光纤通信技术今后如何发展

近来有人对光纤通信的发展情景，有些困惑。其一，在2000年IT行业的泡沫，使光纤通信的生产规模投入过大，生产过剩，IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤，国外对中国倾销。其二，有人认为:光纤通信的传输能力已经达到10Tbps，几乎用不完，而且现在大干线已经建设得差不多，埋地的剩余光纤还很多，光纤通信技术不需要更多的发展。

笔者认为，光纤通信技术尚有很大的发展空间，今后会有很大的需求和市场。主要是:光纤到家庭FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。

光纤通信的发展趋势

1、光纤到家庭(FTTH)的发展

FTTH可向用户提供极丰富的带宽，所以一直被认为是理想的接入方式，对于实现信息社会有重要作用，还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因，使FTTH还未能提到日程上来，只有少量的试验。近来，由于光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解，都加速了FTTH的实用化进程。

发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小，在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极，要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早，现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。

◆FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。

对于不久的将来要发展的宽带业务，如:网上教育，网上办公，会议电视，网上游戏，远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视，上下行传输不对称的业务，AD8L就难以满足。尤其是HDTV，经过压缩，目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发，可压缩到5～6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps，仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时，非FTTH不可。

◆ FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。

F2P方案一一优点:各用户独立传输，互不影响，体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道，需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。

PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块，以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用，如果用户带宽得不到保证时，不单是要网络扩容，还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格，PEP比PON经济)。

PON有多种，一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON，适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON，0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON，由于用户与波长有关，使维护不便，在FTTH中很少采用。

发达国家发展FTTH的计划和技术方案，根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON，因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划，采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。

中国ATM使用远比STM的SDH少，一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过，目前比较经济，使用灵活，传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON，各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话，适合SDH网络，与IP结合没有EPON好，但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好，可用户电话，如用电话需要借助lAD技术。目前，中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用，还需要根据用户的具体情况不同而不同。

近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输，包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络，如果采用PON，就特别简单，因为此PON无上行信号，就不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。如果，所属PON的用户群体，被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势，但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑，与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。

2、光交换的发展什么是通信?

实际上可表示为:通信输+交换。

光纤只是解决传输问题，还需要解决光的交换问题。过去，通信网都是由金属线缆构成的，传输的是电子信号，交换是采用电子交换机。现在，通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前，由于目前光开关器件不成熟，只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，用电子交换后，再变还光信号。显然是不合理的办法，是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关，以实现光交换网络，特别是所谓ASON-自动交换光网络。

通常在光网里传输的信息，一般速度都是xGbps的，电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换，没有必要采用不成熟的

大容量的光交换。当前，在数据网中，信号以“包”的形式出现，采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小，可采用电子交换。然而，在大量同方向的包汇总后，数量很大时，就应该采用容量大的光交换。

目前，少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前，由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制，通路数一般在8—16个。

电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。

光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来，采用集成技术，开发出MEM微电机光开关，其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent)，属于试验性质的。

光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是，发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源，光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验，半径5公里，共有43个终端节，(试用5个节点)，速率为2.5Gbps。

自动交换的光网，称为ASON，是进一步发展的方向。

3、集成光电子器件的发展

如同电子器件那样，光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成，但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路，如同一块印刷电路板，可以把光电子器件组装于其上，也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好，ASON也好，都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。

日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上，尺寸仅15x7mm，如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年，集成光电子器件有比较大的改进。

中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上，就会重复如同微电子落后的被动局面。

光纤通信的市场

众所周知，2000年IT行业泡沫，使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展，产品生产过剩。无论是光传输设备，光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤，每公里泡沫时期价格为羊1200，现在价格Y100左右1公里，比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?

根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测，如图2.在2002年是最低谷，相当于倒退4年。现在有所回升，但还不能恢复。按此推测，在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转，在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。

笔者认为:FTTH毕竟是信息社会的需求，光纤通信的市场一定有美好的情景。发达国家的FTTH已经开始建设，已经有相当的市场。大体上看，器件和设备随市场的需要，其利润会逐步回升，2007-2008年可能良好。但光纤产业，尽管反倾销成功，目前价格也仍低迷不起，利润甚微。实际上，在世界范围内，光纤的生产规模过大，而FTTH的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响，上升缓慢。据了解，有大公司目前封存几个光纤厂，根据市场情况，可随时启动生产，其结果是始终供大于求。供不应求才能涨价，是通常的市场规律，所以光纤产业要想厚利，可能是2009年后的事情。中国经济不发达地区和小城镇，还需要建设光纤线路，但光纤用量仍然处于供太子求的范围内。

对中国市场，FTTH受ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的制约，会有所延后。目前，中国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备，可能需要等待一段时间。不过，北京奥运会需要HDTV的推动和设备价格的下降，会促进FTTH的发展。预计在2007-2008年在中国FTTH可开始推广。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD，有比较强的经济力量，现在已经采用光纤到住地PTTP来建设。总的来说，目前中国的FTTH处于试点阶段。试点的作用，一方面是摸索技术和建设的经验，另一方面，还起竞争抢占用户的作用。所以，现在电信运行商，地方业主都积极对FTTH试点，以便发展宽带业务。因此，广播运行商受到巨大的挑战，广播商应加快发展数字电视的进程，并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOP点播电视，还需要对电缆电视网双向改造，如果采用光纤网，可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。