浅析下一代光纤网络发展动向

1.我国光纤网的发展

1979年底我国的光通信实验系统在北京、上海、武汉等地先后试用，经过20多年的长足发展，我国现已形成光缆总长度超过100万公里，并在光通信的高新技术研究领域也取得了很大的进展。当时我国的试用系统采用了850nm波长的多模光纤，其传输速率低且性能不够完善。进入八十年代我国采用1300 nm(后改为1310nm)波长窗口的单模光纤通信系统。在八十年代中后期，我国光通信技术步入发展以光纤、数字通信技术为主的通信系统，进入九十年代我国光纤通信网络技术得以迅速发展。先进的SDH系统新技术在我国光网络建设中起到了主要作用，我国成为世界上采用SDH系统新技术最早和最多的国家之一，使我国的光纤通信系统达到世界光纤通信技术的前沿水平。

我国现已建成横穿东西，贯穿南北的"八纵八横"的光纤干线骨干通讯网，为我国宽带通信信息网的进一步发展奠定了坚实的基础。先进的1550nm掺饵光纤放大器(EDFA)和高密集波分复用(DWDM)等高新技术已开始应用于我国的核心网络中。我国的光纤网络及相关技术已进入世界先进水平的行列，进入21世纪我国光纤网络的发展方向是使我国光纤网架进一步合理完善，是我国光纤网络发展新的课题。21世纪世界将进入信息化和知识经济的时代，我国光纤通讯网络的发展面临着机遇和挑战并存，深信在我国已建成的光纤网络基础上，我国的光纤网络建设将向着智能、多色宽带的方向发展，我国的光纤网络将为我国的经济建设发挥重大的作用。

2.光纤网络的主流技术

2.1.光纤新技术

光纤制作技术现已基本成熟，现已大量生产，当今普遍采用的是零色散波长λ0=1.3μm 的单模光纤,而零色散波长λ0=1.55μm 的单模光纤已研制成功,并已进入实用阶段,它在1.55μm波长的衰减很小,约0.22dB/km,所以更适合于长距离大容量传输,是长距离骨干网的优选传输介质。而人们对超长波光纤的研究，其传输距离理论上可达到数千公里，可以达到无中继传输距离，但其仍处于一种理论探讨阶段。

2.2.光纤放大器

1550nm掺饵(Er)光纤放大器(EDFA)，掺饵光纤放大器为数字、模拟以及相干光通信的中继器，可传输不同的码率，并可以同时传输若干波长的光信号。在光纤网络升级中，由模拟信号转换为数字信号、由低码率改为高码率，系统采用光波复用技术扩容时，都不必改变掺饵放大器的线路和设备。掺饵放大器可作为光接收机的前置放大器，光发射机的后置放大器及光源器件的补偿放大器。

2.3.宽带接入

针对不同环境下的商业用户和居民用户有多种宽带接入的解决方案。接入系统主要完成三大功能：高速传输、复用/路由、网络延伸。目前，接入系统的主流技术有：

ADSL技术其能在双绞铜线上经济地传输每秒几兆比特的信息，它即支持传统的话音业务，又支持面向数据的因特网接入，局端ADSL接入复用设备将数据流量复用后，选路到分组网络，将话音流量传送给PSTN、ISDN或其它分组网络。

Cable modem能在光纤同轴混合网中提供高速数据通信，它将同轴电缆传输带宽划分为上行通道和下行通道，因而能提供VOC在线娱乐、因特网接入等业务，同时也能提供PSTN业务。

固定无线接入系统在智能天线和接收机等方面采用了许多高新技术，是接入技术中的一种创新方式，也是目前接入技术中最不确定的一种方式，仍需在今后的实践中进一步的探索。而光接入系统能提供足够的带宽，支持目前可预见的各种业务，但目前尚有技术和经济等问题需进一步的在产品开发及技术上创新，以使其成为21世纪网络接入系统的主流技术。

2.4.硅技术

光网络技术的创新需要从石英光纤维到复合半导体设备等一整套元件，其中包括激光器、传感器、及调制解调器等。为满足这些广泛的功能要求，针对低成本电子设备发展起来的硅技术正在挺进光电子学领域，目前，对光学的硅化处理正沿着两条分别被称为硅光实验室(SIOB)及微电机械系统(MEMS)的道路不断创新。

SIOB技术是在一个硅晶片上，无源器件与激光器和传感器可以集成在活字支撑架上，上面连接着各种各样的元件，对于小型模块，采用SIOB技术制造的光学集成电路有足够的密度。SIOB技术已被应用于集成激光器、光电传感器、无源波分割器、WDM滤波器、无光光纤吸球状透镜附加体、旋转镜、光学转向元件，以及电积金属等。

MEMS是一种微小的坚固机械部件，其尺寸通常为微米级。MEMS具有惊人的丰富功能，并可与复杂芯片实现集成，目前MEMS技术仍处于研究阶段，科学家试图利用硅芯片本身制造出用于光学通信的带有可移动部件的元件，该项技术有着广阔的发展前景，此技术应用将使光网络产生质的飞跃。

现已形成"硅光电技术"这一交叉科学，为硅光电技术的发展奠定了理论基础，现已发展成为推动光网络快速发展动力。

硅技术自80年代中期以来，硅基片及其处理技术已趋于成熟，因硅具有人们渴望得到的许多物理特性，如其折射率稳定，并易于控制，在一个硅晶片上，无源器件与激光器和传感器可以集成在活字支撑架上，采用SioB 技术制造的光学集成电路已具有足够的密度，对于单一晶片进行处理即可生产出大量芯片，多种功能已经集成在芯片上。SioB技术已被广泛应用于集成激光器、光电传感器、无光光纤导分割器、WDM滤波器、无光光纤以及球状透镜附加体、旋转镜、光学转向元件以及电积金属等。

从90年代中期开始，集成光电技术就开始应用于通信网络，如Dragone路由器，一种在DWDM系统中合并和路由波长信道的光集成电路，现已从8信道发展为72信道，微电机系统制造可以通过外延生长，其图案形成和蚀刻处理等，集成电路制造技术在基片上完成，深信在21世纪微电机系统这一硅光电领域的新技术，在不久的将来应用于下一代光网络。

3. 21世纪网络发展展望

在信息时代的今天,网络产业不仅在迅速增长,而且它还在飞快变化,随着全球性的步入信息化时代,网络技术面临着机遇和挑战,在世界网络业都要竭力构建融合的、可靠的高速语音和数据网。作为这样一个巨变产业的必然结果，对于未来网络产品和服务的需求将持续高涨，无论是光、分组、带宽、软件、半导体、无线还是网络咨询，在生成的业务平台上完成特定智能的网络服务器，而网络服务器是建立于多方面技术进步的基础之上，其中包括业务生成软件、程控交换、客户机、服务器以及新的数据库目录系统等。

未来网络要求具备结构设置上高度的灵活性和软件可编程能力，目前发展迅速的智能网是针对现有电话网开发的业务生成平台，未来网络将采用一个与之相似的功能更强的业务平台，这个平台将以用户与服务供应商之间的服务水平协议为基准，通过策略管理器来执行这些协议，策略管理器指示网络设备及其支持系统怎样处理，路由和交换数据包，是提供可靠的、可扩展的、安全的和可管理的数据网络的关键所在。

未来网络将是有四"S"技术为基石组成的，即系统(Systems)、软件(Software)、硅片(Silicon)和服务(Services) 。对此，系统方面，未来网络的核心将是光子、光网络的传输因子将直接是波长而不是分组，载有信息的光子将直接进入城域网、企业网、路由器和服务器、甚至用户家庭。软件方面，网络软件是未来网络的粘合剂，由于客户要求大量可编程的平台来开发各种新业务、新应用，所以软件就会成为一个网络的新增亮点。硅片方面，网络的价值将持续地想芯片转移，对于单芯片系统突破的要求将持续增长，将形成从芯片开始能提供解决方案的设备供应商。服务器方面，在竞争者的环境下，专业化的服务器将是拓展网络市场空间的关键。

目前，用于未来光纤网所有组成部分的廉价器件正在开发和研制之中，对于那些对价格特殊敏感的应用，人们同时还在考虑引进新的体系结构，有些人认为完全透明的端对端光纤网络是不可能的，而另一些人则认为至少从经济效益角度看是如此。同时也有些人正在推测波长到桌面的可能性，由于存在着需求，或者说如果存在需求，光纤网将会越来越靠近用户家庭和桌面，研究人员预期在21世纪光子与网络技术将更加紧密地结合在一起，其对现有通信网络的影响将会超出目前所有人的想象。

人类跨入信息化社会已成为客观发展的必然，知识经济的进一步发展将促进通信信息业成为世界经济中最重要和全球最大的产业。由于光纤通信DWDM掺饵光纤放大器不断取得新的成果,使得单色传输网在本世纪向多色宽带网过渡已成为必然。全球信息基础设施(GII)新概念的形成,已被称之为新一代的因特网,其目标是实现任何人在任何时间任何地点,可以经济、方便、安全地享用各种信息服务,GII的实现形式是综合高速信息网,即为宽带的IP网。目前发达国家对光电集成技术的研究投入大量的人力、物力和财力，在某些领域已形成产业化推动国民经济的高速发展。随着光电集成技术研究取得新的创新，必将形成一条朝阳产业链。虽然光子、电子集成线路(PEIC Photo Electronic Integraed Circuit),所需的工艺复杂，至今尚未商用，但可以深信在大力开展多学科交叉集成技术研究的今天，由电子器件、光电子器件和光波导光子器件的综合集成技术，在21世纪必将成熟，可以预料光电集成工艺一旦成熟，就会使光纤通信技术产生质的飞跃和突破，那时光纤通信网络将向着多色、宽带、智能的方向发展。

网络线缆市场在面临激烈竞争的同时，也将迎来新的机遇，其中最值得关注的是光纤接入网、综合有线电视网和智能化布线。目前光纤在馈线、本地网中的应用已占应用量的半数以上。而接入网中大部分主干电缆、配线电缆仍是模拟的，要将这些落后的设备改造成光纤接入系统，则需要光纤接入系统几万个，光纤几千万km，这对国内光纤光缆厂商是一个高速发展机遇。若综合有线电视网与通信、计算机等网络实现融合互通，将为网络线缆市场的拓展提供了更大的空间。

光纤通信市场的发展也面临着严峻的挑战。入世后加快光纤通信技术的研发，转化和应用，研究拥有自主知识产权的产品，是促进光纤通信产业发展的关键环节，也是在国际市场增强竞争力的手段。我国智能化布线每年正以10%～20%的速度增长，尽管目前市场规模还不大，但随着智能小区的兴起，智能化布线市场必定有更广阔的前景。在这一领域世界著名厂商正云集中国，抢占市场而国内厂商仍处于起步阶段。

我国目前处于第二步战略目标，向第三步战略目标迈进的关键时期。我国经济的高速发展必将带来新的光纤通信市场需求。随着各国的光纤通信市场在整个通信领域中所占比例越来越大，尤其是新技术相继注入市场，使干线网、农话网、市话网、局域网和接入网光纤化比重越来越大。给光纤通信技术的发展提供了广阔的发展空间。

当前，国家把加快信息通信发展放到了一个十分重要的位置，而信息技术是当今世界应用范围最广、产生效益最高、前景最为广阔的科学技术，成为21世纪的世界第一大朝阳产业。因而作为信息技术的支柱技术之一的光纤通信技术，将以较大的力度拉动光纤通信技术的发展。