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光纖通信概念在20世紀60年代末提出，光纖用作通信鏈路1975年才起步，但從那時起它的進展一直令人驚奇。光纖通信元件全球銷售額從1975年微不足道的250萬美元迅速擴展到2000年158億美元，年均增長率高達42％。這種十分可觀的增長還不會停步，待到2025年將達到7390億美元。
基于光纖通信技術(shù)相對單純，通信光纖是一種低成本、寬帶傳輸介質(zhì)，因此擴散十分迅速，不到20年就發(fā)展成為電信骨干傳輸線路。我國城市電話網(wǎng)已經(jīng)基本光纖化，有的城區(qū)光纖也已到居民區(qū)或辦公室，所以，21世紀的光纖骨干網(wǎng)是大容量通信的必然趨勢。光通信網(wǎng)是建設一代化知識經(jīng)濟社會的物質(zhì)基礎，世界各國特別是發(fā)達國家和亞太地區(qū)的一些發(fā)展中國家，光纖通信基礎設施已相當普及，光纖的使用量也達到十分可觀的水平。但是隨著網(wǎng)絡技術(shù)興起和接入網(wǎng)的發(fā)展，使各國對光纖光纜和與光通信有關的各種各樣有源、無源器件的需求再次高漲。因此從現(xiàn)在起，相當長時間內(nèi)光通信市場仍將持續(xù)看好。在過去幾年間，網(wǎng)絡的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化；而另一方面現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被90％以上的雙絞線或銅纜主宰的原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上的巨大反差，說明接入網(wǎng)確實已成為制約全網(wǎng)進一步發(fā)展的“瓶頸”。現(xiàn)在盡管出現(xiàn)了一系列解決這個瓶頸問題的技術(shù)手段，諸如雙絞線上的不對稱數(shù)字用戶環(huán)路接入系統(tǒng)、同軸電纜上的光纖同軸電纜混合接入系統(tǒng)、寬帶無線接入系統(tǒng)等，都是一些過渡性或部分解決方案，唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長遠技術(shù)手段是“光接入網(wǎng)”。目前，以光纖為基礎的光接入網(wǎng)包括有源光纖接入、無源光纖接入、同步光纖接入、光纖同軸電纜混合接入和可交換的數(shù)字圖像接入等。
1、低成本且靈活的有源光纖接入技術(shù)
有源光纖接入技術(shù)（AON）使從局端設備到用戶分配單元之間均用有源光纖傳輸設備，即光電轉(zhuǎn)換設備、有源光電器以及光纖等�，F(xiàn)在，該接入技術(shù)有代表性的是光纖用戶環(huán)路載波系統(tǒng)和靈活接入系統(tǒng)。光纖用戶環(huán)路技術(shù)采用光纖作為傳輸媒介，應用脈沖編碼調(diào)制技術(shù)與光纖傳輸技術(shù)，在一對光纖上復用數(shù)百路直到上千路電話、綜合通信業(yè)務的基本業(yè)務、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務。光纖用戶環(huán)路載波與V接口技術(shù)，特別是與V5接口相結(jié)合降低接入網(wǎng)成本。V5接口是用戶數(shù)字傳輸和程控數(shù)字交換機結(jié)合的新型數(shù)字開放接口，它是實現(xiàn)用戶接入網(wǎng)數(shù)字化、寬帶化及綜合化的關鍵。
寬帶有源光網(wǎng)絡（即綜合數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)）是針對集中用戶區(qū)可提供寬帶綜合業(yè)務、因特網(wǎng)和數(shù)字視頻等業(yè)務的接入，也是寬帶綜合接入的理想方式，將有較大的發(fā)展?jié)摿Α?br>
光纖接入網(wǎng)具有上下行信息都能寬帶化傳送、新建系統(tǒng)具有最佳的性價比、有較長的傳輸距離、能產(chǎn)生更多的業(yè)務并獲得更大收益、運行和維護費用低、傳輸質(zhì)量高、在同一時間內(nèi)可獲得多種功能等明顯優(yōu)點。靈活接入系統(tǒng)是近年才發(fā)展起來的一種新的光纖接入方式，可以采用星型也可采用點對點方式組網(wǎng)。靈活接入系統(tǒng)能傳輸多種業(yè)務，與光纖用戶環(huán)路系統(tǒng)不同的是復用的業(yè)務種類與路數(shù)由其網(wǎng)絡設置，故有“靈活”之說。從一個大容量交換機向周圍多方向輻射信號時，可采用星型組網(wǎng)；點對瞇組網(wǎng)主要用于長距離放號和越界放號，利用光纜傳輸無中繼距離可以達到50km。
2、最終發(fā)展結(jié)局的無源光纖接入技術(shù)
無源光纖接入技術(shù)（PON）與AON不同之處在于不采用有源光器件，而是采用無源的光功率分割技術(shù)，即無源分光技術(shù)達到資源共享和傳送多種業(yè)務。在PON情況下，局端設備用光線路終端代替，而遠端設備則為光網(wǎng)絡的單元，其間設無源分光點。PON適用于分配業(yè)務如視頻點播，網(wǎng)上電影將成為信息高速公路的熱點項目。就看電影來說，用戶從幾十部甚至幾百部電影中進行選擇，點播后最多等15分鐘即可看到，這些就可以滿足用戶需求。用戶如果有興趣的話，還可以隨時點播查詢新聞、資料的影視片段。網(wǎng)絡電視等一些互聯(lián)網(wǎng)家用電器，使用戶可以用電視機來瀏覽因特網(wǎng)，將國際互聯(lián)網(wǎng)送入家庭客廳。
用戶網(wǎng)的光纖化應該是接入網(wǎng)的最終發(fā)展結(jié)局，日本已研制出了實用的產(chǎn)品。該產(chǎn)品是無源光環(huán)路與異步傳輸技術(shù)（ATM）相結(jié)合的產(chǎn)物，也是PON技術(shù)以ATM交換技術(shù)為平臺的多業(yè)務寬帶接入網(wǎng)。目前，國際上的有線電視網(wǎng)絡公司，通訊公司和計算機軟件公司都在交互式電視技術(shù)上進行了卓有成效的工作，并已有相應的產(chǎn)品問世。如摩托羅拉公司制造的Cable Comm就可以在有線電視網(wǎng)上開展通信及其增值業(yè)務，能與公司共網(wǎng)電話網(wǎng)相聯(lián)；GI公司的digicipher II和MPEG-2設備，可以用于有線電視網(wǎng)上數(shù)字電視的壓縮�，F(xiàn)在，無論從技術(shù)上或設備系統(tǒng)上來看，還是包括市場潛力，三網(wǎng)合一的日期不時不遠。在光纖傳輸網(wǎng)絡中只需使用摻鉺光纖放大器，對分路后的信號進行功率補償，就可以采用PON實現(xiàn)三網(wǎng)合一。與AON相比較，PON進行光信號分配時采用無源器件（光分路器）造價低，易于維護，因此電信運營商大都愿意把PON作為光纖接入網(wǎng)改造的基本方式。由上所述可以看出，PON組網(wǎng)靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)從低端到高端的各種各樣應用類型，具有很強的適應性；易于開展低成本寬帶業(yè)務；網(wǎng)絡升級方便，有利于用戶網(wǎng)向全光纖化發(fā)展，也成為新世紀通信技術(shù)的發(fā)展方向。
3、傳送完整嚴密的同步光纖接入技術(shù)
同步光纖接入技術(shù)（SDH）已廣泛用于長距離傳輸系統(tǒng)，并有代替準同步數(shù)字系列技術(shù)之勢。SDH除了光纖環(huán)路之外，還有分插復用和數(shù)字交叉連接等設備。SDH可以由PON或者AON結(jié)合起來使用，能夠使SDH到達用戶和便于組成大容量的光纖接入網(wǎng)。SDH是一種完整嚴密的傳送網(wǎng)技術(shù)體制。這種技術(shù)從一誕生就獲得廣泛支持，現(xiàn)在已成為世界各國核心網(wǎng)的主要傳送技術(shù)。該傳輸體制有利于全球統(tǒng)一基礎網(wǎng)的形成，而且減少了網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間互通互聯(lián)的困難。除了核心網(wǎng)應用以外，目前的市場需求、帶寬需求和技術(shù)都顯示有必要把SDH帶進接入網(wǎng)領域，使SDH的功能和接口盡可能靠近用戶。SDH的固有靈活性，使網(wǎng)絡運營者可以更快更有效地提供用戶所需的業(yè)務要求以及組網(wǎng)需要。特別是對于發(fā)展極其迅速的蜂窩通信系統(tǒng)采用SDH技術(shù)尤其適合，它可以迅速靈活地提供所需的透明通道。跨進新世紀，接入網(wǎng)領域傳輸體制也是呈現(xiàn)向SDH的匯聚趨勢，SDH將進一步地向廣大用戶推進，在接入網(wǎng)領域中占據(jù)更大的市場份額。
我們同時還應該看到：傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)將逐漸向分組網(wǎng)特別是IP網(wǎng)演進。獨立的SDH設備的命運正受到嚴重挑戰(zhàn)。然而這種挑戰(zhàn)在中國這樣的環(huán)境下將是長遠性的。SDH在中近期仍將繼續(xù)發(fā)展。因為基于SDH體制來標準化接入網(wǎng)的傳輸，在技術(shù)上有更大的優(yōu)勢。其優(yōu)勢和主要發(fā)展理由體現(xiàn)在以下5個方面：
�。�1）兼容性強，SDH的各種速率接口都有標準規(guī)范，在硬件上保證各個供應商設備互聯(lián)互通，為統(tǒng)一管理打下基礎。未來的超大容量的核心光傳送網(wǎng)，還將需要更多SDH接入設備。
�。�2）完善的自愈保護能力，能夠增加網(wǎng)絡可靠性。SDH由于其特有的指針調(diào)整機制和環(huán)路管理功能，可以組成多種完備的自愈環(huán)，用戶可根據(jù)需要選擇最佳保護方案。近期內(nèi)SDH仍然是可靠性和生存性最高的傳送網(wǎng)技術(shù)。
�。�3）SDH幀結(jié)構(gòu)中定義了豐富的管理維護開銷字節(jié)，極大地方便維護與管理，由此建立的管理維護系統(tǒng)很容易自動故障定位，可以提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，降低很多維護成本。SDH利用虛容器的特點能夠映射各級速率的準同步數(shù)字系列，而且可以直接接入ATM信號，因此為向?qū)拵Ы尤氚l(fā)展提供了一個理想的平臺。
�。�4）目前的接入網(wǎng)建設，一般155Mbps速率就有滿足需要，但是隨著電話普及率的提高和寬帶化需求，內(nèi)置SDH標準化結(jié)構(gòu)可靈活擴展升級。將SDH進一步擴展至低帶寬用戶，使用STM-0子速率連接對于小帶寬用戶是一種經(jīng)濟有效的方案，同時又能保持全部SDH管理能力和功能。
�。�5）借助SDH的大容量、高可靠性，可組成中繼傳輸與接入的混合網(wǎng)。SDH固有靈活性使其除承載接入業(yè)務外，還可以承載GSM基站、交換機中繼等其它業(yè)務，結(jié)果降低了整個電信網(wǎng)絡投資。網(wǎng)絡運營者能夠更快更有效地提供用戶所需的長期和短期業(yè)務需求及組網(wǎng)需要。SDH正在融合路由功能，支持以太網(wǎng)的透明傳輸，高端的發(fā)展?jié)摿Ω哂?0Gbps，級聯(lián)功能增強了支持ATM/IP的能力。
4.光纖同軸電纜混合接入技術(shù)
在光纖同軸電纜混合接入技術(shù)（HFC）接入中，在局端設備和遠端設備之間采用光纖，而遠端設備至用戶則為同軸電纜。HFC用于有線電視時，在光纖和同軸電纜上傳輸話音、數(shù)據(jù)及圖像信號。HFC是寬帶接入技術(shù)中最早成熟和進入市場的，它建立在有線電視網(wǎng)（CATV）的基礎上，帶寬和經(jīng)濟上的優(yōu)勢使它對用戶有很大的吸引力。光纖同軸電纜混合網(wǎng)在連接上采用線纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)，從技術(shù)上分為動態(tài)分配帶寬速率（適用于因特網(wǎng)接入、公共信息查詢等）和固定帶寬速率（適用于普通電話、可視電話、數(shù)據(jù)專線等）兩類，從傳輸方式又可分為對稱型與非對稱型業(yè)務。
光纖同軸電纜混合接入技術(shù)與其它有線介質(zhì)相比有容量更大，靈活性更強，擴展性也極好，其性價比優(yōu)于數(shù)字用戶線。當然，采用線纜調(diào)制解調(diào)器也有著自己的弱點：首先，以往的有線電視網(wǎng)都是單向廣播式地向用戶傳送電視信號，這無疑不符合網(wǎng)絡信息傳輸交流的特性。因此需要一個繼續(xù)改造的過程，使其能夠承擔交互式傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務。其次，由于以前的HFC是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬方式傳輸?shù)模詡鬏敽筚|(zhì)量受到影響，而且在模擬方式下，過高的頻率會產(chǎn)生大量噪音，因此其頻帶利用率較低。為了解決可能出現(xiàn)的爭奪帶寬及安全問題，電纜電視工業(yè)制定了一個基于線纜服務的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。隨著新用戶增加，老用戶會重新分到上行通道。實際使用中用戶往往以突發(fā)方式傳送或接收數(shù)據(jù)，完全可以與其他用戶共享網(wǎng)絡。另外，它使用56位的數(shù)據(jù)加密技術(shù)標準，并每天采用新密鑰，因此應該有相當?shù)陌踩员Ｕ稀?br>
5.可交換的數(shù)字圖像接入技術(shù)
可交換的數(shù)字圖像接入技術(shù)（SDV）是對光纖同軸電纜混合接入技術(shù)的改進。在采取了SDV時，有線電視使用一根光纖，數(shù)字信號使用另一根光纖，即同纜分纖；或者波分復用時CATV使用一個波長，數(shù)字信號將使用另一個波長。有線電視可用同軸電纜進入普通家庭，數(shù)字電話、數(shù)據(jù)或者數(shù)字圖像可采用普通用戶線或高質(zhì)量電纜進入千家萬戶。
密集波分復用技術(shù)系統(tǒng)的主要部件有激光器、光復用器、光放大器、光接收器和一些分路器。激光器在1550nm范圍內(nèi)工作，保證最少的功耗、盡可能大的傳輸距離和更好的信號完整性。光放大器提高信號強度，補償由于通過長距離傳播而導致的功耗或衰減以增加傳輸距離；光復用器將不同波長的發(fā)送信號混合在一條單獨的光纖上，而分路器則使混合信號分解為接收器的分支波長；光接收器負責檢測進入的光波信號，并且將它轉(zhuǎn)換為一種適當?shù)碾娦盘�，以便于接收設備系統(tǒng)處理。
隨著密集波分復用技術(shù)的發(fā)展，一根光纖上復用的波長可以達到132個以上，從而極大地提高物理層的傳輸能力，就能夠不增設光纖而使網(wǎng)絡擴容。并且，它具有通信頻帶寬，線路穩(wěn)定可靠，保密性能好，抗干擾能力強等優(yōu)點。這樣構(gòu)成的互聯(lián)骨干網(wǎng)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)相比較，帶寬可以有上百倍的增加，成本卻會有成十上百倍的降低，能向各種商業(yè)應用提供高帶寬、高可靠性的傳輸通道，更好地為廣大用戶服務。朗訊公司和貝爾實驗室發(fā)明了世界上第一套數(shù)字光通信系統(tǒng)，率選研制密集波分復用設備，并把它推向市場。2001年，美國預測該市場達到3150百萬美元，世界其余地區(qū)是1450百萬美元；2003年，美國可達5100百萬美元，世界其余地區(qū)為2600百萬美元。從長遠看，這個市場的重點將由美國轉(zhuǎn)向亞太地區(qū)和歐洲。
綜上所述，對于通信和各種信息業(yè)務提供者以及設備制造企業(yè)來說，密集波分復用都是它們建設以數(shù)據(jù)為中心的下一代網(wǎng)絡的一種很有吸引力的方案。但是接入網(wǎng)本身在不斷發(fā)展，一些可用于接入網(wǎng)的新技術(shù)還將不斷出現(xiàn)，很難預料會有什么新的技術(shù)（特別是寬帶方面的技術(shù)），因此我們對接入網(wǎng)的認識、使用和建設方法都存在一個變化的過程。總之，21世紀的光將如同20世紀的電一樣重要、全球數(shù)字化發(fā)展要求加快接入網(wǎng)建設，接入網(wǎng)正逐步從銅線朝光纖方向發(fā)展，讓我們攜手共同迎接新世紀光網(wǎng)絡建設陽光燦爛的未來 ！
摘自《有線電視技術(shù)》2001.10
