光传输网络的应用及发展

甘肃省邮电规划设计院　张予州

　　最成功的技术不一定是最先进的技术，而是将历史和未来衔接最紧密的。今天，我们欣喜地看到，DWDM技术正是这样一个杰出的代表，在甘肃省骨干传输网络建设中，NEC的Spectra／WaveTM40／80／160波设备将华为SBS2500、其它厂家的2.5G产品以及过去承担电信主力军的PDH产品紧密地结合在一起，显示出最大的开放性。

光复用技术

　　　1、光纤带宽的利用方法

　　光纤通信是以光纤为传输介质，以红外光为传输载波的通信方式。如何实现在一根光纤上传输10Tb／s的传输容量是人们一直在努力的方向。目前，在光纤上实现大容量传输有以下几种方法：

　　（1）电时分复用方法

　　目前使用该方法，传输速率可以到达10Gb／s。此外，速率在10Gb／s以上的传输方式，受光纤色散和偏振模色散的影响很大，即使在其他方面能有技术突破也很难实现远距离传输。

　　（2）光时分复用方法

　　采用光学方法对以光为载体的数据流进行复用，则称为光时分复用。用此方法能突破电子器件的物理限制，提高光传输的码率。但此方法存在以下问题：首先，目前光逻辑器件不论从功能上还是性能上都无法与电子器件相比，因此，这种相同的功能也无法同需要的SDH系统相比。其次，它也同样遇到电时分复用方法同样的问题，即受光纤色散和偏振模色散的限制，无法实现远距离传输。尽管现在世界上有很多科学家在研究更理想的光纤介质和补偿方法，但现在还无法对这些技术的前景作出预料。

　　（3）波分复用方法

　　波分复用方法是将数据信号分别调制到波长不同的窄光普光源上通过光元源器件将它们分到一根光纤中传输，在接收端再使用光无源器件将它们分开。

　　2、光复用（WDM）的关键技术

　　对于WDM系统，主要有以下关键技术：

　　（1）光源技术

　　WDM系统需要光源的输出波长具有高度的稳定性和可控性以及能高速调制的特性，并且具有很窄的光谱。目前由于光技术的限制，WDM系统的高性能合波、分波器件其中心波长都是固定的，此外，发光器件的中心波长在制作中还不能任意控制，因此，光源的输出波长必须稳定，并且在较小的范围内能够调谐。为了提高WDM的传输密度，充分利用带宽，光源输出的光谱必须很窄，此外，为了克服光纤色散，实现远距离传输，也需要光源具有窄光谱输出。

　　（2）合波、分波技术

　　　有了理想的光源之后，实现WDM传输的主要部分就是分波、合波器件。目前用于合波、分波的器件有：熔融拉锥星型耦合器；基于多层介质膜形成的光学滤波器合波、分波器件；基于闪耀光栅构成的合波分波器件；光纤光栅器件。

　　（3）光放大技术

　　人们在80年代中期就开始进行各种用于光纤通信的直接光放大技术，它们包括半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（掺铒光纤放大器—EDFA，掺镨光纤放大器—PDFA、掺铌光纤放大器—NDFA）。其中EDFA研究进展迅速，不仅可供系统实验，还能提供实用。　　（4）光器件的监测

　　对于波分复用系统光器件、EDFA线路放大器无法用通常的方法进行监控，目前采用在EDFA放大区以外的某个波长如1510nm　传送监控信息。全光网的发展　

　　所谓的全光网，即信息从信源到信宿的传输过程始终在光层面上进行的，避免了“电子瓶颈”。

　　全光网按照其复用方式的不同可以分为：WDM、OTDM（光时分复用）、SDM（空分复用）、CDM（码分复用）以及上面各种方式的组合。　　从目前的技术条件来看，基于WDM的全光网最具有使用性，且技术方面也最成熟。

　　1、基于WDM的全光网的技术特点
　　（1）波长路由：通过波长选择器来实现路由的选择，这避免了高比特率用户信息在中间节点的OEO（光电光）转换及处理，克服了“电子瓶颈”。

　　（2）透明性：由于采用了波长路由，使得网络具有透明性，即只要在某个波长上建立了连接关系，任何格式和速率的信息均可在两个节点间透明地传递。

　　（3）扩展性：即在新的节点加入时，不影响原有的网络结构和原有的各节点的设备，从而在网络的扩建时可以对原有的通信网络作尽量少的改动，降低了网络的维护成本。

　　（4）可重构性：全光网可以根据不同情况下通信业务量的变化，在网管系统的调度下，可以动态的改变网络的结构已满足实际通信网的要求，充分利用网络资源，减少资源闲置的现象，提高网络的可靠性，并可实现网络在光层上的自愈。

　　2、全光网的节点设备　　基于WDM全光网最关键的节点有2种：OADM（光上下路复用设备）和OXC（光交叉连接设备）。

　　（1）OADM

　　OADM在全光网中的功能是类似SDH网中的ADM功能，采用类似时隙交换的方法来进行波长路由的选择和分配。OADM只从传输设备中自由地、有选择性地上下业务，而不用考虑其具体内容，可以处理任何格式和速率的信号。这样可以增加网络的灵活性，并且非本地信号经过节点时不需进行OEO的转换，从而保证了网络的透明性。运营公司可以通过路由选择更有效地管理业务量的分配，保证网络的可生存性。

　　由于OADM设备可以灵活地上下波长，为运营公司利用光网络提供了方便，运营公司可以根据市场需求出售波长，而且可以控制和管理每一波长以保证服务质量。另外，运营公司还可以接收任何比特率的信号，并可以采用简单的结构在整个光网络内选择路由，使得运营公司可以向用户提供“虚光纤”。这样提高了网络的效率。

　　OADM还可用于双向线路倒换环，保证网络的恢复性，使网络发生故障时在毫秒级内恢复。另外，OADM还可在环网中优化网络的业务量，因此比电的ADM效率更高，费用更低。OADM的交换发生在波长级，每个波长可以支持任何数据速率，因此大大提高了网络的灵活性。
　　目前，商用化的OADM设备只能上下固定波长的业务，不能做到自由选择上下业务。实验室的OADM已经能做到自由上下业务，这依赖于波长转换技术（特别是半导体波长SOA转换技术）和可调谐滤波技术。

　　（2）OXC　　OXC类似于SDH中DXC，是全光网中最复杂的节点设备。OXC不仅应该具备网络间的信息耦合，并且应具备OADM的功能。另外，OXC还能实现网络的重构性、可扩展性和自愈能力。OXC是全光网的核心技术。

　　由于用户对新业务的大量需求，业务提供者将需提供大量的业务量，同时对这些越来越大的业务量的管理也是更加重要的。光的交叉连接可以路由光波长，有效地处理大业务量的信号，提供光环网及网状网的高层带宽管理，使全光网络更加经济、灵活。

　　OXC是组成透明的多波长的光网络进行波长选择所必须的网元。光交叉连接的重要性在于，它使光网络可以进行波长级的重新配置，从而可以优化业务量，解决拥塞问题，保证网络的发展，提高网络的可生存性。

　　由于全光网在节点中增加了更多的波长和光纤，对带宽的管理需求更加迫切。OXC可以在光纤中动态再分配光纤路由，它可以将一些光纤中的波长调出，将它们合并到另一些光纤中，而将引起这些光纤空闲以备它用（用于光层保护交换）。OXC还可以替代背靠背的DWDM终端，节省局内容量并加强对同一网元的运行控制。

　　光层的建立为光层的网络保护提供了一个机会，OXC是光网络保护中一个关键的部分。例如，OXC可以采用一个始端桥接／末端倒换结构，提供1＋1保护。始端利用OXC的光的广播特性，而末端OXC可以根据信号质量提供任何两个接收的光端口之间的灵活的倒换，这种1＋1的光层保护交换，可以最大程度地防止光纤切断。

　　1＋1光层保护倒换还可以以环或网的结构，提供更加复杂的恢复功能，实现更大范围的网络保护，包括OXC节点故障及光纤切断等。

　　3、目前进展情况

　　未来社会的发展需要建立一个高性能、经济的超高速传送网络。目前，全光WDM技术在国外发展非常迅速，欧洲、美国和日本已采用WDM技术建立了全光试验网，并已取得了初步的进展。

传输网管技术

　　随着传输网从低速到高速，从电到光电，再到全光的不断发展，对网络管理的要求越来越高，从骨干网到本地网，接入网，SDH正在全面承担着传输这个核心的任务，支撑着各种业务的发展。对不同业务与不同层次的网络，由于其对价格、性能、可靠性和扩展性的要求不同，可能有的系统需要象集群这样高端的配置，有的系统只需要简单的个人计算机这样低端的配置，客观上需要不同配置和组合的网络管理系统。

　　和传输技术的飞速发展相适应，网络技术也在发生着翻天覆地的变化，分布式系统技术，分布式的计算环境（DCE）、分布式管理环境（DME），电信管理网（TMN）、电信信息联网结构（TINA），信息联网结构（INA），Internet技术（IIOP，WEB）以及数据库驱动业务系统（AIN），这些技术使得网络管理系统能不断地改进，以满足业务和客户要求的不断变化。采用TMN、TINA、CORBA技术的系统逐步进入实用阶段，并且将发挥越来越重要的作用。

　　对于传输的最终用户和操作维护人员而言，业务的快速建立、故障的快速反馈和排除，实时地按性能付费是他们不断变化需求中的一部分，这些要求网络管理系统要高效、智能、灵活，只有高效的系统才能有业务的快速建立，故障的快速反映，只有智能的系统才能准确地定位故障点，也只有灵活的系统才能满足不同计费方式的要求。

　　随着设备种类和数量的增多，管理和维护的成本也在不断提高，甚至超过了设备本身的费用，运行和维护的成本决定了竞争的优势。这就要求网络管理系统必须简单化、自动化。

　　从以上传输承载业务的不断增多，网络技术本身的发展，客户要求的变化及竞争四个方面综合，网络管理系统的发展必须朝着高性价比，高效、智能、简单，高度自动化、高可靠性、良好的可扩展性方向前进。

摘自《通信产业报》