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光網(wǎng)絡信息傳輸技術
摘 要：目前光網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)被電信運營商大規(guī)模采用，而且隨著全球電信骨干網(wǎng)絡的不斷升級推進，以及城域網(wǎng)與接入網(wǎng)建設高潮的來臨，光網(wǎng)絡市場正在迅速膨脹。但是人們很少去思考現(xiàn)實中的信息是怎樣被傳送出去的，是通過什么方式達到對方，其中涉及到哪些技術等。 關鍵詞：光網(wǎng)絡 傳輸 技術 中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）08-0003-02 一、光通信的發(fā)展 1.早期的通信 60年代初，人們利用二氧化碳激光器進行激光大氣通信實驗，由于其傳輸介質是地球周圍的大氣層，而大氣層又存在著對光的嚴重吸收，散射作用和天氣變化影響等缺點，使得激光大氣通信在通信距離、穩(wěn)定性、可靠性方面受到嚴重影響。60年代中期一度振興的激光大氣通信研究處于停滯狀態(tài) 2.先進國家光纖通信的發(fā)展 世界上已形成北美、西歐和遠東三個光纖通信發(fā)達地區(qū)，代表國家為：美國、英國和日本 美國78年建成第一條市話光纖，82年建成第一條長途，到1993年止，已建成通信系統(tǒng)200多個，光纖總長達27萬km以上美國有五大光纖工程：東部走廊，東部和西部干線，大西洋和太平洋洲際海底干線 全長達3400km橫貫日本南北的大干線 法國比亞里茨的“光纖城”等 世界主要電信產(chǎn)品供應商，如：Lucent， Nortol， Alcatel， NEC， Siemens， Macosi， Fujitsu等都把光纖通信放在相當重要位置，投入大量人力、資金進行研究開發(fā)，并分別取得重大進展，創(chuàng)造了一個個新的世界記錄，許多原以家電產(chǎn)品為主聞名的廠商如：Toshiba， Sony或計算機廠商Cisco， Canon， 3M也紛紛加入光纖通信的行列，成果斐然。 世界先進國家提出FTTx戰(zhàn)略，即：光纖到路邊（FTTC）、大樓（FTTB）、辦公室（FTTO）、小區(qū)（FTTZ）、用戶（FTTH）等。 世界上最大的三個長途電信公司——美國的AT&T、MCI、SPRINT公司，光纖化程度已分別高達100%、88%和100% 自九五期間，到2000年建設以光纜為主體的長途干線網(wǎng)，新建省際省內(nèi)光纜干線10萬公里。到1998年，基礎網(wǎng)建設取得重大成果。“八縱八橫”干線光纜傳輸網(wǎng)全部建成�！熬盼濉备删�光纜計劃提前2年完成。 僅1998年，全年新建成13條長途光纜干線，完成了14條長途光纜干線的擴容工程；全國電信光纜總長達100萬公里。 現(xiàn)在，一個覆蓋全國以光纜為主、衛(wèi)星和數(shù)字微波為輔，集數(shù)字化傳輸、程控化交換為一體的通信網(wǎng)絡已基本建成。 二、光通信網(wǎng)絡技術介紹 光纖（Fibre）光導纖維的簡稱，光纖通信——以光波為載波，以光導纖維為傳輸媒質的一種通信方式。光波是人們最熟悉的電磁波，其波長在微米級，頻率為1014Hz，紫外光、可見光、紅外光屬于光波的范疇。光通信是一種以光波為傳輸媒質的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，它具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。 光波按其波長長短，依次可分為紅外線光、可見光和紫外線光。紅外線光和紫外線光屬不可見光，它們同可見光一樣都可用來傳輸信息。光通信按光源特性可分為激光通信和非激光通信；按傳輸媒介的不同，可分為有線光通信和無線光通信。 光傳輸網(wǎng)規(guī)劃中光纜芯數(shù)及光纖類型的確定是一個較為復雜的預測過程，要以傳輸需求預測和傳輸點的分布為基礎來進行。由于光纜的服務年限較長，而種種因素的限制作用對預測的準確性和可操作性影響較大（尤其是對中遠期）。 三、光通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展趨勢 為了適應社會的需求，為了建設一個更高級的網(wǎng)絡系統(tǒng)為下一代服務，就必須構建出堅固的、傳輸很大數(shù)據(jù)量的光纖設施。但是由于我國的光纜壽命高達二十多年，造價成本很高，光纖的設施建設的構造和具體設計就更具有前瞻性。 由于波分復用系統(tǒng)的深入開發(fā)和廣泛應用，在市場上的需求越來越大，波分復用技術的目前商用系統(tǒng)主要為（16-40）x 2.5/10Gb/s ，Corvis的160x2.5G在芝加哥-西雅圖3200公里線路上試驗。Qtera的ULTRA系統(tǒng)可以將10G WDM系統(tǒng)的全光傳輸距離進一步提高到4000km之遠，150/160x10G（阿/北電）系統(tǒng)已試驗成功，1022x37M （LT）已試驗成功，48x10G傳4000km （阿）已試驗成功，實驗室最高水平：3.28T（82x40G）傳300km（LT）， 3.2T（80x40G）（西）， 3.2T（160x20G）1500km（NEC），已規(guī)劃商用容量：6.4Tb/s（80x80Gb/s）（北電） 。 四、光網(wǎng)絡技術的未來展望 WDM通信光網(wǎng)絡的光節(jié)點OXC方案 光纖具有約50Tb/s的潛在帶寬，而波分復用（WDM）可以較好地利用光纖的寬帶能力，是一種比較經(jīng)濟實用的擴大傳輸容量的方法，因而在近年來得到越來越廣泛的應用。在成功地應用到點—點的光學傳輸系統(tǒng)后，WDM正向更復雜的結構、功能和更大地域跨度發(fā)展 OXC節(jié)點主要的是要能完成網(wǎng)間信道的交叉互連（兼具實現(xiàn)上/下路功能），即具有波長路由選擇、動態(tài)重構，具有可擴充性、波長分區(qū)重用等特點，它是全光網(wǎng)的核心，也是目前最迫切需要研究和取得突破的課題。當前國外眾多的對OXC的研究中，需要的器件除了已有的用于WDM傳輸?shù)陌l(fā)射、接收、解復用器、增益平坦的放大器以外，最重要的器件是具有空間光開關、可調諧濾波器和波長轉換器。 阻塞特性 交換網(wǎng)絡的阻塞特性可分為嚴格無阻塞型、可重構無阻塞型和阻塞型三種。若干年后，由于Backbone（骨干）光Mesh網(wǎng)的傳輸容量很大，阻塞問題需要嚴重關切，因此實用的國家骨干網(wǎng)的OXC結構要求嚴格無阻塞。當不同輸入鏈路中同一波長的信號要連接到同一輸出鏈路時，只支持波長通道的OXC結構會發(fā)生阻塞，當然這種阻塞可以通過選路算法來一定程度解決。 已提出的OXC結構中，波長解復用的方法主要采用陣列波導光柵（Array Waveguide Grating，即AWG）或多層介質膜濾波器等，此外還有體光柵等其他方法。完成交換功能的光開關器件有：機械（含光學轉鏡等）光開關，聚合物波導開關、硅波導開關、微光機開關，及半導體光放大器開關等。實現(xiàn)波長轉換的技術方案有利用半導體光放大器（SOA）中的交叉增益調制（XGM）、交叉相位調制（XPM）及四波混頻效應（FWM）等。目前功能完備的OXC產(chǎn)品還不太成熟，正在快速研發(fā)中。 對OXC節(jié)點的要求：OXC是全光網(wǎng)絡的基本網(wǎng)絡單元。它有兩個主要功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能。需要在本地終結的光通道經(jīng)過光電變換后送入上層的DXC，由DXC對其中的電通道進行處理。除了實現(xiàn)這兩個主要功能外，OXC還應具有可擴展性和模塊性等。 五、光網(wǎng)絡信息傳輸技術濟性效益 光纜線路一次性的投資量很大，在整個建設成本中占有較多的比例。在光纜與光纖的需求量的確定時，建設項目的經(jīng)濟性的修改是必須要考慮到的。如果盲目的追求給光纜系統(tǒng)配置大芯數(shù)配置和大量應用G.655光纖將使投資在光纜線路上的比重量過大，并且浪費很多的光纖資源。另外一點，沒有對未來的發(fā)展有個良好的預測，而只是對當前網(wǎng)絡的需求量和對建設資源投資的考慮，等到無法對光纖資源的業(yè)務發(fā)展需求滿足的時候，對于擴建光纜線路系統(tǒng)的再次投入成本將會花費成本的幾十倍，經(jīng)濟的發(fā)展是很迅速的，而城市規(guī)劃的步伐是不斷完善的機制，對于光纜線路系統(tǒng)投入用地成本也會越來越高。 六、結論 綜上所述，光通信技術自開發(fā)到現(xiàn)代經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，經(jīng)過漫長的探索和鉆研已經(jīng)取得了很大的突破，光交換技術和光波分復用技術是構建未來全光通信網(wǎng)的基礎，但要在全光網(wǎng)絡上實現(xiàn)各種業(yè)務，還需要使全光網(wǎng)絡可以兼容各種業(yè)務接口，即依據(jù)各種業(yè)務的發(fā)展情況構建多業(yè)務接入、交換和傳輸平臺。換言之，我們還需要發(fā)展光聯(lián)網(wǎng)技術，以便把前面提及的光纖技術、光器件技術和光節(jié)點技術組建成為一個完整的網(wǎng)絡系統(tǒng)。同時可以看出光傳輸網(wǎng)規(guī)劃中光纜芯數(shù)及光纖類型的確定是一個較為復雜的預測、決策過程，預測的準確性、合理性、前瞻性、經(jīng)濟性對促進地方經(jīng)濟的發(fā)展，并且對提高通信企業(yè)的競爭力及降低運營成本有著舉足輕重的影響。 參考文獻 [1]張定強.光通信網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢[J].通信與信息技術，2007，04：78-81. [2]毛謙.我國光通信技術發(fā)展的回顧和展望[J].電信快報，2004，08：1-5. [3]韋樂平.通信系統(tǒng)技術的發(fā)展與展望[J].電信技術，2002，06：2-6. [4]劉文杰，秦志強. 光纖激光器及其在波分復用系統(tǒng)中的應用[J]. 半導體情報， 1999， （04） . [5] 張寧，紀越峰. 高速寬帶光網(wǎng)絡中的GMPLS技術研究[J]. 北京聯(lián)合大學學報（自然科學版）， 2004， （04）.
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