摘要:光纖通信是以光波爲載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作爲傳輸媒介,透過光電變換,用光來傳輸資訊的通信系統。從國家骨幹通信網到城域網以及到用戶的接入網,基本上都是採用光纖通信的方式實現的。
關鍵詞:光纖網絡 傳輸容量 超高速 超長距離 DWDM 自動交換光網絡
1 光纖網絡的發展現狀和發展需求
光纖通信是以光波爲載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作爲傳輸媒介,透過光電變換,用光來傳輸資訊的通信系統。從國家骨幹通信網到城域網以及到用戶的接入網,基本上都是採用光纖通信的方式實現的。光纖通信技術和計算機技術是資訊化的兩大核心支柱,計算機負責把資訊數字化,輸入網絡中去;光纖則負責資訊傳輸的重任。目前,我國累計敷設光纜近400萬公里,累計光纖用量近8000萬公里。隨着當代社會和經濟的發展,資訊容量日益劇增,爲提高資訊的傳輸速度和容量,光纖通信技術有了突破性的發展,成爲繼微電子技術之後資訊領域中的重要技術。
隨着網上辦公、3G移動通信、遠程移動存儲等新業務的應用,人們對光纖通信網的傳輸速度和容量需求不斷增長,甚至有些地區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才能滿足人們日益增長的通信需求。爲了滿足更高的用戶服務質量要求,對基層傳輸協議的更新也是很重要的。光纖網絡快速發展的另一個應用領域是網格計算以及商業化的雲計算,在未來幾年,這樣的計算將不再僅僅侷限於科學計算,而將進一步擴展到商業領域和軍事應用領域。如在軍事上成功應用的傳感器網格和美國國防部耗資幾十億美元的 “全球資訊柵格”計劃,都是網格計算的應用。
2 光纖網絡的新技術
2.1光纖高速傳輸技術
人們需要光纖網絡的超高速、超大容量,但到目前爲止我們能夠利用的最理想傳輸媒介仍然是光。因爲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正沿着擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分複用(DWDM)系統三個方向在發展。單一光纖的數據傳輸容量在20年裏提升了萬餘倍;超長距離實現了1.28T(128x10G)無再生傳送8000Km;波分複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
光纖網絡必須要有的支援,各種寬帶服務與應用才能開展起來,網絡容量的潛力才能真正發揮。寬帶接入技術五花八門,主要有以下四種:一是基於高速數字用戶線(VDSL);二是基於以太網無源光網(EPON)的光纖到家(FTTH);三是自由空間光系統(FSO);四是無線局域網(WLAN)。
2.3無源光網絡
無源光網絡(PON)的概念由來已久,它具有節省光纖資源、減少線路和外部設備的故障率,提高系統可靠性,節省維護成本、對網絡協議透明的的特點,在光接入網中扮演着越來越重要的角色。同時,以太網(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援的特性,幾乎完全統治了局域網,隨着IP業務在城域和幹線傳輸中所佔的比例不斷攀升,以太網也在透過傳輸速率、可管理性等方面的改進,逐漸向接入、城域甚至骨幹網上滲透。而以太網與PON的結合,便產生了以太網無源光網絡(EPON)。它同時具備了以太網和PON的優點,被認爲是下一代網絡中主要的寬帶接入技術。它透過一個單一的光纖接入系統,實現數據、語音及視頻的綜合業務接入,並具有良好的經濟性。業內人士普遍認爲,FTTH是寬帶接入的最終解決方式,而EPON 也將成爲一種主流寬帶接入技術。由於EPON網絡結構的特點,寬帶入戶的特殊優越性,使得全世界的專家都一致認爲,無源光網絡是實現“三網合一”和解決資訊高速公路“最後一公里”的`最佳傳輸媒介。
2.4自動交換光網絡
下一代的光網絡是以軟交換技術爲核心,採用容量巨大高密集波分系統,具有自動配置功能的大容量光交換機,新一代的光路由器,各種適合於不同場合運用的低端光系統(如MSTP和RPR),組成的智能光網絡。早在2002年AT&T在OFC上就稱“智能光網絡目前就已經成爲現實”。構建高效靈活的自動交換光網絡的重要節點設備光交叉連接設備(OXC)和光分插複用設備(OADM),隨着這些設備的發展,智能光網絡有了新的發展,也就是自動交換光網絡(ASON),其最突出的特徵是在光傳送網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現、呼叫連接管理、保護恢復等,從而對網絡實施動態呼叫連接管理。
目前,光網絡的發展主要是利用DWDM技術擴大傳輸容量,但是,隨着光分插複用(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爲組網(分插、交換、路由)的資源。同時,在擴大傳輸容量的同時,如何有效的執行、管理和維護如此大規模的網絡已經被人們提上日程。目前,光網絡的管理與控制仍然採用類似於SDH網絡的傳統模式,光網絡只作爲簡單的傳送介質。這種傳統的傳輸業務與通信業務分別控制與管理的模式,使當前提供寬帶通道仍然只能採用靜態配置方式,不能靈活提供各種需要的帶寬。
隨着IP業務快速的增長及IP業務量本身的不確定性和不可預見性,使得對網絡帶寬的動態分配要求越來越迫切。這種不可預見的業務需求要求具有很強動態性能的新型光網絡出現,以適應新業務的需求。另外,在當前競爭激烈的通信市場上,提供"即時服務"已經成爲電信運營商競爭的關鍵優勢。因此,人們將在未來核心光網絡中引入動態的網絡配置方式,或稱"自動交換",以滿足數據/互聯網的無法預測的動態特性。這將充分提高網絡的資源利用率,從而降低網絡成本。爲此,ITU-T等國際標準化機構提出自動交換光網絡(ASON)的概念作爲下一代光網絡的標準草案。ASON這一概念的提出,是光傳送網的一大突破,它將交換功能引入了光層,促進了通信網兩大技術--傳輸和交換的進一步革新和融合。
ASON是一個智能化的光網絡,它採用客戶/服務器(Client/Server)的體系結構,具有定義明確的接口,可以使網絡資源按照用戶的需求快速動態的分配,同時具有快速的網絡恢復和自愈能力,能夠保證網絡的可靠性和提供靈活的路由功能。現有的光通信系統大都採用電路交換技術,而發展中的自動交換光網絡憑藉其"智能"交換技術爲用戶提供了交叉連接、交換和路由等強大的功能,從而實現了網絡的高速率和協議透明性。
ASON網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,並透過專門的智能化的分佈式控制軟件平臺完成ASON內的自動連接和交換的控制。ASON透過將網元智能化,改集中式管理爲分佈式管理,將原來網管的許多功能下放到各網元中,從而實現了網絡的實時管理。使許多原來需要人工參與的工作使得網絡本身去完成,這極大地增強了整個網絡的服務效率,使ASON能夠給用戶提供靈活、快速的服務。
3結語
專家分析說,隨着全球電信業的轉型,光通信又一次進入蓬勃發展時期,而這次發展涉及的範圍更廣,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,尤其是基於40Gb/s系統的超高速超大容量光傳輸技術的應用,將大大改善通信網的結構,人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來到來,滿足社會資訊傳輸需求,並將產生巨大的社會效益和經濟效益。