光纖通信系統(tǒng)和傳輸體制的發(fā)展

【摘要】光纖通信代表了當(dāng)今和未來人類有線通信的主要方式也是各國研究的熱點。提高通信速率與通信的穩(wěn)定性是首要問題。本文簡要論述了準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字系列兩種新興的光纖通信系統(tǒng)，以及智能化光網(wǎng)絡(luò)和全光網(wǎng)絡(luò)兩類未來通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。通過對準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字系列兩種新興的光纖通信系統(tǒng)以及智能化光網(wǎng)絡(luò)和全光網(wǎng)絡(luò)兩類未來通信網(wǎng)絡(luò)的研究，可以使我們更加明確光纖通信的意義。

【關(guān)鍵詞】光纖通信;PHD;SDH;全光網(wǎng)絡(luò)

1.引言

光纖通信技術(shù)是光通信技術(shù)的一種，已成為現(xiàn)代通信的主要通信方式。在現(xiàn)代信息網(wǎng)中起著非常重要的作用。這種競爭關(guān)系會引入新的服務(wù)。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，政府條例的不斷放寬，信息產(chǎn)業(yè)正在迅速的全球化。今天，有效的信息傳輸已成為競爭的關(guān)鍵因素之一。因特網(wǎng)的應(yīng)用和光技術(shù)的快速發(fā)展使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本變化，動態(tài)波長和快速波長提供需求是光網(wǎng)絡(luò)的主要趨勢之一。隨著這種轉(zhuǎn)變的繼續(xù)，目前采用波長路由方式承載突發(fā)的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)將存在電路交換網(wǎng)絡(luò)同樣的種種缺陷。光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模在迅速擴(kuò)展，光傳送網(wǎng)的角色從原來的大容量帶寬傳送轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┒说蕉说姆?wù)連接。光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上的一次重要革命。近幾年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面。

2.PDH與SDH

2.1 PDH體制

PDH通信系統(tǒng)稱為準(zhǔn)同步數(shù)字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy）。組成系統(tǒng)中的傳輸局與中繼站之間為全雙工傳輸模式，具有傳輸速率快，精度高的優(yōu)點。系統(tǒng)組成圖如圖1所示。[1]

圖1 PDH通信系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.2 SDH體制

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字系列）標(biāo)準(zhǔn)，不僅適于光纖也適于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制，與SONET有細(xì)微差別。傳統(tǒng)的光纖通信是以準(zhǔn)同步傳輸體制（PDH）為基礎(chǔ)的，隨著網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜和龐大，以及用戶要求的日益提高，這種傳輸體制暴露出一系列不可避免的內(nèi)在缺點，一種有機(jī)地結(jié)合高速大容量光纖傳輸技術(shù)和智能網(wǎng)元技術(shù)的新傳輸體制——光同步傳送網(wǎng)應(yīng)運而生。在1985年，Bellcore提出SONET（Synchronous Optical Network同步光纖網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）過 一系列有關(guān)SONET標(biāo)準(zhǔn)。SDH/SONET采用TDM技術(shù)，是同步系統(tǒng)，由主時鐘控制。兩者都用于骨干網(wǎng)傳輸。是對沿襲應(yīng)用的準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）的一次革命。[2]

由于WDM的出現(xiàn)和發(fā)展，SDH的作用和角色有了很大轉(zhuǎn)變。在長途干線網(wǎng)上，SDH的作用已經(jīng)降低為WDM層的客戶層，其角色正開始向網(wǎng)絡(luò)邊緣轉(zhuǎn)移。雖然SDH/SONET是電信網(wǎng)的主導(dǎo)傳送體制，但鑒于網(wǎng)絡(luò)邊緣復(fù)雜的客戶層信號特點，SDH必須從純傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)平臺，即融合的多業(yè)務(wù)節(jié)點。其出發(fā)點是充分利用大家所信任的SDH技術(shù)，特別是其保護(hù)恢復(fù)能力和確保的延時性能，加以改造以適應(yīng)多業(yè)務(wù)應(yīng)用，支持層2乃至層3的數(shù)據(jù)智能，構(gòu)成業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）。[3]

3.智能化光網(wǎng)絡(luò)

智能化的光傳輸技術(shù)一直為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注，希望通過構(gòu)建智能化的光傳輸網(wǎng)絡(luò)來解決兩個方面的問題;網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)網(wǎng)上快速增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所具有的不可預(yù)見性，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配;傳統(tǒng)光傳輸網(wǎng)主要依靠人工配置網(wǎng)絡(luò)連接，耗時費力且難以適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)拓展新業(yè)務(wù)的需要。

自動交換光網(wǎng)絡(luò)，也被稱為智能光網(wǎng)絡(luò)，在ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)中，指通過引入控制層面，使網(wǎng)絡(luò)具有自動的連接建立和修改功能，以及提供連接恢復(fù)能力的光傳送網(wǎng)絡(luò)。控制層面本身能夠支持不同的技術(shù)，不同的業(yè)務(wù)需求以及不同的功能組合。ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)把與底層無關(guān)的智能傳送網(wǎng)絡(luò)稱為自動交換傳送網(wǎng)（ASON），而底層為光傳送網(wǎng)（OTN）的ASTN稱為自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）。[4]

4.全光網(wǎng)絡(luò)

4.1 全光網(wǎng)絡(luò)概述

設(shè)備供應(yīng)商提供的方案涵蓋了從超長距離DWDM傳輸方案到光交叉系統(tǒng)方案的解決方案， 這些方案共同的價值趨向是為運營商提供光層網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)管理，快速地提供光層業(yè)務(wù)并降低運營成本。[5]運營商在逐漸改變他們的網(wǎng)絡(luò)以更好地適應(yīng)電信業(yè)務(wù)從電路交換到分組交換的轉(zhuǎn)變，光層網(wǎng)絡(luò)既完成傳輸功能也完成交換功能的需求更迫切。新公網(wǎng)的目的是建立一個透明的光層網(wǎng)絡(luò)，在光域能夠容易地實現(xiàn)對傳送信號的管理，減少對信號的處理和解釋，從而提高高帶寬網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可恢復(fù)性。

傳送網(wǎng)的角色從原來的大容量帶寬傳送轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┒说蕉说姆?wù)連接，光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也在迅速擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)運營商需要比現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更有效和更經(jīng)濟(jì)的手段來管理這樣的多波長網(wǎng)絡(luò)，如何支持大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計自動全光網(wǎng)絡(luò)的主要目的，全光網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)是如何把相對粗顆粒的WDM技術(shù)和光交換能力的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成一個大吞吐量的光網(wǎng)絡(luò)平臺以有效地支持分組業(yè)務(wù)。

4.2 全光網(wǎng)絡(luò)的組成

前述密集波分復(fù)用技術(shù)盡管已具有超大的傳輸容量，但仍只能是點到點的傳輸系統(tǒng)，很缺乏靈活性。若在光路上也能象SDH那樣實現(xiàn)光分插及光交叉連接功能，無疑將給光通信帶來新的飛躍。根據(jù)這一思路，美國、歐洲和日本等，相繼投入大量人力、資金進(jìn)行研究，目前光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）已在試驗室研制成功，（OADM）已開始局部商用。ITU—T的標(biāo)準(zhǔn)化工作將于1999年完成，商用化時間大約在21世紀(jì)初期。

隨著光網(wǎng)絡(luò)需求和技術(shù)的發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)從功能上將由兩層組成：光核心網(wǎng)絡(luò)和光邊緣網(wǎng)絡(luò)。光核心網(wǎng)絡(luò)主要由以下網(wǎng)絡(luò)單元組成：光傳送系統(tǒng)，混合ADM/寬帶數(shù)字交叉連接系統(tǒng)，光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC），智能光交換系統(tǒng)，太比特路由器。光傳送系統(tǒng)通過光纖分離的光通道傳送多種信號;混合ADM/寬帶數(shù)字交叉連接系統(tǒng)存在于邊緣網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)的邊界，是寬帶數(shù)字交叉連接和SDH的集成，但增加了TDM和包交換/疏導(dǎo)的功能，提供SONET/SDH層到光層的直接過渡;光網(wǎng)絡(luò)中的光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）節(jié)點直接分插交叉光通道，無須進(jìn)行信號的光電轉(zhuǎn)換，在基于DWDM的網(wǎng)絡(luò)激增的年代，消除了帶寬瓶頸，容量可望大幅度擴(kuò)展，隨之帶來的透明性還可以使其支持各種客戶層信號，功耗較小，具有更長遠(yuǎn)的技術(shù)壽命。

5.結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。有專家預(yù)測，21世紀(jì)將是“光子世紀(jì)”，十年內(nèi)，光子產(chǎn)業(yè)可能會全面取代傳統(tǒng)電子工業(yè)，形成50000億美元的產(chǎn)值，成為本世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)。光纖通信又進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。而這一次發(fā)展將涉及信息產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，其范圍更廣，技術(shù)更新，難度更大，動力更強(qiáng)，無疑將對21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會進(jìn)步產(chǎn)生巨大影響。

參考文獻(xiàn)

[1]韋樂平，李英灝.SDH及其新應(yīng)用[M].人民郵電出版社.2010.

[2]韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)[J].人民郵電出版社.2005.

[3]紀(jì)越峰，等.現(xiàn)代通信技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社.2002.

[4]顧生華.《光纖通信技術(shù)》[M].北京郵電大學(xué)出版社.2009.

[5]張杰.自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASON[J].人民郵電出版社.2008.

基金項目：陜西省教育廳自然科學(xué)類專項科研計劃資助項目（NO：14JK2170）。

作者簡介：馬惠鋮（1981-），男，陜西寶雞人，講師，研究方向：傳感器與智能檢測技術(shù)。