日新月异的光通信技术

2019-11-03 18:12:21

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

中国电子报记者计育青　　20世纪末兴起的光通信技术，为扩大通信网络传输的容量做出了巨大贡献。随着技术的不断进步，人类有望进入全光通信时代，高速、超大流量的数据传输将不再是梦想——

　　据有关方面统计，世界ip业务每年都在以100%的速度增长，这就迫使原本的以话音服务为主的电信网络开始进行深刻的变革，ATM、千兆以太网和MPLS等宽带技术逐渐成为骨干网络的核心技术，而这些核心技术的应用和发展都离不开光通信技术的支持。随着市场需求的迅速扩大，制造商和研究机构都对光通信技术投以大量的资源进行研发。在此期间，新技术和原有产品、技术的改进层出不穷，而且至今看不到任何停滞的迹象。　　城域光网络的技术进展

　　在城域网的建设方面，DWDM的引进是近期出现的一种趋势。最近DWDM的制造商正在把DWDM技术从广域网推向城域网，希望用DWDM构成点到点或环型结构网，更方便地在运营商的交换中心、ISP和企业网之间建立链路。人们知道，城域环境是通信网中最复杂的环境，各种业务、各种协议都要通过由此进入骨干网，而DWDM的大容量和波分复用特性最适合多业务并存环境，所以专家认为DWDM是惟一能良好适应这种环境的多业务、低价位系统。另外，更具有吸引力的是城域DWDM与现有的SDH可以并存，实际上DWDM可以承载SDH业务。安装城域DWDM可以利用已埋设的备份光纤或利用SDH网的部分光纤来开通DWDM。总的来看，把DWDM引入城域网是必然的发展趋势，应用前景非常乐观。

　　在接入领域，无源光网（PON）正在成为一种有独特吸引力的互联网接入解决方案。有关专家指出，PON最大的优点是在中心局和用户之间没有有源器件，因此避免了供电和维护问题。目前的PON技术是把光分割开，分别向多个用户提供服务。未来城域网引入波分复用技术后，PON仍然可以适用，它可以把多个波长送入用户。专家介绍，现阶段PON的发展可以采取与DSL结合使用的策略，如先用PON把信号馈送到光远端，然后再用DSL接至用户，这样可以同时发挥两种接入方式的优点。由于性能和维护方面存在有独特的优势，因此未来PON肯定会成为接入市场的主要组成部分。有关研究机构认为，世界光纤接入市场已经进入了快速成长期，预计到2004年，美国的光纤到路边和光纤到建筑物市场有望达到18亿美元的规模。目前国内也在开展对PON技术的研究。

　　智能化与全光交换

　　从SONET到DWDM，光通信网络的容量有了较大的提高，但在很大程度上仍然是一种传输通道，不具有突出的智能特征。所以一些制造商正在力图将智能控制能力和交换技术引入到光网络中来。

　　智能自动交换光网络即网络的管理和控制具有智能化特点，能够动态、自动地完成端到端光通道的建立、拆除和修改。当网络出现故障时，应该能够根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息等动态指配最佳恢复路由。对这种技术的需求源自互联网容量的增长。容量的增长要求光交换层的交换能力不断增强，使之向更易于管理、更加灵活和更具有健壮性，同时业务指配和故障恢复也能够更快地自动完成并具有智能性的方向发展。近期，在组网技术方面的两项技术进展使得对光网络带宽的动态指配成为可能。首先是可重构型的光联网节点的开发成功，如光交叉连接器和光分插复用器，使得由运营商动态支配带宽成为现实。另外，由于在IP路由器、ATM交换机等设备中强化了新的流量技术和路由技术，使这些设备具有了动态决定增减带宽的能力。这两种技术的使用，为传统的光网络引入了智能控制和管理信令，从而使光网络具有了智能性和自动性，为发展按需分配带宽和买卖带宽的新型商业模式提供了条件。

　　除了改进现有的设备之外，研究人员还在考虑设法实现全光交换。所谓全光交换是指从波长到波长的转换，基于这种技术的光交换或波长路由器能使网络配置更灵活，使运营商可以在光骨干网中方便地提供OC-1到光波长的业务，把选路定位在波长上而不是光纤上，遇到故障可以自动恢复工作。由于无须ATM交换机、SONET ADM和数字交叉连接器等设备，网络的结构将得到大大简化。近期在光网络的建设热潮中，运营商和制造商都显示出了对全光交换设备的浓厚兴趣，预计成熟的产品很快就能面世。

　　光域业务互连与光分组交换

　　在上面提到的几种技术热点之外，光域业务互连（ODSI）和光分组交换技术也在近期引起了人们的广泛关注。其实ODSI早就是技术人员的研究热点，只是在近一段时间才取得令人满意的进展。人们知道，在全光网实现之前，光网元与电网元将并存很长一段时间。然而在现有的网络中，两者是无法兼容的，比如IP路由器和ATM交换机等电网元，现在还无法通过位于底层的光交换等光网元提出带宽请求。ODSI就是针对通信网中光网元和电网元之间的互操作问题提出的解决方案，它包含相关的开放接口和信令协议，使高层的业务网络能够与动态光网进行互操作，从而使运营商能自动地为IP网提供带宽，有效利用多厂商的设备构筑网络，充分满足宽带业务的需要。

　　光分组交换技术是应电信网络的数据业务激增而出现的。事实上，现在数据业务的利润增长能力正在逐渐超过话音业务，为适应这种情况，运营商正在努力将现有的电路交换网络升级为支持大流量数据业务的分组交换网络。在WDM光网络成为主要通信干线的今天，光分组交换技术以其出色的速度表现，以及对数据速率、数据格式透明和良好的重构性而表现出独有的优势。不过光分组交换目前存在一系列问题有待解决。光缓存技术是光分组网中最重要的问题，现有的技术方案各有利弊，设备也很难令人满意。另外，光分组网对传输质量的要求很高，这需要得到WDM网络的全力支持。最后，光分组网的信头识别和同步也是一个难题，不过技术人员已经提出了对策。

　　并不遥远的全光网络

　　所谓的全光网络，是指光信号在网络传输及交换过程中始终以光的形式实现，无须经过光-电变换。现代波分复用（WDM）、空分复用、时分复用和码分复用等复用技术的出现，丰富了光信号交换和控制的方式，使得全光网络的发展呈现出全新的面貌。专家认为，未来全光网络的主要构架可能就是以WDM技术为主导，结合光时分复用（OTDM）和光码分复用（OCDMA）技术。OTDM技术可以使一个固定波长的光波携带信息量十几倍、几十倍地增长，OCDMA则提供一种全光的接入方式。这两种技术的出现，一方面使研究人员对光传载信息的能力有了更深入的认识，同时也为未来的全光网络提供了更多的接入方式和业务类型，使运营商有能力提供多种粒度接入和多种服务质量。

　　现在人们广泛讨论的WDM全光网络是以波长作为组网资源，具有良好的可扩展性、可重构性和可操作性。用户可以通过本地节点提供的以太网、同步数字序列（SDH）、异步传递模式（ATM）等接口，实现接入WDM全光网络。目前组建全光网络的主要协议或标准有 SDH、ATM、TCP/IP以及近期确定的多标记协议交换（MPLS）等，虽然仍然有一些技术方面的问题需要解决，但全光网络的大框架已经被研究人员勾画出来了，距离进入实用阶段的时间不会太长。现在无论制造商、运营商还是业界专家，都一致认为全光网络应该是光通信技术的发展目标。

　　谈到光通信技术在中国的发展和应用，CCID不久前发布的2001-2002年度中国光通信产业研究报告中曾预测，光通信技术会呈现以下几种发展趋势，即光纤通信向超高速TDM系统发展，向超大容量超长距离WDM系统发展，向融合的多业务节点发展，在城域网引入WDM技术，实现光传送联网，研制新一代光纤产品，以及IP over SDH和IP over WDM。基于以上预测，人们可以对未来光通信的发展有一个大概的把握。CCID还指出，鉴于国内外的经济环境和市场需求影响，在未来一段时期内，中国将成为全球最大的光通信产品市场。因此在不远的将来，中国有望建成世界最先进的光通信网络，实现跨越性的发展。

　　（注：本文部分资料参考于信息产业部电信科技情报研究所所长雷震洲、中国电信集团公司韦乐平、北京邮电大学林金桐、左鹏等专家文献。）

摘自《赛迪网》

上一篇：全光波长转换技术诞生

下一篇：光纤的PMD参数及测试