光通信技術(shù)的發(fā)展

　　 隨著在光域進(jìn)行的信息處理能力的提高，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破了物理層的限制，逐漸進(jìn)入數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。光纖通信系統(tǒng)承載IP協(xié)議的方式也在實(shí)現(xiàn)從IP-ATM-SDH-光網(wǎng)絡(luò)、IP-SDH-光網(wǎng)絡(luò)到IP-MPLS-光網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡（見(jiàn)圖5）。光網(wǎng)絡(luò)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(luò)的壓力，為未來(lái)Internet業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了廣闊的空間。

圖5 光網(wǎng)絡(luò)承載IP方式

　　光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的研究和討論剛剛起步，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織Internet Engineering Task Force（IETF）、.International Telecommunications Union（ITU）和Optical Internetworking Forum（OIF）正在分別進(jìn)行G-MPLS、G.709、O-UNI 1.0相關(guān)光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。現(xiàn)在，關(guān)于光網(wǎng)絡(luò)的討論十分活躍，爭(zhēng)論也十分激烈，但是越來(lái)越多的人們認(rèn)識(shí)到：光網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)地位是不會(huì)動(dòng)搖的。因而充分地研究光網(wǎng)絡(luò)和光纖通信單元技術(shù)對(duì)于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

　　 光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)和光碼分多址（OCDMA）技術(shù)也是未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)的候選技術(shù)。OTDM和OCDMA在概念上分別與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中TDM和無(wú)線CDMA對(duì)應(yīng)。OTDM技術(shù)可以使一個(gè)固定波長(zhǎng)的光波攜帶信息量十幾倍、幾十倍地增長(zhǎng)，OCDMA則提供一種全光的接入方式。由于OTDM和OCDMA技術(shù)的出現(xiàn)，人們對(duì)光這種信息載體的了解將進(jìn)一步深入，傳輸線路中的光信號(hào)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(lái)的全光網(wǎng)絡(luò)，OTDM和OCDMA技術(shù)將豐富未來(lái)的WDM全光網(wǎng)絡(luò)的接入方式和業(yè)務(wù)類(lèi)型，同時(shí)提供多種粒度接入和多種服務(wù)質(zhì)量；以WDM技術(shù)為主導(dǎo)、結(jié)合OTDM和OCDMA技術(shù)，將成為未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)架。

　　3 光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

　　讓我們用表1來(lái)理解組建光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

　　除上述眾多的單元技術(shù)外，光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)還必須包括如何建立完善的全光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，這將涉及光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究，如波長(zhǎng)路由協(xié)議、光分組格式等標(biāo)準(zhǔn)的制定。如IETF制定的Generalized Multiple Protocol Label Switching（GMPLS）是在傳統(tǒng)MPLS的基礎(chǔ)上，將標(biāo)記的概念進(jìn)一步拓展，引入光波長(zhǎng)和時(shí)隙標(biāo)號(hào)等信道標(biāo)識(shí)作為標(biāo)記，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信道的路由、交換和管理控制。這些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)將保證各個(gè)單元技術(shù)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(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能

　　 在傳統(tǒng)電通信網(wǎng)絡(luò)130多年的發(fā)展過(guò)程中，我們已經(jīng)完成了電信號(hào)產(chǎn)生和傳輸、信號(hào)控制、組網(wǎng)和自支持四個(gè)功能等級(jí)，實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電子通信網(wǎng)絡(luò)。僅有30多年歷史的光通信的發(fā)展也將經(jīng)歷同樣的過(guò)程。目前我們已經(jīng)完全掌握了光信號(hào)的產(chǎn)生與傳輸，正在掌握光信號(hào)控制這個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，下一個(gè)目標(biāo)是組建全光網(wǎng)絡(luò)。

　　 我們相信，光通信技術(shù)的發(fā)展速度將超越電技術(shù)。期望再通過(guò)10年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)光組網(wǎng)。在未來(lái)的10年里，WDM光網(wǎng)絡(luò)將成為通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)和通信的熱點(diǎn)。盡管實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)自支持技術(shù)，如光開(kāi)關(guān)、光邏輯處理和光計(jì)算，還不成熟，進(jìn)入自支持階段還需要一段時(shí)間，但實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的自支持和自主導(dǎo)終將是未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。

　　 展望未來(lái)10年，WDM技術(shù)將仍然處于主導(dǎo)地位，WDM、OTDM和OCDM等技術(shù)的結(jié)合將構(gòu)成未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的基本框架。由于光通信第4和5個(gè)窗口的開(kāi)發(fā)，WDM光網(wǎng)絡(luò)的信道數(shù)目將進(jìn)一步增加，將有能力在整個(gè)通信窗口中提供1000個(gè)波長(zhǎng)。光交換機(jī)和光路由器將成為組建核心WDM光網(wǎng)絡(luò)的首選設(shè)備，其交換容量將突破Tbit/s的量級(jí)。WDM光網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)種將會(huì)多樣化，并提供更多的寬帶業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播等。

WDM：波分復(fù)用；OTDM：光時(shí)分復(fù)用；OCDMA：光碼分多址；GMPLS：通用多協(xié)議標(biāo)記交換；

　　 OADM：光分插復(fù)用器；OXC：光交叉連接；ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)；ATM-PON：ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)

圖7 未來(lái)10年光通信發(fā)展預(yù)測(cè)

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

　　 5 結(jié)束語(yǔ)

　　一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，技術(shù)是推動(dòng)力，市場(chǎng)是牽引力。光通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了30年的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步使得全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展成為可能。而以IP為主流的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆炸性地增長(zhǎng)是發(fā)展全光網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)需求。今后10年光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度、新技術(shù)進(jìn)步的快慢，本質(zhì)上是由通信的市場(chǎng)需求來(lái)決定的。

　　 技術(shù)進(jìn)步固然是創(chuàng)新，新業(yè)務(wù)的推出也是一種發(fā)明。對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，豐富多彩的業(yè)務(wù)類(lèi)型，以及價(jià)格的優(yōu)勢(shì)、高靈活性、服務(wù)質(zhì)量是拓展光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的關(guān)鍵。

　　隨著全光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理和控制顯得越來(lái)越重要。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理軟件，用戶才能對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作和控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的配置管理、安全管理、告警管理、計(jì)費(fèi)管理和性能管理。因此，軟件技術(shù)在全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中的作用舉足輕重。

　　全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展實(shí)際上會(huì)強(qiáng)烈地依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。正如經(jīng)濟(jì)學(xué)中路徑依賴(lài)描述的那樣，在收益遞增的知識(shí)密集產(chǎn)業(yè)中，一種技術(shù)和產(chǎn)品由于某些歷史的既成原因會(huì)成為主流，盡管它可能并不是最有效的技術(shù)。全光網(wǎng)絡(luò)以哪種路徑演進(jìn)，很大程度上依賴(lài)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)狀況。目前，WDM技術(shù)在眾多技術(shù)中應(yīng)用范圍最廣，基于WDM的光網(wǎng)絡(luò)研究也最為深入。因此，WDM技術(shù)將在未來(lái)幾年的全光網(wǎng)絡(luò)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(duì)全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的影響，標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)范的制定往往能夠影響和改變通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程和演進(jìn)方向。因此，政府的相關(guān)部門(mén)、國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織責(zé)任重大。