光网络技术发展趋势

武汉邮电科学研究院副总工程师 杨铸

1 国家的创新战略与光网络

促进科技创新是国家战略。一般国家的发展道路有三种，资源型、依附型、创新型。我国由于人多物薄，所以要走创新型发展道路，要将科技创新贡献率提高到60%以上，要建设以企业为核心的国家技术创新体系。
发达国家以现代服务业为主收入，而现代服务业必须依托信息技术，现代服务业的主要特征，就是依托信息技术和现代管理。因此，信息产业是现代服务业的根本。基于下一代信息网络的现代服务体系（即e-Service），基本框架如图1所示，注意上面图中，其中间那个圆，就是光网络为基础构建的，也就是说，信息技术必须依托光网络。

图1 现代服务业的基本构架

这里的光网络，是指以光纤为传输媒介的通信网络。当前信息传输系统有两大核心技术，光纤通信和无线通信。光纤通信――极大带宽；无线通信――无处不在。光纤通信具有频带宽，容量大的特点。单模光纤在1200nm至1600nm波长范围内衰耗很低，一般在0.3dB/km左右，频带超过50THz。这一频带宽度超过了目前世界上所有通信技术使用到频带好几个数量级。技术上，设最高频谱效率为0.8b/s/Hz，可安排500路40Gb/s，光纤容量可达20Tb/s。因此，一根光缆（多纤）的总容量可达Pb/s量级（1P＝1000T=1015）。所以说，光纤仍是保证通信大容量扩展的最佳媒介。
光网络技术通常可分为光传输技术、光节点技术和光接入技术，它们之间有交叉和融合。本文试图较全面阐述未来五至十年内光网络发展趋势，以及影响光网络发展的各方面的相互关系。

2 光传输技术

光传输技术解决干线网所需的容量，而超大容量将成为下一代网络的基本特征。大容量的光传输技术，主要和成熟的是DWDM（密集波分复用）。

2.1 DWDM的技术趋势
光传输系统的主要和成熟的技术是DWDM，目前商用的DWDM系统已经实现1600Gb/s容量（160波、每波道速率10Gb/s）、3000km超长距离传输。主要的技术发展趋势是：①扩展传输光纤的可用带宽。随着光纤制造技术的进步和激光源制造技术的发展，可用于光通信的波长带已经由最常用的C波带发展到L波带、S波带乃至全波段。②压缩相邻光波长之间的间隔。大容量密集波分复用系统相邻波长间的间隔在短短的几年时间内经历了由200GHz、100GHz、50GHz乃至25GHz的演变，每前进一步系统可容纳的波长数就可以增加一倍。③单波长传输速率不断提高。电时分复用的速率在短短的不到10年的时间内从155Mb/s到10Gb/s乃至40Gb/s发展。④采用ULH（超长距离）技术，延长无再生中继距离。

2.2 光城域技术

城域网(MAN，Metro Access Networks)起源于计算机网，作为计算机的局域传输互连。随着数据业务的兴起，各类不同背景的运营公司将其发展为区域性多业务通信网，而其关键特征是公用多业务网。城域网技术就是多业务传输平台（MSTP），以传输为主，但含有交换的成分，即含有节点技术，是传输技术与节点技术融合的平台。MSTP主要有三大类：第一类以SDH为核心的SDH-MSTP；第二类以分组交换为核心的Package-MSTP，主要指以太网；第三类以WDM基础的城域WDM。
SDH-MSTP。SDH技术是目前国家通信基础设施的核心技术，现网运行的SDH设备占传输系统总量的80%以上。因此SDH-MSTP仍将在相当长的一段时间内占据城域网建设主体的地位。发展趋势是提供更丰富、更经济的多业务承载能力。目前，已经实现的技术包括VC级联和虚级联、链路容量调整方案（LCAS）和GFP/LAPS/PPP等标准封装协议。通过引入VC级联与虚级联以提高传输带宽分配的灵活性和使用效率；通过对LCAS的支持以实现虚级联承载业务时多径传输的保护能力和潜在的带宽动态调整的可能性；通过支持GFP/LAPS/PPP等标准封装协议以保证由不同厂家设备承载的以太网业务实现互联互通。具有更高的智能也是基于SDH-MSTP的一个重要的发展方向，实现带宽按需分配，进一步将客户层网络对带宽需求的变化和节点的带宽调整动作关联起来，逐步向ASON演进。
Package-MSTP。基于分组的多业务传送技术是城域网从计算机网发展而来的本来方式，技术比较成熟（简捷、高效），但局限也比较明显（安全、服务质量）。现发展为三种方式：改进的以太网技术、弹性分组环（RPR）技术和工作于RPR的MAC层之上的MSR（多业务环）技术。改进的以太网技术主要手段就是在以太网帧外再加帧进行包装，新加的帧提供服务质量（QoS）保证。RPR技术借鉴SDH的环路保护技术，适合于以数据业务为主、TDM（时分复用）业务为辅的网络，随着数据业务日益成为业务的主体，其应用范围会逐渐扩大。MSR技术不仅和RPR融合，而且通过支路（业务；如以太网、FR（帧中继）、G.702等）以及赋予支路不同的特性，提供了诸多电信级的功能。
WDM-MSTP。WDM系统，在具有大容量特点的同时，还具有组网灵活、易扩展和易管理等优点。城域WDM系统包括城域DWDM和CWDM（粗波分复用）。城域网WDM逐步演进为OADM光自愈环，最终引入OXC互连大量的光自愈环形成光网状网结构，从而带来网状网结构的大量好处，引入ASON功能实现动态分配部署波长提供端到端波长业务。CWDM与DWDM在原理上完全相同。CWDM以扩大波长间隔，减少波长数量作为代价，降低成本。