线接入WLAN用于用户数据传输,包括VOD的上下行数据和上行数据,上行对于普通用户来说并不大,IEEE 802+05438+0G就可以满足。

使用光纤的FTTH主要解决高清电视宽带视频的下行传输,当然在必要的时候也可以包含一些下行数据。

这就形成了一个“FTTH+无线接入”的家庭网络。

这种家庭网络如果采用PON就特别简单,因为这种PON中没有上行信号,不需要测距电子模块,所以成本大大降低,维护简单。

如果PON的用户组被WiMAX (1 EEE802.5438+06)覆盖并且可以使用,则没有必要建立专用的WLAN。

采用无线接入网是一种趋势,但是无线接入网仍然需要离用户很近的光纤网络来支撑,这和FTTH差不多。

FTTH+无线接入是未来的发展趋势。

光交换的发展

其实可以表述为:交流输入+交流。

光纤只解决传输的问题,还需要解决光交换的问题。

以前的通信网络都是用金属电缆,传输电子信号,用电子开关进行交换。

通信网络除了用户端有一小段传输光信号外,都是光纤。

合理的方法应该是采用光交换。

但由于光交换器件的不成熟,我们只能用“光-电-光”的方式来解决光网络的交换,即先把光信号变成电信号,再经过电子交换变成光信号。

显然是不合理的,低效的,不经济的。

正在开发大容量光开关以实现光交换网络,尤其是ASON自动交换光网络。

通常光网络中传输信息的速度是xGbps,电子交换机是不能胜任的。

一般电子交换应该在低阶群中实现。

而光交换可以实现高速XGbDs交换。

当然,并不是说一切都要靠光来交换,尤其是低速小粒子的信号交换。应该用成熟的电子交易所,没必要用不成熟的。

大容量光交换。

目前在数据网络中,信号是以“包”的形式出现的,称为“包交换”。

袋子里的颗粒比较小,可以电子交换。

但是同方向的大量分组汇总后,当数量较大时,应采用大容量光交换。

具有很少信道和大容量的光交换已经实用。

例如,它用于保护、下行链路和少量路径调度。

一般通过机械光开关和热光开关来实现。

由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,路径数一般为8-16。

电子交换一般有“空分”和“时分”两种模式。

光交换有“空分”、“时分”和“波长交换”。

光时分交换很少用于光纤通信。

光空分交换:通常,光开关可用于将光信号从一根光纤传输到另一根光纤。

空气分离中的光开关包括机械、半导体和热光开关。

利用集成技术,研制了MEMS微电机光开关,其体积小至毫米。

1296x1296MEM光开关(朗讯)已经开发出来,是实验性的。

光波长交换:就是给每个交换对象分配1个特定的波长。

因此,可以发送1的某个波长与某个对象进行通信。

实现光波长交换的关键是开发实用的可变波长光源、光滤波器和集成的低功率、可靠的光开关阵列。

研制了640x640半导体光开关+AWG交叉连接测试系统(康宁公司)。

通过使用光空分和光波分可以构建非常灵活的光交换网络。

日本NTT在千岁市进行波长路由交换实地测试,半径5 km,* * * 43个终端节点(试用5个节点),速度2.5Gbps

被称为ASON的自动交换光网络是进一步发展的方向。

集成光电器件的发展

光电器件和电子器件一样,应该是集成的。

虽然不是所有的光电子器件都需要集成,但是有相当一部分是需要的,也是可以集成的。

目前正在开发的PLC-平面光波导电路,像印刷电路板一样,可以与光电器件组装在一起,也可以直接集成到一个光电器件中。

为了实现FTTH或ASON,需要新的、小的、便宜的和集成的光电器件。

光纤通信市场

众所周知,2000年的IT行业泡沫使得光纤通信行业的生产规模呈爆炸式发展,导致产品生产过剩。

光传输设备、光电器件、光纤价格暴跌。

特别是泡沫时期光纤每公里价格为1200元,Y100价格约为1公里,比铜线还便宜。

光纤通信市场何时复苏?

根据RHK对北美通信业投资的统计和预测,如图2所示,2002年是最低点,相当于倒退了四年。

有所反弹,但还没有恢复。

照此推测,2007-2008年才会恢复。

光纤通信市场也随着IT市场的发展而发展。

这些改进在很大程度上是由FTTH和宽带数字电视推动的。

FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场必须有一个美丽的场景。

FTTH在发达国家已经开始建设并拥有相当大的市场。

总的来说,随着市场需求,装置和设备的利润会逐渐回升,2007-2008年可能会不错。

然而,尽管反倾销成功,光纤行业的价格仍然很低,利润很少。

事实上,在世界范围内,光纤的生产规模过大,FTTH的发展速度受到社会环境的影响,包括公民的经济条件和数字电视的发展,上升缓慢。

据了解,一些大公司已经封了几家光纤厂,可以根据市场情况随时开工生产。结果,总是供大于求。

市场普遍规律是供大于求才能涨价,所以光纤行业要想大赚一笔可能要2009年以后了。

我国欠发达地区和小城镇仍需建设光纤线路,但光纤的消费量仍处于供大于求的范围。

对于中国市场,由于ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的限制,FTTH将会推迟。

中国建设FTTH的社会环境和条件尚不具备,可能需要一段时间。

但是,北京奥运会需要高清电视的推广和设备价格的下降,这将促进FTTH的发展。

预计2007-2008年在中国FTTH推广。

但也有一些大城市的所谓中央商务区(CBD),经济实力相对较强,采用了光纤PTTP来建设。

总的来说,中国FTTH正处于试点阶段。

试点的作用,一方面是探索技术和建设的体验,另一方面也起到竞争抢占用户的作用。

因此,电信运营商和当地业主正在积极试点FTTH,以发展宽带业务。

因此,广播公司面临着巨大的挑战。广播公司应加快发展数字电视,丰富节目内容,并采用有竞争力的商业模式。

如果广播公司想发展点播电视,他们需要双向改造有线电视网络。如果采用光纤网络,完全可以适应未来的技术发展和市场需求。

宽带中国战略

2012年5月工信部发布的《宽带网络基础设施“十二五”规划》中提出,到2015年,全国基本实现“城市光纤到楼,农村宽带到村”。

城市家庭接入带宽达到20兆每秒,农村家庭达到4兆每秒;实现2亿户家庭、4000多万用户光纤到户覆盖,城市新建住宅光纤到户率达到60%以上。

“ADSL是中国宽带市场的主要接入方式和技术,其他宽带速率高的国家基本都是以光纤接入为主。

中国工程院院士赵子森表示,fttp的实现是宽带战略最重要的一环。

中科院院士甘福喜表示,光纤通信具有信息容量大、传输距离远、信号干扰小等优点。

全世界通信系统中90%以上的信息都是通过光纤传输的。

未来5 ~ 10年,预计我国FTTH规模实施每年需要光纤1亿公里以上,这将为国内光纤通信产业的发展带来良好的机遇。

根据国际电信联盟的最新统计,全球已有112个国家和经济体推出了宽带战略。

宽带战略的实施必将带来光纤接入的大发展,使光纤宽带产业成为整个信息通信产业中发展最快、最具潜力的产业之一。

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