通信新趋势——全光网络 厦门市石亭路25号502室 许忠英 -------------------------------------------------------------------------------- 以往的通讯传输以语音为主，互联网的兴起让传输内容除语音外，还多添了数据，频宽需求有增无减。随着互联网占领人类的生活，传输内容除单纯的文字界面，更多的是多媒体化的图象、动画、音效等内容。你可以在家享受Video On Demand下载影片内容观赏，可以在家开视讯会议，更可通过远距教学作进修；医生也可以通过光纤网络远距地进行病患的诊治。 光纤传输质优价廉 光纤传输的原理是将所要传输的文字、图象、声音等信息，转换成电器讯号，运用此讯号改变半导体激光或发光二极体的发光频率，通过光纤传出去并且以不断反射的方式传输，在接收端则用接收器将激光光转换成电器讯号。 光纤是由属于非金属的石英介质材料构成，较不怕受电磁干扰，传输信息的保密性高，适合作隐密度需求高的数据传输；光纤主要构成原料为二氧化硅的玻璃，相较于常规电缆由铜铅等矿物构成而言，玻璃的构成物质在地球上的资源十分丰富。光缆重量仅铜缆的十分之一不到，直径更不到其五分之一。另外光纤的损耗小，现阶段光纤已经可以达到每公里仅0.2dB的损耗率，换言之，光传送15公里之后，强度仍有一半，甚至适用于长途通信的单模光纤，最大的中继距可达上百公里，较铜缆大几十倍，再加上光纤放大器，尤其是EDFA的发明，更让光讯号在传输过程中，无须转换成电讯号即可放大，无形中都大大地增加了光纤的中继距离；在常规的光纤传输系统中，光纤的传输速率是铜缆的好几倍以上，例如以同步光纤网络系统／同步数位阶层，较低的光纤传输速率OC-3可达155Mbps，速度是铜缆E3的5倍，而较高传输速率的OC-192为例，速度更是E3的300倍。若再应用新进技术WDM或DWDM等波长多任务技术，将会使光纤的传输更具效率，远非铜缆所能及。 光纤的特性让其在频宽需求暴增的年代，有机会替换铜缆，成为传输系统的主流介质。频宽需求的突飞猛进，让产业流传着“光纤定律”，即网络频宽平均每9个月就会增加1倍的传输容量，但其成本却相对减少一半，比半导体产业“芯片变革速度每18个月倍数增长”的摩尔定律，更令人惊叹。例如以传输速率为2.5Gbps为主的OC-48，在过去10年已经被大量运用，而在2年前才上市的OC-192系统（传输速率为10Gbps），现今的普及率也已冲高，近来产品更向传输速率达40Gbps的OC-792迈进。 SONET／SDH光纤传输协定标准为光网铺路 以往的传输系统是以铜缆为主，对光纤传输结构并无明显的产业规范，因此常会发生购自不同厂商的光纤系统会有不兼容的问题发生。随着光纤技术应用的普及，SONET／SDH的光纤传输协定标准也被制定出来，SONET／SDH皆是以同步传送模式为基本架构，SONET为美规，而SDH则是国际通讯联盟根据SONET所更改并适用于美国以外的地区。当前许多国家的长途通讯网络都已经采用SONET／SDH架构的光纤网络。 SONET／SDH标准的制定是以语音传输为主，但这样的架构到数据传输暴增时，其限制便显现出来，因此有了分波多任务的技术，即利用同一条光纤传输两种不同波长的光讯号，在不扩增光纤系统下，以达到增加容量及频宽的效果，就如同在高速公路上增加车道以利车流的道理，而能分出4道不同波长的WDM系统又称为高密度分波多任务（DWDM）。其原理与WDM近似。若再搭配掺铒光纤放大器（EDFA）的运用，使光讯号在传输过程中不须转换成电讯号，即可达到讯号放大的目的。 “光纤到家、光纤到桌”已在美日等国逐渐朝此发展，再加上IEEE 802.3的标准已将传输速率向Gigabit等级挺进，常规Category 5的铜缆有其限制，因此光纤到桌的前景势必可见。而光纤到桌、光纤到家后，产品量必然成倍增长，且产品价格成为要素，许多光纤零组件必须有所调整﹣例如光源从常规侧边发光激光改为LED或VCSEL，而连接器及光收发模块必须采用Small form factor（SFF，如VF 45、LC、MT RJ），光纤局域网的发展是进入光通讯领域一个新的契机。 术有专攻是双赢之道 光通讯原本就是通讯产业的一环，只不过传输媒介由常规的铜缆，改换为容量较大的光缆，而最初仅限于骨干网络适用的光纤，现已逐步从主干道进入客户端，形成全光网络。在未来可能形成“光纤到家、光纤到桌”的风潮。既然仅是传输媒介的更改，因此光纤产业链根植于铜缆时代的通讯产业，其产业链仍将呈现阶层式结构：由下游的零组件供应商生产零组件（如发光源的LD或DWDM中的filter），供应给光通讯组件厂商，组装成产品（如发光源、驱动电路、连接器组装成光收发模块等；WDM、pump laser、光隔绝器、光耦合器等组合成光放大器等），之后再供应给次系统厂商，组装成次系统（如结合Multiplexer、EDFA、Crossconnects、filter等组成DWDM次系统）， 尔后次系统厂商供应产品给系统厂商，形成一个较大的系统产品，并由系统厂商的系统集成部门为通讯服务厂商布建其光纤传输系统。 由于前几年多数大厂的扩厂效应，光纤价格跌得很厉害，因此产值增长率仅及11％，甚至99年出现衰退，不过由于价跌时，大厂扩厂谨慎，反倒在99年底～2000年需求大好时，出现严重缺货；而在光主、被动组件方面，由于光主动组件必须负责光电讯号的转换，通常价格较高，因此产值通常大于光被动组件，足堪与传输设备的产值媲美，由于未来光通讯设备会逐渐向都会网络及局域网发展，再加上仍有地区的骨干网络仍必须朝光纤化升级，因此预计所必须用的光主被动组件将同步增长，以DWDM的出现为例，就让相关的组件（如耦合器、光放大器等）呈现供不应求现象。正因为如此，部份光纤厂商不遗余力地寻找拥有新技术的新兴公司，甚至会以高价收购这些新成立、尚未出现盈余的新公司，为未来的产品布局。尤其是可能左右未来光纤组件集成技术的MEMS（微机电系统），更是追逐的焦点。 光纤通讯产业近来因为市场大好、需求大增的发展助力下，系统厂商从上到下一手包生产所有系统所需的次系统、组件的垂直集成方式，渐渐将部份次系统、组件等产品外包出去，有点近似于PC产业的垂直分工方式。以近来最流行的DWDM次系统为例，DWDM中包含许多光主、被动组件，如多任务器、光放大器、光耦合器、多模光纤等，系统厂商如Nortel，根本无暇生产所有的组件，因此可能会向JDSU或Corning等厂商采购。而越往下游的零组件或组件厂商，必须有1～2种特殊技术以显示其特色，才可成为系统大厂不可或缺的伙伴。 未来通讯系统日趋复杂，一味地以硬件作为系统升级或与其它竞争者进行产品差异化的行销方式，并非完全可取，反倒是软件在未来通讯系统中有凌驾硬件，成为决胜因素之一。在Datacom领域一战成名的思科可为代表，而在光纤网络领域中，Sycamore近来所推的智能型光纤网络，就是利用软件将光纤网络智能化，这样以新技术起家的新兴厂商无形中也让常规系统厂商感到压力。这种术业有专攻的发展模式让人无形中想到了PC产业的发展轨迹，例如系统大厂IBM、康柏把硬件制造外包给有量产、成本优势的业者，自己独自专心在系统集成与服务提供上，形成双赢。