试论光纤通信最新进展与趋势

摘要：光纤到家庭(FTTH)一直是光纤接入不断追求和探索的技术方向，随着国家政策的扶持、运营商竞争的需要、对收入的追求，以及设备本身价格的下降，FTTH出现可迅速发展的势头.文章综述了FTTH技术特点及认识，分析了FTTH发展的主要解决方案，并讲述了对FTTH升级至GTTH系统的可行性。

关键词：光纤技术特点及认识光纤接入网光纤系统升级

一、 FTTH技术特点及认识

光纤到家庭(FTTH)是20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，但由于成本、技术、需求等方面的障碍，至今还没有得到大规模推广与发展。然而，这种局面最近有了很大的改观，由于政策上的扶持和技术本身的发展，在沉寂多年后，FTTH网再次成为热点，步入快速发展期。新技术、新设备、新的网络建设计划不断推出，引起了业界的关注。很多有识之士把FTTH网(特别是光纤到家、光纤到驻地)视为光通信市场复苏的重要转折点。预计今后几年，FTTH网还将会有更大的发展，FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。FTTH属于接入网部分。接入网就是市话局或远端模块到用户之间的部分，主要完成复用和传输功能，一般不含交换功能。在历史上，这部分又称为本地环路或用户环路。按照ITU-T的定义，FTTH就是光纤到达住户的门口，在端局和住户之间没有铜线，美国的FCC对FTTH中的“H”定义了新的含义，“H”既包括狭义上的家庭，也包括小型商业机构。综合以上两种定义，FTTH定义：FTTH是以光纤为传输媒介，为家庭、小型商业机构等终端用户提供接入到电信端局的服务，并具有信息复用/解复用功能.。

二、光纤接入网基本概念和模型

光纤在接入网中也占有传输媒介的主导位置，特别是当带宽成为业务瓶颈的时候。光纤接入是指局端与用户之间以光纤作为传输媒体。在光接入网（OAN）中若光配线网（ODN）全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是PON。根据技术体制，则可分为PDH光接入技术、SDH光接入技术、ATM光接入技术和以太网光接入技术等。图1是OAN的参考配置。光线路终端(OLT)为ODN提供网络接口并连至一个或多个ODN.ODN为OLT和光网络单元(ONU)提供传输手段。ONU为OAN提供用户侧接口并和ODN相连。

三、关注光纤弯曲损耗和机械性能

接入网用的光纤光缆主要运用于建筑物内小弯曲半径布线场合，为了保证有良好的信号传输，要求光纤必须有较低的弯曲损耗，同时光纤光缆处于长期小弯曲半径状态下，光纤受弯曲应力的影响，容易使光纤表明微裂纹扩张，从而引起光纤断裂，因此光纤必须有较高的疲劳强度。为了保证光纤有较低的弯曲损耗，光纤可以采用较低MAC值设计，即较小的MFD和较高的截止波长，但这带来与G.652D光纤的兼容问题。为了使光纤能与G.652D光纤兼容，厂商可以通过对光纤折射率剖面的重新设计，来增强光纤的抗弯曲能力。同时为了保证光纤有较低的弯曲损耗，运营商对光纤内涂层也有较高的要求，使用较低模量的内涂层能使光纤有较优秀的抗弯曲能力。为了使光纤有较高的疲劳强度，拉丝工艺的改良也是不可或缺的，改善拉丝炉内气流流向及Ar、He比例，能降低光纤应力，减少光纤表面微裂纹，同时改进拉丝涂覆工艺，从而提高光纤的疲劳强度。国际电信联盟ITU-T于2009年10月通过G.657标准的最新修订版，把G.657分成A和B两大类。其中A类光纤与G.652D光纤能完全兼容，B类则不要求与G.652D光纤兼容。为了能与目前馈线光缆和配线光缆中广泛使用的G.652D光纤相兼容，未来我国FTTH光纤应以G.657A光纤为主。

3.1 FTTH的解决方案与发展趋势

各种光纤接入技术都可能用作FTTH的解决方案，表2是目前几个国家FTTH的应用情况比较。光纤接入技术包括有源光网络和无源光网络。有源光网络技术和产品有初期的SLIC（SubscriberLine Interface Circuit）和后来的DLC（Digital Loop Carrier）、IDLC（Integrated Digital Loop Carrier）等，国际电信联盟提出的基于PDH的灵活复用和基于SDH的灵活复用也属于有源光接入技术。现在也有把波分复用(WDM)技术用于光接入网的。实际上，包括目前应用较广泛的点到点(PTP）的MC，都属于有源光纤接入。PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按照其采用的技术，主要分为APON/BPON(ATMPON/宽带PON)、EPON(以太网PON)和GPON(千兆比特PON)，其中，GPON是最新标准化和产品化的技术。

以下为PON技术的发展历程：

• 1983年,BT实验室首先发明了PON；

• 1999年,ITU批准APON／BPONFSAN标准G.983x；

• 2001年,IEEE802.3工作组成立第一英里以太网(EFM)研究小组，致力于制定EPON接入技术。

• 2003年,ITU批准GPONFSAN标准G.984,美国出台宽带网新

政策，鼓励运营商建设光纤接入网。

下面对其中的几种FTTH的解决方案分别进行介绍。

3.2 点到点的FTTH解决方案

采用点到点的结构，从中心局到每个用户都用一根光纤。对于具有N个终端用户的距离为Mkm的无保护FTTH系统，如果采用点到点的方案，需要2N个光收发器和NMkm的光纤。但如果采用点到多点的方案，则需N+1个光收发器、一个或多个（视N的大小）光分路器、和大约Mkm的光纤，在这一点上,点到多点有着明显的成本优势。采用点到多点的方案，大大地降低了光收发器的数量和光纤用量，并降低了中心局所需的机架空间。当然，点到点系统避免了复杂的上行同步技术和终端自动识别技术。另外上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展。但这些优点远不能抵消它在器件和光纤成本方面的劣势。

3.3 FTTH系统向GTTH系统的升级

在日本，超大容量、高度灵活的GTTH系统将逐渐向商业和居民住宅区渗透。这是闲为日本已经将基于PON结构的FTTH作为下一代接入网的发展方向，计划用窄带的PON系统提供N-ISDN和POTS服务，用ATM-PON系统提供基于ATM信无的多媒体服务。而GTTH包容了ATM-PON系统，而且对它是全兼容的。这意味着，ATM-PON系统的上行和下行信号可以分别通过GTTH系统的1.3pm和1.5pm的光纤传输，而不需要改变它的信号格式。接入方式和OAM系统。而现存的POTS、N-ISDN、双向多媒体服务(如VOD、高速Internet访问、视频会议等)将可以由GTTH系统的ATM-PON子系统来提供。因而由FTTH升级至GTTH是可行的。除了支持宽带双向数据服务外，GTTH还可以提供超大容量的数字视频广播服务。这是绝无仅有的。GTTH系统能提供所有现存接入系统都不能及的大容量的HDTV和数字视频广播服务。因而在将来，FTTH也有必要升级至GTTH系统。GTTH系统将是继FTTH系统之后的时代的宠儿。

四、结束语

光纤接入网在面世20年以后，终于迈开大步向前发展。国外咨询机构IDC的最新预测表明，全球光纤接入用户数将从2002年的16．8万增长到2007年的2亿，将占到宽带用户的9.9％。光纤接入这个梦想正在一步步走向现实。总之，光纤通信中期未来的发展趋势表现为：各种光纤技术互补发展，各尽所长，向接入多元化、网络一体化、应用综合化的光纤网络发展，并逐步实现和宽带固定网络的有机融合。

作者简介：付小芝（1973.1）籍贯：湖北，工作单位：中国电信股份有限公司克拉玛依分公司，研究方向：通信市场营销，职称：通信工程师。