时间：2023-05-30 10:18:03
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇光传输技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
随着社会的进步，科学技术的日益提高以及人民生活水平的逐步增长，尤其是随着数据业务的增长需求，使得通信技术得以迅速发展，截止2009年底全球移动用户达到46亿，到2010年底这个数字将为50亿。2009年底全球移动宽带用户超过6亿，国际电信联盟预计，2010年将超过10亿。数据业务在全国各个城市日渐普及，许多企事业单位对此业务越来越需求，数据专线业务市场发展前景非常可观。开通了数据专线的企事业单位，也可以成为宣传此业务的范例，日后将会有更多单位看到次业务带来的高效和便捷，需求量将会大幅增长。面对越来越多的移动用户以及光网络技术的不断提高，移动通信网络正在面临着巨大的挑战。
通信行业重组后，电信、移动、联通成为全业务运营商，同时形成了相互竞争的局面，在这种新的局面下，各个运营商对全业务市场的把握，就成为了竞争的关键。首先需要了解什么是全业务，全业务是不但是指平时人民的日常语音通话业务，还包含了网络数据业务等，不但是无线通话，还包括固话。语音业务也由原来单一语音通话，增长为视频语音通话，还有手机上网等各种数据业务的需求。这就需要网络达到一个可以随时随地，都能达到高速率的网络传输要求。传输的带宽也由原来的2M传输，逐步升级的8个2M的单站单方向传输，甚至16个2M的单站单方向传输，由此增加的网络传输和交换负担就变得更加沉重。在数据业务如此发展的状态下，搞好基础网络的建设，保证传输质量，提供多业务发展的有力健康平台，就成为各个运营山需要迫切解决的问题。基于这种需要，对现有新的通信技术的采用、综合就成为一个有效的途径。
作为整个通信网络的基础平台―光传送网络，在整个网络运营中的重要地位就不言而喻，正因为如此，研究光传送网和光网络技术对满足移动通信网络的增长需求，建设一个崭新的基础传输网络，提高全业务的竞争能力，形成全业务运营具有非常重要的现实意义。本课题针对传送网进行研究，分析现有传送网在各方面是否满足多业务运营模式的需求。如果不能满足，针对现有传送网存在的问题，构建一个什么样的新型传送网才能既有效解决现网存在问题并能满足多业务发展的需要，同时又能合理利用现有网络资源，这是本课题想要解决的问题。
最近，国际上对下一代的网络标准刚刚颁布了新的标准，共分成了三个层次：最底层是基础传输层，第二个层次是服务层，最上层就是业务应用。下一代网络的目标是基于IP的网络代替的传统的网络并融合通信网、电视网、因特网这4种网络，业务的范围包括原有的语音、电视节目、数据传输等业务，又能保证新增的各种业务都能在一个安全可靠的环境下运行，未来发展的趋势肯定是多种高带宽数据业务及语音业务的融合。移动通信网络的平稳快速的转型，由原来的单一业务调整为与各个行业及业务相适应的网络发展需求种过渡。通信网络在经历了以往通信业务发展的冲击后，正面临着前所未有的新一轮的考验，这次考验对基础网络的要求，在网络可靠性及传输容量上都是一个相当大的冲击，传送网应如何演进，才能适应新形势下通信业务需求，就值得研究和思考。
多业务对网络的基本要求就是超大带宽需求、多场景接入、高质量高品质业务保障，多业务运营必然要求从业务、终端、网络到运维等进行全方位的融合，网络的融合是实现所有融合的基础。IP技术以其高效、开放、灵活、低成本的优势成为实施融合的最佳手段。为了迎接全业务运营时代的到来，网络向ALL IP演进将成为一项战略举措。未来运营商的网络必然是把满足这种新的业务需求为目的的网络建设作为自己的核心任务。随着各种新业务的出现，新的网络建设，技术要求都需要不断的提高和更新，建设一个可持续发展，并能满足新业务需求的网络就成为目前各个运营商需要迫切解决的问题。
OTN，PTN，ASON，PON等光网络技术的出现，打破了传统的SDH技术这种单一的传输方式的情况，使得传输网络得到新鲜的血液。本课题就是研究在新的业务增长情况下本地城域网络怎样建设，如何纳入新的网络技术，如何组网，以及这种组网方式的优劣是什么？本文力求寻找一种新的传送网网络结构以便能满足这种快速发张的网络需求，并能符合未来网络发展的方向，通过研究这几种光网络技术的原理以及技术特点，并扬长补短将这几种技术合理应用到构建新型城域传送网上，期待解决目前传送网的不足，并能顺应传送网发展趋势，满足运营商多业务运营模式的需求。确立面向用户业务增长需求的新一代的城域网发展目标和结构，研究目前本地城域网的各种新业务的发展方向，以便确保网络的健康发展。在构建新型城域传送网的同时，使得现有基础网络资源能够得到充分合理的利用，又能满足未来迅速增长的高带宽高质量的全业务需求，同时，能够降低对建成的网络的维护成本，提高服务质量，实现本地城域网络建设的健康稳步发展。
光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易沿光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出；相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1.0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更具优势。光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。
随着业务的迅速发展，移动商务等新的应用不断涌现，城域网承载的数据业务将不断增长，对承载这些业务的平台的要求也越来越高，目前城域网技术的发展有三个主流方向，即IP城域网技术、城域以太网技术、光城域网技术。IP城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴，光城域网属于传送网范畴。IP城域网指利用路由器组网，核队汇聚节点之间利用POS端口互连。城域以太网指利用L2/L3交换机组网，节点之间利用裸光纤互连。光城域网的核心是利用光传输网络直接承载IP/Ethemet，为上层的业务提供更有效的承载。可以使用各种光纤电路承载IP/Ethemet：SDH/SONE厂连接、DWDM/CWDM连接或者RPR连接。
3G和全业务竞争，导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务，还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载，对于基站与高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户与家庭宽带等低价值业务，需要合理选择组网技术；增强对于大规模数据业务的控制和管理。现网钢性管道根本不能适应业务弹性需求和突发性需求。现有网络难以保证对所有业务的H-QoS，虽然支持频率同步，但不支持精确时间同步，对OAM和保护等电信级保护能力较弱。3G基站对于空口精确时钟和时间同步需求非常高，城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力，而改造现有MSTP/SDH网络成本较高。根据集团对全业务城域传送网建设指导意见：“加快建设面向全业务的基础网络设施，提高全业务竞争能力，满足现阶段各类业务需求，适应网络未来演进”的要求，构建新型城域传送网以适应全业务的发展需求。
构建综合承载网(新型城域传送网)的成功，有力的补充了原有的SDH环的不足，解决了现有网络存在的问题。现有网络不能满足GE以上颗粒的大量调度，而且仅有的4个DWDM环通道也已用尽，不能提供电路。OTN构建的城域传送网有灵活的上层调度机制，满足了全市范围内电路的随意调度。新建的OTN综合承载机房极大满足了PTN、OLT、数据等设备的放置，使得PTN、OLT网络以及数据业务割接的各项后续工程能够顺利展开。如果作个比喻，将OTN构建的城域传送网比作是房子的地基，那么地基搭建得结实可靠是房子承载能力高的基础，是今后开展全业务的基础。有了OTN网络的搭建，IP城域数据网、PTN汇聚层、接入层网络以及用户侧（如PON网络）都可以在OTN网络上承载，因此可以说新城域传送网的构建为全网奠定了基石作用。
大颗粒的业务接入能力以及多种业务接口满足了不同用户的需求。构建新型城域传送网核心层引入OTN设备构建的核心层网络，结构为MESH网并加载ASON智能平面，网络管理和维护更加灵活方便，大颗粒的电路调度满足了数据业务对传送网的要求。在没有构建此网络以前，例如IDC接入CMNET骨干路由器NE5000E需要10GE的电路，传统的SDH网络根本无法提供。
引入OTN设备缓解了目前数据网络的压力，并提高了网络的安全性。汇聚层引入了OTN设备，在全市范围内有汇聚节点50多个，这些节点大多数在规划时考虑了数据用户的需求，目前正在积极部署将城域数据网光纤直连的接入方式割接至城域传送网承载，可以满足更多、更大客户群的数据接入需求。光纤直连方式缺少保护，而且有的数据节点串联交换机在三层以上的，跳纤点多，故障点也就多，而且链路形式缺乏保护，在网络安全上存在着极大的隐患。通过传送网承载就不仅可以避免这种隐患，而且可以极大的提高承载能力，符合网络融合的趋势。
【关键词】1550nm外调制光发射机；光开关；EDFA
1.前言
当今社会的发展已经进入到信息时代，网络经济正在成为世界经济主流，有线电视（CATV）网以其宽带的优势越来越受到业内外的瞩目。有线电视网络的整合和数字电视的推广普及以及高清电视的发展，使得网络改造已进入新的阶段，大家关注的热点之一就是如何在技术上构建规模大、距离长的有线电视传输网络。有线电视传输网络如果采用1310nm光纤传输技术，要通过多级光电转换才能实现。而且采用接力的方法虽然可以延伸传输距离，但噪声与非线性失真的积累，使C/N、CSO、CTB指标劣化很快，因此传输距离仍然受到较大的限制。而采用1550nm光纤传输技术可以大大延长传输距离，降低网络成本，提升系统可靠性，减少系统运营维护成本。诸多优点使得用1550nm技术建设有线广播电视网的思路日益清晰，并逐渐成为国际、国内建网趋势。
2.招远广电网络概况
作为烟台广电宽带骨干网络的组成环节，招远广电宽带网采用灵活的层次化网络设计，使整体网络易于扩展并且性能达到最佳。从网络结构上分为三层，即骨干层、汇聚层和接入层。在初期先进行了骨干层和汇聚层的建设，其中骨干层由广电网络中心和城区及14个乡镇广电站核心节点组成，在原有裸纤上建成1+14的星型骨干网络。
原有的有线电视网络大多为550MHz的单向HFC网，网络呈星树型拓扑结构，前端设在广电网络中心机房和各基层广电站，中心机房到各乡镇机房采用1550nm和1310nm波长传输，各乡镇站到光节点以1310nm为主。
招远广电有线数字电视于2005年11月正式投入商业运行。采用模数混传的方式传39套模拟电视节目和108套数字电视节目。其中数字电视节目包含了所有的模拟电视节目，由用户自行选择继续收看模拟电视节目还是增加一定的收视费后收看数字电视节目，目前有4000多个数字电视用户。
3.1550nm光传输技术
广电城域网不论网络规模大小，基本上都采用传统的二级光纤链路的组网方式。其中一级光纤为环型干线传输，二级光纤为星型分配传输。根据网络规模的大小，省级以上的大城市一级光纤的工作波长都为1550nm，二级光纤的工作波长为1310nm。而中小城市的一级光纤的工作波长为1310nm，二级光纤的工作波长也为1310nm，当然这是早几年广电业界所形成的共识。随着1550nm光发射机与掺铒光纤放大器EDFA价格大幅下降，1550nnm光传输的性价比优势是传统1310nm系统所无法比拟的。众所周知，由于光纤在1550nm波长的衰减只有0.25dB/km，是1310nnm波长的57%左右。显然，在发射具有相同总功率的情况下，1550nm波长的发射设备比1310nm的设备能传输更长的距离，带更多的光节点（光接收机）。再有就是基于EPON的考量，因为EPON采用单芯波分复用技术，以1550nm广播式下传电视信号，以1490nm广播式下传EPON下行信号，以1310nm时分多址接入方式上传EPON上行信号。基于以上两方面因素的考虑，1550nm下传电视信号不仅技术指标高，而且经济性也同样高，另外还有一个重要因素就是符合未来三网合一的发展趋势。所以无论网络规模的大小，1550nm的光发射机加掺铒光纤放大器EDFA的组网方式都是可行的，与广电传统的1310nm光传输系统相比1550nm光传输技术具有如下优点：
（1）损耗小。相比较1310nm传输模式，1550nm传输拥有最低的损耗窗口，传输损耗小于0.25dB/km，而1310nm波长传输损耗为0.4dB/km；这是1550nm波长在骨干网、城域网和接入网络主要通信波长的首要原因。
（2）功率大。1310nm发射机输出功率十分有限，仅有十几毫瓦，放大器PDFA技术失败。而1550nm光放大器的发明可以将系统发射功率超过1310nm几十倍，甚至几百倍，使得通信系统传输更长。目前某些生产厂商已经推出单机输出功率高达5000mW的1550nmEDFA专门为未来光纤到户，每个家庭将需要约0.25mW（-6dBm）光功率。
（3）指标好。使用1550nm可以实现光信号级联，无须光电转化，信号传输指标高，而1310nm传输距离有限无法进行光路上级联，只能再生中继，信号损伤较大。
（4）成本低。1550nm和1310nm单机输出功率十分悬殊，但是成本接近，意味着1550nm单位毫瓦光功率成本很低，仅1310nm的几十分之一；这也是ITU和IEEE两个组织的接入网国际标准都定义使用1550nm波长来做广播业务的根本原因。
（5）易维护。由于1550输出功率大，设备数量大大减少，便于管理，维护简单。1310nm在网络扩大到较大规模时，复杂的射频放大分配系统将很容易发生问题，可靠性一直是让人头疼的环节，1550则没有。
（6）可发展。随着网络逐步向FTTH演进，需要成百上千倍地提高信号发射光功率，1550nm完全代表了向未来FTTH发展方向。可以使网络逐步从FTTN（光纤到节点）到FTTB，直至FTTH的平滑升级；现实中就是光纤到路边（HFC 200～500户/光节点），发展到光纤到楼（50户/节点），到门栋（25户/节点），到户FTTH。
4.1550nm光传输技术在广电城域网中的应用
4.1 招远广电1550nm城域网设计
我们知道同轴电缆时代的广电网络只有一个前端，靠从前端引出N条主干线电缆辐射整个市区的不同方向。HFC时代广电网络像电信网一样逐渐演化成主干光纤环网+星型光纤分配网的模式。这是基于传输的可靠性和便于出纤的需求（一个前端没法引出那么多的光纤），所以才产生了所谓一二级（两级光传输）光纤的概念。招远广电城域网络的架构由1个总前端和3个分前端组成，其光纤拓扑是典型的环+星型结构（见图1），其中一二级光纤的工作波长为1550nm，原因仍然是基于1550nm下行电视信号传输的高可靠性和经济性以及EPON和需要。
招远广电城域网1550nm光传输系统的传输设备由1550nm直调光发射机、掺铒光纤放大器EDFA、光接收机、光开关、1550nm/1310nm双窗口光分路器、分波器与合波器（用于波分复用）、光连接器和尾纤等组成。为保证可靠性与稳定性，主要传输设备如1550nm直调光发射机、掺铒光纤放大器EDFA和光开关采用德国Bktel公司的产品。其中主机房选用的1550nm直调光发射机的型号是BOT1550-19，掺铒光纤放大器EDFA是BKtel-OV2165，含义是双16.5dBm输出的EDFA，一路用于环网，另一路用于总前端机房和星型光纤分配网。最后需要说明的是在广电城域网中，总前端到最远的用户距离不过二三十千米（再远的距离属于县乡联网的范畴了，要使用1550nm外调制光发射机才能满足设计要求），加之各分前端又没有光电转换，因此选有1550nm直接调制的光发射机即能满足设计要求，它不像1550nm外调制光发射机的价格哪么昂贵，对比可知1550nm直调光发射机已经与1310nm直调光发射机的价格相差无几，其性价比的优势是1310nm系统所望尘莫及的。
本设计中主干光纤传输用两只1分3的光分路器即可，分别安装在招城和魁星这2个分前端机房，这样可少用1芯干线光纤。各分前端满配置时使用1只1分10的的光分路器（均分）和10只1分10的光分路器（不均分），整个分前端目前的最大容量高达10×10=100个光节点（将来如需要扩容分前端加一台EDFA可增加到100×2=200个光节点）。实际的1550nm光传输网络拓扑图详见图1与图2，为确保可靠性，前端采用了双1550nm直调光发射机通过光开关交叉开机的工作方式。因此，无论哪台1550nm直调光射机出现故障都不会影响正向与逆向光信号的同时输出，1550nm直调光射机双输出的优势在这里体现得淋漓尽致，基于同样的设计理念，各分前端同样也是通过光开关来双发选收，分前端的可靠性也很高。
4.2 1550nm城域网光传输设备的选型
1550nm模拟光传输设备主要有1550nm外调制光发射机、掺铒光纤放大器EDFA和光开关等，其中1550nm光发射机还有直调与外调之分。一般而言，1550nm直调光发射机主要用于广电城域网，传输距离通常在二三十千米之内。1550nm外调制光发射机主要用于四十千米以上的长距离传输。当然如果用1550nm外调制光发射机在城域网中使用性能只会更好，因此本设计构想也选1550nm外调制光发射机。本方案选用德国Bktel公司的产品是基于其独立19英寸1U高度安装方式的考量，此外它还有2路光信号的输出（某些品牌的光发射机只有1路光信号输出）。掺铒光纤放大器EDFA则选择面较宽，进口与国产都有很多品牌，国产品牌也极具有竞争优势，本方案选择Bktel公司的产品主要是为了方便网管。顺利成章光开关的选择也一样，其他无源光传输设备均选用上海霍普公司的同类产品。
5.结束语
伴随着有线数字电视模数整体平移的不断推进，今后较长的一段时期内，1550nm长距离传输无疑最适合当前各地广电网络改造的实际情况和经济承受能力，利用1550nm技术同时利用高可靠性的组网办法是建设有线电视网络优秀的选择。
参考文献：
[1]陈柏年，林宝成.广电宽带城域网技术[M].北京：中国广播电视出版社，2004.
论文概述了SDH光传输技术与应用的历程及现状，介绍了海口经济学院中兴通讯专业实验室建设与实践，通过对NC网络通信实验室管理系统的讨论分析，给出了海口经济学院SDH传输网络模拟三个不同的地方实行组网的实验设计。
【关键词】SDH 光传输 NC网络通信 实验设计
1 引言
光纤通信作为现代通信的主要传输手段，在现网中具有非常重要的作用，以光纤作为传输媒介的光传输技术的发展影响着通信网的发展，学习光传输技术的原理、方法和设计是培养移动通信类专业学生能力的关键，因此《SDH光传输技术与应用》成为了高等学校移动通信相关专业的一门重要课程。
2 光传输实验系统
海口经济学院中兴移动通讯实验室通过校企合作模式，采用中兴3台ZXMP S320组成环形网络，每个点模拟远距离传输的一个点，模拟三个不同的地方实行组网图1所示。
2.1 实验设备
实验室购进的光传输设备，采用由3台SDH设备S320（150V2）组成，各设备之间由622M链路构成环网图2所示。
2.2 ZXONM E300网管系统
ZXONM E300是基于UNIX/WINDOWS跨平台的网元层网管系统，具有强大的管理功能和灵活的组网能力。海口经济学院中兴移动通信实验室采用单GUI单Manager组网方式如图3所示。
2.3 SDH设备的逻辑功能块
ITU-T采用功能参考模型的方法对SDH设备进行规范，它将设备所应完成的功能分解为各种最基本的标准功能块，通过基本功能块的标准化，来规范设备的标准化，同时也使规范具有普遍性，简单图4所示。
2.4 SDH的通用复用映射结构
SDH的通用复用映射结构，如图5所示。将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤。
3 ZXMPS320设备综合实验设计
根据实验室购进的光传输设备，采用由3台SDH设备S320环网组成，设计了相关的光纤通信系统实验多个，其中包括业务配置，保护配置，公务和时钟配置，以太网配置等综合实验。本文就其中的“环网配置”进行分析和综合实验设计。
实验器材：ZXD1000交换机2台；ZXMP S320三台；ZXONM E300后台管理软件60套；实验终端电脑60台。实验步骤如下：
3.1 光传输系统和ZXMPS320 设备拓扑连接
3.2.1 网元设置
网元是光纤传输的核心部分，实验从网元的开局开始。业务关系为：AB，5个2M；AC，1个2M；ACB，3个2M。公务电话号码分别为：A：300，B：301，C：302；时钟：A为外时钟，B、C为线路抽时钟，且所有网元都有内时钟。如图6。
3.2.2 创建网元、单板、光纤连接
明确各单板的配置。各单板必备的有：PWA（B）、NCP、SCB、OW，剩下的根据需要配置。
（1）选择正确的槽位插板。
（2）光板配置正确。
（3）光纤连接是双向业务，不分接收与发送；端口规划，环网中相邻网元设置成“1”、“2”端口对接。
（4）光纤连接时注意应选对光板及端口。
3.2.2 公务配置、时钟配置
（1）公务配置时，设定一个公务控制点，防止公务成环。
（2）时钟规划。先设定“SSM字节”，再设定“定时源配置”。网元头配置外时钟和内时钟即可，其他网元需要配置线路抽时钟、内时钟。
3.2.3 业务配置
（1）SDH为TDM，因此相邻网元的时隙配置应相同，业务才可以互通。
（2）穿通网元，可以进行时隙交叉，由交叉板来完成。
（3）在配置业务时，相邻网元之间已分配了时隙，此时应选择其他时隙，时隙不可从用。
（4）验证所配置业务。
3.2.4 其他说明
（1）业务删除：在“业务配置”中选择相应网元，并选中“配置”，选择“文本时隙相应业务删除增量下发”。
（2）网元的删除：需先删除业务，再删除网元，且应为离线状态。
（3）光板的拔操作，一定要删除其上的业务、保护、时钟。
3.2.5 备份与恢复数据库
（1）备份数据库；
（2）恢复数据库。
选择“恢复”输入备份名称选择路径恢复数据库。在弹出的“询问”对话框中单击“是”。此时将关闭当前GUI，重新登陆GUI后将出现备份结果。
4 结论
通过以上的实验，对光传输设备有了进一步的了解，对SDH体制有了较深刻的理解，通过搭建的环形网，对整个网络框架有了整体理解，熟悉使用中兴公司提供的管理软件ZXONM E300，对网元进行配置实训，掌握组网的一般步骤，熟悉2M业务、时钟和公务的配置，达到了预期的教学目标，整体实训效果好！
参考文献
[1]邱昆.光纤通信[M].北京：电子科技大学出版社，2008.
[2]中兴.SDH光传输网技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[3]中兴.ZXONM E300（V3.18）网元配置操作[Z].中兴通讯股份有限公司，2008.
[4]何一心，光传输网络技术-SDH与DWDM[M].北京：人民邮电出版社，2000.
作者简介
童伟（1970-）男，湖北省荆门市人。现为海口经济学院网络学院讲师。主要研究方向为光纤通信、网络安全。
其实，光传输技术一早就在高端领域有庞大的需求，不过由于成本关系并没在家庭应用中被广泛接纳。从光传输技术发展历程看，人们已经可以利用激光器产生各种超高带宽、超长距离、免受电噪声干扰的激光，以此推动了高速通信的巨大发展。不过光纤通信也在家庭中的应用也往往只停留在G级以下的通信。
然而，09年Intel研发的10Gbps速率的“光峰”技术后，便预示着家庭PG将进入光纤化的互联时代。下面，笔者将介绍“光”技术的要领以及怎样影响家庭的生活。
电缆传输的极限
一般有线互联是通过电缆连接，我们知道，数据传输的带宽和传输的频率以及传输的位宽等有关，当位宽不能改变的时候就要把频率提高来达到更高的带宽。
在数据传输上，可以有外部以及内部总线。在外部连接上，由于频率的限制以及信号的衰减，因此需要额外的能量。补给”。一般来说，外部的通讯连接有我们平时的同轴、网线等等。不过它们的传输速度一般不超过100Mbps。
在内总线方面，由于传输距离短，所以可以把频率提得十分之高。例如平时的SATA总线，PcI―E总线等等。从内总线发展的趋势来说，笔者发现了一个规律，就是趋向于串行化和高频化。在当时电脑内总线还在往并行传输发展的时候便渐渐发现了一个问题，就是并行传输导致了信号线之间的干扰严重，从而导致频率很难再往上提升。
譬如PCI采用的32位并行传输后导致了频率难以提升，后来被串行的PCI―E技术代替。现在PCI―E3.0标准已经可以迈向了10Gbps的速率。同时在A眦)HT总线以及Intel的QPI总线，我们都可以看到“高频”和“串行”的实现模式。
不过随着频率的不断攀升，频率将一步步地趋向了金属载体的物理极限。因此，人们便寻求另一种更加适合的信息载体“光”。
编辑有话说：由于串行的信号线之间干扰不大，所以可以把频率提升到很高，从而大大提升传输带宽。不过，由于有电磁干扰的存在，所以金属有个频率极限，在提高频率的同时也要增加功耗。在串联传输当中，AMD的HT3.0采取了信号差传输技术，就是信号线传输的电平并不是数据本身的，而且通过两条信号线的电平差来决定信号的高低电平，这样可以大大地提升信号的抗干扰能力，不过频率再往上提升将会遇上种种的高频效应，从而抑制信号的稳定性。
光峰技术带领深度互联
光峰(Light Peak)是InteI的一种高速光纤互联技术。它的传输速度可以达到惊人的10Gbpa，几乎可以超越大多数系统内总线的速度。该技术支持各种设备相互通信，你可以在30秒钟内把一部蓝光电影传完。当然，如此高速可以通过它去应用在高清视频播放的实时传输或者其他实时的图像传输。
在优势上，光峰技术可以同时支持多种协议并存，而且它可以连接不同的外设，磁盘，移动设备等。在光峰技术的带领下，可以在家庭应用中，实时地播放高清影片，只要系统总线速度够快，外部的光传输就可以发挥出它最大的优势。
我们知道，光子是不带电的，所以可以不用考虑干扰问题。而且，光的频率是远远高于一般电信号的频率，因此每束光都可以携带巨量的信息。
光互联走进低成本：硅基光电联结系统诞生(硅基光电联结系统)
硅基光电技术和光峰技术一样是Intel统一I／0战略的一部分，硅光技术是把廉价的硅材料应用在光传输之上，目的是降低光互联的成本。Intel的硅光电技术是首个具备集成激光器的硅基光电数据连接系统，并且传输速度达到了惊人的50 Gbps，在往后还会扩展至100Gb、400Gb、Tb／s。
由于电磁干扰等因素，铜线传输在10Gbps已经面临极大的挑战，同时在远距离传输上更是需要更多的能耗。而光缆传输便是一种十分出色的替代方案。不过光缆成本的高昂决定了它只能适应高端领域的使用。然而，硅光技术把成本低廉的硅材料和光传导相互结合，可以让光传播成本大大降低，从而使家庭应用得到普及。
编辑观点：由于光互联的速度已经大大地高于某些计算机系统总线的速度，因此要达到光硅技术等应用，在近期内必须和高速的内部总线(USB3 O、PCI-E、QPI等)直接互联才能达到它真正的优势。
后记：摩尔的尽头，全“光”化的开端
摘要:蓝光盘密集波分复用
随着蓝光盘摄像机和录像机的出现，电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步，却是广电科技和时俱进的一大步。
大约40年前，人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯，在电信高端领域，方兴未艾。时至今日，在实验室，日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看，再有5年左右的时间，实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之，网络容量将不会受限于传输链路。
以下我们分别对光存储和光传输方面做以具体阐述。
一光存储
资讯对储存容量需求日增，光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术（Blue-VioletLaser）、磁光盘存储技术、做为硬盘（HDD）技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术（SuperRENS）、3D立体储存技术（MultiLayers；MultiLevel）以及荧光多层光盘技术FDM（FluorescentMultilayerDisc）等相继问世。
传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层，和许多肉眼看不见的凹凸，它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据，由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束，射向旋转中的光盘片，然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置，而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上，数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码，而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(PhaseShift)，而这个技术就是在光盘中资料储存和读取的基础。经由光电读取装置，反射回到的凹槽和平面的变化将会转换成1和0的数位讯号，从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大，无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度，必须使用短波长的光源；或者使用高折射系数的介质；或者提升透镜的NA（数值孔径）值。显然在一个存储容量巨大的盘片上，红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的探究。蓝色激光的波长较短，因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸，盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘"，还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD（高级光盘，暂定名）"规格，只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言，没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋向。
1、蓝光盘技术
蓝光盘技术属于相变光盘（PhaseChangeDisk)技术，它和传统光盘记录不同，传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息，而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分0和1；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。
实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术，能在直径12公分的盘片上，储存两小时的高清楚度视音频信号，在2002年2月的初期版本中，透过使用405nm的蓝紫色电射半导体，NA（数值孔径）值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构，蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清楚度视音频信号，以及超过13小时的标准电视信号。
在资料转换率方面，蓝光盘可以将高清楚度的电视节目，以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上，并能维持节目品质。另外，它还具有任意影像捕捉，以及重覆播放等功能。
在兼容性方面，由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术，因此它同时适用于数字广播系统，可执行电视台多种视频记录和播放。
另外，在资料平安性部分，蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式，可确保资料平安，并为盗版新问题提出一套保护版权的解决方案。
2、高密度光存储技术的发展趋向
（1）采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0，相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破衍射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级，面密度提高4个数量级。
（2）以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入和读出，从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级，而且由于量子效应没有热学过程，其反应速度可达到皮秒量级（1O-12秒），另外，由于记录介质的反应和其吸收的光子数有关，可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储，使存储容量提高许多倍。
（3）三维多重体全息存储，利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。
（4）利用当代物理学的其它成就，包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应，以及借助许多新的工具和技术，诸如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、光学集成技术及微光纤阵列技术等，提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。
3、新型光盘技术的应用
大量的信息要求有大容量的存储设备，光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展，将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统，组成光盘库、光盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的容量、数据传输率及多数据存储的可靠性。假如将光盘库、光盘塔及光盘阵列和自动换盘系统有机结合，可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改善存储数据的可靠性。
在技术上，磁带已经基本上没有潜力了，而且和非线性的编辑系统存在明显的矛盾；专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带，但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。Sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材，这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质，充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如摘要：PDW-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型)，它可记录和重放IMX/DVCAM格式，具有完善丰富的输入输出接口，包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索，图像索引功能和光盘的随机访问功能，可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力，使得任意定位素材段成为可能，跳过不必要的素材。非凡值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上，高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出，低分辨率素材可用于编辑，浏览等等，低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。
二光传输
让我们再来看看光传输，现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号，在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知，光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展，光纤工艺的提高，以及光纤技术和IT技术的相互渗透和融合，光传输技术有了相当大的发展，这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动功能。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。
1、光纤技术的介绍
（1）单波长技术
对于业务量和距离长度要求不大时，普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10Gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40G的带宽，虽然这已经是单波长所能够传输的极限，并且实用的传输容量也没有这么大，但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。
单波技术基于电时分复用（ETDM）技术，但由于微电子技术和光纤色散的限制，微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10Gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素，且随着比特率越高而影响越大。
（2）密集波分复用
对于传输量更大，传输距离更远的要求，仅靠提高单信道系统的速率已没有空间，另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种，目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用，尤其是DWDM--密集波分复用。（DWDM摘要：DenseWavelengthDivisionMultiplexing）
DWDM技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号，使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到DWDM，不能不提掺铒光纤放大器（EDFA）。EDFA的出现使得DWDM得以实用。EDFA是一种全光放大器，它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式，突破了光电、电光转换的速度瓶颈，使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能，是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm，对波分复用中的每个波长补充功率，并经过若干个EDFA再用再生器来消除色散的影响。
使用DWDM，可以大大提高光缆传输容量，节省光纤，降低传输成本。DWDM目前可商用的水平，我国的传输容量为80Gbps，国外如朗讯公司的传输容量为400Gbps，实验室的水平则已超过Tbps。
（3）新型G.655光纤
（4）全波光纤
使用全波光纤，增加传输频带。在未来的电视台光纤网中，除了传输多路的视音频数据以外，还会传输大量的管理数据。充分地拓展可用频带已成为关键。而在光纤的另一个低损窗口1.31um，虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零，但由于1385nm四周存在着一个OH-离子吸收峰，对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺，几乎可以完全消除由OH-峰引起的负面影响，并且使用和普通的G.652匹配包层光纤一样的标准。
由于开放了这一低损窗口，全波光纤的可用波长范围增加了100nm，使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm，可复用的波长数大大增加，而且在上述波长范围内，光纤的色散仅为1550nm波长区的一半，因而，轻易实现高比特率长距离传输。同时，由于波长范围大大扩展，一方面可以将不同的波长分配不同的数据流，从而改进网络管理；另一方面，答应使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件，使元器件的成本大幅度下降，从而降低整个系统的成本。
此外掺镨光纤放大器（PDFA）的研制成功也解决了1310nm波长光的中继新问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口，以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中，可分别使用PDFA和EDFA对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。
无论是工作在1550nm的G.655光纤，还是使用1310nm的全波光纤，最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量，这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈，在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息，包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路。
2、因特网技术和光纤技术的结合
随着因特网技术的快速发展，ATM、SDH、IP等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是IPoverWDM技术，其中比较成熟的解决方案是GEOverDWDM（GE摘要：千兆以太网）。GEOverDWDM对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级，同时可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太网无缝连接，能降低系统的成本和复杂性，保护广电系统的投资。
IPoverDWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送，减少网络层之间的冗余部分，能够省去网络运营商的成本，同时也降低用户使用通信业务的费用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一种廉价方式，适用于广电系统城域IP骨干网的建设。
千兆以太网（GE）技术是目前技术成熟的最快速以太网技术，它可以提供1Gbps的带宽，由于采用和传统10Mb/s、100Mb/s以太网同样的帧格式和帧长，因此GE可以在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上，使用千兆以太网技术，具有一定的现实经济意义。可以预见，GEOverDWDM技术将成为广电网络中城域网的理想方案。
随着各种光传输技术不断地投入使用，整个电视台的网络架构将会发生巨大改变，而全光网和光接入网的建设和发展，使这种趋向越来越明显。
三光应用
由以上光记录和光传输的介绍，我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台IT制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性摘要：
1.首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。
2.由于光盘录像机的出现，文件化的素材交换方式得以实现，解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。
3.具有智能化的网络监控管理功能。
4.整个网络具备可扩展性，强容错性，高兼容性以及和其他网络的互换性。
我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网，当然这里的全光目前不会是完全的光技术，也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集，光盘摄像机可以是高端的SONY的PDW蓝光盘摄像机，它的记录文件格式是MPEG24摘要：2摘要：2P@MLIMX或者是DVCAM格式；也可以是低端的东芝的家用DVD光盘录像机，它的记录格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的DVD碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站，由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作，各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中心存储部分的光盘库中，一方面用于播出。另一方面，可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载，便于以后的索引和节目调用。基于SNMP（简单网络管理协议）技术的系统监控单元通过和各单元交换信息，实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式，用于数据的迁徙，设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中心存储单元，其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库，节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库，作为媒体资源有原则的开放，不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体，容量以电视台内部人员充分使用即可，它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体，满足包括播出，节目制作，节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体，为海量存储，它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务，另外为电视台以外的用户提供VOD或者媒体资源再利用和交换的宿求。
以上设想的网络比较现今的网络，由于光技术的使用，可以突显出高速共享的精神，达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。
关键词: 蓝光盘 密集波分复用
随着蓝光盘摄像机和录像机的出现，电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步，却是广电科技与时俱进的一大步。
大约40年前，人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯，在电信高端领域，方兴未艾。时至今日，在实验室，日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看，再有5年左右的时间，实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之，网络容量将不会受限于传输链路。
以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。
一 光存储
资讯对储存容量需求日增，光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术（Blue-Violet Laser）、磁光盘存储技术、做为硬盘（HDD）技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术（Super RENS）、3D立体储存技术（Multi Layers；Multi Level）以及荧光多层光盘技术FDM（Fluorescent Multilayer Disc）等相继问世。
传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层，和许多肉眼看不见的凹凸，它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据，由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束，射向旋转中的光盘片，然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置，而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上，数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码，而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(Phase Shift)，而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置，反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号，从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大，无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度，必须使用短波长的光源；或者使用高折射系数的介质；或者提升透镜的NA（数值孔径）值。显然在一个存储容量巨大的盘片上，红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短，因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸，盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘"，还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD（高级光盘，暂定名）"规格，只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言，没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。
1、 蓝光盘技术
蓝光盘技术属于相变光盘（Phase Change Disk)技术，它与传统光盘记录不同，传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息，而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分0和1；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。
实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术，能在直径12公分的盘片上，储存两小时的高清晰度视音频信号，在2002年2月的初期版本中，透过使用405nm的蓝紫色电射半导体，NA（数值孔径）值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构，蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清晰度视音频信号，以及超过13小时的标准电视信号。
在资料转换率方面，蓝光盘可以将高清晰度的电视节目，以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上，并能维持节目品质。另外，它还具有任意影像捕捉，以及重覆播放等功能。
在兼容性方面，由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术，因此它同时适用于数字广播系统，可执行电视台多种视频记录与播放。
另外，在资料安全性部分，蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式，可确保资料安全，并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。
2、高密度光存储技术的发展趋势
（1）采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0，相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破衍射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级，面密度提高4个数量级。
（2）以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入与读出，从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级，而且由于量子效应没有热学过程，其反应速度可达到皮秒量级（1O-12秒），另外，由于记录介质的反应与其吸收的光子数有关，可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储，使存储容量提高许多倍。
（3）三维多重体全息存储，利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。
（4）利用当代物理学的其它成就，包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应，以及借助许多新的工具和技术，诸如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、光学集成技术及微光纤阵列技术等，提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。
摘要：长距离光纤传输充分利用最新的光纤传输技术，对多种数字业务具有透明的传输特性，减少了网络节点间的电中继和光中继，大大降低了长距离传输的成本。本文研究了光纤传输的受限原理，提出长距离传输的FRA、FEC和码型技术提高光纤的传输性能。在效益上，长距离光纤传输能有效降低成本、从而全面提高收益。
关键词：光纤通信、PMD、码型技术、喇曼放大器
多年以来，所有研究光纤通信技术的机构对光纤传输的要求不断提高。特别是最近几年，光通信系统传输距离有了飞跃式的增加。为了克服长距离传输中光纤对信号的衰减，在光纤通信系统中每隔一定的距离就必须设有中继站，以便对光信号进行再生或放大。不管是在建设阶段还是在维护阶段，中继站在光纤网络建设成本中都占有不小的比重，特别是在跨山区、无人区的电力通信网络和跨海光纤网络中，中继站的成本更是昂贵。因此，延长单段无中继光传输距离是一个具有实际意义的问题。传输线在每个传输端站之间是无源的，使得系统的可靠性和传输质量都得到了保证，性价比很高。
1.光纤传输的受限原理
光纤通信分为模拟通信和数字通信两种方式，下面我们主要来讨论数字通信系统中传输距离的受限机理。
(1)衰耗受限
光信号在光纤中传输时能量(光功率)会随着传输距离的增长而衰减，这称为光纤衰耗。每公里光纤对光功率信号的衰减值定义为光纤的衰耗系数，单位dB/km。如G.652光纤在1550nm波长区域的衰耗系数0.15～0.25dB/km。
在光通信系统中，光发射机的发光功率不能过大，因为发光功率过大会减少光源器件的寿命，而人纤光功率过大还会引起严重的非线性效应，所以一般不应大于+5dBm；同时，光接收机的接收灵敏度也是有限的，一般在一30dBm左右，这样，光发射机的发光功率和光接收机的接收灵敏度之间有限的功率落差以及光纤的衰耗系数就决定了系统中单跨段的最大传输距离。
(2)色度色散受限
所谓色度色散是指光脉冲在光纤中传输时随着传输距离的增长而出现脉冲展宽和畸变效应，而光脉冲的展宽和畸变会导致光传输质量劣化，产生码间干扰、误码等，从而限制了系统中单跨段的最大传输距离。衡量光纤色度色散的概念是色度色散系数，它定义为一公里长的光纤传输单位谱宽时所产生的脉冲展宽值，如G.652光纤在1550nm波长区域的色度色散系数17～20ps/nm.km。
光纤的色度色散系数越小越好，较小的色度色散系数意味着光脉冲在光纤中传输时能够传更远的距离而保持脉冲的有效性。
(3)偏振模色散(PMD)受限
所谓偏振模色散(PMD)指的是由于光纤的随机性双折射所引起的不同相位状态的光呈现不同的群速度，从而导致不同偏振态的光信号不能同时到达接收端，即出现延时现象。PMD不但受光纤制造工艺的影响，而且也受光缆施工的影响。因此，PMD的随机性非常大，其值随光纤所处环境变化而变化。由PMD产生的延时值其大小取决于光纤的PMD系数和系统的传输距离，所以当这两者确定之后，由PMD产生的延时值也就确定了。但延时值对不同传输速率的影响是不同的，传输速率越低(2.5Gb/s以下)，该延时值与其码元周期相比，所占的相对比例越小，其影响可以忽略不计；而传输速率越高(l0Gb/s以下)，该延时值与其码元周期相比，所占的相对比例越大，其影响就不能忽略。
2.光纤传输的关键技术
长距离光纤传输技术是一系列关键技术的集成。
(1)光纤喇曼放大器(FRA)对光纤损耗进行补偿
在光纤传输中，喇曼放大器技术是最关键的光传输技术。它可以将传输光纤本身变成一个放大器,也可以放大掺铒光纤放大器(EDFA)所不能放大的波段。它利用普通的传输光纤就能实现分布式放大，从而大大提高系统的光信噪比（OSNR）。
FRA利用光纤自身对信号进行放大，信号在传输过程中的固有损耗可以在光纤内部进行补偿。一种应用较广的被称之为分布式光纤喇曼放大器(DFRA)。对于长距离光纤传输来说，利用喇曼放大器提高系统的OSNR、增加系统中继长度、提高波分复用(WDM)系统的通道数和抑制光纤非线性效应是其主要目的。
(2)前向纠错(FEC)编码减少误码率
在光传输系统中采用FEC技术,能够减少系统的误码率。其编码增益提供了一定的系统富余量，从而降低光链路中线性及非线性因素对系统性能的影响。对于有光放大器的系统，可以增加光放大器间隔、延长传输距离、提高信道速率、减小单通道光功率。FEC的实现方式有带外FEC系统和带内FEC系统两种。带内FEC的增益一般为3dB左右，而带外的增益远高于带内，因此，长距系统均采用带外FEC编码。使用带外FEC时，总体改善情况可达7~9dB，大大提高了系统的传输距离。
(3)码型技术提升系统的传输性能
由于不同线路调制码型的光信号在色散容限、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)等非线性的容纳能力、频谱利用率等方面各有特点,对于超宽频带的长距离WDM传输系统，非归零(NRZ)、归零(RZ)等码型都有各自的特色。
NRZ码应用简单、成本低、频谱效率高，是目前SDH系统和WDM系统中应用最广泛的码型。由于码元过渡不归零，对传输损伤敏感，不适用于高速长距离光信号的传输。
RZ码的主要缺点是信号频谱宽度相对码较大，增加调制器使系统变得复杂、成本高。为了进一步提高码的传输性能，近年来还出现了载频抑制RZ(CS-RZ)和啁啾RZ(CRZ)等码型。在CS-RZ码中，相邻码元的电场振幅符号相反，从而达到降低光谱宽度的目的，在功率较高的情况下，不但增加了色散容限，而且有更强的抵抗SPM和四波混频(FWM)等光纤非线性效应的能力。
CRZ码采用了三级调制技术(RZ幅度调制、相位调制和数据调制)，其相位调制器在发射端对RZ脉冲的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量，抵抗非线性效应的能力非常优异。此外，CRZ码还具有良好的抵抗偏振相关损耗(PDL)和偏振模色散(PMD)的能力，具有更高的传输稳定性。
(4)色散补偿延伸光传输的距离
色散是限制光纤传输距离的主要因素。色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿。色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块。目前使用最多的是色散补偿模块(DCM)，通常用在EDFA的两级之间，用以补偿的插损。目前，对于动态的色度色散补偿方式也进行了大量的研究，但是真正商用的产品尚不多。
从技术角度来看，利用长距离光纤传输中的与结合的放大技术，及采用色散和非线性容限较高的码型等长距离光纤传输技术，都可以延长光放段的传输距离，用于骨干网中部分长跨距中，这是目前比较普遍的长距离光纤传输技术应用。
3.光纤传输的性能和经效益分析
(1)简化网络结构，提供端到端传送业务
在长距离光传输网络中，每一对收发设备连接网络中的任意两点,提供端到端的业务传送。在到达目的地之前，业务信号一直处于光层，业务传输效率更高，网络结构进一步扁平化，便于实现向智能光网络的顺利演进。
(2)更强的稳定性和运维功能
由于减少了有源器件的使用，长距离光传输系统可进一步降低功耗和空间占用，也有助于增强系统设备的稳定性，减少故障隐患。同时，也可方便地集成多种光层自动调节功能和增值服务功能，如内置光谱分析单元、光纤光缆在线监测技术、监控信道时钟等，极大地方便了对传输设备的运营、维护和管理。
(3)灵活的升级扩容能力
长途骨干传输网的建设要求传输设备具有较大的初期容量和更大的终期容量，以同时满足目前业务状况和今后几年甚至更长时间的业务发展需求。长距离光传输技术能够以模块叠加的方式提供业务容量的平滑升级扩容，能够很好地解决长途干线对容量及在线扩容的问题，最大限度地保护前期投资。
总之，长距离光纤传输可以不用或减少电中继、光中继的数量，延伸光中继之间的距离，降低系统成本。直接在大型城市之间建设长距传输系统，可以解决对带宽的迫切需要，同时节省大量的光中继和电中继，降低系统的成本和维护费用，与光分插复用(OADM)技术结合，在骨干网上可以实现大城市之间的快速直达车，在中间的大城市站点可以采用OADM来上下业务。长距离光传输系统的上述特性，决定了其能以更高的经济性、可靠度和灵活性满足骨干网的建设需求，为网络投资和运营提供更高的回报率。
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关键词：电力通信网；光缆建设；通信传输技术；传输网络设备
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)28-0119-02
一、宜兴电力通信网概况
(一)简介
目前，光纤通信是电力系统的主要通信方式，宜兴电力光传输网规模庞大、设备众多，拥有各种光缆1340公里，光传输设备138套。光纤网络己100％覆盖系统内各变电站、供电所、办公场所、电厂及高压用户。电力通信网络己从早期的仅支持语音业务的程控电话网络拓展到可提供语音、数据、图像业务等多业务的综合通信网络系统，具备了为电力生产、经营提供多种数据业务传输的能力。
(二)业务需求
电力通信网络现阶段主要承载与电力生产调度有关的各类实时、非实时控制业务以及其他行政业务。具体包括继电保护信息、自动化信息、计量计费信息、调度语音电话以及变电站视频监控系统、电视会议系统、行政语音电话等各类业务。
随着电网数字化和企业信息化建设的深入，基于话音的TDM业务增长趋缓，基于数据的IP业务增长迅速，数据与语音业务日趋融合，电力通信网承载业务面向类型多样化、颗粒大容量化、传输高可靠性方向发展，数据通信的业务量己超过总带宽需求的80％，为了保证数据业务传输的质量和实时性，带宽需求呈现迅猛增长态势。
(三)存在的问题
1.光传输设备平台不统一。三家不同型号互不兼容SDH传输设备同时运行，对光纤资源造成浪费，同时也增加了运行维护的难度与工作量。
2.部分SDH设备老化严重且己停产，备品备件供应无法保障，系统无法扩容，不具备综合接入和数据业务的汇聚能力，不能适应数据业务发展的需求。
3.SDH环网拓扑结构不合理，由于缺乏优化，部分环内节点过多，降低了网络可靠性。
4.运行在山区的光缆比较多，小动物破坏光缆事件常有发生，网络安全性和可靠性低。
5.部分枢纽站点之间光缆纤芯不足。早期枢纽站点之间架设的光缆纤芯数量不大，随着继电保护等重要业务逐步改造为走光纤通道，光缆剩余纤芯出现明显不足。
6.市县光缆通道建设相对滞后。目前宜兴与无锡光缆主通道普缆部分易受外力破坏，备用通道传输距离长，中问节点多，信号衰减大，不能满足市县之问传输数据日益增长的需要。
二、优化方案
(一)对传输网设备整体升级换代
1.把变电站内38套东信及阿尔卡特设备全部改造成中兴$330设备，系统内所有变电站将建设统一的光传输平台。
2.开展SDH传输设备的扩容工作，将中兴主环的传输能力由2.5G扩展到10G，子环的传输能力由622M扩展到2.5G。
(二)加强光缆建设维护，优化完善网络结构
1.建立起多个小型白愈环。结合电力线路工程建设以及光缆改造工程，将大白愈环拆分成数个互相联通的小自愈环，构成安全性高、迂回路由多的网孔型网络。
2.对易受外力破坏的普缆进行抬高处理，对易受到小动物破坏光缆用铠装光缆替换。
3.加强市县之间光缆通道建设，定期对备用通道进行测试，依托500kV宜兴东输变电工程新增宜兴东至梅里变的OPGW光缆通道。
(三)引入通信传输新技术
1.电话软交换技术。对行政交换机改造，以软交换为基础，通过IP网络实现传送语音功能。将有效解决目前公司系统行政电话号码资源不足现象，使供电所及办公场所的19套集成型光端机可以实现退运。
2.ASON技术。能智能化地自动完成光网络管理、交换、控制、保护和恢复等功能，可实现动态按需分配网络带宽，ASON技术作为新一代的光传输技术有着广阔的应用前景。
经优化后的宜兴地区SDH光传输网络结构如图1所示：
主要参与编写人员：河南省电力技师学院自动化系张建军主任
摘要：随着电网三年素质提升工程的不断深化和电力科技的快速发展,各种新技术近几年也在县级电网中加快了应用，极大的提高了我国农村电网的科技含量，为电网经济稳定运行奠定了科技基础；农村电网自动化系统基本是变电站综自技术，SCADA主站系统，和SDH光传输系统为主要数据通讯通道组成，形成以数字载波、微波和SDH光传输技术互为备用的完善网络，为行政办公、电网运行、远动保护、图像会议、生产及营销远抄等各子系统提供基带带宽（2M）的数字传输通道。变电站数据集中上传及各终端机房实行无人值班后，对运行的自动化设备实施远程综合管理，全息实时的监测各子系统设备运行参数，提高设备健康管理水平是目前急待解决的问题。
关键词:电网自动化;设备；管理；探索
中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：
电力通信及自动化设备的稳定运行，为国网的“三集五大”决策部署提供着有力的技术保障，当自动抄表、光纤高频保护、办公自动化及各种MIS系统及变电站无人值班技术在电力系统中的不断推广，对作为多种信息传输通道的电力通信和自动化终端设备的可靠性、实时性等方面的要求也日渐提高。目前县级电网SDH光传输网络、调度自动化网络、行政办公网络、数字传输网络、图象传输网络的网管系统，基本上都是独立成网，例如SDH光传输系统：先建立光纤传输网络，解决传输通道问题，由SDH传输网络提供2M通道；语音通过PCM设备将语音加载到2M通道的30个时隙上；各种数据网络通过PCM复用设备采用V28接口将数据加载到2M通道的30个时隙上；相对语音图象数据可以不需要PCM设备，直接加载到2M通道上进行传输等应用方法。网络管理系统基本上也是多套网管系统，SDH传输网络、语音调度网络、数据传输网络、图象传输网络的网管系统各成体系无法兼容，由于各机房采用无人值守及电力系统对通信及自动化系统可靠性、实时性的要求，县级电网设备型号杂、品种多加之维护人员少、技术薄弱等因素，给整个系统管理和维护带来了较大的不便。
按“五大”电网新的运行模式，现代电网通信自动化的设备性能和技术水平，实现各系统集中管理是完全可以实现的，利用SDH传输通道及网管系统检测到SDH光传输系统的各种参数（光纤通断、光功率、线路衰耗、2M通道等参数），语音系统的网管也能检测到本系统的参数（馈电电压、语音通道的信噪比等）；变电站各种电源系统、综自单元也能完成远动终端的参数检测，上传下送各种信号；图象网络对于本系统的终端也有自己的检测手段，并上传参数；
实现所有设备的综合管理需修改统一原有的网管软件，并为各个网络子系统提供一个参数传输通道，实现通道状况和自动化设备的实时监测。由于参数传输数据量比较小，远动数据、办公自动化和调度指挥系统占用一个2M通道的一个时隙，每个数据传输通道占用一个时隙，图象监控占用一个完整的2M，高清图像则占用2―4个2M带宽；所以现有的V28接口就能满足要求。由各个子系统的厂商提供各种检测参数的传输协议，同时在调度维护中心建立一个实时检测的数据库，用于第三方软件调用，集中网管系统设计的软件界面实时显示各种终端设备和通道的实时数据和运行状况，实现网管系统的集中管理，提高网络运行的可靠性(图示）。
综合以上的描述：集中网管系统的硬件包括：数据库服务器、接口设备、综合管理终端；软件包括：数据库软件、SDH传输系统接口软件、调度及办公指挥系统的接口软件、数据传输系统的远动终端接口软件、对于图象传输系统的接口软件、新开发的集中网管软件（MS NSPRO监控软件），做为实时网管系统（显示通道、远方终端设备运行状态），可采用C/S结构（客户端和服务器端结构）；为了更安全期间可采用主、备机热备份功能，将远方无人值守的高频开关电源、综自单元、通信设备、自动化设备、告警信号、温度传感及复位信息等数据用多路采集卡完成采集和A/D转换，送入SDH光传输系统V28接口，用串口作为各种数据的输入和控制接口，通过规约转换模块实现系统的物理连接，从而建立局端工作站与各子系统的寻址、握手联系，以多线程方式处理各类海量数据，以保持信息的历史性和实时性，经中心端校核解释处理。实现替代现有网络中的各种管理系统，克服传统和现有管理系统的不足和局限，使全网管理维护更加集中维护和快捷，对系统出现的各种问题可及时发现和处理，提高电力通信及自动化系统的可靠性和实时性，为电网经济可靠运行加快供电企业的现代化建设提供保障。
关键词：光交换；分组交换；电交换；混合交换
1、网络发展趋势
根据Cisco公司预测，到2014年，平均每年的全球IP业务流量将保持34％的年增长率(如图1所示)。如果保持该增长速度，业务带宽的需求在2～3年内就将翻一番。从中国的情况来看，按照中国电信的最新预测，中国电信未来5年干线容量可能达到110～188 Tbit/s，并在今后不断增长，这将会对光网络的容量、架构和性能提出严峻的挑战。网络流量的快速增加使得单个波长的传输速率和波分复用(WDM)系统的传输容量也在不断增加。40Gbit/sWDM技术成功已经在全世界范围内进行了大规模商用部署，100Gbit/sWDN技术也已经开始正式商用的步伐。
网络IP流量的快速增加在促进单波传输速率提高的同时，也在促使网络架构发生改变，以满足大容量IP业务的需求。与传统的语音业务相比，当前网络流量的增加除了对带宽提出了更高的需求之外，其业务粒度更加丰富，对网络调度的智能灵活性、网络的生存性等多个方面也提出了更高的要求。这就要求未来的光通信网络不再仅仅是提供一个超大带宽的传输管道，而是能够满足业务梳理、调度、质量保证等各个方面的需求。光网络中的交换节点将在其中扮演至关重要的角色。如何高效灵活地利用已有的带宽，如何对各种粒度的业务充分、高效和灵活地调度和控制，以及保证业务的生存性，这将决定着未来的光网络能否成功应对未来网络流量的快速发展和变化。而这些正是光交换节点技术需要解决的问题。
2、光交换技术研究现状
光网络中节点的交换技术从总体上可以分为四大类：电分组交换、光分组交换、电路交换和光线路交换。从能耗的角度考虑，电分组交换的能耗最高，而光线路交换的能耗最低(如图2所示)。目前的光网络迫切需要支持多种粒度的大容量光交叉节点。
光网络最早采用的交换方式就是电交换。交换粒度从早期的虚容器(vc)级别发展到目前的光通路数据单元(ODUk)级别。目前光传送网(OTN)还支持ODUflex粒度和通用映射规程(GMP)封装方式，可以对不同粒度的业务实现封装和调度。但是从目前的情况来看，分组业务的调度更多的还是首先将光信号通过光电转换设备转换为电信号，然后通过路由器在电域进行交换，再通过电光转换设备转换为光信号进行传输。这种交换方式的灵活性比较高，但是耗费了大量的路由器资源，从而造成路由器的能耗和成本随着网络流量的发展而急速增加。近些年提出了分组光传送网(P－OTN)的概念，即在交换体系中引入二层交换能力，从而使得分组业务和时分复用(TDM)业务在OTN交换体系中具有同等地位，分组业务不再是SDH的客户业务，而是可以直接在OTN交换体系中进行交换。P－OTN技术还在研究之中，标准化工作也还没有取得实质进展。
光交换可以分为光电路交换(Ocs)、光突发交换(0Bs)和光分组交换(OPS)。OCS技术随着近些年可重构分插复用设备(ROADM)技术的发展而取得广泛的应用。随着传输速率的进一步提高(如达到太比特每秒级)，信道的谱宽超过100GHz，使得原来的50Gbit/s固定间隔的WDM系统已经无法适应；另一方面，随着频谱效率的进一步提高，系统传输距离进一步缩短，为了在频谱效率与传输距离之间得以实现比较好的性能权衡，软件定义收发机(SDO)的概念被提出，核心目标是通过软件的方式来配置和编程收发机的调制方式和载波带宽，从而根据不同的传输距离采用不同的调制方式，最大化地利用频谱资源。因此，考虑到网络的可升级性和可扩展性，下一代的频谱划分将不再是以50GHz或100GHz为单位，而是采用可变的栅格系统。这一问题在光互连论坛(OIF)和国际电信联盟(ITU)已经开始对论研究，并且ITU的G.694.1已经开始修改以支持可变频率栅格。可变栅格系统的每个信道的频谱宽度并不是任意的，而是具有一定的粒度(步进)。步进粒度和系统的复杂性成反比，如何取得两者的权衡还需要进一步研究。因此，支持无色、无方向性和无波长冲突性的ROADM，以及带宽特性可调的支持频率间隔无关ROADM器件的发展都将会大大增强OCS交换技术的灵活性和应用前景。
常规的OCS支持波长粒度的交换，其业务速率可以是10Gbit/s，也可以是100 Gbit/s。但是在实际应用中，需要交换的粒度可能是几个波长或者子波长粒度，这样如果仍然采用传统网络架构的活，不仅交换效率不高，也可能会存在资源浪费的情况。为此，在常规OCS的基础上，有研究项目提出了一种多粒度的交换节点结构，如图3所示。可以实现的交叉粒度包括光纤交换(FXC)、波带交换(BXC)、波长交换(WXC)以及子波长交换(通过电层DXC实现)。有研究项目提出了另外一种基于光码分多址(OCDMA)的子波长光交换机制。即把每一个正交码作为一个交换颗粒进行子波长连接的光交换。但是受OCDMA技术实际应用的限制，该种子波长交换方式的应用前景并不乐观。除此之外，还有学者提出了一种光子时隙交换技术。与时分复用相似，信号在时间上被划分成多个时隙。但是与时分复用不同的是，每一个时隙都包含系统的所有波长，每个波长都可能含有一定的分组数据。这样就可以通过对时隙内的波长进行交换从而实现分组数据的交换。
除了光交换技术的研究之外，也有许多关于光交换网络智能管控和生存性方面的研究。新的网络不仅解决网络的带宽需求，而且能够满足不同的业务应用要求，支持点到点的应用和点到多点的应用。网络的控制平面应该是灵活且鲁棒的，不仅能够对光路进行实时监控，还需要能都对其进行多层跨域的管理，在实现资源利用最大化的同时保证服务质量，同时实现动态的带宽提供，满足按需的业务需求。
3、大容量光电交换需求和技术研究
从业务接口和光收发技术发展趋势上看，光网络应能够动态灵活地提供不同传输速率、不同带宽粒度的信号交换能力。原有DWDM系统中单波长10G、40G传输接口已经不能满足当前路由器丰富的接口需要，支持超波长级别和波长级别的交换能力成为实现多业务接入灵活性的迫切要求。
支持带宽可变波长交换能力的
光交换是需要讨论的问题。按照ITUG.694讨论的可变频谱宽度范围(193.1＋n×0.00625 THz)和步进粒度(12.5 GHz的整数倍)，如果支持所有的频谱宽度和步进粒度的组合，现有架构下的合分波单元的端口数量将非常巨大，不具有可实现性。可根据传输系统的需求来实现新的合分波单元架构，比如采用可变栅格滤波器和耦合器来实现带宽可变的合分波单元，以及通过相干接收的本振来选择下路波长等，并在此基础上研究带宽可变的光交换单元。也可采用适宜的带宽可变的光波长选择器件为基础来构建光波长交换单元实现波长级的柔换能力，研究面向频谱碎片整理的弹性光网络资源重构模式与优化机制。
3.1 融合ODUk/分组的新型交换机制
为了提高带宽利用效率，分组交换正在逐步替代传统的电路交换。但是随着光传输技术的发展，分组交换所固有的非面向连接性在应用中又面临着一系列问题，使得电路交换又成为大规模应用的一个很好的选择，尤其是光电技术的融合，更使其显示出巨大的潜力。
从传统的观点看，电路交换技术不适用于数据业务网络，而分组交换技术则是当今因特网技术的主流。光传输技术的发展和技术的进步使得原本分组交换的优势和电路交换的缺陷在今天已不再有意义，而且随着应用领域的扩大，分组交换和电路交换逐渐趋向融合。
目前融合分组和ODUk的交叉有两种实现方式，如图4所示。在分组，ODUk交叉分离结构中，两种不同类型的业务分别进入分组交换矩阵和ODUk交换矩阵，然后分别映射到ODUk/OTUk中。分组业务和电路业务无法共享相同的波长资源，因此网络资源利用率不高。在分层结构中，分组业务不是直接映射到波长上而是经过一层ODUk交叉。实现分组和ODUk交叉矩阵有多种方式，例如分组业务采用GMP封装方式映射到ODUflex中。
混合式结构如图5所示。使用单个混合交叉矩阵同时处理分组和电路业务，很容易实现流量汇聚和疏导，映射分组和电路业务到相同的波长上成为可能。与分层结构相比较，混合式交换结构可以节省分组交换和电路交换之间的多个光接口，总的交换矩阵容量需求也随之减小，可扩展性更高；与分离式结构相比，分组和电路业务可以共享相同的ODUk容器，因此可以获得更高的波长带宽利用率。
3.2 光/ODUk/分组混合交换机制
目前的网络上除了不断增长的IP流量，仍然存在大量的TDM业务。而且TDM业务和分组业务之间的互操作也有需求。通道化的ODUk交换使TDM业务和分组业务可以共享光层资源。网络的演进目标要求不仅能够支持动态带宽可变的业务连接管理，支持面向连接业务，支持数据统计复用和差异化服务。解决办法就是将SDH/OTN/分组等电层交换和光层集中在一个平台上，实现统一的集中式交换，如图6所示。
混合节点结构可以灵活分配电路和分组流量，减少所需光端口，最大限度获得可用光纤容量。如果将之与光层交换结合，则可实现光，ODUk，分组混合交换，其结构如图7所示。OTN层结合ODUflex实现分组和电路业务的接人、汇聚和疏导，光层实现损伤感知以及带宽可变光波长级交换。
关键词：光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
一、光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。
二、光纤通信技术的特点
2.1频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的；如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。
三、不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是TDM的连续码流，如PDH、SDH等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH，从155Mb/s发展到lOGb/s，近来，4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。
综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。
四、光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的
对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施，是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准，并且减少故障因素。
4.2现场测试标准
目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。
①光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统，它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。
②光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的，不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试
光纤通信应用的是光传输，它不会受到磁场等外界因素的干扰，所以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中，虽然光纤的种类很多，但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响，因此在安装时不需测试，而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具
①光源：目前的光源主要有LED（发光二极管）光源和激光光源两种。
②光功率计：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。
③光时域反射计：OTDR根据光的后向散射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说，光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计（TDR），只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射，而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象，是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
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为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究，实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前，以日本为代表的发达国家，在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。
(一)复用技术
光传输系统中，要提高光纤带宽的利用率，必须依靠多信道系统。常用的复用方式有：时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中，WDM技术比较成熟，它能几十倍上百倍地提高传输容量。
(二)宽带放大器技术
掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键，它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄，约有35nm(1530～1565nm)，这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有：(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA)，它可实现75nm的放大带宽；(2)碲化物光纤放大器，它可实现76nm的放大带宽；(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来，可放大带宽约80nm；(4)拉曼光纤放大器(RFA)，它可在任何波长处提供增益，将拉曼放大器与EDFA结合起来，可放大带宽大于100nm。
(三)色散补偿技术
对高速信道来说，在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码，限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说，色散限制仅仅为50km。因此，长距离传输中必须采用色散补偿技术。
(四)孤子WDM传输技术
超大容量传输系统中，色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散，因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合，凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势，继而向高速、宽带、长距离方向发展。
(五)光纤接入技术
随着通信业务量的增加，业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务，而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络，用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求，只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可与多种技术相结合，例如ATM、SDH、以太网等，分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题，APON发展基本上停滞不前，甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用，APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高。EPON继承了以太网的优势，成本相对较低，但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95％的局域网都使用以太网，所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的，并且原有的以太网只限于局域网，而且MAC技术是点对点的连接，在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网，还可扩展到城域网，甚至广域网，EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。
(一)光纤到户
现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。
(二)全光网络
传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
三、结语