趙梓森:光纖技術(shù)如何發(fā)展

　　導(dǎo)讀：光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間，今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是：光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。

　　近來(lái)有人對(duì)光纖通信的發(fā)展情景，有些困惑。其一，在2000年IT行業(yè)的泡沫，使光纖通信的生產(chǎn)規(guī)模投入過(guò)大，生產(chǎn)過(guò)剩，IT行業(yè)中許多小公司倒閉。特別是光纖，國(guó)外對(duì)中國(guó)傾銷。其二，有人認(rèn)為：光纖通信的傳輸能力已經(jīng)達(dá)到10Tbps，幾乎用不完，而且現(xiàn)在大干線已經(jīng)建設(shè)得差不多，埋地的剩余光纖還很多，光纖通信技術(shù)不需要更多的發(fā)展。

　　本人認(rèn)為，光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間，今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是：光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。下面分別討論光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)：

　　一、光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)

　　1、光纖到家庭FTTH的發(fā)展

　　FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用，還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2-3倍。過(guò)去由于FTTH成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來(lái)，只有少量的試驗(yàn)。近來(lái)，由于光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低，加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。

　　發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)FTTH的看法不完全相同：美國(guó)AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小，在OFC2003宣稱：FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國(guó)運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極，要在10-12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早，現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬(wàn)用戶。目前中國(guó)FTTH處于試點(diǎn)階段。

　　* FTTH光纖到家庭遇到的挑戰(zhàn)：現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢(shì)。與FTTH相比 價(jià)格便宜 利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡(jiǎn)單 對(duì)于目前1Mbps-500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。

　　對(duì)于不久的將來(lái)要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù)，如：網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會(huì)議電視，網(wǎng)上游戲，遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對(duì)稱的業(yè)務(wù)，ADSL就難以滿足。尤其是HDTV，經(jīng)過(guò)壓縮，目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開(kāi)發(fā)，可壓縮到5~6Mbps。通常認(rèn)為對(duì)QoS有所保證的ADSL的最高傳輸速率是2Mbps，仍難以傳輸HDTV。可以認(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力。即HDTV業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí)，非FTTH不可。

　　* FTTH的解決方案：通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。

　　P2P方案——優(yōu)點(diǎn)：各用戶獨(dú)立傳輸，互不影響，體制變動(dòng)靈活；可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊；傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn)：為了減少用戶直接到局的光纖和管道，需要在用戶區(qū)安置1個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。

　　PON方案——優(yōu)點(diǎn)：無(wú)源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單；原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn)：需要采用昂貴的高速光電子模塊；需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊，以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突；傳輸距離受PON分比而縮短；各用戶的下行帶寬互相占用，如果用戶帶寬得不到保證時(shí)，不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，還需要更換PON和更換用戶模塊來(lái)解決。（按照目前市場(chǎng)價(jià)格，P2P比PON經(jīng)濟(jì)）。

　　PON有多種，一般情況如下。APON：即ATM-PON，適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。BPON：即寬帶的PON。GPON：采用通用幀處理的GFP-PON。EPON：采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON，GEPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。WDM-PON：采用波分復(fù)用來(lái)區(qū)分用戶的PON，由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān)，使維護(hù)不便，在FTTH中很少采用。

發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展FTTH的計(jì)劃和技術(shù)方案，根據(jù)各國(guó)具體情況有所不同。美國(guó)主要采用A-PON，因?yàn)锳TM交換在美國(guó)應(yīng)用廣泛。日本NTT有一個(gè)B-FLET's計(jì)劃，采用P2P-MC，B-PON，G-EPON，SCM-PON等多種技術(shù)。SCM-PON：是采用副載波調(diào)制作為多信道復(fù)用的PON。

　　中國(guó)ATM使用遠(yuǎn)比STM的SDH少，一般不考慮APON。 我們可以考慮的是P2P，GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點(diǎn)前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，目前比較經(jīng)濟(jì)，使用靈活，傳輸距離遠(yuǎn)等，宜采用。又GPON和EPON比較，各有利弊。GPON： 采用GFP技術(shù)網(wǎng)絡(luò)效率高；可以有固話，適合SDH網(wǎng)絡(luò)，與IP結(jié)合沒(méi)有EPON好，但目前GPON技術(shù)不很成熟。EPON：與IP結(jié)合好，可用IP電話，如用固話需要借助IAD技術(shù)。目前，中國(guó)的FTTH試點(diǎn)采用EPON比較多。FTTH技術(shù)方案的采用，還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。

　　近來(lái)，無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，復(fù)蓋范圍達(dá)100米以上，目前已可商用。如果采用無(wú)線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括：上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對(duì)于一般用戶其上行不大，IEEE802.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然有需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成光纖到家庭+無(wú)線接入（FTTH +無(wú)線接入）的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)，如果采用PON，就特別簡(jiǎn)單，因?yàn)榇薖ON無(wú)上行信號(hào)，就不需要測(cè)距的電子模塊，成本大大降低，維護(hù)簡(jiǎn)單。如果，所屬PON的用戶群體，被無(wú)線城域網(wǎng)WiMAX（IEEE802.16）復(fù)蓋而可利用，那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無(wú)線是趨勢(shì)， 但無(wú)線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來(lái)支撐，與FTTH相差無(wú)幾。FTTH+無(wú)線接入是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1） 光交換的發(fā)展

　　什么是通信？實(shí)際上：通信 = 傳輸 + 交換。

　　光纖只是解決傳輸問(wèn)題，還需要解決光的交換問(wèn)題。過(guò)去，通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的，傳輸?shù)氖请娮有盘?hào)，交換是采用電子交換機(jī)。現(xiàn)在，通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外，都是光纖，傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。合理的方法應(yīng)該采用光交換。但目前，由于目前光開(kāi)關(guān)器件不成熟，只能采用的是光-電-光方式來(lái)解決光網(wǎng)的交換，即把光信號(hào)變成電信號(hào)，用電子交換后，再變還光信號(hào)。顯然是不合理的辦法，是效率不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開(kāi)發(fā)大容量的光開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，特別是所謂ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

　　通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?，一般速度都是xGbps的，電子開(kāi)關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速xGbps的交換。當(dāng)然，也不是說(shuō)，一切都要用光交換，特別是低速，顆粒小的信號(hào)的交換，應(yīng)采用成熟的電子交換，沒(méi)有必要采用不成熟的大容量的光交換。當(dāng)前，數(shù)據(jù)網(wǎng)中，信號(hào)以“包”的形式出現(xiàn)，采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小，可采用電子交換。然而，在大量同方向的包匯總后，數(shù)量很大時(shí)，就應(yīng)該采用容量大的光交換。

　　目前，少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，由于這些光開(kāi)關(guān)的體積、功耗和集成度的限制，通路數(shù)一般在8-16個(gè)。

　　電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式。在光交換中有“空分”、“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。

　　光空分交換：一般采用光開(kāi)關(guān)可以把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖?？辗值墓忾_(kāi)關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開(kāi)關(guān)等。 近來(lái)，采用集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)出MEM微電機(jī)光開(kāi)關(guān)，其體積小到mm。已開(kāi)發(fā)出1296x1296 MEM光交換機(jī)（Lucent），屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。

　　光波長(zhǎng)交換：是對(duì)各交換對(duì)象賦于1個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是，發(fā)送某1 特定波長(zhǎng)就可對(duì)某特定對(duì)象通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開(kāi)發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源，光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開(kāi)關(guān)陣列等。已開(kāi)發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)的相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)（Corning）。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長(zhǎng)路由交換的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，半徑5公里，共有43個(gè)終端節(jié)點(diǎn)（試用5個(gè)節(jié)點(diǎn)），速率為2.5Gbps。

　　自動(dòng)交換的光網(wǎng)，稱為ASON，是進(jìn)一步發(fā)展的方向。

2） 集成光電子器件的發(fā)展

　　如同電子器件那樣，光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成，但會(huì)有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路，如同一塊印刷電路板，可以把光電子器件組裝于其上，也可以直接集成為一個(gè)光電子器件。要實(shí)現(xiàn)FTTH也好，ASON也好，都需要有新的、體積小的和廉價(jià)的和集成的光電子器件。

　　日本NTT采用PLC技術(shù)研制出16x16熱光開(kāi)關(guān)；1x128熱光開(kāi)關(guān)陣列；用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測(cè)集成在一起；8波長(zhǎng)每波速率為80Gbps的WDM的復(fù)用和去復(fù)用分別集成在1塊芯片上，尺寸僅15x7mm，如圖1。NTT采用以上集成器件構(gòu)成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年，集成光電子器件有比較大的進(jìn)展。

　　中國(guó)的集成光電子器件有一定進(jìn)展。集成的小通道光開(kāi)關(guān)和屬于PLC技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上，就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。

二、光纖通信的市場(chǎng)

　　眾所周知，2000年IT行業(yè)泡沫，使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)剩。無(wú)論是光傳輸設(shè)備，光電子器件和光纖的價(jià)格都狂跌。特別是光纖，每公里泡沫時(shí)期價(jià)格為￥1200，現(xiàn)在價(jià)格￥100左右1公里，比銅線還便宜。光纖通信的市場(chǎng)何時(shí)能恢復(fù)？

　　根據(jù)RHK的對(duì)北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，在2002年是最低谷，相當(dāng)于倒退4年?，F(xiàn)在有所回升，但還不能恢復(fù)。按此推測(cè)，在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場(chǎng)也隨IT市場(chǎng)好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn)，在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動(dòng)的。

　　作者認(rèn)為：FTTH畢竟是信息社會(huì)的需求，光纖通信的市場(chǎng)一定有美好的情景。發(fā)達(dá)國(guó)家的FTTH已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)，已經(jīng)有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)。大體上看，器件和設(shè)備隨市場(chǎng)的需要，其利潤(rùn)會(huì)逐步回升，2007-2008年可能良好。但光纖產(chǎn)業(yè)，盡管反傾銷成功，目前價(jià)格也仍低迷不起，利潤(rùn)甚微。實(shí)際上，在世界范圍內(nèi)，光纖的生產(chǎn)規(guī)模過(guò)大，而FTTH的發(fā)展速度受社會(huì)環(huán)境、包括市民的經(jīng)濟(jì)條件和數(shù)字電視的發(fā)展的影響，上升緩慢。據(jù)了解，有大公司目前封存幾個(gè)光纖廠，根據(jù)市場(chǎng)情況，可隨時(shí)啟動(dòng)生產(chǎn)，其結(jié)果是始終供大于求。供不應(yīng)求才能漲價(jià)，是通常的市場(chǎng)規(guī)律，所以光纖產(chǎn)業(yè)要想厚利，可能是2009年后的事情。中國(guó)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)和小城鎮(zhèn)，還需要建設(shè)光纖線路，但光纖用量仍然處于供大于求的范圍內(nèi)。

　　對(duì)中國(guó)市場(chǎng)，F(xiàn)TTH受ADSL的挑戰(zhàn)和數(shù)字電視HDTV發(fā)展的制約，會(huì)有所延后。目前，中國(guó)大量建設(shè)FTTH的社會(huì)環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時(shí)間。不過(guò)，北京奧運(yùn)會(huì)需要HDTV的推動(dòng)和設(shè)備價(jià)格的下降，會(huì)促進(jìn)FTTH的發(fā)展。預(yù)計(jì)在2007-2008年在中國(guó)FTTH可開(kāi)始推廣。不過(guò)也有些大城市的所謂中心商業(yè)區(qū)CBD，有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)力量，現(xiàn)在已經(jīng)采用光纖到住地FTTP來(lái)建設(shè)。總的來(lái)說(shuō)，目前中國(guó)的FTTH處于試點(diǎn)階段。試點(diǎn)的作用，一方面是摸索技術(shù)和建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，另一方面，還起競(jìng)爭(zhēng)搶占用戶的作用。所以，現(xiàn)在電信運(yùn)行商，地方業(yè)主都積極對(duì)FTTH試點(diǎn)，以便發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)。因此，廣播運(yùn)行商受到巨大的挑戰(zhàn)，廣播商應(yīng)加快發(fā)展數(shù)字電視的進(jìn)程，并且要充實(shí)節(jié)目?jī)?nèi)容和采取有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)模式。如果廣播商要發(fā)展VOD點(diǎn)播電視，還需要對(duì)電纜電視網(wǎng)雙向改造，如果采用光纖網(wǎng)，可更充分地適應(yīng)未來(lái)的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。

 

摘自：慧聰網(wǎng)通信行業(yè)