一、二十一世纪初的我国光纤通信网
当今信息时代，光纤通信技术的发展日新月异，现已构成庞大的光纤通信网，连接世界各国，并向亿万个家庭延伸，是现代信息社会的支柱。展望未来，我国已描绘出了跨世纪的通信发展战略：到2000年，中国电信将基本适应国民经济和社会发展需要，基本建成完整、统一、先进的通信网络。到2010年，中国电信将满足国民经济和社会发展的需要，通信规模、容量、技术层次和服务水平将进入世界先进行列。到21世纪初，我国的光纤通信网络将呈现以下特征：
.国家干线网，90％以上的传输量由SDH系统来实现。
.国家干线和部分省级干线将由大量的8×2.5Gb/s或16×2.5Gb/s的WDM系统组成。将来WDM系统升级成32×2.5Gb/s系统。
.在我国东南部的发达地区因由于其有高传输量的要求，将会采用8×10Gb/s的WDM系统，逐步升级到16×10Gb/s系统。
.在网络初期，将会采用自愈环路和子网连接保护（SNCP）的网络保护方式，网络的恢复方式则采用数字交叉连接（DXC）的恢复方式。
.随后OADM和OXC将引入国家干线网中，开成一个独立的光层，拥有超大容量、高灵活性和适当的透明性。
.城市中FTTCab、FTTO、FTTB、FTTC和FTTZ变得越来越普遍，农村也会出现FTTT和FTTV，2000年左右远端用户模块（RSU）和综合用户数字环路（IDLC）将成为两种主发的光接入技术，在城市的商业用户群中主要采用SDH和宽带PON技术。
.对于持续增长的IP业务，初期将采用IP over ATM和IP over SDH技术，随着IP传输量的增加，将采用IP over WDM/Optical技术，就长远来看，IP over WDM/Optical技术将占主导地位。
很显然，我国的通信网络将会从骨干网到接入网，一步一步地向光传送网发展，最终目标是建立一个具有大容量、高灵活性、高生存性和高透明性的现代化和可持续升级的网络，只有这样的传送网络才能支持已有的业务和即将来临的新业务，才能支持我国21世纪的经济发展。
二、光纤通信技术研发策略
从现在起到下世纪的前十年将是光纤通信发展的黄金时段，光纤将从干线向家庭、企业延伸，逐步实现覆盖全国的宽带、高速、安全、可靠的光纤网络，最终实现全光通信，实现光互联网。加强我国的光纤通信技术及产品的研究、开发变得越来越重要。
根据目前光纤通信技术的发展动向，今后若干年光纤通信的研发热点主要集中在超大容量光传输技术、光接入技术和光传送网技术三个方面。
这里我们分2000年前、2001～2005年、2006～2010年三个研发阶段。本着近细远粗的原则，重点在于2000年前和2001～2005年的研发策略，对2006～2010年的研发策略只作简单说明。
1.2000年前的研发策略
（1）光传输技术的研发策略大力发展DWDM大容量、高速系统
速率的提高仍将是今后光纤通信系统发展的主题。WDM、OTDM和光孤子三种传输技术均为超高速、大容量传输技术，而WDM传输技术因能在现有光电子的基础实现更大容量和更高速率的光通信，更能适应当前和未来通信发展的需求。
WDM系统2000年之前主要用于国家级骨干传输网的扩容和新建方面，多数为点对点应用，因而对WDM系统的研究开发主要在两个方面。
.提高单路传输速率，研制10Gb/s系统。
九五期间，我国将继续发展和建设SDH国家光缆干线网，并用SDH技术扩容，以逐步向同步网过渡。目前，我国电信网的建设主要是解决人们对电话的需求，已经有许多省市引进SDH2.5Gb/s光纤传输系统，随着数据、FAX、视频信号传输量的日益增长，SDH 10Gb/s光纤传输系统将有广阔的应用市场。10Gb/s系统目前国外已有产品，作为中国光通信向上的一个台阶，在国内试验这样的系统是很有必要的，国内的研制工作也已取得一定成果。
.开发32×2.5Gb/s设备，研制16×10Gb/s系统。
2.5Gb/s系统已成为我国国家干线网、大部分省级干线网和部分市内或地区网的主要组成部分，据估计从2000年起我国将有40Gb/s以上的信息量需求。开发32×2.5Gb/s设备，研制16×10Gb/s系统不仅使一根光纤传送的信息量达到40Gb/s以上，更重要的是，这将为今后发展以2.5Gb/s或10Gb/s的基于WDM光传送网打下基础。
跟踪和研究OTDM和光孤子两种传输技术
预计OTDM和光孤子传输技术在2000年之前尚处于试验阶段，这期间应对其关键技术加以研究和跟踪。
（2）光接入技术的研发策略
光纤接入网是未来网络发展的主要方向，同时也是信息高速公路的最后一公里。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，宽带光纤接入网是高速信息流进入千家万户的关键技术。
以SDH和PON为主，重要研究开发以FFTC、FTTB、FTTZ为主的窄带光接入设备。
目前，在一定距离和规模条件下，实用的有源光网络综合成本已经与铜线相当，无源光网络（PON）的成本也有望与铜线持平。从节约光纤和光器件，从而降低接入网成本来看， PON是一种实用的很有吸引力的方案，在2000年之前，FTTH还不太成熟，应以SDH和PON为主体，重点研发以FTTC、FTTB、FTTZ为主的光接入网技术，特别应该开发综合的光纤接入网，能将光纤接入、铜缆接入和无线接入集为一体。纵观我国的接入网环境、技术发展水平和用户的经济承受能力，目前尚不存在一步到位的光纤接入网产品，需要在不同的发展阶段提供不同的光纤接入网产品，供不同类型的经济地理环境的用户选用。
.在经济发达地区，研制出的接入网系统应能基本实现光纤到办公楼，并能结合楼内综合布线系统的建设，在能满足电话通信需要的同时，也要满足数据通信、多媒体通信等宽带化业务的需要；
.在经济落后，人口分散的地区，要研制便宜实惠的光纤接入设备来提高电话普及率和满足基本接入需求，同时能适应今后的技术升级；
.对在一些商业区和成片开发的小区，需要提供光纤入户的用户，也应有与之对应的光纤接入网系统。
积极开发SDH的新功能
51Mb/s是新的进网要求纳入的一种标准速率，低于51Mb/s的子速率也将在即将通过的G.708建议中定义，这都将对光接入网的发展带来好处。这些速率的物理接口规范化好后即可开发相应设备。
此外随着Internet的飞速发展，它在通信中占据的地位也越来越重要，开发Internet接入技术，特别是要开发支持以太网映射接口的SDH设备。
（3）光传送网技术的研发策略
21世纪是一个信息社会，信息的收集、处理、传输与应用都将深入到社会的各个领域之中，光纤通信网络也将出现一个重大改变。光传送网因其良好的性能正受到世界各国的重视，而且随着通信业务需求的飞速增加，各种新技术的不断进步和完善，它必将成为未来网络发展的一个重要阶段。因此，下世纪初十年光纤通信技术的发展应以光传送网技术为中心。在2000年之前，积极研究光传送网的基础技术。包括节点技术和组网技术。
积极研制光网单元
基于WDM的光传送网因其传输的透明性、可重构性、良好的扩展性以及巨大的带宽资源而具有强烈吸引力，必将成为未来网络发展的一个重要阶段。虽然光传送网向全光网络演进过程将至少需要30年，但构成光传送网的一些关键技术如光放大技术已经实用化，动态的光分/插技术、光交叉连接技术预计在2000～2010年期间实用化。因此应对几种关键的光网单元进行积极的研制。
.光分/插复用器
光分/插技术是实现光传送网的一个最重要的前提条件。固定信道的OADM已有商用，需要研制的是可完全重新配置的动态OADM，目前采用的技术有SiO2/Si波导、垂直与相反方向耦合的半导体波导（VECCS）、光纤布拉格光栅（FBG）和声光可调滤波器（ATOF）等。
.光交叉连接设备
光交叉连接技术是光传送网的核心技术。一旦动态的OADM开发成功，就可以用来开发严格在光域内实现波长转换的交叉连接器件。但仍需要解决若干技术问题，其中的主要问题是交叉连接设备的内部结构和所采用的技术。微电子机械系统（MEMS）技术能有效地提高光交叉连接器性能，并适于扩展成大规模光交叉连接，因而需要进行重点研究。
认真研究组网技术
基于WDM的光传送网有网状网和环形网之分。采用OXC组成的网状网同采用OADM组成的环形网相比，网状网在同样条件下需要的保护容量较少，也避免了多个环互通引起的技术难题，今后扩容较容易。相比之下，环形网的特点是环内故障出现后恢复时间要短得多，组成环的OADM比OXC价格便宜，且管理也简单。我国幅员广大，网络覆盖的地区经济发展差异较大，因此，网状网和环形网在我国网络中并存是完全可能的。省际干线、省内干线、本地网各有其不同特点，应根据实际需要选择组网技术。
加强IP over SDH的研究，研制IP over SDH产品
近年来，以因特网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系，从网络的角度看，传统的以电话业务为基础的电信网无论从业务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无法适应这一新的发展趋势，因而开发新一代的可持续发展的网络已成为网络界的共同心愿，新一代电信网将是以ATM/IP特别是IP为基础的分组化网。
从技术上来看，目前人们正在探索IP与ATM、IP与SDH、IP与DWDM相结合的方式来构造新一代的网络架构。目前的IP over WDM/Optical仍然是采用SDH帧结构，本质上还是IP over SDH。2000年之前应加强对IP over SDH的研究，研制带有IP over SDH接口的核心路由器等设备，争取在新技术产品上实现与国外产品的竞争。
2. 2001～2005年的研发策略
（1）光传输技术的研发策略继续开发DWDM系统
这一时间段将会有更大容量的需求，在完成32×2.5Gb/s的DWDM系统之后，应及时地重点研究开发64×2.5Gb/s的DWDM系统及其相应的器件和配套设备。当传输速率为2.5Gb/s时，波长间隔为50GHz。
在研究同一速率的DWDM的同时，还应该研究多种速率并存的WDM系统，开发M×N的WDM系统，使之成为一种开放式的平台，适应多种业务的需求。
40Gb/s的TDM系统目前国外已研制成功，预计在2000年后期进入商用，作为光纤通信进一步发展的方向，研制40Gb/s系统是非常有必要的，同时也可以降低传输成本。
研究OTDM和光孤子传输的关键技术
OTDM虽然是一种非常吸引人的超大容量光传输技术，但由于它需要各种复杂技术的配合，其中一些关键技术，例如窄脉冲发生技术、光时分复用/去复用技术、定时抽取技术等，从技术成熟性和性能价格比看，在这一阶段内预计仍未成熟，因而离实用尚有一定的距离。光孤子传输系统预计在2000年以后进入商用，形成极具吸引力的超高速长距离传输系统，构成跨洲越洋的光纤通信系统，其关键技术有孤子发生技术、孤子放大技术和孤子控制技术。
对这两种技术应研究其关键技术，作为下一阶段的技术储备。
（2）光接入技术的研发策略
开发宽带PON产品
预计到2010年，可以根据用户需要，基本实现光纤入户，因此，2000～2005年阶段，将是宽带光纤接入网发展的大好时机。根据通信专家分析，宽带PON是发展全业务光纤接入网的最佳实用方案，应该开展宽带PON技术的研究和试验，以适应下世纪中期用宽带PON装备我国接入网的需要，在研究和试验中，不断探索和改进，研制出适合我国国情的综合宽带接入网。
应用骨干网技术到接入网
在光纤接入网的馈线段开发应用广泛的复用技术，如波分复用和光码分多址（OCDMA）技术等，这样可以充分利用线路资源和复用技术的灵活性，以及有效的光保护功能，成为可能的新应用，同时也可以降低成本。根据贝尔通信研究所发表的研究报告指出局内网络使用WDM可比原系统节省30％。
研发接入网综合管理系统
要保证各种光纤接入网高效、可靠、安全的运行，必须研究、开发和建立接入网集中操作维护管理系统，将不同技术和不同类型的接入网设备纳入统一的网管系统。它不仅给用户和提供业务的企业直接带来好处，而且能使我国的网管水平上一个台阶，确保全网的服务质量。
（3）光传送网技术的研发策略
加强光传送网保护、恢复技术的开发
由于光传送网的实际情况和业务量的重要程度各不相同，因此实际网络中所选择的保护方式也是各种各样，并不局限于某一种保护方式，因此，需要于我国的光传送网的结构相结合，采用在通道层和复用段层实施不同层次保护的技术，来实现我国光传送网络的保护和恢复。
继续研制光传送网网络单元
光传送网网络单元的发展是持续不断的，随着技术的不断进步，需求的不断增加，对网络单元的要求也在增加，因此需要研究性能更好、规模更大的光网络单元，如32×32以上的OXC等。
开发面向波长的管理维护系统
光传送网的管理维护系统是光传送网络中未来的一个研究领域，它包括结构管理维护、特性管理维护和差错管理维护三个方面。应研究光信号在网络中通过时如何对其进行跟踪，面向波长的管理系统包括故障定位技术、测量技术等，原理是给每个信号打上标记，这个标记包括信号的发源地、信号的目的地以及信号经过的每一个网络单元等一系列信息。采用的两种方法是通过信号发射机增加一个调幅向导信号和增加数字信号的包络码。对光网络的维护则可在每一个OADM设备里使用自动光学监测单元来进行维护。
开发IP over WDM/Optical
最近几年，基于IP的数据业务一直呈爆炸性增长，并且在未来的若干年内数据业务将超过传统的话音业务，占传输信息量的大部分；WDM技术能够极大地扩展单根光纤的通信能力，将是未来光纤通信的一种主要复用方式。IP over WDM/Optical技术就是将这两大技术结合起来，让IP直接在WDM光路上运行，省掉了中间的ATM、SDH等电层环节，简化了网络，降低了成本，成为未来的一种较为理想的通信方式。这一阶段里应当密切注视IP业务增长后，传送网提出的新传输要求，不失时机地研究IP over WDM/Optical技术，开发出相应的产品。
3.2006～2010年的研发策略
2006～2010年的研发策略主要是针对目前看应用前景或技术路线不十分明朗的项目。
（1）光传输技术的研发策略
研制40Gb/s以上的OTDM系统
OTDM作为光纤大容量传输技术之一，有着很好的发展前景，但由于技术难度大，目前还不适于大规模研发，但预计到2006～2010年阶段，技术线路将变得明确，研发的条件和时机均已成熟。研制40Gb/s以上的OTDM系统就顺理成章。
研究OTDM和WDM结合的技术
OTDM和WDM相结合，能更有效地建立超大容量的传输系统，当前世界上容量最高的传输试验系统大多数是采用OTDM和WDM相结合的方式。因此，在研究WDM系统的同时，应不断研究WDM与其它传输方式相结合的技术，特别在2006～2010年期间，应研究OTDM和WDM相结合的技术。
进一步研究开放型WDM系统
到2006～2010年阶段，DWDM系统将向宽带化发展，波长资源会得到充分利用。这时将会有波长间隔更小的标准，需要研发的DWDM系统的目标是当传输速率为2.5Gb/s时，波长间隔为25GHz；当传输速率为10Gb/s时，波长间隔为50GHz。
（2）光接入技术的研发策略
研制超级PON光接入设备
目前由于受到技术难点的限制，尚不具备研发超级PON的条件，预计到2006～2010年阶段，影响超级PON的问题，如光再生、可靠性等均得到解决，这时期将有条件进行超级PON设备的研制。
继续研究降低光接入网成本的技术
光纤接入技术最适合未来的发展，但是成本一直是限制光纤接入网发展的主要因素，降低光纤接入网的成本永远是需要研究的课题。
（3）光传送网技术的研究策略
研究构成光传送网的新技术
现在的光传送网是基于WDM的，目前看来，光纤的波长资源还远远没有用完，但随着容量需求的不断发展，波长资源总有用完的一天，到2006～2010年阶段，需要研究新的技术来构成光传送网，如光码分复用（OCDM）等。
研究光交换技术
采用光交换技术替代现有的电交换技术，可以节省大量的光电转换设备，并且光交换速率比电子交换更高。预计光交换机在2010年之后才会在国内实施，因此到2006～2010年阶段，开展光交换技术研究是必要的。
4.相关基础技术和配套技术的研发策略
基础技术和配套技术的发展将使21世纪初的光纤宽带通信网络能够经济地实现。没有这些技术的支持，光纤宽带通信网络就成为无源之水、无本之木。
（1）光纤技术
光纤技术的研究重点主要是克服色散限制、抑制光纤非线性的影响和研制新型光纤等几方面。克服色散限制技术可以从减少波长色散值、抑制频谱展宽、改变调制解调方式、调整传输速率等几方面进行研发；抑制光纤非线性效应技术可以通过研究光纤本身或在系统设计中采用抑制措施来解决；研制新型光纤应根据需要研制出适合各种情况下的光纤，如研制适合高速大容量长途通信系统的NZDSF，研制适合城市应用的ALL Wave光纤等。
目前一般性的G.655光纤已研制成功，它代表着光纤发展的方向。在大规模使用一般G.655光纤之前，应尽快进行G.655光纤的现场试验工作，根据我国的实际情况，确定各种情况下G.655光纤的最佳使用方案。一旦确定了使用方案，就应积极投入力量进行规模化生产，并及时研究试验这种光纤在今后国家干线网的建设中究竟起何种作用。与此同时，还应组织具有较强光纤研究实力和基础的单位，尽早研制出新一代大有效面积的G.655光纤。
此外由于改进了光纤的制造工艺，消除了常规光纤在1385nm附近由于OH根离子吸收造成的损耗峰，拓展了光纤的可用波长带宽。但此工艺尚不成熟，因此，在制造全波光纤工艺成熟之前，仍将开发G.655光纤作为重点。
（2）光缆技术
为造就光纤接入网不断向用户端延伸的需要，发展高光纤密度的用户光缆是今后的主要趋势。为此，应特别重视生产和使用已较为成熟的带状光缆。同时对近几年发展起来的其它结构，如加强型的轻型光缆、微型护套高光纤密度光缆等亦应加以注意。另一方面，为全面开发接入网用光缆，对于适合人口密度低、居住地分散地区的小光纤数廉价型用户光缆的开发，也应给予重视。
另外要加强对光缆部分原材料的研究，如填充油膏、塑料材料、护套材料等，逐步实现原材料国产化，替代进口产品。
（3）光放大器技术
光放大技术是为信号提供增益、补偿功率损耗。因网络需要动态重构，以提高灵活性，这样会引起网络中放大器件的瞬态和非线性响应，导致信道性能的波动，因此对光纤放大器技术的研究主要应在：增益平坦、增加增益带宽和动态控制增益几方面。解决增益平坦的方法主要应采用氟化物光纤和附加增益补偿元件（如干涉波波器和长周期的光纤光栅）两种方法，采用增益补偿元件使输出功率减少的问题可以采用两级放大器的方法来克服。动态控制增益的两种方法是用自动增益控制环路来控制泵浦功率和采用波段外激光器进行增益锁定。
对已实用的掺铒光纤放大器（EDFA）应继续研究。主要要解决增益平坦问题，防止增益偏差累积，使信号特性恶化。同时还要注意解决EDFA网络层管理的横向兼容问题，需要解决的问题是如何将其纳入控制管理之中。
对其它类型的光纤放大器，如掺镨光纤放大器（PDFA）、掺钕光纤放大器（NDFA）以及混合型EDFA由于距实用尚早，应采用跟踪研究的策略。
半导体激光放大器（SOA）研发应尽早启动。SOA具有结构简单、体积小、增益高、成本低，利用平面光路（PLC）技术能够实现光电集成，可用作光发射机的功率放大器和光接收机的前置放大器，同时也在传输距离不长、传输速率不高的系统中作中间放大器，其技术一定会得到进一步发展。
（4）PIC和OEIC技术
由于光纤通信系统正向家庭和企业延伸，因此产品的价格和性能成为用户选用的更重要因素，这就要示系统中的光电器件必须低成本、小型、高可靠和多功能。要满足这些要求，就要借助于光子集成和光电子集成技术。这是因为集成技术的优越性就在于能使光电器件降低制造成本，提高稳定性和可靠性、多功能和高性能以及提高系统的组装密度等。在目前落后于国外的情况下，应在跟踪国外光电子技术发展的基础上，适时引进国外先进的制造设备和技术，另外还应练好内功，注意研发材料技术、外延生长工艺技术、制管技术、平面波导技术和耦合封装技术等基础技术。从市场需要出发，重点研发项目应该是DFB-LD/EA或MZ调制器的光电集成器件、WDM系统用的集成光分/合波器、集成阵列波导光栅、接入网用的集成平面光波导器件、收发合一集成模块等。
（5）光源技术
光源是光传输系统的心脏，未来超高速传输系统和接入风对光源都提出了更高更特别的要求。从技术上讲，光源技术已经实用化，现在对其研究重点应放在开发新产品、提高器件性能方面。在超高速传输方面对光源技术的研发应是为WDM系统开发出多波长光源，使其发光波长精确，且易于集成，成本低；为OTDM系统和光孤子系统开发出稳定的窄光脉冲光源，也就是需产生皮秒级或习秒级脉宽的光源。在接入网方面主要研制不同用途、不同性能要求的光源，如可调谐光源、工作于1300nm的垂直腔面发光激光器（VCSEL）、用于功率分配的大功率光源等。无论是哪种光源，都应该廉价、便于批量生产、工艺上适于集成。
（6）软件技术
软件技术是光通信系统的神经系统，是实现网络灵活化、业务智能化的主要手段，没有软
件技术光纤通信系统就无法工作。由于软件技术正从计算机为中心向以电信、电脑、电视等“三电融合”的多媒体信息服务为中心转变，因而应重视软件技术研究、开发，例如光传送网的网络管理系统、三网融合的网络软件技术、IP over WDM/Optical的软件技术等。逐步提高软件技术在光纤通信系统中的比重。
三、光纤通信技术研发建议
1.从网络整体高度认识光纤通信的作用和地位
当今社会已由物质型经济转向信息型经济，将会在国民经济各部门及社会生活各领域普遍采用先进的信息技术，以大大提高社会劳动生产率。
光纤通信以其强有力的发展势头，已跻身于组建现代通信网三大支撑技术之一，成为干线通信网主体，处于构筑通信基础平台的显要位置。从理论上讲，光纤全部可用频段达25000GHz，为无线通信全部可用频段39GHz的约1000倍，具有巨大的发展潜力。
光纤通信作为传输方式之一，在传输领域里占有绝对的统治地位，根据美国130家使用全球数字网业务量统计，光纤通信由1988年的2％上升到1990年的40％，再升至1991年的56％，而卫星通信则由1988年的98％减至1990年的60％，再降至1991年的44％。预计2000年80％的全球传输网由光纤承担。
光纤通信是国民经济的基础设施，是社会发展的必要条件，是信息网络的主干道，它所产生的社会效益往往比自身的经济效益大得多。
2.密切注视和跟踪国际光纤通信标准化的进展，积极参加光纤通信标准化工作
目前国际上正大力进行光纤通信标准化的工作，这表明许多国家都非常重视光纤通信标准化工作。显然我国也应加强光纤通信标准化工作，制定符合我国国情的光纤通信标准，积极参加国际光纤通信标准的制定，促进我国光纤通信产品的国际竞争能力。
3.从高起点对光纤通信进行研发，并加强国际国内合作
我国的光纤通信不可能完全依赖于国外的技术，依赖国外的设备，自行对光纤通信研究开发有利于打破国外技术封锁，压低国外产品在我国市场的价格，防止国外产品在我国市场的垄断，并保证国家通信网络的安全。只有在这个基础上通过引进和消化国外的技术，通过国际合作，才能使我国的光纤通信得到健康发展，我国应投入必要的人力物力并组织相应的协作。在这方面，国外投入的资金和人力是相当可观的，我国的财力不可能投入如此巨大的资金，但可利用国外已有的基础和成果，从高起点来进行光纤通信的研发，不必从零开始。同时应广泛组织协作，借助高校和专业科研单位的力量，包括与国外厂家的必要合作，共同开发，嫁接他们取得的成果，研发适合我国国情的光纤通信设备和产品。
4.定位应用市场，开发适合于市场要求的国产光纤通信设备
目前，我国的光通信网络正在逐步建设之中，市场并非处于饱和状态。因此，应定位好我国光通信设备的应用市场，使国产光通信产品具有较大的灵活性，能够应用到我国的各级网络中。同时，在光通信设备中开发适合于未来发展的新技术，争取实现与国外产品的竞争，进而扩展到国际市场中。
前程无忧－我有论文
