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摘要：近年來，現代光纖通信技術得到了迅速的發展，相較于傳統的通信技術，現代光纖通信技術擁有的優勢非常多，主要包括傳輸速率快、容量大、保密性強以及損耗低等，正是因為這些優勢，現代光纖通信技術才在我國得到迅速普及，為我國經濟和科技領域的發展做出了巨大的貢獻。文章主要對傳送網光纖技術的發展趨勢進行研究。
關鍵詞：光纖通信技術；傳送網；發展趨勢
1光纖通信技術簡述
光纖指的就是光導纖維，這是一種新型的信息傳播媒介，信息在傳輸過程中可以將光纖當作載體，能夠大幅提高信息傳輸效率，使信息以最快的速度傳送到接收終端，同時，光纖這種傳播媒介具有很強的安全性，在傳輸過程中基本上不會出現信息泄露問題。正因如此，這種新的傳播媒介在各個領域中的應用都越來越廣泛，為社會和經濟的快速發展提供有力的支撐。光纖是由華裔、學者、高于20世紀六十年代發明的，自光纖被發現之后，光纖通信技術步入了快速發展階段，發展范圍迅速擴散到了全球各地。相較于傳統的通信技術，光纖通信技術主要擁有以下幾種優勢。一是傳播效率快。在傳統的通信技術中，通常都是將銅線當作傳輸媒介，這種材料的信息傳播速度非常緩慢，而在光纖通信技術中采用光纖，在傳播速度上有著絕對的優勢。二是實用性強。相較于傳統的銅線，光纖使用成本更低，在生產過程中不需要在材料采購方面投入過多的資金，同時，光纖的線路結構非常緊密，比起之前的傳輸線路更加簡單輕巧，所以，其實用性是非常強的[1]。三是雙向網絡。在光纖通信技術的支持下，用戶和用戶之間的互動更加便捷，可以實現實時互動，而這也在很大程度上優化了用戶的使用體驗。四是抗干擾能力強。由于光纖本身的特殊性，在使用光纖通信技術來進行信息傳輸的時候，不需要擔心被其他信號源所干擾，同時，其安全性也非常高，基本不會出現信息數據泄漏的問題。雖然光纖通信技術擁有著非常多的優勢，但是其應用弊端也是有很多的，其中主要包括機械強度低、容易損壞以及安裝難度較大等。相較于其他通信材料，光纖通信材料更加脆弱，在安裝過程中，對安裝人員的技術水平有非常高的要求，同時，對生產設備的精密度要求也非常高，且生產設備需要定期維護保養，維保成本相對較高。
2光纖通信技術發展近況分析
目前，光纖通信已經是一種至關重要的通信技術，在很多網絡項目建設時被應用。比如，當前城域網的核心骨干網，在建設過程中采用的就是光傳送網，也就是OTN，使速率從原來的2.5Gbps提升到了40Gbps，信息傳輸速度得到了大幅度的提升[2]。在數十年的發展歷程中，光纖通信技術還發展出了高速電光調制、光數字處理、超通道以及相干檢測等技術，速率更是得到了進一步的提升，其中超通道技術更是可以將光纖通信的速率提升到1Tbps。
3傳送網中的光纖通信技術
3.1從DWDM到OTN
密集波分復用（DWDM）是一種光載波合成與分離技術，利用該技術可以將光纖1550nm低損耗窗口劃分為若干單獨通道，再使用光合波器把若干通道中的信號合成為一路，然后再使用光分波器將光載波分離，從而使信號能夠以最快的速度從發出端到達接收端。DWDM發展趨勢：該技術的最高通道傳輸速率已經達到了40Gbps，波長復用數量達到了160波，同時，采用該技術來進行傳輸，傳輸距離可達到2000km以上。DWDM技術已經朝著全光網絡（OTN）的方向發展，未來，通信傳輸速率將更高且傳輸距離也進一步增加。
3.2從ASON到WSON
自動交換光網絡（ASON）技術的主要作用就是在光網絡傳輸平面與管理平面的基礎上增加控制平面，該平面在光傳輸網絡中發揮著優化傳輸鏈路帶寬配置的重要作用，通過應用ASON技術，可以使光傳輸網絡的智能化水平得到大幅提高[3]。ASON技術在開發過程中充分結合了WDM光網絡的各種優勢，并在此基礎上進行了技術層面的改善，ASON光網絡的傳輸容量非常高，且傳輸成本也比其他光傳輸網絡更低，具有經濟性較好的優勢。波長交換光網絡（WSON）是針對控制平面開發的技術，該技術能夠實現對信號指令、鏈路管理以及光層損傷的控制。其中，信號指令的控制主要擴展了原有的GMPLS協議，進而實現波長層面的連接管理。
3.3從PTN到IPRAN
分組傳送網（PTN）是一種把光傳輸信號分組，然后以分組為單位來進行信號傳輸的技術，該技術的分組架構充分融入了MSTP以及MPLS等技術優勢，能夠兼容更多的業務類型，其中，電信級以太網業務對這項技術的應用較為廣泛。PTN的分組管道在設定過程中采用了QoS技術來支撐，具有著非常高的可靠性與穩定性，適用于復雜程度較高的數據業務。IPRAN技術是城域網為了優化基站回傳場景而采用的一種技術，IPRAN的核心技術就是路由技術，可以實現網絡的無線連接。另外，還包含了如標記技術、監控技術、調度技術、擁塞控制技術[4]。
4光纖通信技術的現實應用
作為我國通信領域中一個核心技術，光纖通信技術的應用范圍非常廣泛，不僅可應用在了物聯網、互聯網+以及高清視頻傳輸等領域，在云計算、大數據以及自動化控制等方面也發揮著至關重要的作用，為這些領域的發展提供了優質的網絡傳輸服務。本節主要從核心網、城域網和接入網等幾個方面來對光纖通信技術的應用進行深入分析。
4.1核心網
4.1.1OTN組網關鍵
就目前來看，在核心網網絡結構中，OTN組網是最為關鍵的一部分，是一種剛性帶寬通道，通道的數據傳輸速率是相對固定的，但是可以根據實際需求，對通道帶寬進行適當的調整，帶寬越大通道的數據傳輸速率也就越高，所以，其具有非常好的可擴展性。同時，OTN組網中的網絡延非常小，基本可以忽略不計，因此，在5G網絡即將大范圍普及的背景下，OTN組網能夠很好地滿足5G網絡發展要求。在核心網網絡結構中，OTN組網的的主要作用就是負責光信號的傳輸，因此，OTN組網被定位為核心網的骨干傳送網。OTN組網中的網元主要包括光線路放大站（OLA）、電中繼站（REG）以及光終端復用站（OTM）。該組網的網絡結構并不是固定的，可以呈現出鏈形網絡結構，同時也能呈現出環形網絡結構。在OTN組網應用過程中需要注意以下幾個要點[5]。一是要充分考慮光功率。在進行OTN組網工作之前，需要對OTN運行過程中需要使用的光功率進行準確測算，確保光功率設定的合理性。二是要重點考慮色散問題。對于OTN組網來說，色散是影響該網絡結構正常運行的一個關鍵因素，所以，需要采取相應的措施來解決色散問題。三是要考慮光信噪比問題。這一問題是影響光信號傳輸距離的一個主要因素，光信噪比是否合理直接關系著OTN組網光信號傳輸距離的長短，所以，在OTN組網階段需要重點考慮這一問題。
4.1.2基于5G的OTN演進
在光纖通信技術發展過程中，軟件定義光網絡是十分重要的一個發展趨勢，所以，基于這一趨勢，需要引入SDN，從而將OTN轉變成SDON網絡。就目前來看，SDON網絡的應用仍然處于初步的實驗階段，并沒有真正地實現大范圍的應用，該網絡要想實現全方位的推廣與應用，還需要突破很多的技術難點，其中主要有以下幾種技術難點：怎樣跨區域實現OVPN控制、怎樣確保光信號傳輸過程中的低抖動、怎樣減少光信號傳輸過程中的延時以及怎樣對網絡資源進行合理配置等。雖然SDON網絡還沒有實現大范圍的應用，不過其仍然是5G網絡時代的一個重要的發展趨勢，所以，對SDON網絡的應用進行分析是非常有必要的。從SDON網絡應用方案來看，其主要核心就是SDNController，其實現方式主要分為以下三個研究方向：SDN與OpenFlow協議、SDN與OpenFlow兼容ASON功能、直接運用PCE機制[6]。
4.2城域網
在城域網建設人們希望用一張網來解決所有的問題，實現功能的集中化，將所有網絡技術都集中到一個網絡中，現如今，城域網建設中最常用一個方案就是OTN+PTN融合，形成POTN網絡。相較于其他網絡結構，城域網對設備的要求更高，設備的采購和維護成本都非常高，同時，設備還存在利用率較低的問題，在設備運行過程中需要投入非常多的成本。為了使這些問題得到有效解決，減少城域網的建設和運營成本，POTN是最適合的一種解決方案。通過POTN網絡的應用，可以使設備成本和維護成本大幅度降低，使城域網的經濟性得到有效提高。目前，POTN在應用過程中，通常都被設置在城域網的匯聚層或者核心層。在匯聚層應用POTN的時候，需要充分考慮OTN有沒有下沉到匯聚層，如果OTN沒有下沉到匯聚層，那么應采用OLT來連接PTN，從而使網絡升級為POTN。如果OTN下沉到了匯聚層，應采用OLT連接OTN，并由PTN來負責移動業務。如果寬帶需求為100GE，PTN無法滿足寬帶需求，需要對PTN進行升級，可以使用POTN設備來搭建平臺，進而提高寬帶容量。在POTN設備中，100GE是最基礎的一個接口，另外，設備中的（OTU4）NNI接口、UNI/NNI接口在分組業務上的承載能力更強，可以承載對寬帶要求更高的LTE業務[7]。在POTN網絡中，專線業務可以使用L2VPNOVERMPLS-TPOVERODUK模式來進行承載，而CBR業務，則應使用L1OVERODUK模式來進行承載。
4.3接入網
接入網是直接面向個體用戶的一種網絡結構，隨著光纖通信技術的快速發展，光纖到戶網絡建設工程也在持續推進，在接入網中應用光纖通信技術，最關鍵的一個環節就是要實現FTTH。當前，FTTH已經由有以下兩種實現方法：一種是GPON，一種是EPON，這兩種不同的實現方法都是由PON技術演變而來的。在這兩種實現方法中，最有效的一種實現方法就是GPON，這是世界通信領域公認的一種FTTH實現方案。GPON與ONT之間存在著諸多的相似之處，都是從OLT中接入一條主光纖通道，然后經過ODN端連接到用戶的光信號接收設備上。FTTH是一種直接連接用戶端的光纖接入方式，每一個用戶使用一條獨立的光纖通道，光纖通道的最大帶寬為100Mbps。在采用FTTH方式時，必須要充分考慮用戶的實際需求，根據用戶的需求來對帶寬容量進行合理設置。就目前來看，大多數家庭用戶在使用光纖網絡的時候，都是玩網絡游戲、看電視等，這兩種業務占據的帶寬是最大的。因此，可以根據家庭用戶的這一特點，來對帶寬容量需求進行準確估算，并根據估算結果來設置FTTH接入的帶寬容量?；ヂ摼W接入業務的下行帶寬一般可以控制在4Mbps，上行帶寬可以控制在1Mbps，視頻監控業務下行帶寬需求0.01Mbps，上行1Mbps，約有30%的用戶申請該業務[8]。IPTV下行帶寬需要達到19Mbps以上，VoD下行帶寬需求至少約為8Mbps，上行帶寬為0.1Mbps，約有30%的用戶申請該業務。通過對這些帶寬需求的詳細測算得知，下行帶寬總需求約為31.1Mbps，上行帶寬需求約為2.2Mbps，可以以此為依據對GPON光纖帶寬容量進行合理設置。
5光纖通信技術的發展
現代光通信概念是在1880年被提出的，美國的貝爾發明了“光電話”。原理是用振動的語音聲波調制陽光，將已調光波通過鏡面反射入大氣傳輸至終端，終端接收機將連續語音光信號通過光電池還原。此技術不能實用的原因有二：一是沒有可靠的、高強度的光源，二是沒有穩定的、低損耗的傳輸介質1960年，紅寶石激光器由梅曼發明，它可產生波長大約694nm的單色相干光。1970年，損耗為20dB/km的石英光纖由康寧研制成功。啟動了光纖通信的序幕，所以1970年被稱為光纖通信的元年。我國對光纖通信技術的研究始于1974年，標志性事件是武漢郵電科學研究院光通信研究室的組建。光纖通信技術的發展進程：①開發階段，從基礎研究到商業應用。②大發展階段，提高傳輸速率和增加傳輸距離。③新技術研究階段，以超大容量和超長距離為目標。④研究光纖通信新技術和超長距離的光孤子通信技術等。⑤光纖通信系統的研究和開發，具備超寬帶寬、超長距離、光交換、智能化的特征。隨著光復用（OTDM,OFDM,OWDM）技術和光交換技術的發展成熟，光纖通信系統的速率將更高、容量更大，逐步向信源到信宿之間全部采用光交換與傳輸演進。
6結束語
作為一種現代信息傳輸技術，光纖通信技術近年來得到了迅速的發展，并得到了廣泛應用，在未來的發展中，光纖通信技術必然會朝著超高速、智能化以及分組化的方向發展。
作者：李鑫 單位：61623部隊