淺析下一代光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展動(dòng)向

1.我國(guó)光纖網(wǎng)的發(fā)展

1979年底我國(guó)的光通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在北京、上海、武漢等地先后試用，經(jīng)過(guò)20多年的長(zhǎng)足發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)已形成光纜總長(zhǎng)度超過(guò)100萬(wàn)公里，并在光通信的高新技術(shù)研究領(lǐng)域也取得了很大的進(jìn)展。當(dāng)時(shí)我國(guó)的試用系統(tǒng)采用了850nm波長(zhǎng)的多模光纖，其傳輸速率低且性能不夠完善。進(jìn)入八十年代我國(guó)采用1300 nm(后改為1310nm)波長(zhǎng)窗口的單模光纖通信系統(tǒng)。在八十年代中后期，我國(guó)光通信技術(shù)步入發(fā)展以光纖、數(shù)字通信技術(shù)為主的通信系統(tǒng)，進(jìn)入九十年代我國(guó)光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以迅速發(fā)展。先進(jìn)的SDH系統(tǒng)新技術(shù)在我國(guó)光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中起到了主要作用，我國(guó)成為世界上采用SDH系統(tǒng)新技術(shù)最早和最多的國(guó)家之一，使我國(guó)的光纖通信系統(tǒng)達(dá)到世界光纖通信技術(shù)的前沿水平。

我國(guó)現(xiàn)已建成橫穿東西，貫穿南北的“八縱八橫”的光纖干線骨干通訊網(wǎng)，為我國(guó)寬帶通信信息網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。先進(jìn)的1550nm摻餌光纖放大器(EDFA)和高密集波分復(fù)用(DWDM)等高新技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于我國(guó)的核心網(wǎng)絡(luò)中。我國(guó)的光纖網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)已進(jìn)入世界先進(jìn)水平的行列，進(jìn)入21世紀(jì)我國(guó)光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是使我國(guó)光纖網(wǎng)架進(jìn)一步合理完善，是我國(guó)光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新的課題。21世紀(jì)世界將進(jìn)入信息化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，我國(guó)光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，深信在我國(guó)已建成的光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，我國(guó)的光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將向著智能、多色寬帶的方向發(fā)展，我國(guó)的光纖網(wǎng)絡(luò)將為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮重大的作用。

2.光纖網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)

2.1.光纖新技術(shù)

光纖制作技術(shù)現(xiàn)已基本成熟，現(xiàn)已大量生產(chǎn)，當(dāng)今普遍采用的是零色散波長(zhǎng)λ0=1.3μm 的單模光纖,而零色散波長(zhǎng)λ0=1.55μm 的單模光纖已研制成功,并已進(jìn)入實(shí)用階段,它在1.55μm波長(zhǎng)的衰減很小,約0.22dB/km,所以更適合于長(zhǎng)距離大容量傳輸,是長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)的優(yōu)選傳輸介質(zhì)。而人們對(duì)超長(zhǎng)波光纖的研究，其傳輸距離理論上可達(dá)到數(shù)千公里，可以達(dá)到無(wú)中繼傳輸距離，但其仍處于一種理論探討階段。

2.2.光纖放大器

1550nm摻餌(Er)光纖放大器(EDFA)，摻餌光纖放大器為數(shù)字、模擬以及相干光通信的中繼器，可傳輸不同的碼率，并可以同時(shí)傳輸若干波長(zhǎng)的光信號(hào)。在光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)中，由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)、由低碼率改為高碼率，系統(tǒng)采用光波復(fù)用技術(shù)擴(kuò)容時(shí)，都不必改變摻餌放大器的線路和設(shè)備。摻餌放大器可作為光接收機(jī)的前置放大器，光發(fā)射機(jī)的后置放大器及光源器件的補(bǔ)償放大器。

2.3.寬帶接入

針對(duì)不同環(huán)境下的商業(yè)用戶和居民用戶有多種寬帶接入的解決方案。接入系統(tǒng)主要完成三大功能：高速傳輸、復(fù)用/路由、網(wǎng)絡(luò)延伸。目前，接入系統(tǒng)的主流技術(shù)有：

ADSL技術(shù)其能在雙絞銅線上經(jīng)濟(jì)地傳輸每秒幾兆比特的信息，它即支持傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，又支持面向數(shù)據(jù)的因特網(wǎng)接入，局端ADSL接入復(fù)用設(shè)備將數(shù)據(jù)流量復(fù)用后，選路到分組網(wǎng)絡(luò)，將話音流量傳送給PSTN、ISDN或其它分組網(wǎng)絡(luò)。

Cable modem能在光纖同軸混合網(wǎng)中提供高速數(shù)據(jù)通信，它將同軸電纜傳輸帶寬劃分為上行通道和下行通道，因而能提供VOC在線娛樂(lè)、因特網(wǎng)接入等業(yè)務(wù)，同時(shí)也能提供PSTN業(yè)務(wù)。

固定無(wú)線接入系統(tǒng)在智能天線和接收機(jī)等方面采用了許多高新技術(shù)，是接入技術(shù)中的一種創(chuàng)新方式，也是目前接入技術(shù)中最不確定的一種方式，仍需在今后的實(shí)踐中進(jìn)一步的探索。而光接入系統(tǒng)能提供足夠的帶寬，支持目前可預(yù)見(jiàn)的各種業(yè)務(wù)，但目前尚有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題需進(jìn)一步的在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及技術(shù)上創(chuàng)新，以使其成為21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)的主流技術(shù)。

2.4.硅技術(shù)

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新需要從石英光纖維到復(fù)合半導(dǎo)體設(shè)備等一整套元件，其中包括激光器、傳感器、及調(diào)制解調(diào)器等。為滿足這些廣泛的功能要求，針對(duì)低成本電子設(shè)備發(fā)展起來(lái)的硅技術(shù)正在挺進(jìn)光電子學(xué)領(lǐng)域，目前，對(duì)光學(xué)的硅化處理正沿著兩條分別被稱為硅光實(shí)驗(yàn)室(SIOB)及微電機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的道路不斷創(chuàng)新。

SIOB技術(shù)是在一個(gè)硅晶片上，無(wú)源器件與激光器和傳感器可以集成在活字支撐架上，上面連接著各種各樣的元件，對(duì)于小型模塊，采用SIOB技術(shù)制造的光學(xué)集成電路有足夠的密度。SIOB技術(shù)已被應(yīng)用于集成激光器、光電傳感器、無(wú)源波分割器、WDM濾波器、無(wú)光光纖吸球狀透鏡附加體、旋轉(zhuǎn)鏡、光學(xué)轉(zhuǎn)向元件，以及電積金屬等。

MEMS是一種微小的堅(jiān)固機(jī)械部件，其尺寸通常為微米級(jí)。MEMS具有驚人的豐富功能，并可與復(fù)雜芯片實(shí)現(xiàn)集成，目前MEMS技術(shù)仍處于研究階段，科學(xué)家試圖利用硅芯片本身制造出用于光學(xué)通信的帶有可移動(dòng)部件的元件，該項(xiàng)技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景，此技術(shù)應(yīng)用將使光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

現(xiàn)已形成“硅光電技術(shù)”這一交叉科學(xué)，為硅光電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，現(xiàn)已發(fā)展成為推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展動(dòng)力。

硅技術(shù)自80年代中期以來(lái)，硅基片及其處理技術(shù)已趨于成熟，因硅具有人們渴望得到的許多物理特性，如其折射率穩(wěn)定，并易于控制，在一個(gè)硅晶片上，無(wú)源器件與激光器和傳感器可以集成在活字支撐架上，采用SioB 技術(shù)制造的光學(xué)集成電路已具有足夠的密度，對(duì)于單一晶片進(jìn)行處理即可生產(chǎn)出大量芯片，多種功能已經(jīng)集成在芯片上。SioB技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于集成激光器、光電傳感器、無(wú)光光纖導(dǎo)分割器、WDM濾波器、無(wú)光光纖以及球狀透鏡附加體、旋轉(zhuǎn)鏡、光學(xué)轉(zhuǎn)向元件以及電積金屬等。

從90年代中期開(kāi)始，集成光電技術(shù)就開(kāi)始應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)，如Dragone路由器，一種在DWDM系統(tǒng)中合并和路由波長(zhǎng)信道的光集成電路，現(xiàn)已從8信道發(fā)展為72信道，微電機(jī)系統(tǒng)制造可以通過(guò)外延生長(zhǎng)，其圖案形成和蝕刻處理等，集成電路制造技術(shù)在基片上完成，深信在21世紀(jì)微電機(jī)系統(tǒng)這一硅光電領(lǐng)域的新技術(shù)，在不久的將來(lái)應(yīng)用于下一代光網(wǎng)絡(luò)。

3. 21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展展望

在信息時(shí)代的今天,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)不僅在迅速增長(zhǎng),而且它還在飛快變化,隨著全球性的步入信息化時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn),在世界網(wǎng)絡(luò)業(yè)都要竭力構(gòu)建融合的、可靠的高速語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)。作為這樣一個(gè)巨變產(chǎn)業(yè)的必然結(jié)果，對(duì)于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)的需求將持續(xù)高漲，無(wú)論是光、分組、帶寬、軟件、半導(dǎo)體、無(wú)線還是網(wǎng)絡(luò)咨詢，在生成的業(yè)務(wù)平臺(tái)上完成特定智能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是建立于多方面技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)之上，其中包括業(yè)務(wù)生成軟件、程控交換、客戶機(jī)、服務(wù)器以及新的數(shù)據(jù)庫(kù)目錄系統(tǒng)等。

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)要求具備結(jié)構(gòu)設(shè)置上高度的靈活性和軟件可編程能力，目前發(fā)展迅速的智能網(wǎng)是針對(duì)現(xiàn)有電話網(wǎng)開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)生成平臺(tái)，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將采用一個(gè)與之相似的功能更強(qiáng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)將以用戶與服務(wù)供應(yīng)商之間的服務(wù)水平協(xié)議為基準(zhǔn)，通過(guò)策略管理器來(lái)執(zhí)行這些協(xié)議，策略管理器指示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其支持系統(tǒng)怎樣處理，路由和交換數(shù)據(jù)包，是提供可靠的、可擴(kuò)展的、安全的和可管理的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在。

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將是有四“S”技術(shù)為基石組成的，即系統(tǒng)(Systems)、軟件(Software)、硅片(Silicon)和服務(wù)(Services) 。對(duì)此，系統(tǒng)方面，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的核心將是光子、光網(wǎng)絡(luò)的傳輸因子將直接是波長(zhǎng)而不是分組，載有信息的光子將直接進(jìn)入城域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、路由器和服務(wù)器、甚至用戶家庭。軟件方面，網(wǎng)絡(luò)軟件是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的粘合劑，由于客戶要求大量可編程的平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)各種新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用，所以軟件就會(huì)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的新增亮點(diǎn)。硅片方面，網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值將持續(xù)地想芯片轉(zhuǎn)移，對(duì)于單芯片系統(tǒng)突破的要求將持續(xù)增長(zhǎng)，將形成從芯片開(kāi)始能提供解決方案的設(shè)備供應(yīng)商。服務(wù)器方面，在競(jìng)爭(zhēng)者的環(huán)境下，專業(yè)化的服務(wù)器將是拓展網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)空間的關(guān)鍵。

目前，用于未來(lái)光纖網(wǎng)所有組成部分的廉價(jià)器件正在開(kāi)發(fā)和研制之中，對(duì)于那些對(duì)價(jià)格特殊敏感的應(yīng)用，人們同時(shí)還在考慮引進(jìn)新的體系結(jié)構(gòu)，有些人認(rèn)為完全透明的端對(duì)端光纖網(wǎng)絡(luò)是不可能的，而另一些人則認(rèn)為至少?gòu)慕?jīng)濟(jì)效益角度看是如此。同時(shí)也有些人正在推測(cè)波長(zhǎng)到桌面的可能性，由于存在著需求，或者說(shuō)如果存在需求，光纖網(wǎng)將會(huì)越來(lái)越靠近用戶家庭和桌面，研究人員預(yù)期在21世紀(jì)光子與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將更加緊密地結(jié)合在一起，其對(duì)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的影響將會(huì)超出目前所有人的想象。

人類跨入信息化社會(huì)已成為客觀發(fā)展的必然，知識(shí)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展將促進(jìn)通信信息業(yè)成為世界經(jīng)濟(jì)中最重要和全球最大的產(chǎn)業(yè)。由于光纖通信DWDM摻餌光纖放大器不斷取得新的成果,使得單色傳輸網(wǎng)在本世紀(jì)向多色寬帶網(wǎng)過(guò)渡已成為必然。全球信息基礎(chǔ)設(shè)施(GII)新概念的形成,已被稱之為新一代的因特網(wǎng),其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)任何人在任何時(shí)間任何地點(diǎn),可以經(jīng)濟(jì)、方便、安全地享用各種信息服務(wù),GII的實(shí)現(xiàn)形式是綜合高速信息網(wǎng),即為寬帶的IP網(wǎng)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)光電集成技術(shù)的研究投入大量的人力、物力和財(cái)力，在某些領(lǐng)域已形成產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。隨著光電集成技術(shù)研究取得新的創(chuàng)新，必將形成一條朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)鏈。雖然光子、電子集成線路(PEIC Photo Electronic Integraed Circuit),所需的工藝復(fù)雜，至今尚未商用，但可以深信在大力開(kāi)展多學(xué)科交叉集成技術(shù)研究的今天，由電子器件、光電子器件和光波導(dǎo)光子器件的綜合集成技術(shù)，在21世紀(jì)必將成熟，可以預(yù)料光電集成工藝一旦成熟，就會(huì)使光纖通信技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍和突破，那時(shí)光纖通信網(wǎng)絡(luò)將向著多色、寬帶、智能的方向發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)線纜市場(chǎng)在面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，也將迎來(lái)新的機(jī)遇，其中最值得關(guān)注的是光纖接入網(wǎng)、綜合有線電視網(wǎng)和智能化布線。目前光纖在饋線、本地網(wǎng)中的應(yīng)用已占應(yīng)用量的半數(shù)以上。而接入網(wǎng)中大部分主干電纜、配線電纜仍是模擬的，要將這些落后的設(shè)備改造成光纖接入系統(tǒng)，則需要光纖接入系統(tǒng)幾萬(wàn)個(gè)，光纖幾千萬(wàn)km，這對(duì)國(guó)內(nèi)光纖光纜廠商是一個(gè)高速發(fā)展機(jī)遇。若綜合有線電視網(wǎng)與通信、計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)融合互通，將為網(wǎng)絡(luò)線纜市場(chǎng)的拓展提供了更大的空間。

光纖通信市場(chǎng)的發(fā)展也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。入世后加快光纖通信技術(shù)的研發(fā)，轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，研究擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，是促進(jìn)光纖通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是在國(guó)際市場(chǎng)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的手段。我國(guó)智能化布線每年正以10%～20%的速度增長(zhǎng)，盡管目前市場(chǎng)規(guī)模還不大，但隨著智能小區(qū)的興起，智能化布線市場(chǎng)必定有更廣闊的前景。在這一領(lǐng)域世界著名廠商正云集中國(guó)，搶占市場(chǎng)而國(guó)內(nèi)廠商仍處于起步階段。

我國(guó)目前處于第二步戰(zhàn)略目標(biāo)，向第三步戰(zhàn)略目標(biāo)邁進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展必將帶來(lái)新的光纖通信市場(chǎng)需求。隨著各國(guó)的光纖通信市場(chǎng)在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比例越來(lái)越大，尤其是新技術(shù)相繼注入市場(chǎng)，使干線網(wǎng)、農(nóng)話網(wǎng)、市話網(wǎng)、局域網(wǎng)和接入網(wǎng)光纖化比重越來(lái)越大。給光纖通信技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。

當(dāng)前，國(guó)家把加快信息通信發(fā)展放到了一個(gè)十分重要的位置，而信息技術(shù)是當(dāng)今世界應(yīng)用范圍最廣、產(chǎn)生效益最高、前景最為廣闊的科學(xué)技術(shù)，成為21世紀(jì)的世界第一大朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。因而作為信息技術(shù)的支柱技術(shù)之一的光纖通信技術(shù)，將以較大的力度拉動(dòng)光纖通信技術(shù)的發(fā)展。