網絡融合下的光通信技術分析

歐陽沄霏

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著我國基礎信息技術的快速穩定發展及其在管理建設領域中的廣泛應用，促使管理信息化建設水平逐步提高，并進行了一系列的測試和傳輸。在現代IP信息技術中，重要業務的信息承載層網絡具備快速傳輸和間歇更新等特點，還能將大數據、圖像、語言以及圖形相互融合。由此可知，現代社會中IP信息網絡正在朝向網絡融合趨勢發展，相關人員需要將網絡融合趨勢下的光通信技術作為研究重點。

1 網絡融合與光通信技術的綜合概述

1.1 網絡融合概念

所謂網絡融合主要是指信息數據傳輸層與網絡應用層之間的有機融合。其中數據層融合指的是以語音、視頻以及IP等數據為基礎，將其在網絡中相互整合后傳輸。傳輸過程的媒介便是融合網絡，能夠將各種形式的數據實現統一傳輸。而網絡應用層融合指的是，將所有網絡中的應用軟件相互整合為同一網絡，這樣便可在應用過程實現全面統一，屬于高層次的網絡融合。

1.2 光通信技術概念

所謂光通信技術主要指的是通過光波進行傳輸通信的一種方式。提高光纖光路傳輸帶寬主要有兩種技術方法，一是利用光纖提高單通道或雙通道光纖的傳輸速率，二是利用光纖提升單通道的傳輸波長。我國于1974年開始光通信技術方面的研究，此時國外在這方面的研發已經取得了一定突破，而我國雖然起步較晚，但于70年代順利研發出半導體激光器，能夠在室溫條件內實現持續發光。

2 網絡融合下光通信技術的發展趨勢

2.1 融合趨勢

SDN技術被業界公認為全球光電子通信的發展趨勢，通過引入智能控制與激光轉發功能分離的激光開放式網絡體系結構，可以顯著提高激光網絡的處理能力，因此該技術已經逐步部署在激光網絡中。然而，隨著系統SDN的逐步優化和大網絡流量的不斷擴展和增加，SDN在微控制器、系統應用、數據包存儲以及數據處理能力等方面的性能逐漸下降，這就意味網絡運行的安全與穩定必將受到巨大挑戰[1]。在未來3～5年，SDN網絡技術將逐步進入2.0，SDN開放部署的網控架構與大數據與云技術緊密結合，在云控與發展應用結合的基礎上，利用大數據和云技術分析和跟蹤預測網絡流量將成為SDN 2.0未來的主要技術特征。通過這兩種技術可以有效實現現有SDN網絡解決方案的安全性模型和彈性自動部署，確保滿足客戶SDN數據流的存儲、數據處理和高精度要求，并實現實時預測多維客戶網絡流量增長趨勢，從而進一步提高客戶網絡管理的智能化和靈活性，在大流量網絡環境下改善廣大用戶的使用體驗。

2.2 容量趨勢

目前，我國網絡主要采用電信機房的大型多層網絡和多域通信網絡，其承載大量業務，存在諸多不同種類的設備類型和海量業務數據處理能力，而且建設水平等多方面一直在快速增長，導致社會和用戶對大數據處理能力建設通信路由器提出諸多全新要求，促使通信機房管理空間越發狹小，能耗增加，效率下降。IP與光網絡的高度融合是解決實際問題的有效途徑之一，可以通過集中式交換網絡內實現多種技術的有機融合，這樣既能降低網絡通信維護難度，還能控制網絡中心產生的能耗，提高無線單槽模塊線卡節點的轉發計算能力[2]。此外，采用多幀集群處理技術可以大大提高單槽模塊線卡節點的轉發處理能力，采用多通道雙核微處理器、分布式軟件平臺架構以及模塊化數據管理等可實現千萬容量級無線路由表模塊管理。

2.3 價值趨勢

傳統的光纖網絡相對封閉，無法連接多個外部用戶網絡，便于網絡資源管理和遠程控制[3]。隨著現代云計算、大數據、數據中心等技術的快速發展，如何對光伏網絡進行管理和控制的需求越來越大。在這個SDN服務時代，運營商和外部設備軟件廠商可以進行開拓嘗試，向外部設備用戶免費提供自己開發的App，或者為設備用戶自行開發新的App，提供新的SDK服務。App和APSDK利用這些系統，基于SDN開放控制接口實現網絡管理系統架構創建、業務QoS架構調整、網絡架構規劃以及網絡性能優化等功能，從而實現創新網絡業務管理模式，簡化企業網絡技術應用，提高企業網絡資源使用管理效率和網絡運維管理效率[4]。近年來，諸多光通信網絡程度也開始逐漸受到社會大眾的青睞，由此可知，未來SDN網絡必然會產生更多價值。

2.4 綠色趨勢

隨著未來信息能量消耗的不斷增加，光纖等通信設備需要提供越來越多的信息帶寬，消耗越來越多的信息能量。在全球能源短缺的今天，如何有效地實現節能減耗和綠色通信已成為業界的主要研究方向之一。為了實現現代化綠色發展，諸多綠色技術正在逐漸融入到網絡領域，如新能源、高集成度的智能芯片、高效率的智能電源模塊、智能電風扇、風冷液、智能氣流光電聚合、硬件智能休眠以及綠色材料等[5]。通過上述關鍵技術的逐步引進以及技術的不斷改進和優化，光通信電子設備的能耗必然會大幅下降，促使網絡通信越發貼合綠色發展理念。

2.5 接入趨勢

光纖在無線通信和微電子技術過程中具備不可代替的作用，通常可分為時分、波分、頻分、碼分以及模分等。未來，網絡通信行業將繼續探索移動網絡應用，進行更多不同應用維度的結合，以提升移動用戶的網絡體驗，提供更大的移動網絡應用帶寬[6]。此外，在一個多路光接收接入端口中，可以使用多個無源相干光波長的傳輸模式，或是在一個單路無源相干光纖中使用一個無源相干光波長，每個波長承載1 000多個相干光波長。為廣大電信用戶和企業用戶提供更大的網絡傳輸帶寬、更低的網絡傳輸成本延遲以及更加快捷和高效的服務。

3 網絡融合下光通信技術的融合探究

3.1 結構融合

3.1.1 IP網由IPv4向IPv6演進

從國際IP網絡發展趨勢來看，IPv6取代IPv4是必然趨勢。如美國已經確定IP作為全球信息網格的網絡協議標準，GIG在2008年全部是IPv6。在中國，IPv6和IPv4混合網絡比較多，一些校園已經建立了獨立的IPv6案例。IPv6與IPv4相比，網絡用戶的整體數據吞吐量進一步得到顯著提高，服務器質量得到極大提升，安全性能得到更好的技術保障。

3.1.2 光纖高速傳輸和ASON組網技術

ASON網絡可以直接在網絡層按需自動提供網絡服務，能夠自動適應網絡拓撲變化，通過控制網絡平臺的公共資源自動加速提供服務，根據用戶需求自動改變可用的網絡空間，提供各種不同層次的網絡服務和安全保護機制[7]。目前，該范圍內已經安裝了一些具有ASON功能的設備，但ASON網絡的光纖網絡建設和range ASON網絡的設計還需要進一步研究。

3.1.3 軟交換技術

軟交換技術的研究一直是當前通信電子技術的重要研究和發展熱點之一。目前，軟交換網絡技術已經被業界公認為是GNGN交換網絡的兩大核心技術，很多通信科研、國內外生產技術機構積極參與這兩個方面的研究，相關人員開始針對網絡融合提出解決方案，并研究開發獨特的NGN范圍控制層協議。可以基于該技術的語音、視頻以及數據，在NGN的4層結構中統一傳輸到控制層，由管理員或授權用戶統一分配所有業務，為網絡通信業務予以諸多便利，提高利用率的同時，提供更好的服務支持[8]。

3.1.4 IP終端

根據網絡靶場內各類儀器、設施以及設備的網絡與系統IP接口設計，方便接入信息網，從中獲取信息，實現遠程管理，使任務完成的方法更加靈活方便。根據以上分析，結合現有網絡條件，初步設想基 于NGN的網絡架構如圖1所示。

圖1 NGN網絡融合結構

3.2 融合試驗

以測試任務網絡為例，介紹了該網絡的接入方式和融合方式，為其他網絡進行NGN轉換以及獲取外部業務提供參考。

3.2.1 接入方式

測試任務網絡、用戶訪問網絡以及用戶網關。網關通過第三層交換機連接的IP傳輸網絡射擊場，中間兩個防火墻，扮演了一個角色在NGN接入設備和IP核心網絡安全隔離，增加對核心網絡安全訪問[9]。3層交換機以網絡結構連接兩臺防火墻，運行VRRP協議。當兩個防火墻都正常時，交換機分擔負載。當其中一臺交換機出現故障時，另一臺交換機將承擔全部負載，保證網絡的正常運行，提高網絡的可靠性。軟交換為測試任務X網絡中的用戶通信提供呼叫控制和連接控制。

3.1.2 融合方式

試驗任務網融合方式如圖2所示。

圖2 網絡融合方式

測試任務網絡通過網關和交換機連接到靶場的IP傳輸網絡，遠程服務器也通過交換機連接到靶場的IP傳輸網絡。網絡連接，實驗任務網用戶通過任務網絡網關IP傳輸網絡連接到服務器，軟交換負責它的呼叫控制和連接控制。因此測試任務的用戶可以得到相應的支持網絡，克服異構網絡不能互聯互通，無法“共享”遠程資源的問題[10]。這樣，測試任務可以連接到網絡的IP傳輸網絡射擊場，各種服務資源連接到射擊場的IP傳輸網絡可以共享，同時還可以提高網絡資源的利用率。

4 結 論

網絡電纜網絡信道信息融合技術解決了無線網絡基站結構復雜和建設工程造價高的難點技術問題，解決了有線信息融合網絡和無線信道信息融合網絡所造成的信道互連網絡資源大量消耗的無線信道融合網絡資源浪費嚴重的問題。