光通信技術的發(fā)展

　　 隨著在光域進行的信息處理能力的提高，光網(wǎng)絡技術突破了物理層的限制，逐漸進入數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層。光纖通信系統(tǒng)承載IP協(xié)議的方式也在實現(xiàn)從IP-ATM-SDH-光網(wǎng)絡、IP-SDH-光網(wǎng)絡到IP-MPLS-光網(wǎng)絡的過渡（見圖5）。光網(wǎng)絡為用戶提供的交叉連接、交換和路由等功能顯著地緩解了傳統(tǒng)電交換網(wǎng)絡的壓力，為未來Internet業(yè)務的發(fā)展提供了廣闊的空間。

圖5 光網(wǎng)絡承載IP方式

　　光網(wǎng)絡協(xié)議和標準的研究和討論剛剛起步，國際標準化組織Internet Engineering Task Force（IETF）、.International Telecommunications Union（ITU）和Optical Internetworking Forum（OIF）正在分別進行G-MPLS、G.709、O-UNI 1.0相關光網(wǎng)絡標準的制定工作。現(xiàn)在，關于光網(wǎng)絡的討論十分活躍，爭論也十分激烈，但是越來越多的人們認識到：光網(wǎng)絡在整個電信網(wǎng)絡中的基礎地位是不會動搖的。因而充分地研究光網(wǎng)絡和光纖通信單元技術對于整個通信網(wǎng)絡的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

　　 光時分復用（OTDM）技術和光碼分多址（OCDMA）技術也是未來全光網(wǎng)絡的候選技術。OTDM和OCDMA在概念上分別與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡中TDM和無線CDMA對應。OTDM技術可以使一個固定波長的光波攜帶信息量十幾倍、幾十倍地增長，OCDMA則提供一種全光的接入方式。由于OTDM和OCDMA技術的出現(xiàn)，人們對光這種信息載體的了解將進一步深入，傳輸線路中的光信號碼型也將從不歸零碼逐漸向歸零碼轉(zhuǎn)變，傳輸系統(tǒng)的調(diào)制方式也由傳統(tǒng)的內(nèi)調(diào)制逐漸發(fā)展為外調(diào)制方式。展望未來的全光網(wǎng)絡，OTDM和OCDMA技術將豐富未來的WDM全光網(wǎng)絡的接入方式和業(yè)務類型，同時提供多種粒度接入和多種服務質(zhì)量；以WDM技術為主導、結合OTDM和OCDMA技術，將成為未來全光網(wǎng)絡的主要構架。

　　3 光網(wǎng)絡的關鍵技術

　　讓我們用表1來理解組建光網(wǎng)絡的關鍵技術。

　　除上述眾多的單元技術外，光網(wǎng)絡的關鍵技術還必須包括如何建立完善的全光網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，這將涉及光網(wǎng)絡協(xié)議的研究，如波長路由協(xié)議、光分組格式等標準的制定。如IETF制定的Generalized Multiple Protocol Label Switching（GMPLS）是在傳統(tǒng)MPLS的基礎上，將標記的概念進一步拓展，引入光波長和時隙標號等信道標識作為標記，以實現(xiàn)對光信道的路由、交換和管理控制。這些協(xié)議和標準將保證各個單元技術之間的兼容性和靈活性。

　　 4 10年展望

圖6 光通信與傳統(tǒng)電信實現(xiàn)的網(wǎng)絡功能

　　 在傳統(tǒng)電通信網(wǎng)絡130多年的發(fā)展過程中，我們已經(jīng)完成了電信號產(chǎn)生和傳輸、信號控制、組網(wǎng)和自支持四個功能等級，實現(xiàn)了電子計算機網(wǎng)絡和電子通信網(wǎng)絡。僅有30多年歷史的光通信的發(fā)展也將經(jīng)歷同樣的過程。目前我們已經(jīng)完全掌握了光信號的產(chǎn)生與傳輸，正在掌握光信號控制這個技術環(huán)節(jié)，下一個目標是組建全光網(wǎng)絡。

　　 我們相信，光通信技術的發(fā)展速度將超越電技術。期望再通過10年的時間實現(xiàn)光組網(wǎng)。在未來的10年里，WDM光網(wǎng)絡將成為通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術和通信的熱點。盡管實現(xiàn)光網(wǎng)絡自支持技術，如光開關、光邏輯處理和光計算，還不成熟，進入自支持階段還需要一段時間，但實現(xiàn)光網(wǎng)絡的自支持和自主導終將是未來光網(wǎng)絡發(fā)展的方向。

　　 展望未來10年，WDM技術將仍然處于主導地位，WDM、OTDM和OCDM等技術的結合將構成未來光網(wǎng)絡的基本框架。由于光通信第4和5個窗口的開發(fā)，WDM光網(wǎng)絡的信道數(shù)目將進一步增加，將有能力在整個通信窗口中提供1000個波長。光交換機和光路由器將成為組建核心WDM光網(wǎng)絡的首選設備，其交換容量將突破Tbit/s的量級。WDM光網(wǎng)絡承載的業(yè)務種將會多樣化，并提供更多的寬帶業(yè)務，如視頻點播等。

WDM：波分復用；OTDM：光時分復用；OCDMA：光碼分多址；GMPLS：通用多協(xié)議標記交換；

　　 OADM：光分插復用器；OXC：光交叉連接；ISDN：綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)；ATM-PON：ATM無源光網(wǎng)絡

圖7 未來10年光通信發(fā)展預測

　　用戶接入網(wǎng)也將進入光纖化時代，多種接入方式并存仍然是未來10年接入解決方案的特征。但是各種接入技術中光纖技術的含量將不斷提升。光網(wǎng)絡的覆蓋范圍將從核心擴展到城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。當全光網(wǎng)絡悄悄地進入樓區(qū)、街道、住宅，成功地完成進行了向本地、向用戶的延伸時，未來家庭也就進入了一個多媒體的暢想時代。

　　 5 結束語

　　一項產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，技術是推動力，市場是牽引力。光通信技術已經(jīng)經(jīng)歷了30年的發(fā)展，技術的進步使得全光網(wǎng)絡的發(fā)展成為可能。而以IP為主流的數(shù)據(jù)業(yè)務爆炸性地增長是發(fā)展全光網(wǎng)絡的市場需求。今后10年光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度、新技術進步的快慢，本質(zhì)上是由通信的市場需求來決定的。

　　 技術進步固然是創(chuàng)新，新業(yè)務的推出也是一種發(fā)明。對于電信網(wǎng)絡運營商來說，豐富多彩的業(yè)務類型，以及價格的優(yōu)勢、高靈活性、服務質(zhì)量是拓展光網(wǎng)絡市場的關鍵。

　　隨著全光網(wǎng)絡的規(guī)模逐漸擴大，對網(wǎng)絡的管理和控制顯得越來越重要。通過網(wǎng)絡管理軟件，用戶才能對整個網(wǎng)絡進行操作和控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡的配置管理、安全管理、告警管理、計費管理和性能管理。因此，軟件技術在全光網(wǎng)絡的發(fā)展中的作用舉足輕重。

　　全光網(wǎng)絡的發(fā)展實際上會強烈地依賴網(wǎng)絡現(xiàn)狀。正如經(jīng)濟學中路徑依賴描述的那樣，在收益遞增的知識密集產(chǎn)業(yè)中，一種技術和產(chǎn)品由于某些歷史的既成原因會成為主流，盡管它可能并不是最有效的技術。全光網(wǎng)絡以哪種路徑演進，很大程度上依賴現(xiàn)在的網(wǎng)絡狀況。目前，WDM技術在眾多技術中應用范圍最廣，基于WDM的光網(wǎng)絡研究也最為深入。因此，WDM技術將在未來幾年的全光網(wǎng)絡發(fā)展中地位穩(wěn)固。

　　最后，或許是最重要的，我們必須考慮到法規(guī)對全光網(wǎng)絡演進的影響，標準和通信規(guī)范的制定往往能夠影響和改變通信網(wǎng)絡的發(fā)展過程和演進方向。因此，政府的相關部門、國際國內(nèi)標準化組織責任重大。