光纤通信发展历程

发布人:红松小e 发布时间:2020-09-18 17:40:22

自光纤问世以来,光纤通信的发展主要经历了4个发展时期。第—个时期是20世纪70年代初期发展阶段,主要解决了光纤的低损耗、光源和光接收器等光器件及小容量的光纤通信系统的商用化。到1976年,日本电报电话公司使光纤损耗下降到0.5dB/km.1979年,日本电报电话公司硏制出损耗0.2dB/km的光纤.目前,通信光纤最低损耗为0.17dB/km.

光纤通信发展历程

 

第二个时期是20世纪80年代的准同步数字系列(PDH)设备的突破和商用化。这个时期光纤开始代替电缆,数字传输制取代模拟传输制。由于PDH系统是点对点系统,没有国际统一的光接口规范、上下电路不方便、成本高、帧结构中没有足够的管理比特,无法进行网络的运行、管理与维护等缺点,中期出现了同步数字系列(SDH)。
 

第三个时期是20世纪90年代的通信标准的建立和同步数字系列(SDH)设备的研制成功及其大量商用化。
 

1984年初,美国贝尔通信研究所首先开始了同步信号光传输体系的硏究。1985年美国国家标准协会(ANS)根据贝尔通信研究所提出的建立全同步网的构想,决定起草光同步网标准,并命名为同步光网络( Synchronous Optical Network,SONET)。SONET的最初目标是要使各个供应商生产的设备有统一的标准光接口,使网络在光路上能够互通.后来的发展大大超出这个目标,形成了全新的传输体系,从而引出了传送网的概念.它已不再是只针对某种数字光通信设备或系统的规范,而是一个全网的概念。
 

1986年国际电报电话咨询委员会( CCITT)开始审议 SONET标准,随后建议增加2Mbit/s和34Mbit/s支路接口,随后在设备功能、光接口、组网方式和网络管理等方面逐步地予以规范,到目前为止已形成了—个完整的全球统一的光纤数字通信标准。SDH真正实现了网络化的运行、管理与维护,由于实现大容量传输、传输性能好,在干线上光纤开始全面取代电缆,SDH中光只是用来实现大容量传输,所有的交换、选路和其他智能都是在电层面上实现的;SDH技术偏重于业务的电层处理,具有灵活的调度、管理和保护能力,OAM功能完善。但是,它以VC4为基本交叉调度颗粒,采用单通道线路,容量增长和调度颗粒大小受到限制,无法满足业务的快速增长。
 

第四个时期是21世纪以来,波分复用(WDM)通信系统设备的突破和大量商用化。随着现代电信网对传输容量要求的急剧提高,利用电时分复用方式已日益接近硅和镓砷技术的极限:当系统的传输速率超过10Gbit/s时,由于受到电子迁移速率的限制,即所谓的"电子瓶颈"问题,电时分复用方式实现起来非常困难,并且传输设备的价格也很高,光纤色度色散和极化模色散的影响也日益加重.因此,如何充分利用光纤的频带资源,提高系统的通信容量,从而降低每一通路的成本,成了光纤通信理论和设计上的重要问题。
 

光波分复用是多个信源的电信号调制各自的光载波,经复用后在一根光纤上传输,使一根光纤起到多根光纤的作用,通信容量成数十倍、百倍地提高.采用WDM技术可以大幅度扩大通信容量,降低每话路成本。有人说WDM是通信史上的一大革命。也有人把它提高到与摩尔定律一样的高度。不过WDM给人类带来的好处显而易见:新技术将不同的颜色(波长)组合到同一光纤上,再分出很多颜色。这样,要增加通信线路的话,只要在采用WDM技术的光缆上加一点颜色就可以了,而无须挖地开路。
 

WDM技术作为一种系统概念,可以追溯到1970年初,在当时仅用两个波长,在1300nm窗口波长和1500nm窗口波长,利用WDM技术实现单纤全双工传输初期的WDM网络主要致力于点对点系统的研究,作为WDM技术发展的重要阶段,1987年 Bellcore在LAMB- DANET规划中开发出有18个波长波道的WDM系统。具有开拓性进展的是1978年K.O.Hill等人首次发现掺锗光纤中的光感应光栅效应,在此基础上 Meltz等人于1989年终于研究发明出紫外光侧面写入光折度光栅技术,从而使采用光纤光栅实现WDM复用技术获得突破性进展,其复用波道数增加到100个以上.1995年, Lucent的8×2.5Gbit/s密集波分复用系统正式投入商用。
 

到1999年中期WDM实用化系统已经实现96个波道.北电公司宣布于2000年起开发有160个波长波道数的WDM系统,每个波道传输10Gbit/s,其一根光纤传输信息总容量为1.6Tbit/s.目前,我国已建成"八纵八橫"干线网,连通全国各省区市。光纤通信已成为我国通信的主要手段。从1999年我国生产的8×25Gbit/sWDM系统首次在青岛至大连开通,随之沈阳至大连的32×2.5Gbit/sWDM光纤通信系统开通,再到2005年3.2Tbit/s超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通是当时世界容量最大的实用线路。由于WDM系统技术的经济性与有效性,使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。
 

近年来,IP业务的增长势如破竹、如火如荼,已成为世界瞩目的焦点和推动全球信息业发展的主要力量,并给整个网络的技术模式、整体架构及业务节点的实现方式、组网形态、业务能力等诸多方面带来了深远的影响。WDM技术的成熟使得以较低成本提供巨大的网络容量成为现实,在此基础上形成了WDM光层.人们发现WDM技术在提高传输能力的同时,还具有无可比拟的联网优势。普通的点到点波分复用通信系统尽管有巨大的传输容量,但只提供了原始的传输带宽,需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力,全光节点可以彻底消除光/电/光设备产生的带宽瓶颈,保证网络容量的持续扩展性;省去昂贵的光电转换设备,大幅度降低建网和运营维护成本;可以实现网络对客户层信号的透明性,支持不同格式或协议的信号;可以避免光电转换环节及复杂的时隙指配过程,加快高速电路的指配和业务供给速度;可以实现在波长级灵活组网的目的;可以实现快速网络恢复,改进网络的生存性和质量。光传送网是继PDH、SDH之后的新一代数字光传送技术体制它能解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题.光传送网以多波长传送、大颗粒调度为基础,综合了SDH及WDM的优点,可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度,并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护,形成—个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。
 

随着网络业务向动态的IP业务的继续汇聚,一个灵活、动态的光网络是不可或缺的,最新发展趋势是自动交换光网络(ASON),使光联网从静态光联网走向动态交换光网络.这样带来的主要好处有:简化网络和节点结构,优化网络资源配置,提高带宽利用率,降低建网初始成本;实现规划、业务指配和维护的自动化,从而降低运维成本,并且可以解决实时、准确维护传输网资源的难题,避免资源搁浅;具备网络和业务的快速保护恢复能力。随着技术的发展,网络中的光处理、监视和控制能力越来越强,越来越广泛,最终则有可能实现带宽几十T的全光网.

红松