WDM-PON:2004年11期JLT评析

11/19/2004,Journal of lightwave technology （JLT）是由IEEE和OSA共同出版发行的权威学术月刊，重点报导国际光通讯领域的最新研究理论和技术成果。而本月JLT对“城域传输光网络技术”和“宽带接入光网络技术”开了一个专题，用整本期刊的篇幅向我们详尽展示了城域接入光网络技术的最新研究成果。现对该期专刊做一个简要评析如下。
众所周知现存的光接入技术除了无源光网络（PON）外，还有MSTP和P2P等技术。然而看了此次的专刊就会发现，无论是一线的网络运营商，还是权威实验室和著名大学的研究者都一致看好PON技术。在专刊里，涉及到PON的文章占了2/3以上。个人分析PON技术受到关注的原因主要有两个，一是其树状网络拓扑更易于和环形骨干网络结合，而光网络接入的终极目标应该定位在光纤到户（FTTP）上，无疑使用PON不仅技术性能可靠，而且能有效节约骨干网资源，是FTTP的最理想选择。二是经过十余年的发展酝酿，能够支持PON的有无源光器件发展日趋成熟（例如AWG器件性能的完善和廉价的适合WDM应用的光源的出现），为PON的实际应用创造了条件。
此期专刊里，我想特别推荐的是来自BellSouth研究者的特邀论文（pp.2606），作为一线运营商，BellSouth把着眼点放在了技术向商业的转换上，特别的，BellSouth提到当前他们系统服务已经开始由EPON向WDM-PON迈进了。PON又可分为APON、EPON/GPON和WDM-PON等。令人惊讶的是此次有关PON的论文中有80％是针对WDM-PON的，足证明该技术受到的关注程度。此专刊中，有关WDM-PON个人认为值得关注的几项技术为：（1）特别值得我们关注的是在城域接入光网络研究方面非常具有权威的NTT实验室也在该专刊上发表文章，对他们关于WDM-PON的最新研究做了报导。其技术核心是在传统WDM-PON中加入了具有星型网络结构的colorless ONUs，并具体介绍了其采用的限幅和光载补给两种实现方式。此外在OADM升级技术上，NTT提出了一种新颖的拍型OADM技术。（2）墨尔本大学的An V. Tran等对WDM-PON中的放大器数量和其在网络中的分布方案进行了优化，在考虑了连接失败等实际因素的前提下，将系统所需的放大器数量降到了最小值，有效降低了运营成本。（3）加利福尼亚大学Jonathan P. Heritage教授的课题组则针对WDM协议的可靠性问题，提出了新颖的动态连接模型。（4）大阪大学Ken-ichi Kitayama教授的课题组针对传统OADM技术存在的巨大带宽浪费做了改进，提出了新颖的PADM技术，并在40 Gb/s网络里得到了很好的运用。
面向实用化有两项技术值得我们注意：（1）WDM-PON虽然很多年前就被认为是FTTH计划的首选技术，可是一直没有被运营商青睐，主要原因是适合WDM的廉价而又稳定的光源一直没有出现。而不久前采用增强型自发辐射注入FP腔技术的激光二极管阵列（ASE-injected FP-LD）已经被研制并开发出来，这为WDM技术提供了优良而廉价的光源。需要注意很多网络运营商已经开始关注此项技术，并开始把WDM-PON的具体实用提上日程了。此次专刊中韩国电信的Soo-Jin Park等的研究论文很能说明问题，他们使用TPS终端服务平台，第二层采用以太网的形式，采用AWG作为波分复用器，使用刚刚提到的ASE-injected FP-LD做为光源，成功搭建了具有32个通道（频带间隔100GHz）的WDM-PON，系统可以以125Mb/s同时传送语音、视频和数据流等信息。其系统上载使用C波段波长，下载使用L波段波长。我们应注意到在这个C＋L波段内，其系统仅仅利用了很小一部分带宽，只要需求和技术可靠性允许，扩容的空间还非常大，对此来自英德等欧洲国家的研究者合作在专刊上发表论文，对下一代100Gb/s的WDM-PON光网络进行了展望，并对技术难点进行了分析，提出了许多有建设性的改进方案。（2）大家知道，传统的DWDM技术，系统对光源稳定性，温度漂移等都需要严格控制，这无疑增大了WDM-PON的实用成本，而事实上短期内我们对带宽的要求也并没那么强烈，个人认为粗波分复用（CWDM）是有效的避免DWDM网络高昂运营成本的有效途径，在未来几十年内将发挥巨大作用。此次专刊中就有AT&T实验室（其是将光接入网在现实中运用的最好的机构之一）的应邀报告，他们介绍了最新基于CWDM技术的光网络接入研究。
     尽管WDM-PON是未来技术的主流，但短期内EPON/GPON技术仍具有较大的发展空间。EPON/GPON以Ethernet技术为基础，数据流的传输遵从成熟而且经济的IEEE 802.3协议，其承载的是可变长度的分组数据包，非常适合目前主流的IP业务。在此次专刊里，也有少量文章对其技术核心进行改进，例如，纽约城市大学的Sherif R. Sherif等提出了一种新颖的分布式EPON框架，依据服务质量（QoS）和服务等级协议（SLA），优化利用了现有带宽。另外，对于光交换的优化研究，此次专刊也有很多文章报导，也存在许多有趣的结果，例如，加利福尼亚大学的Daniel J. Blumenthal教授对OBS网络中的边缘路由进行了深入分析，对数据流集结提出了两种新颖的算法。
这期的JLT光网络专刊，为我们了综合解城域光网络和其接入的前沿技术和实用瓶颈等提供了有益的参考。简单的说对当前的光网络技术研究的焦点是WDM-PON技术和光交换技术，研究的终极目标是实现真正意义的FTTH。虽然当前在各项技术之间还没有形成强制性的行业标准，光网络技术方兴未艾，可是其巨大应用前景已经为各国研究者看好，一些国际知名的运营商也正蓄势待发，我们有理由充分对此给予关注。(浙江大学 宋军博士)