光通信领域五个热点技术

随着IP业务持续的指数级增长、电信管制体制的改革以及电信市场的逐步全面开放；光通信将逐步取代传统的交换、传输、接入技术，最终实现全光联网。本文围绕光通信领域的五个发展热点一超高速传输系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IP over Opticall以及光接入网技术；阐述了它们在国外的研究和商用现状；指出中国在光通信方面的研究计划和发展方向。向超高速系统发展目前基于电的时分复用光传输商用系统已从45Mbit／s增加到10Gbit／s；速率在2O年时间里增加了 2000倍。10Gbit／s系统已开始在北美、欧洲、日本和澳大利亚大批量装备和应用。我国也将在近期开始现场试验。需要注意的是；10Gbit／S系统对于光缆极化模色散比较敏感；而已经敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbit／S系统的要求；需要实际测试验证合格后才能安装开通。在理论上，上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高，例如在实验室传输速率已能达到4OGbit／s，采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制；（即双二进制）编码后已能传输100公里。然而，采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的权限，此外，电的40Gbit／s或更高速率的时分复用系统在性能价格比上以及在实用中是否能成功还是个未知数，因而更现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有光时分复用、波分复用（WDM）、频分复用等几种；但目前只有波分复用方式已进入大规模商用阶段；而其他方式尚处于试验研究阶段。向超大容量波分复用系统的演讲采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽；然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％；99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送；则可以大大增加光纤的信息传输容量；这就是波分复用（WDM）的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是： * 充分利用光纤的巨大带宽资源；使传输容量可以迅速扩大几倍至上百倍； * 在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器；大大降低传输成本； * 与信号速率及电调制方式无关；是引入宽带新业务的方便手段； * 利用 WDM选路实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光层传送联网。 鉴于上述应用上的巨大好处以及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速，实用化系统的最大容量已达400Gbit／s（40 ×10G bit／s），实验室的最高水平则已达到2.6Tb／S(132 ×20Gbit／s）。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tb／s的水平。可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一次划时代的里程碑。WDM不仅经济地解决了容量问题，而且也刺激了大量新业务和新业务量的产生。我国也在国家863高科技计划中安排了16×10Gb／s的WDM系统研制项目。实现光传送联网实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量；但基本上是以点到点通信为基础的系统；灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话；无疑将增加新一层的光联网威力。根据这一基本思路；光的分插复用器（OADM）和交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功；前者已投入商用。实现光传送联网的基本目的有五点：实现超大容量光网络；实现网络的可扩展性；实现网络可重构性；达到灵活重组网络的目的；实现网络的透明性；允许互连任何系统和不同制式的信号；实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms，对绝大多数业务无损伤。近来；为了进一步实现光层监控和增强光层性能；ITU-T 正在研究光层上附加光开销和数字封装器（digital wrapper）的问题。付出的代价是需要重新组帧和新增大约7％的比特率；带来的好处是彻底解决了光展监控问题并能使光通路居的信噪比改进5－7dB之多。鉴于光传送联网具有上述潜在的巨大优势；发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目；诸如以 Bellcore为主开发的"光网技术合作计划（ONTC）"；以朗讯公司为主开发的"全光通信网"预研计划；‘步波长光网络（MONET）"、和"国家透明光网络（NTON）"等等。在欧洲和日本，也分别有类似的光传送联网项目在进行。我国也在国家863高科技计划中安排了一个跨主题的中国高速信息示范网项目；其物理层采用了OXC和OADM。显然，光传送联网已经成为继SDH电联网以后的又一次新的世界性光通信发展高潮。其标准化工作将于2000年基本完成，设备的商用化时间大约将在2000年左右。预