淺析光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

摘要:光纖通信是以光波為載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細(xì)的光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介,通過光電變換,用光來傳輸信息的通信系統(tǒng)。從國家骨干通信網(wǎng)到城域網(wǎng)以及到用戶的接入網(wǎng),基本上都是采用光纖通信的方式實(shí)現(xiàn)的。
　　關(guān)鍵詞:光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸容量 超高速 超長距離 DWDM 自動交換光網(wǎng)絡(luò)
　　
　　1 光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展需求
　　光纖通信是以光波為載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細(xì)的光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介,通過光電變換,用光來傳輸信息的通信系統(tǒng)。從國家骨干通信網(wǎng)到城域網(wǎng)以及到用戶的接入網(wǎng),基本上都是采用光纖通信的方式實(shí)現(xiàn)的。光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱,計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化,輸入網(wǎng)絡(luò)中去;光纖則負(fù)責(zé)信息傳輸?shù)闹厝?。目?我國累計(jì)敷設(shè)光纜近400萬公里,累計(jì)光纖用量近8000萬公里。隨著當(dāng)代社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,信息容量日益劇增,為提高信息的傳輸速度和容量,光纖通信技術(shù)有了突破性的發(fā)展,成為繼微電子技術(shù)之后信息領(lǐng)域中的重要技術(shù)。
　　隨著網(wǎng)上辦公、3G移動通信、遠(yuǎn)程移動存儲等新業(yè)務(wù)的應(yīng)用,人們對光纖通信網(wǎng)的傳輸速度和容量需求不斷增長,甚至有些地區(qū)的單用戶接入速度要求達(dá)到1Gb/s,因此必須建設(shè)速度更快、容量更大的光纖通信網(wǎng)才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求。為了滿足更高的用戶服務(wù)質(zhì)量要求,對基層傳輸協(xié)議的更新也是很重要的。光纖網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是網(wǎng)格計(jì)算以及商業(yè)化的云計(jì)算,在未來幾年,這樣的計(jì)算將不再僅僅局限于科學(xué)計(jì)算,而將進(jìn)一步擴(kuò)展到商業(yè)領(lǐng)域和軍事應(yīng)用領(lǐng)域。如在軍事上成功應(yīng)用的傳感器網(wǎng)格和美國國防部耗資幾十億美元的 “全球信息柵格”計(jì)劃,都是網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用。
　　
　　2 光纖網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)
　　2.1光纖高速傳輸技術(shù)
　　人們需要光纖網(wǎng)絡(luò)的超高速、超大容量,但到目前為止我們能夠利用的最理想傳輸媒介仍然是光。因?yàn)橹挥欣霉庾V才能帶給我們充裕的帶寬。光纖高速傳輸技術(shù)現(xiàn)正沿著擴(kuò)大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)三個(gè)方向在發(fā)展。單一光纖的數(shù)據(jù)傳輸容量在20年里提升了萬余倍;超長距離實(shí)現(xiàn)了1.28T(128x10G)無再生傳送8000Km;波分復(fù)用實(shí)驗(yàn)室最高水平已做到273個(gè)波長、每波長40Gb。
　　2.2寬帶接入
　　光纖網(wǎng)絡(luò)必須要有的支持,各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才能開展起來,網(wǎng)絡(luò)容量的潛力才能真正發(fā)揮。寬帶接入技術(shù)五花八門,主要有以下四種:一是基于高速數(shù)字用戶線(VDSL);二是基于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)(EPON)的光纖到家(FTTH);三是自由空間光系統(tǒng)(FSO);四是無線局域網(wǎng)(WLAN)。
　　2.3無源光網(wǎng)絡(luò)
　　無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的概念由來已久,它具有節(jié)省光纖資源、減少線路和外部設(shè)備的故障率,提高系統(tǒng)可靠性,節(jié)省維護(hù)成本、對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明的的特點(diǎn),在光接入網(wǎng)中扮演著越來越重要的角色。同時(shí),以太網(wǎng)(Ethernet)技術(shù)以其簡便實(shí)用,價(jià)格低廉、易維護(hù)、可擴(kuò)展、標(biāo)準(zhǔn)化和廣泛的商用軟硬件支持的特性,幾乎完全統(tǒng)治了局域網(wǎng),隨著IP業(yè)務(wù)在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升,以太網(wǎng)也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進(jìn),逐漸向接入、城域甚至骨干網(wǎng)上滲透。而以太網(wǎng)與PON的結(jié)合,便產(chǎn)生了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)。它同時(shí)具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是下一代網(wǎng)絡(luò)中主要的寬帶接入技術(shù)。它通過一個(gè)單一的光纖接入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務(wù)接入,并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,FTTH是寬帶接入的最終解決方式,而EPON 也將成為一種主流寬帶接入技術(shù)。由于EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),寬帶入戶的特殊優(yōu)越性,使得全世界的專家都一致認(rèn)為,無源光網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”和解決信息高速公路“最后一公里”的最佳傳輸媒介。
　　2.4自動交換光網(wǎng)絡(luò)
　　下一代的光網(wǎng)絡(luò)是以軟交換技術(shù)為核心,采用容量巨大高密集波分系統(tǒng),具有自動配置功能的大容量光交換機(jī),新一代的光路由器,各種適合于不同場合運(yùn)用的低端光系統(tǒng)(如MSTP和RPR),組成的智能光網(wǎng)絡(luò)。早在2002年AT&T在OFC上就稱“智能光網(wǎng)絡(luò)目前就已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)”。構(gòu)建高效靈活的自動交換光網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)設(shè)備光交叉連接設(shè)備(OXC)和光分插復(fù)用設(shè)備(OADM),隨著這些設(shè)備的發(fā)展,智能光網(wǎng)絡(luò)有了新的發(fā)展,也就是自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON),其最突出的特征是在光傳送網(wǎng)中引入了獨(dú)立的智能控制平面,利用控制平面來完成路由自動發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護(hù)恢復(fù)等,從而對網(wǎng)絡(luò)實(shí)施動態(tài)呼叫連接管理。

目前,光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要是利用DWDM技術(shù)擴(kuò)大傳輸容量,但是,隨著光分插復(fù)用(OADM)和光交叉連接(OXC)技術(shù)的逐步成熟,原來只是提供帶寬傳送的波長本身也能成為組網(wǎng)(分插、交換、路由)的資源。同時(shí),在擴(kuò)大傳輸容量的同時(shí),如何有效的運(yùn)行、管理和維護(hù)如此大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被人們提上日程。目前,光網(wǎng)絡(luò)的管理與控制仍然采用類似于SDH網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)模式,光網(wǎng)絡(luò)只作為簡單的傳送介質(zhì)。這種傳統(tǒng)的傳輸業(yè)務(wù)與通信業(yè)務(wù)分別控制與管理的模式,使當(dāng)前提供寬帶通道仍然只能采用靜態(tài)配置方式,不能靈活提供各種需要的帶寬。
　　 隨著IP業(yè)務(wù)快速的增長及IP業(yè)務(wù)量本身的不確定性和不可預(yù)見性,使得對網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配要求越來越迫切。這種不可預(yù)見的業(yè)務(wù)需求要求具有很強(qiáng)動態(tài)性能的新型光網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn),以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的需求。另外,在當(dāng)前競爭激烈的通信市場上,提供"即時(shí)服務(wù)"已經(jīng)成為電信運(yùn)營商競爭的關(guān)鍵優(yōu)勢。因此,人們將在未來核心光網(wǎng)絡(luò)中引入動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)配置方式,或稱"自動交換",以滿足數(shù)據(jù)/互聯(lián)網(wǎng)的無法預(yù)測的動態(tài)特性。這將充分提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率,從而降低網(wǎng)絡(luò)成本。為此,ITU-T等國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)提出自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)的概念作為下一代光網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)草案。ASON這一概念的提出,是光傳送網(wǎng)的一大突破,它將交換功能引入了光層,促進(jìn)了通信網(wǎng)兩大技術(shù)--傳輸和交換的進(jìn)一步革新和融合。
　　ASON是一個(gè)智能化的光網(wǎng)絡(luò),它采用客戶/服務(wù)器(Client/Server)的體系結(jié)構(gòu),具有定義明確的接口,可以使網(wǎng)絡(luò)資源按照用戶的需求快速動態(tài)的分配,同時(shí)具有快速的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)和自愈能力,能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和提供靈活的路由功能。現(xiàn)有的光通信系統(tǒng)大都采用電路交換技術(shù),而發(fā)展中的自動交換光網(wǎng)絡(luò)憑借其"智能"交換技術(shù)為用戶提供了交叉連接、交換和路由等強(qiáng)大的功能,從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的高速率和協(xié)議透明性。
　　ASON網(wǎng)絡(luò)體系主要由智能光傳輸設(shè)備、智能光交換設(shè)備和智能光終端設(shè)備組成,并通過專門的智能化的分布式控制軟件平臺完成ASON內(nèi)的自動連接和交換的控制。ASON通過將網(wǎng)元智能化,改集中式管理為分布式管理,將原來網(wǎng)管的許多功能下放到各網(wǎng)元中,從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)管理。使許多原來需要人工參與的工作使得網(wǎng)絡(luò)本身去完成,這極大地增強(qiáng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)效率,使ASON能夠給用戶提供靈活、快速的服務(wù)。
　　
　　3結(jié)語
　　專家分析說,隨著全球電信業(yè)的轉(zhuǎn)型,光通信又一次進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期,而這次發(fā)展涉及的范圍更廣,技術(shù)更新更難,影響面也更寬。我國在超高速率、超大容量、超長距離光通信方面取得的突破,尤其是基于40Gb/s系統(tǒng)的超高速超大容量光傳輸技術(shù)的應(yīng)用,將大大改善通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu),人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會在不遠(yuǎn)的將來到來,滿足社會信息傳輸需求,并將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。