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光網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)
摘 要：目前光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)被電信運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模采用，而且隨著全球電信骨干網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)推進(jìn)，以及城域網(wǎng)與接入網(wǎng)建設(shè)高潮的來臨，光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)正在迅速膨脹。但是人們很少去思考現(xiàn)實(shí)中的信息是怎樣被傳送出去的，是通過什么方式達(dá)到對(duì)方，其中涉及到哪些技術(shù)等。 關(guān)鍵詞：光網(wǎng)絡(luò) 傳輸 技術(shù) 中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jìn)行激光大氣通信實(shí)驗(yàn)，由于其傳輸介質(zhì)是地球周圍的大氣層，而大氣層又存在著對(duì)光的嚴(yán)重吸收，散射作用和天氣變化影響等缺點(diǎn)，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(yán)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(jìn)國(guó)家光纖通信的發(fā)展 世界上已形成北美、西歐和遠(yuǎn)東三個(gè)光纖通信發(fā)達(dá)地區(qū)，代表國(guó)家為：美國(guó)、英國(guó)和日本 美國(guó)78年建成第一條市話光纖，82年建成第一條長(zhǎng)途，到1993年止，已建成通信系統(tǒng)200多個(gè)，光纖總長(zhǎng)達(dá)27萬km以上美國(guó)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(zhǎng)達(dá)3400km橫貫日本南北的大干線 法國(guó)比亞里茨的“光纖城”等 世界主要電信產(chǎn)品供應(yīng)商，如：Lucent， Nortol， Alcatel， NEC， Siemens， Macosi， Fujitsu等都把光纖通信放在相當(dāng)重要位置，投入大量人力、資金進(jìn)行研究開發(fā)，并分別取得重大進(jìn)展，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)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(jì)算機(jī)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(jìn)國(guó)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(gè)長(zhǎng)途電信公司——美國(guó)的AT&T、MCI、SPRINT公司，光纖化程度已分別高達(dá)100%、88%和100% 自九五期間，到2000年建設(shè)以光纜為主體的長(zhǎng)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(chǔ)網(wǎng)建設(shè)取得重大成果。“八縱八橫”干線光纜傳輸網(wǎng)全部建成。“九五”干線光纜計(jì)劃提前2年完成。 僅1998年，全年新建成13條長(zhǎng)途光纜干線，完成了14條長(zhǎng)途光纜干線的擴(kuò)容工程；全國(guó)電信光纜總長(zhǎng)達(dá)100萬公里。 現(xiàn)在，一個(gè)覆蓋全國(guó)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(luò)已基本建成。 二、光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 光纖（Fibre）光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，光纖通信——以光波為載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。光波是人們最熟悉的電磁波，其波長(zhǎng)在微米級(jí)，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(zhì)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(zhǎng)比無線電波的波長(zhǎng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 光波按其波長(zhǎng)長(zhǎng)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(gè)較為復(fù)雜的預(yù)測(cè)過程，要以傳輸需求預(yù)測(cè)和傳輸點(diǎn)的分布為基礎(chǔ)來進(jìn)行。由于光纜的服務(wù)年限較長(zhǎng)，而種種因素的限制作用對(duì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可操作性影響較大（尤其是對(duì)中遠(yuǎn)期）。 三、光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 為了適應(yīng)社會(huì)的需求，為了建設(shè)一個(gè)更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為下一代服務(wù)，就必須構(gòu)建出堅(jiān)固的、傳輸很大數(shù)據(jù)量的光纖設(shè)施。但是由于我國(guó)的光纜壽命高達(dá)二十多年，造價(jià)成本很高，光纖的設(shè)施建設(shè)的構(gòu)造和具體設(shè)計(jì)就更具有前瞻性。 由于波分復(fù)用系統(tǒng)的深入開發(fā)和廣泛應(yīng)用，在市場(chǎng)上的需求越來越大，波分復(fù)用技術(shù)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(yàn)。Qtera的ULTRA系統(tǒng)可以將10G WDM系統(tǒng)的全光傳輸距離進(jìn)一步提高到4000km之遠(yuǎn)，150/160x10G（阿/北電）系統(tǒng)已試驗(yàn)成功，1022x37M （LT）已試驗(yàn)成功，48x10G傳4000km （阿）已試驗(yàn)成功，實(shí)驗(yàn)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(luò)技術(shù)的未來展望 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn)OXC方案 光纖具有約50Tb/s的潛在帶寬，而波分復(fù)用（WDM）可以較好地利用光纖的寬帶能力，是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的擴(kuò)大傳輸容量的方法，因而在近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用。在成功地應(yīng)用到點(diǎn)—點(diǎn)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)后，WDM正向更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、功能和更大地域跨度發(fā)展 OXC節(jié)點(diǎn)主要的是要能完成網(wǎng)間信道的交叉互連（兼具實(shí)現(xiàn)上/下路功能），即具有波長(zhǎng)路由選擇、動(dòng)態(tài)重構(gòu)，具有可擴(kuò)充性、波長(zhǎng)分區(qū)重用等特點(diǎn)，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(dāng)前國(guó)外眾多的對(duì)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(fù)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(guān)、可調(diào)諧濾波器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。 阻塞特性 交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性可分為嚴(yán)格無阻塞型、可重構(gòu)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(yán)重關(guān)切，因此實(shí)用的國(guó)家骨干網(wǎng)的OXC結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格無阻塞。當(dāng)不同輸入鏈路中同一波長(zhǎng)的信號(hào)要連接到同一輸出鏈路時(shí)，只支持波長(zhǎng)通道的OXC結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生阻塞，當(dāng)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(jié)構(gòu)中，波長(zhǎng)解復(fù)用的方法主要采用陣列波導(dǎo)光柵（Array Waveguide Grating，即AWG）或多層介質(zhì)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(guān)器件有：機(jī)械（含光學(xué)轉(zhuǎn)鏡等）光開關(guān)，聚合物波導(dǎo)開關(guān)、硅波導(dǎo)開關(guān)、微光機(jī)開關(guān)，及半導(dǎo)體光放大器開關(guān)等。實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的技術(shù)方案有利用半導(dǎo)體光放大器（SOA）中的交叉增益調(diào)制（XGM）、交叉相位調(diào)制（XPM）及四波混頻效應(yīng)（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(duì)OXC節(jié)點(diǎn)的要求：OXC是全光網(wǎng)絡(luò)的基本網(wǎng)絡(luò)單元。它有兩個(gè)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(jié)的光通道經(jīng)過光電變換后送入上層的DXC，由DXC對(duì)其中的電通道進(jìn)行處理。除了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)主要功能外，OXC還應(yīng)具有可擴(kuò)展性和模塊性等。 五、光網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)濟(jì)性效益 光纜線路一次性的投資量很大，在整個(gè)建設(shè)成本中占有較多的比例。在光纜與光纖的需求量的確定時(shí)，建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(fèi)很多的光纖資源。另外一點(diǎn)，沒有對(duì)未來的發(fā)展有個(gè)良好的預(yù)測(cè)，而只是對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的需求量和對(duì)建設(shè)資源投資的考慮，等到無法對(duì)光纖資源的業(yè)務(wù)發(fā)展需求滿足的時(shí)候，對(duì)于擴(kuò)建光纜線路系統(tǒng)的再次投入成本將會(huì)花費(fèi)成本的幾十倍，經(jīng)濟(jì)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(jī)制，對(duì)于光纜線路系統(tǒng)投入用地成本也會(huì)越來越高。 六、結(jié)論 綜上所述，光通信技術(shù)自開發(fā)到現(xiàn)代經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，經(jīng)過漫長(zhǎng)的探索和鉆研已經(jīng)取得了很大的突破，光交換技術(shù)和光波分復(fù)用技術(shù)是構(gòu)建未來全光通信網(wǎng)的基礎(chǔ)，但要在全光網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)，還需要使全光網(wǎng)絡(luò)可以兼容各種業(yè)務(wù)接口，即依據(jù)各種業(yè)務(wù)的發(fā)展情況構(gòu)建多業(yè)務(wù)接入、交換和傳輸平臺(tái)。換言之，我們還需要發(fā)展光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以便把前面提及的光纖技術(shù)、光器件技術(shù)和光節(jié)點(diǎn)技術(shù)組建成為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。同時(shí)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(gè)較為復(fù)雜的預(yù)測(cè)、決策過程，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、合理性、前瞻性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并且對(duì)提高通信企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力及降低運(yùn)營(yíng)成本有著舉足輕重的影響。 參考文獻(xiàn) [1]張定強(qiáng).光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].通信與信息技術(shù)，2007，04：78-81. [2]毛謙.我國(guó)光通信技術(shù)發(fā)展的回顧和展望[J].電信快報(bào)，2004，08：1-5. [3]韋樂平.通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與展望[J].電信技術(shù)，2002，06：2-6. [4]劉文杰，秦志強(qiáng). 光纖激光器及其在波分復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 半導(dǎo)體情報(bào)， 1999， （04） . [5] 張寧，紀(jì)越峰. 高速寬帶光網(wǎng)絡(luò)中的GMPLS技術(shù)研究[J]. 北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2004， （04）.
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