第2节　光纤通信

一、光纤通信的发展过程

任何一个通信系统均包括三个主要的组成部分，即发送、传输及接收，光纤通信也不例外。需传送的信息在发送端输入到发送机中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端，由接收机解调出原来的信息。通常，信息的载波是射频波、微波或毫米波等。传输媒质为金属导线、同轴电缆、金属波导管或大气等。但近年来，以光波为载波、光纤作为传输媒质的光纤通信异军突起，发展十分迅速，已成为IT产业的支柱。

1966年，英籍华人高锟（C.K.Kao）预见利用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维（简称光纤）。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达1000dB/km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB/km的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C.K.Kao早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH-离子对衰减也有严重的影响。到了1976年，人们设法降低OH-含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纤衰减已降低到0.2dB/km（1.55μm），接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器等。应运而生的光纤成缆，光无源器件和性能测试及工程应用仪表等技术日臻成熟，这都为光纤光缆作为新的通信传输媒介奠定了良好的基础。1976年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个44.736Mbit/s且传输110km的光纤通信系统的现场实验，使光纤通信向实用化迈出了第一步。1981年以后，用光纤通信技术大规模地制成商品并推向市场。

我国自20世纪70年代初开始光纤通信技术的研究。1977年，武汉邮电研究院研制成功中国第一根阶跃折射率分布的、波长为0.85μm的多模光纤。后来又研制成单模光纤和特殊光纤，以及光通信设备。现在，我国光纤通信产业已能够生产光纤光缆、光电器件、光端机及其他工程应用方面的配套仪表器件等。由此可见，中国已具有大力发展光纤通信的综合实力。

国际推荐的IEEEl394串行接口中，使用带屏蔽的双绞线（Shielded Twisted Pair，STP），速率虽然可以达100Mbit/s，但距离多在4.5m以内，有一定的局限性。另一种就是正在开始初步实用的塑料光纤（POF）。由于POF本身具有比STP更多的优点，在家庭网和其他局域网的室内配线中受到了重视。宽带综合业务数字网（B-ISDN）是一种基于异步传输模式（ATM）的通信网络，为了进一步提高传输速率，建立同步数字系列（SDH）网络是必由之路。21世纪是个信息时代，为了满足人类不断增长的信息需求，现在这种高价全新的宽带IP网络能传输千兆比特多媒体数字信号。为了增加光缆的传输距离，近来研究成功了光放大器，这样就不必进行光电转换、放大、再电光转换，从而实现了直接光放大到全光网络。这对于提高信号质量、降低成本、提高网络的可靠性都是非常有益的。

同步数字体系（SDH）是当前电信网的主要传输体制。波分复用系统由于可以在一根光纤上同时传送多个波长的信号，因而通信容量将有很大程度的提高。普通的点到点的波分复用系统虽然有巨大的通信容量，但只提供了原始的传输带宽，必须要有灵活的节点才能实现高效灵活的组网能力。光分叉复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）是靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题的，单个节点容量可从160Gbit/s增加到10Tbit/s。

总之，从1970年到现在虽然只有短短三十多年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体来实现通信，这一几十年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。

二、光纤通信的光波波谱

光波与无线电波相似，也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。光波包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300～6×10-3μm，红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。可见光是人眼能看见的光，其波长范围为0.39～0.76μm。红外线是人眼看不见的光，其波长范围为0.76～300μm。红外线一般分为：近红外区，其波长范围为0.76～15μm；中红外区，其波长范围为15～25μm；远红外区，其波长范围为25～300μm。紫外线的波长最短，也为人眼看不见的光，波长为0.39～6×10-3μm的电磁波，都属于紫外线。波长再短就是X射线、γ射线。电磁波波谱图如图1-5所示。

光纤通信的波谱在1.67×1014～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8～1.8μm之间，属于红外波段。将0.8～0.9μm称为短波长，1.0～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长，目前光纤通信使用的波长有三个：0.85μm、1.31μm、1.55μm。光在真空中的传播速度约为3×108m/s，根据波长λ、频率f和光速c之间的关系式：λ=c/f，对应光纤通信所用光波的波长范围，可得相应的频率范围为1.67～3.75×1014Hz。可见光纤通信所用光波的频率是非常高的。正因为如此，光纤通信具有其他通信无法比拟的巨大的通信容量。

各种单位的换算公式如表1-1所示。

三、光纤通信系统的基本组成与分类

1.光纤通信系统的基本组成

所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波，以达到通信的目的。要使光波成为携带信息的载体，必须在发射端对其进行调制，而在接收端把信息从光波中检测出来（解调）。依目前技术水平，大部分采用强度调制-直接检测方式（IM-DD）。光纤通信的3个传输窗口是：0.85μm（短波长窗口）、1.31μm和1.55μm（长波长窗口）。数字光纤通信系统方框图如图1-6所示。

从图1-6可以看出，数字光纤通信系统基本上由光发射机、光纤和光接收机组成。

光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。光发射机中的重要器件是能够完成电—光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。在发射端，电端机把模拟信息（如语音）进行模/数转换，转换后的数字信号复用后再去调制发射机中的光源器件，一般是半导体激光器，则光源器件就会发出携带信息的光波。如当数字信号为“1”时，光源器件发射一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发射一个“空号”（不发光）。光发射机的作用就是进行电/光转换，把数字化的电脉冲信号码流（如PCM语音信号）转换成光脉冲信号码流，并输入到光纤中进行传输。

在光纤通信系统的线路上，目前主要采用由单模光纤制成的不同结构形式的光缆，这是由于它具有较好的传输特性。

为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设有光中继器。光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光—电—光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。

光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机。光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。

在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机解复用后再进行数/模转换，恢复成原来的模拟信息。光接收机的作用就是进行光/电转换，把数字电信号（通信信息）经过放大、均衡后再生出波形整齐的电脉冲信号。就这样完成了一次通信的全过程。

2.光纤通信系统的分类

光纤通信系统可以根据系统所使用的传输信号形式、传输光的波长和光纤的类型进行不同的分类。

（1）按传输信号形式分类

按传输信号形式的不同，光纤通信系统可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统两类。

a.模拟光纤通信系统

在光纤通信系统中，输入电信号不采用脉冲编码信号的通信系统即为模拟光纤通信系统。在长距离传输时，采用中间增音站将使噪声积累，故只能应用在短距离传输线路上。在公用通信网中的用户部分，可用这种方式传输宽带视频信号。

模拟光纤通信最主要的优点是不需要数字通信系统中的模/数转换和数/模转换，故比较经济。而且一个电视信号如采用数字通信方式，可不用频带压缩，140Mbit/s的系统只能通一路电视。在目前的技术情况下，为了在用户网传送多路宽带业务（如CATV），采用频率调制的频分多路复用的模拟光纤通信方式。

如果只传输一个基带信号，则将此信号直接送到光发送机进行光强度调制即可，但传输距离可能只有几千米。如果在希望较长距离上传输，则要先采用脉冲频率调制（PFM），然后再送到光发送机进行光强调制。由于采用PFM后，改善了传输信噪比，故中继距离可达20km以上，而且可以加装中间再生中继器，其传输总长度可达50～100km。

b.数字光纤通信系统

数字光纤通信系统是光纤通信的主要通信方式。数字通信的优点是：抗干扰能力强，使用再生技术时噪声积累少，易于集成以减少设备的体积和功耗，转接交换方便，利于与计算机结合等。数字通信的缺点是：所占的频率宽，而光纤的带宽比金属传输线要宽许多，弥补了数字通信所占频带宽的缺点。光纤通信在接收和发送时，在光电转换过程中所产生的散粒效应噪声和非线性失真较大。但若采用数字通信，中继器采用判决再生技术，噪声积累少。因此，光纤通信采用数字传输成了最有利的技术。目前在人类社会进入信息社会的时代，各国在公用通信网中的长途干线和市内局间中继线路，均纷纷采用数字光纤通信系统作为主要传输方式，以便实现传输网的数字化。

（2）按波长和光纤类型分类

按波长和光纤类型分类，光纤通信系统可分为四类。

a.短波长（0.85μm左右）多模光纤通信系统

该系统通信容量一般为480路以下（速率在34Mbit/s以下），中继段长度为10km以内，发送机的光源为镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器或发光二极管，接收机的光电探测器为硅光电二极管（Si-PIN）或硅雪崩光电二极管（Si-APD）。

b.长波长（1.31μm）多模光纤通信系统

该系统通信速率一般为34～140Mbit/s，中继距离为25km或20km以内，所用光源为铟镓砷磷（InGaAsP）半导体多纵模激光器或发光二极管，光电检测器为锗雪崩光电二极管（Ge-APD）或镓铝砷光电二极管（GaAlAs-PIN）和镓铝砷雪崩光电二极管（GaAlAs-APD）。

c.长波长（1.31μm）单模光纤通信系统

该系统通信速率一般为140～565Mbit/s，中继距离可达30～50km（140Mbit/s），光源为铟镓砷磷（InGaAsP）单纵模激光器，这种激光器在直流工作时为单纵模，但在高速调制时为多纵模。

d.长波长（1.55μm）单模光纤通信系统

该系统通信速率一般为565Mbit/s以上，由于调制速率高会产生模分配噪声，限制了大容量长中继距离的传输，因此要采用零色散位移光纤和动态单纵模激光器。

四、光纤通信的特点与应用

在目前的通信领域，光纤通信得以广泛的应用和发展，是由其自身的特点所决定的。下面着重讨论光纤通信的特点和应用。

1.光纤通信的特点

光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性。

（1）传输频带极宽，通信容量很大

从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输100亿个话路。虽然目前远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输50万个话路（40Gbit/s）的试验已经取得成功，它比传统的同轴电缆、微波等要高出几千倍乃至几十万倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根直至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几十根、几百根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。

（2）由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远

由于光纤具有极低的衰减系数（目前已达0.25dB/km以下），若配以适当的光发射、光接收设备以及光放大器，可使其中继距离达数百千米甚至数千千米。这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。

（3）光纤抗电磁干扰，保密性好

波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄漏”，因此其保密性能极好。

（4）耐化学腐蚀，适应能力强

适应能力强是指它不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀、可挠性强（弯曲半径大于250mm时其性能不受影响）等。

（5）光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设

光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底或架空敷设。

（6）光纤是石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属

制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅，而二氧化硅在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的，因此其潜在价格是十分低廉的。

（7）光纤通信同样也存在着如下缺点：

a.光纤弯曲半径不宜过小；

b.光纤的切断和连接操作技术复杂；

c.分路、耦合麻烦。

光纤元件价格昂贵，且光纤质地脆、弯曲半径大、易因屈曲而损毀、机械强度低、布线时需要小心及需要专门的切割及连接工具，光纤的接续、分路及耦合比铜线麻烦等，但这些都不是严重的问题，随着科技的发展这些问题都可以获得解决。

2.光纤通信的应用

光纤通信以其信息容量大、保密性好、体积小、重量轻、无再生中继距离长等优点得到广泛应用，其应用领域遍及通信、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业，并正在向更广更深的层次发展。光纤通信的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革，光纤通信是当今世界上发展最快的领域之一，也是我国与国际先进水平差距最小的一个领域。光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路，继而广泛地用于长途干线网上，成为宽带通信的基础。光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际长距离海底光纤通信系统。对于光纤通信网，我们可以把它分成三个层次，一是长途干线网，它是远距离的；二是城域网，它由一个大城市中的很多光纤用户组成；三是局域网，比如一个单位、一个大楼、一个家庭。

光纤通信的应用主要体现在：

（1）光纤在公用电信网间作为传输线。由于光纤损耗低、容量大、直径小、重量轻和敷设容易，所以特别适应作市内电话中继线及长途干线线路，这是光纤的主要应用场合。

（2）局域网中的应用。这是一种把计算机和智能终端通过光纤连接起来，实现工厂、办公室、家庭自动化的局部地区数字信息网。

（3）光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线。光纤通信的发展方向是把光纤直接通往千家万户。在我国已敷设了光纤长途干线及光纤市话中继线，目前除发展光纤局域网外，还要建设和发展光纤宽带综合业务数字网以及光纤用户线。光纤宽带综合业务数字网除开办传统的电话、高速数据通信外，还开办可视电话、可视会议电话、遥远服务以及闭路电视、高质量的立体声广播等业务。

（4）作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、石油库等场所，对于防强电、防辐射、防危险化工产品流散、防火灾、防爆炸是非常重要的。因为光纤不导电，没有短路危险，通信容量大，故最适合这类系统。

（5）满足不同网络层面的应用。为适应光传送网向更高速率、更大容量、更长距离方向发展，光纤通信不同层次网络对光纤要求也不尽相同。在核心网层面、城域网层面、局域网层面，光纤通信都得到了广泛的应用。

（6）应用于专网。光纤通信主要应用于电力、公路、铁路、矿山等通信专网，例如电力系统是我国专用通信网中规模较大、发展较为完善的专网。随着通信网络光纤化趋势进程的加速，我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。目前，电力系统光纤通信承载的业务主要有语音、数据、宽带业务和IP等常规电信业务；电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。可以说，光纤通信已经成为电力系统安全稳定运行以及电力系统生产生活中不可缺少的一个重要组成部分。

五、光纤通信技术的发展现状及发展趋势

1.光纤通信技术的现状

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。

（1）波分复用技术

波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率（或波长）不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作是互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从20世纪末波分复用技术出现以来，由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量，因此迅速得到了广泛的应用。

为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，目前商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。

与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内（1260～1620nm）的波分复用，并大大降低光器件的成本，可实现在0～80km内较高的性能价格比，因而受到运营商的欢迎。

（2）光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“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。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，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、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。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC（媒介转换器）实现用户和局端的直接连接，可以为用户提供高带宽的接入。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON（也称为BPON）、EPON（具有GE能力的称为GEPON）以及GPON。APON出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了APON，但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于“863”计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、欧洲、东南亚等海外一些国家和地区。GPON由于芯片开发出来比较晚，相对不是很成熟，成本还偏高，所以，起步较晚，但在我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适合于企业用户的接入。

2.发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

（1）超大容量、超长距离传输技术

波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有很大的应用前景。目前，1.6Tbit/s的WDM系统已经大量商用，同时，全光传输距离也在大幅度扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用（OTDM）技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大大提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此，现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。欧共体的RACE计划和美国正在执行的ARPA计划在发展宽带全光网中都部署了WDM和OTDM混合传输方式，以提高通信网络的带宽和容量。WDM/OTDM系统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一种发展趋势，两者的适当结合应该是实现Tbit/s以上传输的最佳方式。实际上，最近大多数超过3Tbit/s的实验都采用了时分复用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相结合的传输方式。

（2）光孤子通信

光孤子是一种特殊的皮秒（ps）数量级上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而，经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

在光孤子通信领域内，由于其具有高容量、长距离、误码率低、抗噪声能力强等优点，光孤子通信备受国内外的关注，并大力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验室已经成功实现了将激光脉冲信号传输5920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15000km的单信道孤子通信系统和10Gbit/s、传输11000km的双信道波分复用孤子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10Gbit/s、传输12000km的直通光孤子通信实验系统。在我国，光孤子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目成功地进行了OTDM光孤子通信关键技术的研究，实现了20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上展开的三维光孤子等，由于它们完全由非线性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的重视。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术、减少ASE、光学滤波，使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出。当然，实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

（3）全光网络

全光网络是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高。因此，真正的全光网成为一个非常重要的课题。

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、超大的容量、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之外，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级阶段，但它已显示出了良好的发展前景。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纤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。目前，光纤通信已成为一种最主要的信息传输技术，迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。