我国光纤通信事业的新发展

我国光纤通信事业的新发展
我国光纤通信事业的新发展

我国光纤通信事业的新发展
近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展呈现了蓬勃发展的新局面,预计2000年世界信息传输网的80％以上的业务将由光纤通信完成.
1 传输体制全面转向
传统的光纤通信是以准同步传输体制（PDH）为基础的,随着网络日趋复杂和庞大,以及用户要求的日益提高,这种传输体制正暴露出一系列不可避免的内在缺点,一种有机地结合高速大容量光纤传输技术和智能网元技术的新传输体制——光同步传送网应运而生,ITU－T将之称为同步数字体系（SDH）.
这种技术体制一诞生就获得了广泛的支持,年销售额已超过70亿美元.我国也已成为世界SDH大国.有趣的是,原来一直沿用北美SONET体制的我国周边国家和地区,象日本、韩国、台湾也先后决定从SONET体制转向SDH体制.
2 向超高速系统发展
传统的光纤通信发展始终在按照电信号的时分复用（TDM）方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每个比特的成本大约下降30％～40％,因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续提高的根本原因.目前商用系统已从45Mb／s增加到 10Gb／s,可以携带12万条话路,其速率在20年时间里提高了2000倍,比同期的微电子技术的集成度增长速度还要快得多.高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体业务提供了实现的可能.目前10Gb／s系统已开始批量装备网络,全世界安装的终端已超过100O个,主要在北美、欧洲、日本和澳大利亚也有少量试验和商用系统.
3 向超大容量波分复用系统演进
如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的20Onm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.鉴于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.如果认为1995年是起飞年的话,其全球销售额仅仅为1亿美元,而2000年预计可超过40亿美元,2005年可达120 亿美元,发展趋势之快令人惊讶.目前全球实际敷设的WDM系统已超过2000个,而实用化系统的最大容量已达160Gb／s（16×10Gb／s）,美国朗讯公司宣布年底将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）.实验室的最高水平则已达到2.6THz（132×20Gb／s）.可以认为近两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,为全球信息高速公路奠定了坚实的基础.
4 实现全光联网
上述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,其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,无疑是如虎添翼,增加新一层的威力.根据这一基本思路,光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功,即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能.
实现光联网的基本目的是：
·实现超大容量光网络（一对光纤达80～320Gb／s）；
·实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量不断增长；
·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制式的信号；
·实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms.
鉴于光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.全光联网已经成为继SDH电联网以后的又一次新的光通信发展高潮,有人将1998年称为光联网年并不过分.其标准化工作将于1999年基本完成,其设备的商用化时间也大约在2000年左右.建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施（NIl）奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义.
5 新一代光纤和新一代光缆的建设高潮
5.1 新一代的非零色散光纤
目前的公用电信领域几乎由单模光纤一统天下.然而,随着光纤网容量需求的迅速增长,传输速率已经增长到10Gb／s,波分复用技术也开始应用,无再生传输距离也随着光纤放大器的引入而迅速延长.面对这种超高速、超大容量、超长传输距离的新形势,传统的色散未移位单模光纤（称为G.652光纤）已暴露出力不从心的态势.针对G.652光纤的弱点,近两年出现了一种新型的非零色散光纤,称之为G.655光纤.这是一种专门为下一代超大容量波分复用系统设计的新型光纤.目前北美新敷设干线光缆已放弃G.652光纤和G.653光纤,全部转向G.655光纤.第二代的G.655光纤——大有效芯径的光纤也已经问世,具有更合理的色散规范值,可以更有效地克服光纤非线性的影响,从根本上缓解了系统容量增加的限制,最适合于以10Gb/s为基础的高密集波分复用系统,代表了干线光纤的最新发展方向.
5.2 新一轮的干线光缆建设高潮
前几年人们曾普遍认为,发达国家的干线光缆建设已经基本结束,然而近两年来IP业务的爆炸式增长所引发的对网络容量的巨大需求导致了新一轮的干线光缆建设高潮.为此,不少有远见的电信公司特别是那些新兴的以经营IP业务为主的电信公司掀起了新一轮大规模建设光缆网的高潮.以著名的新兴公司Qwest为例,计划在1998年底前新建总共为2.5万公里的光缆,覆盖全美.其特点是全部采用最新的G.655光纤,并具有高达120芯的光纤密度. Worldcom,Global Link和Level 3等公司都在建全国性的骨干网,全部采用G.655光纤.
6 IP over SDH与IP over Optical
以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力,因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志.
目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP over SDH,两者各有千秋.IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的,不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大（达20％～30％）.而SDH与IP的结合（IP over SDH）恰好能弥补上述IP over ATM的弱点.其基本思路是将IP数据报通过点到点协议（PPP）直接映射到SDH帧,省掉了中间复杂的ATM层.具体做法是先把IP数据报封装进PPP 分组,然后再利用HDLC组帧,再将字节同步映射进SDH的VC包封中,最后再加上相应SDH开销置入STM－N帧中即可.
IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征,形成统一的平面网,简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于实现IP组播和兼容不同技术体系实现网间互联.缺点是网络容量和拥塞控制能力差,大规模网络路由表太复杂,只有业务分级,尚无优先级业务质量,对高质量业务难以确保质量,尚不适于多业务平台,是以运载IP业务为主的网络的理想方案.随着千兆比高速路由器的商用化,其发展势头很强.例如美国Sprint公司和GTE公司已决定采用 Cisco的GSR12000高速路由器作为节点建立IP骨干网.世界最大的ISP－UUNet也宣布将在骨干网上采用IP over SDH.另外,对于跨洋的点到点通信这样简单的骨干网显然无需采用复杂的IP over ATM,此时IP overSDH是非常适合的技术手段.采用这种技术的关键是千兆比高速路由器,这方面近来已有重大突破性进展,例如美国Cisco公司已于1997年9月推出12000系列千兆比特交换路由器（GSR）,可以在千兆比特速率上实现因特网业务选路,还具有5～60Gb／s的多带宽交换能力,提供灵活的拥塞管理、组播和QoS功能,其骨干网速率可以高达2.5Gb／s,将来能升级至10Gb／s.这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已经可以与ATM相比,转发分组延时也已经降至ms量级,不再是问题.简言之,随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展,IP over SDH将会获得越来越广泛的应用,其发展趋向值得密切注视.
从长远看,当IP业务量逐渐增加时,则有可能最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单的统一的IP网结构（IP over Optical）,其开销最低,传输效率最高,因而最适用于未来超大型IP骨干网的核心汇接.在相当长的时期,IP over ATM,IP over SDH和IP over Optical将会共存互补,各有其最佳应用场合和领域.
7 结束语
从上述干线光纤通信的发展现状与趋势来看,可以认为光纤通信又一次进入了蓬勃发展的新高潮.而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响,也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响,值得密切注视和研究.