全光網(wǎng)絡(luò)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢

■鐵生

全光網(wǎng)絡(luò)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢

■鐵生

從原理上講，全光網(wǎng)就是指通信網(wǎng)中用戶與用戶之間信號的傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程都在光域內(nèi)進(jìn)行，中間沒有光電轉(zhuǎn)換器。

全光網(wǎng)為人們勾畫出了信息傳送的美好藍(lán)圖，我們要朝著這個(gè)方向不斷邁進(jìn)。

從1966年被稱為“光通信之父”的英籍華人高錕博士，根據(jù)介質(zhì)波導(dǎo)理論提出光纖通信的概念，到目前光纖通信發(fā)展成為最主要的傳輸手段僅40多個(gè)年頭，其速度之快大大超過了人們的想象。這主要是因?yàn)楣饫w傳輸技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)越特征。其傳輸頻帶寬、信息容量大、有近30THz的巨大潛在帶寬容量;傳輸損耗小，傳輸距離遠(yuǎn);傳輸速率高，可靠性高，傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量高;抗干擾和保密性能好;可傳輸電視、數(shù)據(jù)、聲音等多種信號，最便于雙向傳輸和交互式業(yè)務(wù)的開展;光纖的原料廣，技術(shù)發(fā)展快，價(jià)格大幅度下降，于是給通信領(lǐng)域的發(fā)展帶來了蓬勃生機(jī)。

人們?yōu)榱顺浞掷霉饫w的巨大潛在帶寬容量，不斷提高光纖的傳輸速率，以創(chuàng)造更多的效益，適應(yīng)爆炸式增長的通信業(yè)務(wù)需求，提出了全光網(wǎng)(AON)的概念。

從原理上講，全光網(wǎng)就是指通信網(wǎng)中用戶與用戶之間信號的傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程都在光域內(nèi)進(jìn)行，中間沒有光電轉(zhuǎn)換器。這樣，網(wǎng)內(nèi)光信號的流動(dòng)就沒有光電轉(zhuǎn)換的障礙，信息傳遞過程無需面對電子器件速率難以提高的困難，就可以擺脫“電子瓶頸”的限制。實(shí)現(xiàn)信號的超長距離、超大容量和超高速率傳輸。由于信號只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在，于是在整個(gè)傳輸過程中沒有電的處理，PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

全光網(wǎng)可使通信網(wǎng)具有更強(qiáng)的可管理性、靈活性、透明性，與傳統(tǒng)通信網(wǎng)和現(xiàn)行的光通信系統(tǒng)相比，它具有許多優(yōu)點(diǎn)。

1、全光網(wǎng)絡(luò)能夠提供巨大的帶寬。因?yàn)槿饩W(wǎng)對信號的交換都在光域內(nèi)進(jìn)行，可最大限度地利用光纖的傳輸容量。

2、全光網(wǎng)絡(luò)具有傳輸透明性。因?yàn)椴捎霉饴方粨Q，以波長來選擇路由，因此對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式具有透明性，即對信號形式無限制，允許采用不同的速率和協(xié)議。

3、全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的兼容性。它不僅可以與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)兼容，而且還可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的升級。、全光網(wǎng)比銅線或無線組成的網(wǎng)絡(luò)具有更高的處理速度和更低的誤碼率。

4、全光網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性，新節(jié)點(diǎn)的加入并不會(huì)影響原來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和原有各節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

5、全光網(wǎng)具有可重構(gòu)性，可以根據(jù)通信容量的需求，動(dòng)態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可對光波長的連接進(jìn)行恢復(fù)、建立、拆除。

6、全光網(wǎng)中采用了較多無源器件，省去了龐大的電光、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，可大幅度提升網(wǎng)絡(luò)整體的交換速度，提高可靠性。

全光網(wǎng)可分為全光內(nèi)部部分和外部網(wǎng)絡(luò)控制管理部分。內(nèi)部全光網(wǎng)是透明的，能容納多種業(yè)務(wù)格式，通過光交換與選路技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以透明地發(fā)送或從別的節(jié)點(diǎn)接收信息。外部控制管理部分可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，使得波長和容量在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)動(dòng)態(tài)分配以滿足通信量、業(yè)務(wù)和性能需求的變化，并提供一個(gè)生存性好，容錯(cuò)能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。

全光網(wǎng)以波長路由光交換技術(shù)和波分復(fù)用傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接器構(gòu)成，能在光域上實(shí)現(xiàn)高速信息流的傳輸、交換、路由和故障烣復(fù)等功能。光交叉連接器與光分插復(fù)用器是全光網(wǎng)中最重要的網(wǎng)絡(luò)器件，是真正實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)關(guān)鍵性功能的必要前提，也是目前國內(nèi)外光通信器件廠商研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。

光交換技術(shù)可以分成光路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。光路交換又可以分成3種類型，即空分(SD)、時(shí)分(TD)和波分/頻分(WD/FD)光交換，以及由這些交換形式組合而成的結(jié)合型。其中空分交換按光矩陣開關(guān)所使用的技術(shù)又分成兩類，一類是基于波導(dǎo)技術(shù)的波導(dǎo)空分，另一類是使用自由空間光傳播技術(shù)的自由空分光交換。時(shí)分交換系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是開發(fā)高速光邏輯器件。波分光交換網(wǎng)絡(luò)由波長復(fù)用器/去復(fù)用器，波長選擇空間開關(guān)和波長互換器(波長開關(guān))構(gòu)成。光分組交換中異步傳送模式是近年來廣泛研究的一種方式。

波分復(fù)用(WDM)技術(shù)是利用一根光纖同時(shí)傳送不同波長的攜帶調(diào)制信號的光波，在同一根光纖上創(chuàng)造了許多虛擬光纖，從而數(shù)倍乃至數(shù)十倍地提高傳輸容量。

通常光交叉連接有3種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長交叉連接和波長變換交叉連接。其中，光纖交叉連接以一根光纖上所有波長的總?cè)萘繛榛A(chǔ)進(jìn)行交叉連接，容量大但不靈活。波長交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用相同波長的任何光纖上。波長變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用不同波長的任何光纖上，它可以進(jìn)行波長變換，具有最高的靈活性。

目前，能提供波長交換和選路、光分組交換、超長距離傳輸和智能分插復(fù)用模塊的智能全光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了，向全光網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)的解決方案層出不窮。我們可以小型的交換設(shè)備為起點(diǎn)，隨著業(yè)務(wù)量的增加而逐步增大規(guī)模，而不是采取“一鍋端”的辦法大面積推廣，在小步推進(jìn)中體驗(yàn)新技術(shù)帶來好處的同時(shí)，在積累經(jīng)驗(yàn)中分階段穩(wěn)步邁向全光網(wǎng)絡(luò)。