光网络发展展望
发布时间：2003-01-24 11:24:08 热度：2240
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未来的光网络应该是一个应用灵活、可靠、性能稳定的网络。它应该满足传输各种信号，如SDH、ATM、IP等等的所有基本要求(也就是其灵活性，可升级性和系统生存性能应独立于比特率和协议)。这样一个网络应该能够对各种信号进行有效的传输、调度、保护和管理。因此，如果我们希望能够对光网络今后的发展做一点预测的话，必须综合考虑传输技术，光网络产品，光网络设计等方面的发展情况，才能尽量避免偏颇。
1 传输技术的发展
现今的光传输技术发展主要分为两个方向：一是不断提高每信道传输速率，二是不断提高每根光缆中所复用的波长数。
众所周知，如果采用常规的电光调制TDM技术，由于电开关器件的限制，其理论速率不可能超过50Gb/s。而如今在实验室中已经开发出了单波速率为40Gb/s的TDM系统。因此，在今后单纯靠改良电器件来提高传输速率已经没有多少余地了。如果要进一步提高传输速率，改善传输效率，唯一可行的办法就是采用光调制时分复用(OTDM)技术。在1999年日内瓦国际通讯展上，北电网络公司展出的80G系统就是采用了OTDM技术。OTDM实质上就是将多个高速调制信号分别转换为等速率光信号，然后在光层上利用超窄光脉衡进行时域复用，将其调制为更高速率的光信号。这样一来，限制传输速率的电子瓶颈就不复存在了。目前解决OTDM的关键在于三点：超窄脉冲产生与调治；全光时分复用；全光时分解复用及定时提取。总体来说，到目前为止还没有一种适宜于大批量工业生产的实用技术。因此，OTDM在今后一两年内仍然会是实验室的宠儿，而不可能成为光传输技术的基石。
近年来，DWDM技术有了突飞猛进的发展，单纤复用波道1996年的8波，1998年的40波，进而到1999年160波。光纤的可利用带宽大大拓展，从过去的C波段，到今天的L波段，4年之内扩展了3倍。而S波段，Utrl-L波段器件的研制也正在如火如茶地开展。在可以预见的将来，DWDM系统将占据整个光传输市场的绝大部分。
近年来，由于光孤子技术的逐渐成熟和喇曼激光放大器的使用，使得超长段光传输成为可能。目前一些公司也开始逐步推出这样的产品，如北电网络的LH4000，当传输50波10G信号时，可以无电中继续传输2400公里，也就是从兰州至乌鲁木齐只需一次无电中续即可。如果将波道数减少至30波，传输距离还可以加大到4000公里。
此外，光传输技术的一个重点在于人们普遍不重视的接入网方面。DWDM技术之所以被称为光通讯历史上的一次革命，除了它释放出了大量过去闲置的带宽以外，还为我们解决光接入网的难题带来了一线曙光。目前有的实验室已经宣布可以在多模光纤上将8×2.5Gb/s信号传输300米。这看似一个小新闻，但对于研究DWDM系统的人士而言不亚一声惊雷。在多模光纤上传输DWDM系统，就意味着更低功率的激光器，更方便灵活的布线，更廉价的发射接收系统。这一切都是过去限制光接入网发展的瓶颈，因此有人断言，当传输距离能够增加到700米时，光接入网就将进入我们的生活。
2 传输产品的发展
在今后一至二年中，我们可以看到哪些新的光器件投入商用运行系统呢？我个人认为，主要有下面三种设备：灵活调配上下波擦黑能够的OADM、OXC以及喇曼激光放大器。
OADM是一个从去年就炒得沸沸扬扬的话题。但一年过去了，却给人一种雷声大，雨点小的感觉。其实这并不是人们过去对它的期望有失偏颇。目前业界主要认为OADM应使用在长途DWDM系统中，对此我不敢苟同。一则对于长途业务而言，光波直接调配上下的压力是最小的。二则，即使是利用OADM在一点下了业务。对于骨干网而言，其上下的业务仍然要在次级收集层中进行传输。
OADM最佳的使用地点是大型城域DWDM系统。因为在城域网络中，对交换能力的要求远远高于长途传输网络。但随之而来的问题是，过去我们研究的OADM不管是布拉格光纤光栅型，干涉薄膜滤波器型，还是光电开关型，都是固定波长上下的OADM，也就是需要在出厂前设置好上下的波道数及其对应波长。这对于城域网而言，是远远不能满足要求的。对于城域网，迫切需要能灵活调配波长的OADM系统。从目前我们所掌握的技术来看，我认为能实行这一切功能的最佳方式是采用干涉薄膜滤波器型。
光交叉连接设备(OXC)是未来光网络的关键设备。光层上的保护，恢复以及分布式网管都与其息息相关。通过这几年的讨论和研究，对于OXC所应用的范围有了一个相对统一的看法，也就是OXC主要用在基于DWDM的大规模光网中，实现波与波之间的交换，也就是速率高于2.5G信号间的交换。而对于低速率的信号交换，应该由电设备完成。OXC应该能够负担起整个大型网络的恢复功能，从目前来看，其转换速度能够满足需求，但大型光网的恢复功能还取决于分布式网管的发展。从目前来看，这一点滞后于光器件的发展。
在SDH网络中，有环网与网状网结构的不同组网考虑。SDH的ADM中一般都具有交叉连接功能，在光网络中，因为目前的OADM不具备交叉连接功能，如果想要完成光层交叉连接，必然需要OXC。其中MEMS(中文为微电子机械系统)技术最为看好。MEMS技术可以在极小的晶片上排列大规模机械矩阵，其响应速度和可靠性也大大提高。因此。利用MEMS设计的OXC应运而生，从目前的情况来看，它极有可能成为今后OXC发展方向，因为它解决OXC发展中的最大一个问题，也就是容量限制瓶颈。如果一切发展顺利的话，我们将有希望在明年的年中或秋季见到商用的MEMS/OXC系统。
而这一两年中的另一个闪光点是喇曼激光放大器。我们知道，如故DWDM系统进一步扩展使用带宽的话， 势必会使用L波段。在L波段，由于光纤损耗值增大，光纤放大器(EDFA)的量子转换效率降低等等因素，使得在整个L波段都采用EDFA的方案变得非藏昂贵与复杂。在这样的情况下，喇曼激光放大器产生了。喇曼放大器的工作原理是光纤材料本身的喇曼散射效应。也就是说，光信号在光纤中传输时，某些低波长的信号将由于喇曼散射效应，将自身的能量传遍给响应的高波长信号。因此我们不妨在一些低波长上注入泵浦光信号，当信号和泵浦光共同传输一段距离后，泵浦光将作用于对应的L波段信号，将其放大。很明显，在这种情况下，整个光纤系统就是一个喇曼放大器了， 喇曼放大器特别适合于L波段放大，也适合于超长距光传输。在北电网络的LH4000系统中就采用了喇曼放大系统。目前喇曼放大器的研制已经有了很大的突破。如果不出意外，在今年末，基于喇曼放大器的DWDM商用传输系统就将面世。
3 网络设计思想的发展
光传输网络日益庞大，对网络管理系统的压力也越来越大。许多有识之士都指出，目前的集中式网管模式将不可能满足进行光网络的要求，必须逐步向分布式网管演进。
而分布式网管的物理基础就是如何实行分布式的带宽管理。过去，我们对带宽的梳理，收集以及调配主要通过DXC设备来进行管理，而DXC设备本身的先天不足却限制了网络的进一步发展。首先，DXC设备有高速光接口，只能通过低速通路外接于骨干光网络，使得业务调配效率大大降低，交换容量利用率下降，人为故障率增高；其次。DXC设备在多环网络中只能外挂环间，而不能作跨环业务节点使用，因此使SDH跨环变节点保护功能能受到DXC外接端口数目制约，大大影响其保护能力。最后，DXC对业务的调度实质上是一种集中式带宽管理，也就是下挂所有网络中所有需要管理的业务均向DXC汇集，在DXC中进行统一调配。这样做在网络建立初期的确颇得很方便，但随着业务的增长，DXC的容量将成为这个网络的业务增长瓶颈，而且DXC的单点故障也将对整个造成毁减性的打击。此外，DXC在设计之初也没有考虑到数据业务所需的级连信号交叉连接能力。
那么，什么样的设备才能满足分布式带宽管理的需求呢？首先，该设备应该具有高速光接口，大容量的交叉连接矩阵，且满足连接信号的交叉连接。这样的一个设备，实质上是将过去的ADM与DXC集成在了一起，使其交叉连接效率和可靠性大大提高。其次，该设备也应该具备支持多个SDH高速环路的功能。这样，它才能自身作为SDH跨环的节点设备，同时支持变环或更多环业务，使跨环变节点保护功能发挥到及至。这样的设备将使得整个网中需调配的业务在相邻的一个带宽管理节点就进行调配，使原来对一点的业务压力，分摊在多个节点上承担。
(国际广电商情)
未来的光网络应该是一个应用灵活、可靠、性能稳定的网络。它应该满足传输各种信号，如SDH、ATM、IP等等的所有基本要求(也就是其灵活性，可升级性和系统生存性能应独立于比特率和协议)。这样一个网络应该能够对各种信号进行有效的传输、调度、保护和管理。因此，如果我们希望能够对光网络今后的发展做一点预测的话，必须综合考虑传输技术，光网络产品，光网络设计等方面的发展情况，才能尽量避免偏颇。
1 传输技术的发展
现今的光传输技术发展主要分为两个方向：一是不断提高每信道传输速率，二是不断提高每根光缆中所复用的波长数。
众所周知，如果采用常规的电光调制TDM技术，由于电开关器件的限制，其理论速率不可能超过50Gb/s。而如今在实验室中已经开发出了单波速率为40Gb/s的TDM系统。因此，在今后单纯靠改良电器件来提高传输速率已经没有多少余地了。如果要进一步提高传输速率，改善传输效率，唯一可行的办法就是采用光调制时分复用(OTDM)技术。在1999年日内瓦国际通讯展上，北电网络公司展出的80G系统就是采用了OTDM技术。OTDM实质上就是将多个高速调制信号分别转换为等速率光信号，然后在光层上利用超窄光脉衡进行时域复用，将其调制为更高速率的光信号。这样一来，限制传输速率的电子瓶颈就不复存在了。目前解决OTDM的关键在于三点：超窄脉冲产生与调治；全光时分复用；全光时分解复用及定时提取。总体来说，到目前为止还没有一种适宜于大批量工业生产的实用技术。因此，OTDM在今后一两年内仍然会是实验室的宠儿，而不可能成为光传输技术的基石。
近年来，DWDM技术有了突飞猛进的发展，单纤复用波道1996年的8波，1998年的40波，进而到1999年160波。光纤的可利用带宽大大拓展，从过去的C波段，到今天的L波段，4年之内扩展了3倍。而S波段，Utrl-L波段器件的研制也正在如火如茶地开展。在可以预见的将来，DWDM系统将占据整个光传输市场的绝大部分。
近年来，由于光孤子技术的逐渐成熟和喇曼激光放大器的使用，使得超长段光传输成为可能。目前一些公司也开始逐步推出这样的产品，如北电网络的LH4000，当传输50波10G信号时，可以无电中继续传输2400公里，也就是从兰州至乌鲁木齐只需一次无电中续即可。如果将波道数减少至30波，传输距离还可以加大到4000公里。
此外，光传输技术的一个重点在于人们普遍不重视的接入网方面。DWDM技术之所以被称为光通讯历史上的一次革命，除了它释放出了大量过去闲置的带宽以外，还为我们解决光接入网的难题带来了一线曙光。目前有的实验室已经宣布可以在多模光纤上将8×2.5Gb/s信号传输300米。这看似一个小新闻，但对于研究DWDM系统的人士而言不亚一声惊雷。在多模光纤上传输DWDM系统，就意味着更低功率的激光器，更方便灵活的布线，更廉价的发射接收系统。这一切都是过去限制光接入网发展的瓶颈，因此有人断言，当传输距离能够增加到700米时，光接入网就将进入我们的生活。
2 传输产品的发展
在今后一至二年中，我们可以看到哪些新的光器件投入商用运行系统呢？我个人认为，主要有下面三种设备：灵活调配上下波擦黑能够的OADM、OXC以及喇曼激光放大器。
OADM是一个从去年就炒得沸沸扬扬的话题。但一年过去了，却给人一种雷声大，雨点小的感觉。其实这并不是人们过去对它的期望有失偏颇。目前业界主要认为OADM应使用在长途DWDM系统中，对此我不敢苟同。一则对于长途业务而言，光波直接调配上下的压力是最小的。二则，即使是利用OADM在一点下了业务。对于骨干网而言，其上下的业务仍然要在次级收集层中进行传输。
OADM最佳的使用地点是大型城域DWDM系统。因为在城域网络中，对交换能力的要求远远高于长途传输网络。但随之而来的问题是，过去我们研究的OADM不管是布拉格光纤光栅型，干涉薄膜滤波器型，还是光电开关型，都是固定波长上下的OADM，也就是需要在出厂前设置好上下的波道数及其对应波长。这对于城域网而言，是远远不能满足要求的。对于城域网，迫切需要能灵活调配波长的OADM系统。从目前我们所掌握的技术来看，我认为能实行这一切功能的最佳方式是采用干涉薄膜滤波器型。
光交叉连接设备(OXC)是未来光网络的关键设备。光层上的保护，恢复以及分布式网管都与其息息相关。通过这几年的讨论和研究，对于OXC所应用的范围有了一个相对统一的看法，也就是OXC主要用在基于DWDM的大规模光网中，实现波与波之间的交换，也就是速率高于2.5G信号间的交换。而对于低速率的信号交换，应该由电设备完成。OXC应该能够负担起整个大型网络的恢复功能，从目前来看，其转换速度能够满足需求，但大型光网的恢复功能还取决于分布式网管的发展。从目前来看，这一点滞后于光器件的发展。
在SDH网络中，有环网与网状网结构的不同组网考虑。SDH的ADM中一般都具有交叉连接功能，在光网络中，因为目前的OADM不具备交叉连接功能，如果想要完成光层交叉连接，必然需要OXC。其中MEMS(中文为微电子机械系统)技术最为看好。MEMS技术可以在极小的晶片上排列大规模机械矩阵，其响应速度和可靠性也大大提高。因此。利用MEMS设计的OXC应运而生，从目前的情况来看，它极有可能成为今后OXC发展方向，因为它解决OXC发展中的最大一个问题，也就是容量限制瓶颈。如果一切发展顺利的话，我们将有希望在明年的年中或秋季见到商用的MEMS/OXC系统。
而这一两年中的另一个闪光点是喇曼激光放大器。我们知道，如故DWDM系统进一步扩展使用带宽的话， 势必会使用L波段。在L波段，由于光纤损耗值增大，光纤放大器(EDFA)的量子转换效率降低等等因素，使得在整个L波段都采用EDFA的方案变得非藏昂贵与复杂。在这样的情况下，喇曼激光放大器产生了。喇曼放大器的工作原理是光纤材料本身的喇曼散射效应。也就是说，光信号在光纤中传输时，某些低波长的信号将由于喇曼散射效应，将自身的能量传遍给响应的高波长信号。因此我们不妨在一些低波长上注入泵浦光信号，当信号和泵浦光共同传输一段距离后，泵浦光将作用于对应的L波段信号，将其放大。很明显，在这种情况下，整个光纤系统就是一个喇曼放大器了， 喇曼放大器特别适合于L波段放大，也适合于超长距光传输。在北电网络的LH4000系统中就采用了喇曼放大系统。目前喇曼放大器的研制已经有了很大的突破。如果不出意外，在今年末，基于喇曼放大器的DWDM商用传输系统就将面世。
3 网络设计思想的发展
光传输网络日益庞大，对网络管理系统的压力也越来越大。许多有识之士都指出，目前的集中式网管模式将不可能满足进行光网络的要求，必须逐步向分布式网管演进。
而分布式网管的物理基础就是如何实行分布式的带宽管理。过去，我们对带宽的梳理，收集以及调配主要通过DXC设备来进行管理，而DXC设备本身的先天不足却限制了网络的进一步发展。首先，DXC设备有高速光接口，只能通过低速通路外接于骨干光网络，使得业务调配效率大大降低，交换容量利用率下降，人为故障率增高；其次。DXC设备在多环网络中只能外挂环间，而不能作跨环业务节点使用，因此使SDH跨环变节点保护功能能受到DXC外接端口数目制约，大大影响其保护能力。最后，DXC对业务的调度实质上是一种集中式带宽管理，也就是下挂所有网络中所有需要管理的业务均向DXC汇集，在DXC中进行统一调配。这样做在网络建立初期的确颇得很方便，但随着业务的增长，DXC的容量将成为这个网络的业务增长瓶颈，而且DXC的单点故障也将对整个造成毁减性的打击。此外，DXC在设计之初也没有考虑到数据业务所需的级连信号交叉连接能力。
那么，什么样的设备才能满足分布式带宽管理的需求呢？首先，该设备应该具有高速光接口，大容量的交叉连接矩阵，且满足连接信号的交叉连接。这样的一个设备，实质上是将过去的ADM与DXC集成在了一起，使其交叉连接效率和可靠性大大提高。其次，该设备也应该具备支持多个SDH高速环路的功能。这样，它才能自身作为SDH跨环的节点设备，同时支持变环或更多环业务，使跨环变节点保护功能发挥到及至。这样的设备将使得整个网中需调配的业务在相邻的一个带宽管理节点就进行调配，使原来对一点的业务压力，分摊在多个节点上承担。
(国际广电商情)
