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的光導纖維作為傳輸媒介,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現(xiàn)的。
　　關鍵詞:光纖網(wǎng)絡傳輸容量 超高速 超長距離 DWDM 自動交換光網(wǎng)絡
　　
　　1 光纖網(wǎng)絡的發(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的光導纖維作為傳輸媒介,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現(xiàn)的。光纖通信技術和計算機技術是信息化的兩大核心支柱,計算機負責把信息數(shù)字化,輸入網(wǎng)絡中去;光纖則負責信息傳輸?shù)闹厝巍Ｄ壳?我國累計敷設光纜近400萬公里,累計光纖用量近8000萬公里。隨著當代社會和經(jīng)濟的發(fā)展,信息容量日益劇增,為提高信息的傳輸速度和容量,光纖通信技術有了突破性的發(fā)展,成為繼微電子技術之后信息領域中的重要技術。
　　隨著網(wǎng)上辦公、3G移動通信、遠程移動存儲等新業(yè)務的應用,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到1Gb/s,因此必須建設速度更快、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)絡快速發(fā)展的另一個應用領域是網(wǎng)格計算以及商業(yè)化的云計算,在未來幾年,這樣的計算將不再僅僅局限于科學計算,而將進一步擴展到商業(yè)領域和軍事應用領域。如在軍事上成功應用的傳感器網(wǎng)格和美國國防部耗資幾十億美元的 “全球信息柵格”計劃,都是網(wǎng)格計算的應用。
　　
　　2 光纖網(wǎng)絡的新技術
　　2.1光纖高速傳輸技術
　　人們需要光纖網(wǎng)絡的超高速、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。因為只有利用光譜才能帶給我們充裕的帶寬。光纖高速傳輸技術現(xiàn)正沿著擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)三個方向在發(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;超長距離實現(xiàn)了1.28T(128x10G)無再生傳送8000Km;波分復用實驗室最高水平已做到273個波長、每波長40Gb。
　　2.2寬帶接入
　　光纖網(wǎng)絡必須要有的支持,各種寬帶服務與應用才能開展起來,網(wǎng)絡容量的潛力才能真正發(fā)揮。寬帶接入技術五花八門,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
　　無源光網(wǎng)絡(PON)的概念由來已久,它具有節(jié)省光纖資源、減少線路和外部設備的故障率,提高系統(tǒng)可靠性,節(jié)省維護成本、對網(wǎng)絡協(xié)議透明的的特點,在光接入網(wǎng)中扮演著越來越重要的角色。同時,以太網(wǎng)(Ethernet)技術以其簡便實用,價格低廉、易維護、可擴展、標準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,逐漸向接入、城域甚至骨干網(wǎng)上滲透。而以太網(wǎng)與PON的結合,便產(chǎn)生了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(EPON)。它同時具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點,被認為是下一代網(wǎng)絡中主要的寬帶接入技術。它通過一個單一的光纖接入系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務接入,并具有良好的經(jīng)濟性。業(yè)內(nèi)人士普遍認為,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。由于EPON網(wǎng)絡結構的特點,寬帶入戶的特殊優(yōu)越性,使得全世界的專家都一致認為,無源光網(wǎng)絡是實現(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
　　下一代的光網(wǎng)絡是以軟交換技術為核心,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,新一代的光路由器,各種適合于不同場合運用的低端光系統(tǒng)(如MSTP和RPR),組成的智能光網(wǎng)絡。早在2002年AT&T在OFC上就稱“智能光網(wǎng)絡目前就已經(jīng)成為現(xiàn)實”。構建高效靈活的自動交換光網(wǎng)絡的重要節(jié)點設備光交叉連接設備(OXC)和光分插復用設備(OADM),隨著這些設備的發(fā)展,智能光網(wǎng)絡有了新的發(fā)展,也就是自動交換光網(wǎng)絡(ASON),其最突出的特征是在光傳送網(wǎng)中引入了獨立的智能控制平面,利用控制平面來完成路由自動發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護恢復等,從而對網(wǎng)絡實施動態(tài)呼叫連接管理。

目前,光網(wǎng)絡的發(fā)展主要是利用DWDM技術擴大傳輸容量,但是,隨著光分插復用(OADM)和光交叉連接(OXC)技術的逐步成熟,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,在擴大傳輸容量的同時,如何有效的運行、管理和維護如此大規(guī)模的網(wǎng)絡已經(jīng)被人們提上日程。目前,光網(wǎng)絡的管理與控制仍然采用類似于SDH網(wǎng)絡的傳統(tǒng)模式,光網(wǎng)絡只作為簡單的傳送介質(zhì)。這種傳統(tǒng)的傳輸業(yè)務與通信業(yè)務分別控制與管理的模式,使當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)務快速的增長及IP業(yè)務量本身的不確定性和不可預見性,使得對網(wǎng)絡帶寬的動態(tài)分配要求越來越迫切。這種不可預見的業(yè)務需求要求具有很強動態(tài)性能的新型光網(wǎng)絡出現(xiàn),以適應新業(yè)務的需求。另外,在當前競爭激烈的通信市場上,提供"即時服務"已經(jīng)成為電信運營商競爭的關鍵優(yōu)勢。因此,人們將在未來核心光網(wǎng)絡中引入動態(tài)的網(wǎng)絡配置方式,或稱"自動交換",以滿足數(shù)據(jù)/互聯(lián)網(wǎng)的無法預測的動態(tài)特性。這將充分提高網(wǎng)絡的資源利用率,從而降低網(wǎng)絡成本。為此,ITU-T等國際標準化機構提出自動交換光網(wǎng)絡(ASON)的概念作為下一代光網(wǎng)絡的標準草案。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,促進了通信網(wǎng)兩大技術--傳輸和交換的進一步革新和融合。
　　ASON是一個智能化的光網(wǎng)絡,它采用客戶/服務器(Client/Server)的體系結構,具有定義明確的接口,可以使網(wǎng)絡資源按照用戶的需求快速動態(tài)的分配,同時具有快速的網(wǎng)絡恢復和自愈能力,能夠保證網(wǎng)絡的可靠性和提供靈活的路由功能?，F(xiàn)有的光通信系統(tǒng)大都采用電路交換技術,而發(fā)展中的自動交換光網(wǎng)絡憑借其"智能"交換技術為用戶提供了交叉連接、交換和路由等強大的功能,從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡的高速率和協(xié)議透明性。
　　ASON網(wǎng)絡體系主要由智能光傳輸設備、智能光交換設備和智能光終端設備組成,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,從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡的實時管理。使許多原來需要人工參與的工作使得網(wǎng)絡本身去完成,這極大地增強了整個網(wǎng)絡的服務效率,使ASON能夠給用戶提供靈活、快速的服務。
　　
　　3結語
　　專家分析說,隨著全球電信業(yè)的轉型,光通信又一次進入蓬勃發(fā)展時期,而這次發(fā)展涉及的范圍更廣,技術更新更難,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的應用,將大大改善通信網(wǎng)的結構,人們期望的真正的全光網(wǎng)絡的時代也會在不遠的將來到來,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)濟效益。