光網絡信息傳輸技術

光網絡信息傳輸技術

摘 要：目前光網絡系統已經被電信運營商大規模采用，而且隨著全球電信骨干網絡的不斷升級推進，以及城域網與接入網建設高潮的來臨，光網絡市場正在迅速膨脹。但是人們很少去思考現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 　　2.先進國家光纖通信的發展 　　世界上已形成北美、西歐和遠東三個光纖通信發達地區，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，并分別取得重大進展，創造了一個個新的世界記錄，許多原以家電產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戰略，即：光纖到路邊（FTTC）、大樓（FTTB）、辦公室（FTTO）、小區（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，新建省際省內光纜干線10萬公里。到1998年，基礎網建設取得重大成果。“八縱八橫”干線光纜傳輸網全部建成。“九五”干線光纜計劃提前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。 　　現在，一個覆蓋全國以光纜為主、衛星和數字微波為輔，集數字化傳輸、程控化交換為一體的通信網絡已基本建成。 　　二、光通信網絡技術介紹 　　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。 　　光傳輸網規劃中光纜芯數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、光通信網絡技術的發展趨勢 　　為了適應社會的需求，為了建設一個更高級的網絡系統為下一代服務，就必須構建出堅固的、傳輸很大數據量的光纖設施。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。 　　由于波分復用系統的深入開發和廣泛應用，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系統可以將10G WDM系統的全光傳輸距離進一步提高到4000km之遠，150/160x10G（阿/北電）系統已試驗成功，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），已規劃商用容量：6.4Tb/s（80x80Gb/s）（北電） 。 　　四、光網絡技術的未來展望 　　WDM通信光網絡的光節點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—點的光學傳輸系統后，WDM正向更復雜的結構、功能和更大地域跨度發展 　　OXC節點主要的是要能完成網間信道的交叉互連（兼具實現上/下路功能），即具有波長路由選擇、動態重構，具有可擴充性、波長分區重用等特點，它是全光網的核心，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傳輸的發射、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產品還不太成熟，正在快速研發中。 　　對OXC節點的要求：OXC是全光網絡的基本網絡單元。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配置大芯數配置和大量應用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，沒有對未來的發展有個良好的預測，而只是對當前網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務發展需求滿足的時候，對于擴建光纜線路系統的再次投入成本將會花費成本的幾十倍，經濟的發展是很迅速的，而城市規劃的步伐是不斷完善的機制，對于光纜線路系統投入用地成本也會越來越高。 　　六、結論 　　綜上所述，光通信技術自開發到現代經歷了幾十年的發展，經過漫長的探索和鉆研已經取得了很大的突破，光交換技術和光波分復用技術是構建未來全光通信網的基礎，但要在全光網絡上實現各種業務，還需要使全光網絡可以兼容各種業務接口，即依據各種業務的發展情況構建多業務接入、交換和傳輸平臺。換言之，我們還需要發展光聯網技術，以便把前面提及的光纖技術、光器件技術和光節點技術組建成為一個完整的網絡系統。同時可以看出光傳輸網規劃中光纜芯數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、經濟性對促進地方經濟的發展，并且對提高通信企業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.光通信網絡技術發展趨勢[J].通信與信息技術，2007，04：78-81. 　　[2]毛謙.我國光通信技術發展的回顧和展望[J].電信快報，2004，08：1-5. 　　[3]韋樂平.通信系統技術的發展與展望[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中的應用[J]. 半導體情報， 1999， （04） . 　　[5] 張寧，紀越峰. 高速寬帶光網絡中的GMPLS技術研究[J]. 北京聯合大學學報（自然科學版）， 2004， （04）.

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