光通信技术的发展

输及交换始终以光的形式实现，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内。

在光网络协议标准方面，同步数字序列（SDH）、异步传递模式（ATM）、传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）以及近期确定的多标记协议交换（MPLS），都是最近十几年来具有里程碑意义的技术成果，是目前人们组建全光网络的主要依据。

在波分复用技术提出以后，波长本身成为组网（分插、交换、路由）的资源。伴随着光分插复用（OADM）和光交叉联接（OXC）技术的逐步成熟，原来被认为只是提供带宽传输的光层开始有了组网能力，因此成为最近几年光通信研发的热点。一旦组网成功，光通信技术将不仅仅提供巨大带宽，同时衍生出一系列的可优化使用这些带宽的组网资源。这种组网资源目前集中在波长上，将来会细化到光时隙上或光分组上。

WDM全光网络是基于WDM技术，以波长作为组网资源，灵活可靠、性能稳定的光网络，它可以划分为长途骨干网、区域网和城域网三个等级。本地数据业务通过本地节点提供的业务接口，如以太网接口、SDH接口、ATM接口等，接入WDM全光网络。WDM全光网络通过波长路由机制实现路由选择，具有良好的可扩展性、可重构性和可操作性。

当然，从具体技术角度看，WDM全光网络还存在着许多亟待解决的问题。首先，还没有光逻辑器件，这就使得电层的许多结论和应用方案必须要加上许多限制条件才能用到光层上；其次，光集成技术可以说刚刚起步，还很难预测其发展速度和对光网络建设的影响力；第三，光节点技术本身的稳定性、成本还是个难于确知的问题；第四，技术竞争和市场竞争都是复杂的事情，网络功能的增强一般是以增加复杂性和成本为代价的，要取得较好的性价比不是容易的事情；最后，兼容现有网络、充分利用已铺设的光纤资源和开拓全新的建网思想，两者之间还具有许多冲突。随着这些问题的解决，未来的全光网络将进入Tbit/s容量的网络时代，同时为用户提供速率透明、性能可靠的多业务（包括IP业务）接入。

据统计，IP业务每年翻一番，而语音业务每年增长7%；2000年，北美地区的IP业务已超过语音业务。IP业务的发展迫使传统的以语音业务为主的电信网络发生深刻的变革，ATM、千兆以太网和MPLS等宽带技术逐渐成为骨干网络的核心技术。这些核心技术的应用和发展需要光通信技术的支持。光纤通信系统为宽带网络提供了更高速率、更高可靠性的链路传输，同时光网络提供的组网能力进一步提高了现有网络和协议的灵活性和可扩展性。

随着在光域进行的信息处理能力的提高，光网络技术突破了物理层的限制，逐渐进入数据链路层和网络层。光纤通信系统承载IP协议的方式也在实现从IP-ATM-SDH-光网络、IP-SDH-光网络到IP-MPLS-光网络的过渡（见图5）。光网络为用户提供的交叉连接、交换和路由等功能显著地缓解了传统电交换网络的压力，为未来Internet业务的发展提供了广阔的空间。

图5 光网络承载IP方式

光网络协议和标准的研究和讨论刚刚起步，国际标准化组织Internet Engineering Task Force（IETF）、.International Telecommunications Union（ITU）和Optical Internetworking Forum（OIF）正在分别进行G-MPLS、G.709、O-UNI 1.0相关光网络标准的制定工作。现在，关于光网络的讨论十分活跃，争论也十分激烈，但是越来越多的人们认识到：光网络在整个电信网络中的基础地位是不会动摇的。因而充分地研究光网络和光纤通信单元技术对于整个通信网络的发展具有重要的战略意义。

光时分复用（OTDM）技术和光码分多址（OCDMA）技术也是未来全光网络的候选技术。OTDM和OCDMA在概念上分别与传统通信网络中TDM和无线CDMA对应。OTDM技术可以使一个固定波长的光波携带信息量十几倍、几十倍地增长，OCDMA则提供一种全光的接入方式。由于OTDM和OCDMA技术的出现，人们对光这种信息载体的了解将进一步深入，传输线路中的光信号码型也将从不归零码逐渐向归零码转变，传输系统的调制方式也由传统的内调制逐渐发展为外调制方式。展望未来的全光网络，OTDM和OCDMA技术将丰富未来的WDM全光网络的接入方式和业务类型，同时提供多种粒度接入和多种服务质量；以WDM技术为主导、结合OTDM和OCDMA技术，将成为未来全光网络的主要构架。

3 光网络的关键技术

让我们用表1来理解组建光网络的关键技术。

除上述众多的单元技术外，光网络的关键技术还必须包括如何建立完善的全光网络管理系统，这将涉及光网络协议的研究，如波长路由协议、光分组格式等标准的制定。如IETF制定的Generalized Mul