激光通信技术论文汇总十篇

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2 光纤通信技术的发展史

近几十年来，通信技术发展迅速，随着通信技术要求越来越高，光纤通信具有带宽高、出错率小、传输快速等特点，使其逐渐走进人们视野，成为应用最广泛的通信技术。目前，我国主干网基本上也都是光纤通信，但仍存在一些不足。为了更好、更安全的通信，我们需了解光纤通信技术的发展史。光纤通信技术起源于国外，20世纪五六十年代，开始研制出光纤，但那个时候光纤的损耗高达每千米358分贝。后又经过英国科学家几年的研究，研究出理论损耗可以减少到每千米19分贝的新型光纤。接着日本也开始研究光纤，但还是没能达到最低损耗。最后，康宁公司采用粉末法研制出了每千米损耗20分贝的石英光纤。最近，掺锗石英光纤损耗降到了每千米0.2分贝，已经达到了石英光纤理论上提出的最低损耗极限。

3 光纤通信技术

3.1 光纤通信技术概述

光纤采用光波通信，光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维,利用全反射原理来传输信息的材料。光纤的发射装置的一端采用发光二极管或者一束激光将光脉冲传输至光纤，另一端接收装置采用光敏元件检测脉冲信号。光纤又分单模光纤和多模光纤，单模光纤的直径在8um-10um之间，多模光纤的直径有50um和62.5um两种。两者相比，单模光纤的传输距离更长。

3.2 光纤通信技术的特点

3.2.1 传输带宽高、容量大

光纤与双绞线和同轴电缆相比，其传输带宽高及信息容量大。带宽高和光纤的直径没有直接关系，即：不会由于光纤的直径大而带宽高 。随着光纤通信系统各个终端设备技术的改进，与密集波分复用技术结合应用，使得光纤的通信带宽高及信息容量大。

3.2.2 损耗低，传输距离长

在光纤、双绞线和同轴电缆三种传输介质中，光纤的传输损耗最低。由于损耗低，那么传输的距离相对而言也就长。减少了通信系统中的中继器使用量，从而降低了布置整个系统的成本，直接给运营商带来更好的经济利益。

3.2.3 抗干扰性好，保密性强

光纤以石英为材料制成，石英有较好的绝缘性、抗腐蚀性，从而抗电磁波干扰性强，不会形成接地回路。一般电磁波传输容易泄露信息，从而保密性差，而光纤基本上不会发生串扰现象，保密性强。光纤在通信中，受环境影响极小，可见光纤适用于强电领域。光纤还有质量小，轻便，布网方便，成本低，原材料石英丰富，耐高温等特点。

4 现代光纤通信技术的现状

21世纪，光纤通信技术快速发展起来。光纤通信技术主要是引入了光纤接入网技术和波分复用技术，从而大大的提高了通信的质量和安全性。

4.1 光纤接入网技术

光纤接入网技术是光纤通信技术一个全新的领域，来实现信息快速和高速传输，满足了人们生活的需求。光纤接入网技术由宽带的主干传输网络和用户接入各部分组成。光纤接入网技术的关键环节或者最后一个环节就是用户接入技术。要想所有用户实现信息的高速传输，满足用户的带宽需求，用户接入技术主要是对接入网的用户终端而言，通过该技术为用户提供方便，方便为用户提高不受限制的宽带，来满足用户需求。光纤接入网技术除了为网络通信主干网负责数据传输外，还负责网络中所有用户接入网络的用户接入技术。目前，根据光纤宽带的接入位置，来进一步区分光纤，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等类型。首先，介绍光纤到户技术，简称FTTH。光纤到户技术主要在光纤宽带接入方面来提供全光的接入方式。光纤到户技术利用光纤带宽的特点，先收集宽带信息，接下来整理处理宽带信息，最后传输宽带信息。通过这样的操作来给用户提供所需要的带宽，来满足用户上网需求和信息传输需求。可见，光纤接入网的最后一个环节是光纤到户技术。根据光纤到户技术不同的应用来看主要分为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术两种形式。光纤有源接入技术实际上就是点到点的P2P技术，其主要为用户可以实现用户PC到服务器终端的直接连接，P2P可以实现高带宽接入；光纤无源接入技术则为一点到多点的XPON技术。传统网络通信方式一般都具有通信瓶颈的问题，光纤接入网技术能够很好地解决这个问题，能够满足主干网络或者核心网络的传输通信信息量。为了更好地满足用户和网络的传输需求，通常光纤接入网技术会结合SDH. ATM等多种技术混合使用，产生GPON、APON和EPON三种技术。一般而言，在电路交换性的业务通常使用GPON技术；只在信息传输过程中起到点对多点的连接作用的是EPON；相比较而言APON技术相对复杂，其用的比较少。

4.2 波分复用技术

波分复用技术是使用波分复用器，来大大降低光纤的损耗，从而来提高带宽，传输更大的信息量。波分复用技术可以使用在不同的光波频段和不同的波长，将传输的低损耗窗口分为很多个单通信管道。波分复用技术同时也在发送端装备波分复用器，利用它把不同的信号一起传送到光纤中，再利用光纤进行信息的传输。同样也在接收端安装波分复用器，其作用是把光纤中输出的信号再按不同的频率和波长进行分开处理。在接收端分离这些不同信号过程中，在同一个信道里的光波信号是独立的，从而实现不同光波信号在同一个信道里传输，即光复用技术传输。目前，波分复用技术在飞速发展，使用范围不断扩大。波分复用技术其中的粗波分复用技术，其信道间隔为20nm，采用波分复用技术中的集体发送和划分，从而实现在1260nm-1620nm范围内波长的波分复用。采用此技术能够大大降低光器件的成本，从而提高运营商的经济利益，同时也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分复用技术得到了很多运营商的好评并得到了很大程度的应用。

4.3 光放大技术

在光纤接入网技术和波分复用技术两个技术成熟的同时，为了更好地通信，进一步引入光放大技术，光放大技术主要是采用光放大器对光信号进行放大加强。光放大技术很大程度上促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的快速发展。在放大传信号之前，应该进行OEO变换，即：光电变换及电光变换。

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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?

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与普通的通信相比，光纤的损耗率要低得多。目前，光纤的损耗可以低达0.2dB/km。中继光放大器间距可达100多km，而传统的铜电缆中继放大器间距仅为几百米到几千米。因此，除了用户到小站间仍使用铜电缆，其他通信网中包括电视网、跨海洋的网络全部使用光纤通信。光纤通信在长距离传输中的优势非常明显。目前光纤通信的最长通信距离达到10000m以上。

1.2抗干扰能力强

与其他光缆相比，光纤通信具有非常明显的优点———抗电磁干扰能力极强。光纤通信设备的主要成分是SiO的应用给光纤通信技术带来无可比拟的优势。由于石英具有极强的抗腐蚀性和绝缘性，因此，应用到光纤通讯设备上使其同样具有较强的抗干扰能力。光纤通信不会受到太阳黑子活动、电离层变化、雷电以及人为释放的电磁等方面的干扰，这一特性使得光纤可以应用到军事领域中。

1.3安全性和保密性高

因为光纤主要依靠光波的全反射原理进行传输，光信号完全被限制在包层内，光波泄露的现象很少发生。而且一个光缆内的很多光纤线之间也不会相互干扰，因此，光通信的抗干扰能力很强，保密性和安全性非常高。此外，光纤的重量很轻、体积较小，这样既节省空间又使得设备的安装非常方便。另外，用来制作光纤通信设备的原材料越来越丰富，而且价格低廉，稳定性好，同时受环境温度影响小，使用寿命很长。光纤通信技术这些优势使其在日常生活中的应用范围和领域越来越广。

2光纤通信技术在我国的发展现状

2.1普通单模光纤的现状

光纤分为单模光纤和多模光纤两大类。目前，普通单模光纤是我们生活中最常见的光纤。单模光纤只能传输一种模式的光，且对光源的谱宽及稳定性都有较高的要求。随着光纤通信技术的发展，单模光纤的传输距离和信息容量也在不断增加，G652.A光纤的性能还能进一步优化和提高。符合ITUTG654规定的截止波长的单模光纤和符合G653规定的单模光纤是对G652.A光纤进行了改进。

2.2接入网光缆的发展现状

光纤接入网指的是以光纤为主要媒质实现接入网的信息传送。光纤接入逐渐替代原有电缆，成为通信接入网未来重点的发展方向。接入网光缆的发展趋势主要体现在接入网的光缆距离不断缩短、分支越来越多、分插频繁等。通常情况下，接入网的光缆会采用增加光纤芯数的方式来增加网络容量。尤其是城市的光纤管道，由于管道内径有限制，只能通过增加管内光纤芯数和光纤的集装密度来增加网络容量，同时需要减轻光缆的重量，缩小光缆的直径。通常，接入网光纤使用G652普通单模光纤或G652C低水峰的单模光纤，而前者在我国使用较多。

2.3室内光缆的发展现状

室内光缆指的是光传输载体（光纤）经过一定技术手段处理而形成的线缆，通常需要同时支持语音、数据以及视频等信号传输。室内光缆主要包括综合布线与局内光缆两大部分。其中综合布线的光缆一般供用户使用，放置在室内用户端，而局内光缆放在中心局或其他各类电信机房内。室内光缆结构的设计和应用容易受到建筑物本身的限制及光缆材料多样化的影响，因此室内光缆相对复杂。虽然其抗拉度较小，保护层也较差，但是室内光缆仍然有经济、便捷、便于信息传递等自身优势。室内光缆传输信息速度很快，而且具有信号稳定、清晰、强烈，抗干扰性好，信息流量大等优点。

2.4通信光缆的发展现状

通信光缆主要包括多根光纤芯和包层组成的缆芯、外保护层，属于全介质光缆，是电力系统中最为理想的通信线路。通信光缆主要依靠电流传输信号，在数据信息传输方面具有一定优势，但是其传输信息量较小。ADSS光缆则因为其可以单独布放，比较适用于电力通信领域。目前我国电力系统改造过程中广泛应用ADSS光缆，但是我国通信光缆的产品结构和性能仍然需要进一步完善。

2.5塑料光纤的发展

塑料光纤在我国也得到了广泛应用，其成本低廉、传输速度较快，是优质的短距离信息传输介质。它主要利用光的全反射或者光在塑料纤维内的跳跃来进行传输，因此在数据传输系统领域有巨大的潜在市场。塑料光纤可以应用于海底。在海底进行铺设时，海底光纤使用绝缘材料包裹导线，同时其两端采用激光器，大大节约成本，相应的通话费用也有一定的减少。

3我国光纤通信技术在未来的发展趋势

3.1超大的容量，超长的距离

超大容量、超长距离的传输技术在我国通信技术领域将有广阔的应用前景。波分复用技术（WDM）通过增加单根光纤中传输的信道数，大大提高光纤传输系统的传输容量。目前1.6Tbit/s的光波分复用系统已经大量商用，同时全光传输的距离也在逐渐增加。而光时分复用技术（OTDM）通过提高单信道速率来提高传输容量，使目前单信道最高速率达到640Gbit/s。要想进一步提高光纤通信的传输速度和传输容量，仅仅依靠光波分复用技术或光时分复用技术是很难实现的，必须同时结合光时分复用和光波分复用技术，只有这样才能进一步提高光纤的传输速度和容量。

3.2光网络智能化

智能化的光网络是我国光纤通信技术未来非常重要的发展方向。近50年的发展历程中，信息传输一直占据着光纤通信技术的主导地位。随着计算机技术的迅猛发展，网络技术和通信技术实现完美结合，进一步促进光网络通信技术朝着更高更好的方向发展。现代化的光网络不仅能实现信息数据的传输，同时结合计算机控制技术、自动发现功能及更加完善的自我保护修复能力，真正形成智能化的光网络。

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电力系统中的通信需要使用各种不同的设备，可是设备不同，接口的方式和转换的方式也就不同了，例如，用户线的延伸、中继线的传输等。除此之外，各种通信手段在电力系统中使用，增加了电力通信系统的复杂性。

1.2电力系统传输信息实时性强

电力通信系统中传输的信息有继电保护信号、话音信号、电力负荷检测的信息和图像等，这些信息的量不大，可是实时性很强。

1.3电力通信系统通信的范围很广

电力通信系统的主要服务对象有发电厂、供电局、变电站、电管所等，所以电力通信系统的通信系统非常的广，对光纤技术提出了更高的要求。

1.4电力通信系统要求可靠性和灵活性较高的通信

电力系统对人们的生产和生活有很重要的影响，它的重要任务就是维持电力供应的稳定。为了维持电力通信系统的正常运作，就要避免间断或者突况的发生，所以要具有较高灵活性和可靠性的电力通信，为了满足这种需求就要应用光纤通信。

1.5为了满足电力通信系统的需求，通信技术要有很强的抗冲击能力

电力系统如果突然发生故障，就会波及很大的范围，造成通信的业务量短时间内增加很多，所以电力通信系统要求通信技术具备很强的抗冲击能力，为了满足这种需求，就要应用光纤通信。

2电力通信系统中经常用的光纤

在我国，电力通信系统是不同的，想要建设一个光纤通信网是非常困难和复杂的，时代的发展对电力通信提出了更高的要求，在通信网中也就要求更加先进的光纤。目前经常用的电力通信光纤有光纤复合地线、光纤复合相线等。

2.1光纤复合地线

光纤复合地线指的是电力传输线路中的地线中有一定的具有地线作用和光纤优点，同时可靠性强和不需要进行特殊维护的管线单元。同时想要应用光纤复合线需要很大的投资，它主要应用于建设新线路和更新旧线路。主要作用就是防止输电线路被雷击，同时也可以通过地线中的光纤进行信息传输，将地线架空。

2.2自承式光缆

自承式光缆主要分为两种，即金属自承式光缆和全介质自承式光缆。全介质自承式光缆的质量很轻、直径很小、结构式全绝缘的，尤其是它的光学性能非常的稳定，就能够降低停电造成的损失，这种光纤非常的特殊；金属自承式光缆具有简单的结构、较低的成本，应用与电力系统时不需要将短路电流和热容量考虑在内。

2.3光纤复合地线

光纤复合地线指的是输电线路中一种电力光缆，这种光缆将光纤单元复合在输电线路相线中。光纤复合地线将电力系统的线路资源进行充分的利用，防止和外界发生矛盾，这是电力通信系统应用的一种新型光缆，对解决架空线路受限问题非常有效，也可以防止发生雷击时间，除此之外，在使用光纤复合相线以后，使地线绝缘的运行更加稳定，也节省了电能。

3对电力系统光纤通信网的维护

目前，电力系统中广泛应用光纤通信技术，而光纤通信技术不断加大网络规模和网络结构的复杂性。良好的维护电力系统光纤通信网是电力系统更加安全和可靠的保证。第一，要提高电力系统工作人员的专业技能和综合素质，需要对他们就行全面的培训；第二，积极引进先进设备，更新技术和设备，维持光纤通信网络的正常运行。

4电力通信中光纤通信技术的发展方向

4.1光接入网

最近的几年，网络技术不断的创新和发展，网络的交换和传输不断的更新换代。将来，网络的发展趋势就是智能化网络，具有网络主宰、高度集成、数字化的特点。目前网络的接入主要是通过双绞线，虽然双绞线具有较好的传输质量，可是和光纤还是存在很大的差距。如果应用光接入网，管理和维护网络的成本就会降低，甚至可以建立光透明网络，实现真正的多媒体。

4.2使用新型的光纤

现在，IP的业务量不断增加，电信网络也要不断的创新和发展，光纤正是其发展的基础。现在的信号传输都是远距离，并且有很高的质量要求，原来的单模光纤已经不能满足发展的要求，所以对光纤进行开发和研究是电力系统发展的需要。目前，随着不断提高的干线网要求和不断发展的城域网建设，两种新型的光纤已经得到社会各界的认可，这两种分别是非零色散光纤和无水吸收峰光纤。因为光纤的先进性，他们的应用与发展也会非常广泛。

4.3光联网

光联网以后光网络具有很大的容量、很多的网络节点、很大的网络范围，同时网络的透明度也会增加，有效的将不同的信号连接起来，提高了网络的灵活性。除此之外，网络的恢复速度也会加快、恢复时间也会缩短，也不会影响电力系统的正常运行。很多发达国家已经投入资金、人力和物力在光联网之上，我国也将逐步迈向这条路。光联网将会在将来的通信中发挥巨大的作用，促进电力通信的发展。

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下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。

（1）扩大单一波长的传输容量

目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

（2）实现超长距离传输

无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。

（3）适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。

1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。

1.3新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。

（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。

（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。

（3）用于局域网的新型多模光纤

由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。

（4）前途未卜的空芯光纤

据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。

2光缆技术的发展特点

2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；

2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；

3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。

不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。

·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。

·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。

·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。

·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。

·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。

·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。

·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。

2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输

光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。

·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。

比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。

3通信电缆的发展特点

3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务

原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。

美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。

3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰

随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。

3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景

由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。

4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品

电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。

4.3利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务

对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。

4.4改进光缆电缆的施工和维护方法

目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。

4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展

2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。

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（2）跨段监测和跨段故障扫描。通过对无源光器件或在光缆跨接处跳纤，就能够实现监测多段连续的光纤线路的远距离在线或者空闲纤芯的工作，针对不同的监测方式，则必须要根据实际的情况对检测的方法进行重新的设计，以实现跨段监测，在线监测只能测试一段业务信号，不能实现跨段监测，只能实现跨段故障扫描，当使用在线检测模式的时候，由于OTDR故障检测信号和业务信号共用纤芯，跨段设计需要在跨段点上增加两套无源的波分复用设备（FCM），使测试信号可以旁路。上面介绍的所有的测试方法，空闲芯检测方法不影响相关光纤的正常工作，也不会对相关的传输信号造成干扰，系统的稳定性高，且构造比较简单，性价比高，且空闲芯检测支持跨段监测和跨段故障扫描，能够扩大监测的范围，因此，当前这种方法应用得最多。

2光缆通信监测系统的硬件平台

光缆通信检测系统式整个电力通信网络中一个非常重要的子系统，为了确保电力通信系统的正常运行，因此应该有一个个系统能够对大规模的光纤网络资源进行管理和维护，且应该支持多级管理和维护，以保证系统运行的稳定性。

（1）一级监控中心。一级监控中心主要负责大区域的监测，去监测多级多层的光缆网络，并且要有一个与检测规模相对应的监测中心，数据通信网可以将各级的监控中心有效的连接起来，并且将他们各自监测到数据传送到总的监测中心，然后对故障进行分析判断，并生成统计报表。

（2）二级监控中心是一级监控中心下面的一个子系统，它主要负责一定区域内的光纤通信监测系统，对这个区域之内的光缆网络进行自动的监测、进行故障定位、数据管理等，并且接收来自相关监测站点的告警信号和相关的数据，对发生的故障进行有效的统计和处理，并且生成报表。

（3）远方监测单元。远方监测单元主要是实现对相关纤芯的监测，并对监测的数据进行采集，然后根据采集的数据绘制出数据曲线，然后进行初级的分析，根据分析的结果对光缆线路进行远程的控制等工作，通过DCN与上一级别的监控中心数据服务器的通信，支持上级监测中心对本监测站的光缆和RTU设备实施监测和管理功能。主控单元：主控制单元主要指的是远方监测单元的主控制板，或者是负责远方监测单元监测控制和数据通信的一个服务中心，它具有网络接口，以便于更好的进行数据的交换，进行远程测试等工作；光切换单元：主要有两种，分别是机械式光路切管开关和电磁式光路切管开关，机械式光路切管开关稳定性好，且抗干扰，但是它的精度比较低，电磁式光路切管开关精度高、体积小、抗震性好，且不耗电不发热，对于降低整个远方监测单元的发热有帮助。

（4）光缆自动监测系统的最大监测距离计算。实际上，光缆自动检测系统的最大监测距离就是OTRD的极限有效检测距离，因为在传输的过程中可能会有光缆熔接头损耗、传输衰耗等因素，所以它的最大有效传输距离应该考虑这些因素。

（5）波分复用模块。波分复用模块主要是由光合波器和光滤波器等这些光纤被动元件组成的，针对和纤在线测试方式，FCM可以将OTDR故障扫描信号波与业务信号波耦合在一起注入到受测光纤中。通过在远端光缆交叉点上设置FCM，可以实现跨段在线故障扫描。

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目前，在扩充骨干网、迅速普及应用系统的驱动下，我国光网络市场已出现巨大变化，光传送网的角色由原来大容量带宽传送转变为提供端到端的服务连接。电信运营商在电路交换转变为分组交换过程中，在光层网络同时实现了传输功能和交换功能，而全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。光纤接入网技术和光纤波分复用技术的创新推广应用中，光分插复用器和光交叉连接设备的成功研制，使得二者能够在基础通信设备基础上实现光路交叉，为光联网起步奠定坚实基础，能够进一步扩充网络系统，提升网络系统的透明性，使全光联网成为可能，掀起了电联网之后又一次新的光通信发展，建设一个最大透明、高度灵活的和超大容量的国家骨干网络不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础，而且对应我国信息产业和国民经济腾飞及国家安全有极其重要的战略意义。

1.2全新一代光纤

全新一代光纤是新时期电信光纤通信技术应用的核心内容。新的光传输网分为三层：光通路层支持终端到终端的传送客户信号。光复用层把许多光波复用到一起后传动到光纤中。光传送层把客户信号映射到单一的光道，再将许多单一的光道复用在一起后送上光纤。全新一代光纤具有频带宽通信容量大、损耗低，中继距离长、抗电磁干扰、无串音保密性好等优势特点。根据电信网络服内容不同，创新了传统光纤发展模式，呈现出大容量、长距离传输等优势。

二、电信光纤通信技术发展趋势的优势分析

伴随中国城镇化等宏观经济政策调整，我国城乡每年旧城改造和新屋建设达到20多亿平方米，至少可以容纳2000万户新居或数百万个企业，为光宽网建设提供了几乎海量的外在条件。伴随信息华社会的发展，人们随时随地办公、生活、学习、购物、娱乐的内在需求日益凸现，建设安全的全光信息网络已经提升为国家战略。科学技术水平提升使电信光纤通信技术提供的服务质量能够不断的满足人们的要求。电信光纤通信技术发展趋势优势明显，传输速度快、传输容量扩大，并且在长距离下实现信息容量提升、完善全光网络系统。在未来电信光纤通信技术发展状况下信息数据传输水平会在网络系统发展下实现高速发展。电信光纤通信技术发展具有重要的现实应用意义。

2.1全光网络

电信光纤通信技术发展中全光网络是重要的组成部分，同时也是电信光纤通信技术应用的关键核心，是人们对网络信息技术需求发展的表现。全光网络在路由和信令控制下，完成自动交换连接功能。它首次将信令和选路引入传送网，通过智能的控制层面来建立呼叫和连接，实现了真正意义上的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复。探究全光网络特点对电信光纤通信技术进行研究，能够更好的实现电信光纤通信技术应用的全面发展。我国对电信光纤通信技术不断进行研究，创新了技术发展模式，在应用上取得了较大发展。伴随国务院《“宽带中国”战略及实施方案》的推进，联通等通信运营商加大力度推行“城乡一体化”光网改造工程，通过全光网络的方式向宽带中国目标靠近，不断地满足社会对现代网络光纤通信技术的应用需求。

2.2多业务承载能力

新时期为了进一步促进电信市场的发展，需要对电信市场发展模式进行改革创新，对运营模式进行重组改制，实现电信业务多元化发展。网络系统光纤接入技术的应用能够承载更多的业务项目，强化基础型承载业务水平，移动基站回传、语音等服务都是多业务承载能力提升的重点内容。从提高传输通道变为提高光业务的解决方案，使光网络能够提高多种高质量的带宽应用与服务，传统接入网系统主要采用对接式网络结构，这种模式在一定程度上提升了运营系统管理成本投入，使网络系统建设经济效益受到影响。高接入带宽接入网应用之后能够更好的使系统与网络进行融合，实现网络系统高效运行，建立统一系统应用平台。电信光纤接入技术促进多业务承载能力的同时保证了系统客户的应用安全有效性，业务发展保证服务水平质量提升，同时能够承载更多的系统业务，并且针对个人系统应用要求强化电信光纤通信技术。除此之外，还能够提供高可靠性接入、高精度时钟传送、有效满足针对移动基站的回传业务。

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0引言

近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。

1光纤通信技术定义

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

2光纤通信技术优势

2.1频带极宽，通信容量大

光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口，单模光纤具有几十GHz·km的宽带。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。

2.2损耗低，中继距离长目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。

如果将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。目前，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里，这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。

2.3抗电磁干扰能力强我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。

2.4光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，光缆的重量要比电缆轻得多，在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量，显得更有意义。还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。

2.5保密性能好对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而，随着科学技术的发展，电通信方式很容易被人窃听，只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置，就可以获取明线或电缆中传送的信息，更不用去说无线通信方式。

光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。

3光纤接入技术

随着通信业务量的不断增加，业务种类也更加丰富，人们不仅需要语音业务，高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光网络A(ON)和无源光网络((PON。)采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。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无源光网络。

现阶段，无源光网络P(ON)技术是实现FT－Tx的主流技术。典型的PON系统由局侧OLT光(线路终端)、用户侧ONUO/NT(光网络单元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配网络)组成。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。

为实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。

FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。不少城市制定了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制门了相应的优惠政策，这此都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

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Abstract: Due to the optical fiber communication with low loss, wide bandwidth, large capacity, small volume, light weight, resistance to electromagnetic interference, is not easy to crosstalk and other advantages, has been the industry favor, very rapid development. This paper describes the characteristics, optical fiber communication technology, and analyzes its advantages, and puts forward some corresponding countermeasures for the development of optical fiber communication in our country, to promote its development trend.

Key words: optical fiber communication technology; trend; FTTH; all-optical network

中图分类号:TN91文献标识码：A文章编号：

1 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。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大； (4)信号的分离；(5)信号的接收。

2 光纤通信技术的特点

频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

损耗低 ，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。

无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

3 光纤通信技术应用的主要对策

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL 波段放大器；第四是RAMAN 放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21 世纪，要发展光网络与移动通信式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200 家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。

4 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。

(1) 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, 人们依然追求性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FTTH 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。

(2) 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。

5 结束语

现在光通信网络的容量虽然已经很大，但还有许多应用能力在闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。

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(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。