莫志藝

南寧鐵路局電務(wù)段，廣西 南寧 530003

在新科技新技術(shù)突飛猛進的今天，由于通信技術(shù)作為國家高新技術(shù)的制高點，各國對通信技術(shù)的研究和投資方興未艾，新技術(shù)、新方案、新產(chǎn)品層的更新?lián)Q代日新月異。特別在光傳輸領(lǐng)域，隨著IP技術(shù)的高速發(fā)展帶來對帶寬的巨大需求，原有的主要基于話音服務(wù)的電路交換網(wǎng)絡(luò)已遠遠不能適應(yīng)IP業(yè)務(wù)的需求。強大的需求對光傳輸技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了前所未有的拉動力，使得光傳輸技術(shù)的發(fā)展速度不但超過了摩爾定律所限定的18個月增加一倍，而且還超過了數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的速度，成為近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一。在超高速的網(wǎng)絡(luò)中，原有的通信方式已經(jīng)不能滿足人們對高速帶寬帶來的生活需求。舊有的中繼和接入方式不但成本高居不下，效益比也無法得到有效的提高，此種情況下實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)通信就有了理論和實際上的需求。全光網(wǎng)絡(luò)在可預(yù)見的未來將是傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。

1 光通信技術(shù)的發(fā)展

光通信技術(shù)的發(fā)展，為各種綜合業(yè)務(wù)信息需求提供了穩(wěn)定和足夠大的帶寬以及傳輸質(zhì)量，使得傳輸成本得到了大大的降低。近年來，作為當(dāng)代通信主干通道。光通信技術(shù)幾乎以每年翻10倍的速度得到了高速發(fā)展，在可預(yù)見的未來，基于光纖通信容量的幾乎無限和密集波分技術(shù)高速發(fā)展的情況下，這一發(fā)展速率還將持續(xù)下去。我們都知道，50Gb/s的速率已是今天我們在電子技術(shù)制造方面的極限。因此，單純靠改良電器件和提高電子器件的性能來提高傳輸速率已經(jīng)沒有了多少空間。如果要進一步提高光傳輸速率，改善傳輸質(zhì)量和效率，比較好的解決方法就是采用光調(diào)制時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，相對于光調(diào)制的空分復(fù)用技術(shù)和頻分技術(shù)來說，時分復(fù)用技術(shù)在通信容量和通信質(zhì)量方面都得到了有效的提高和改進，北電網(wǎng)絡(luò)公司曾研制的80G系統(tǒng)就是采用光調(diào)制時分復(fù)用（OTDM）的技術(shù)。OTDM原理就是將多個高速調(diào)制光信號轉(zhuǎn)換為等速率光信號，然后放在光發(fā)射器里利用超窄光脈沖進行時域復(fù)用，將其調(diào)制為更高速率的光信號然后再放到光纖里進行傳輸。經(jīng)此整合，限制傳輸速率容量的電子瓶頸就得到了有效的解決。目前，解決OTDM的關(guān)鍵在于3點，即發(fā)射端的超窄脈沖的產(chǎn)生與調(diào)制；全光時分復(fù)用；全光時分解復(fù)用及定時提取。基于目前的電子制造水平來說，還沒有適宜能大批量工業(yè)生產(chǎn)的實用制造技術(shù)。因此，OTDM在今后一段時間還只能停留于實驗階段，離大規(guī)模的實踐商用還有不少的需要解決的問題，還不可能在近來成為光傳輸技術(shù)主流。

為能實際滿足日益增長的帶寬需求和市場需求，光傳輸技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該主要從以下兩個方向繼續(xù)加大投入和研究：一是盡可能的提高電子制造水平以提高每信道的光傳輸速率，二是不斷的提高每根光纖中能復(fù)用的波長數(shù)。目前，光通信技術(shù)的發(fā)展主要集中在以下幾個方面：1）密集波分復(fù)用技術(shù)，是將來光通信發(fā)展的核心，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)就是將多個高速光信號經(jīng)光波合成整形放大等操作后放到單根光纖里進行傳輸，從而實現(xiàn)超大信息容量的傳輸。由于單波長光通信系統(tǒng)電子制造水平跟不上。比較穩(wěn)定的速率只能達到40Gbit/s左右，而光纖的傳輸容量又大到在目前幾乎可以認為是無限的。因此，能夠充分利用光纖傳輸容量的密集波分復(fù)用技術(shù)得到了高度的重視和高速的發(fā)展。采用密集波分復(fù)用技術(shù)，能使傳輸容量成百上千倍的增長，還可在SDH的分插復(fù)用階段接入和分解不同種類，不同速率的信號。方便了大型系統(tǒng)的組網(wǎng)，節(jié)約了大量信號轉(zhuǎn)換和中繼等資源，大大降低了長途傳輸成本。近年來，DWDM技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展，單纖復(fù)用波道由開始的時候2波發(fā)展到1999年的160波，2007年的512波導(dǎo)今天的1024波以上，發(fā)展速度是相當(dāng)?shù)捏@人。而光纖的頻段可利用帶寬則大大的拓展，從過去過去沒有利用上的波段，現(xiàn)在幾乎都能利用上。以華為公司的DWDM為例，南寧鐵路局電務(wù)段在2002年引進了華為公司的32波的DWDM系統(tǒng)，到2005年華為公司已經(jīng)在512波的系統(tǒng)已經(jīng)可以商用。由過去只利用的C波段，發(fā)展到今天的L波段，S波段，可見技術(shù)的發(fā)展是如何的神速?？梢赃@樣說在可預(yù)見的將來，DWDM系統(tǒng)將占據(jù)光傳輸市場的主導(dǎo)地位；2）光纖接入網(wǎng)技術(shù)要提供寬帶多媒體接入業(yè)務(wù)，由于傳統(tǒng)的基于電纜的接入方式，在我國典型的有ADSL接入方式，ADSL不僅帶寬小，還容易受干擾且不穩(wěn)定，無法滿足信息技術(shù)高速發(fā)展對人們生活和辦公的需求。高速的帶寬接入網(wǎng)不僅要有足夠帶寬的傳輸網(wǎng)絡(luò)，而且是科技發(fā)展和人民生活工作的需求使然，光纖到路邊已經(jīng)不能適應(yīng)這個需求，光纖到戶已經(jīng)成為了用戶接入網(wǎng)的關(guān)鍵和必然。目前，成見的用于光纖到戶的接入網(wǎng)光傳輸技術(shù)主要有以下3種：SDH(光同步數(shù)字傳輸系列)、PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系列)和PON(無源光網(wǎng)絡(luò))。在這3種技術(shù)中，SDH技術(shù)成熟穩(wěn)定，通信容量大，但是成本相對較高，PDH傳輸容量小，傳輸距離長，成本相對低廉，而最有發(fā)展?jié)摿Φ膭t是PON，由于采用無源光器件，因此從光線路終端到光網(wǎng)絡(luò)單元的整個光分配網(wǎng)是無源的，從而便于維護，是較為理想的光纖到戶的接入方式，因此也是發(fā)展最為迅速的；3）全光通信網(wǎng)技術(shù)。目前，基于DWDM等技術(shù)的光傳輸速率還會不斷提高，在這種高速網(wǎng)絡(luò)中，如果繼續(xù)采用原有的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備會不斷的增多，從而使得整個網(wǎng)絡(luò)變得龐大而復(fù)雜，成本增加維護的工作量和維護的技術(shù)難以跟上。而終端信號的光電轉(zhuǎn)換處理又由于電子元件的技術(shù)缺陷而成為了高速傳輸?shù)钠款i。因此，實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)通信成為了必然的選擇。所謂全光通信網(wǎng)是一個整體的通信網(wǎng)絡(luò)全部采用光來傳輸，分插復(fù)用，中繼整形，信號放大。其由光接入網(wǎng)。光復(fù)用器、光傳輸系統(tǒng)、光交換系統(tǒng)等純光網(wǎng)元組成。全光通信網(wǎng)將是未來實現(xiàn)信息高速公路關(guān)鍵。

2 光通信的新進展

研究機構(gòu)的最新成果表明，DWDM已經(jīng)成為一種對構(gòu)建全光通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵的技術(shù)。所以在我國將來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，應(yīng)重點推及利用DWDM技術(shù)。可以這么說DWDM是傳輸網(wǎng)邁向全光網(wǎng)絡(luò)的過渡。我們來看一下光通信技術(shù)方面的一些最新進展：1）光纖領(lǐng)域的進展。光纖領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多進展?，F(xiàn)時光纖有幾種類型，包括非色散位移光纖、色散位移光纖以及非零色散位移光纖。(例如，True Wave光纖)。True Wave光纖是專門為1550nm波段的多波長的高比特率傳輸而設(shè)計的，是用抽絲方法制造的，其色散小且穩(wěn)定，此中光纖適合用于海底光纜的建設(shè)；2）光纖放大器（OFA）的發(fā)明使得長途光纖網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建得以大規(guī)模的進行。推動了所有其他光網(wǎng)絡(luò)器件的進一步開放。目前，16波長和32波長的DWDM系統(tǒng)早已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。華為公司的512波產(chǎn)品也已經(jīng)投入商用，現(xiàn)在日本已成功開發(fā)出1024×40Gbit/s超大容量的光傳輸系統(tǒng)。通常的放大區(qū)域是在1525nm～1565nm范圍內(nèi)，最新的OFA能夠支持三個波段的帶寬，目前常用的1525nm～1565nm為C波段，正在開發(fā)1570nm～1620nm為L波段。1400nm～1460nm為S波段?，F(xiàn)在在1024×40Gbit/s超大容量的光傳輸系統(tǒng)上采用超長距光放大器進行光信號的放大可以達到120km而中間無需中繼整形。隨著波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，同時使用多個光纖放大器，每個光纖放大器負責(zé)全部波長集中的一個子集的放大任務(wù)，這樣就使得總的波長信道數(shù)可以實現(xiàn)大幅度增加；3）光插入/落地功能是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)設(shè)想的一個最關(guān)鍵和前提條件。光交叉連接設(shè)備必須符合開放透明的原則，對于接入的光信號在比特速率、信號格式、調(diào)制方法以及其他信號特征方面只要符合國際標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)該能兼容通用。要真正實現(xiàn)高速準(zhǔn)確無誤的傳輸，標(biāo)準(zhǔn)化的開放透明的全光交叉能力是構(gòu)建大型高速全光網(wǎng)絡(luò)的基本要求；4）光網(wǎng)絡(luò)的維護。光網(wǎng)絡(luò)的維護是光通信系統(tǒng)的一個重要組成部分也是未來的一個光網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的一個熱點。智能化、高速化的光維護系統(tǒng)是光網(wǎng)絡(luò)維護的發(fā)展方向?，F(xiàn)在流行的光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其已基本上實現(xiàn)了智能自愈功能。業(yè)務(wù)信號和網(wǎng)管信號走不通的波長，一般情況下在DWDM系統(tǒng)中，網(wǎng)管信道不參與信號的復(fù)用合成和分解，且網(wǎng)管接受板塊對光信號的靈敏度比主干業(yè)務(wù)信道要高得多。比如，像鐵通的DWDM網(wǎng)管系統(tǒng)。網(wǎng)管的專用通信信道是通過增加一個額外的波長通信信道進行傳輸實現(xiàn)的。綜上所述，光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展異常迅速，隨著DWDM的發(fā)展，DWDM技術(shù)已經(jīng)成為了中國通信行業(yè)建造主干網(wǎng)的必然選擇。它的好處在于：1）利用現(xiàn)有的光纖資源，無需在繼續(xù)投資埋放光纖就能使現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)獲得更高的通信容量；2）通過全光網(wǎng)絡(luò)的最后一公里光纖接入，真正實現(xiàn)光纖到戶，為廣大客戶提供了高速的帶寬接入服務(wù)；3）為城域網(wǎng)的升級換代提供了技術(shù)上的支持和選擇

3 光通信市場的高速增長

光纖通信由于光纖的固有特性不容易導(dǎo)致信息丟失，其超高容量的傳輸速率又是別的通信方式無法比擬的，它不受電磁波干擾、保密性強、重量輕、體積小維護成本低等優(yōu)點是人們構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的首選。從20世紀70年代開始，光纖通信經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，已經(jīng)對經(jīng)濟、國防及人類生活帶來翻天覆地的變化。 由于通信信息在國家整體戰(zhàn)略上的重要地位，加上人們對多媒體高速寬帶通信的需求日益增大，光纖通信正好滿足了各方面對高速視頻帶寬、各種綜合數(shù)字業(yè)務(wù)、保密等需求，所以對光纖通信得以快速增長。從近幾年來看，我國已經(jīng)完成了個大運營商的長途骨干網(wǎng)絡(luò)的大型光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建。以鐵通為例，早在2003年就相繼建立起了京滬穗環(huán)，西南環(huán)，東北環(huán)，西北環(huán)等重要長途骨干DWDM網(wǎng)絡(luò)。而國防通信的光纖化早在10年前就基本完成。全球國際性的電信海底光纜大量鋪設(shè)，長途電信網(wǎng)絡(luò)主干線、居間中繼網(wǎng)絡(luò)光纖化，以及許多國家信息高速公路戰(zhàn)略的實施光纖化的趨勢，使得全光網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)成為了光傳輸發(fā)展的必然。

4 迎接光通信網(wǎng)絡(luò)時代

隨著信息智能技術(shù)的發(fā)展，國家信息高速公路和廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”的持續(xù)展開，人們對信息的需求大爆炸時代已經(jīng)來臨，而在眾多的通信傳輸媒介中，無線網(wǎng)絡(luò)由于頻帶的限制不可以滿足這種日益增長的帶寬需求，而光纖全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以其超大容量，穩(wěn)定可靠，保密性強，網(wǎng)絡(luò)可擴展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開放透明等優(yōu)點已經(jīng)成為了不二的技術(shù)選擇。隨著IPV6技術(shù)的日益成熟，人們對IP的定位需求越來越多。IP over WDM方案自然就順勢誕生出臺，它使光傳輸層被賦予了更多的交換功能。到現(xiàn)在為止光交叉連接系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模投入了商用。展望21世紀，世界各主要國家都紛紛制定了信息發(fā)展戰(zhàn)略而信心高速公路的發(fā)展戰(zhàn)略是其戰(zhàn)略的核心，基于此種發(fā)展形勢，我國應(yīng)把發(fā)展全光網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略放在重要位置，積極探討出發(fā)展我國全光網(wǎng)絡(luò)的路子，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，實現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為全光網(wǎng)絡(luò)大競爭的到來做好我的準(zhǔn)備工作。