未来通信网的发展方向

未来通信网的发展方向——全光网络由于人们对通信容量、传输速度、通信质量等要求不断提高，现有的通信网络越来越不能满足人们的需求，未来通信网必定向着通信容量更大、传输速度更快、通信质量更高的全光通信网络发展，全光通信网络虽说现在还有很多技术难题需要解决，但它一定是未来通信的发展方向，这一点是毋庸置疑的！自从光纤被引入通信网以来，它已为通信的发展作出了重要的贡献。随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。由一开始的34MPDH传输系统，到2.5G的SDH、10G的SDH系统。光的复用技术如波分复用（WDM）、时分复用（TDM）、空分复用（SDM）越来越受到人们的重视，例如现在在使用的DWDM技术，在一对光纤上复用了多个10G系统，大大增加了传输的容量。但在以这些技术为基础的现有通信网中，网络的各个节点都要完成光-电-光的转换，以实现节点开放，完成信号再放大等工作。然而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上，存在着很多问题，例如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等，由此在高速的光通信系统中产生了“电子瓶颈”现象。为了解决这一问题，人们提出了全光网（AON）的概念，它是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则使用高可靠性、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。在全光网络中，由于没有电的环节，所以允许存在各种不同的协议方式和编码形式，使信息传输具有透明性。而电方式只支持单一的业务形式，当其他协议介入它所支持的协议时，需增加转换设备的开销，使整个网络的管理趋于复杂化。由此可见，全光网是未来通信的主要方向。全光网络，简单地说，是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。全光网络的相关技术主要包括全光交换、光交叉连接、全光中继和光复用/去复用等。全光网（AON，all-opticalnetwork）以波长路由光交换技术和波分复用传输技术（WDM）为基础，它的网络节点由光分插复用器和光交叉连接器构成，能在光域上实现高速信息流的传输、交换、路由和故障恢复等功能。光交叉连接器（OXC）与光分插复用器（OADM）是全光网中最重要的网络器件，是真正实现全光网关键性功能的必要前提。全光网有几大特点：全光网可使通信网具备更强的可管理性、灵活性、透明性，它具有如下以往传统通信网和现行的光通信系统所不具备的优点。1、全光网通过波长选择器来实现路由选择，即以波长来选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式具有透明性的优点。透明性是指网络中的信息在从源地址到目的地址的过程中，不受任何干涉。由于全光网中信号的传输全在光域中进行，信号速率、格式等仅受限于接收端和发射端，因此全光网对信号是透明的。2、全光网不仅可以与现有的通信网络兼容，而且还可以支持未来的宽带综合业务数字网以及网络的升级。3、全光网络具备可扩展性，即新节点的加入并不会影响原来网络结构和原有各节点设备。网络可同时扩展用户、容量、种类。4、全光网还具备可重构性，可以根据通信容量的需求，实现恢复、建立、抗拒除光波长连接，即动态地改变网络结构，可为突发业务提供临时连接，从而充分利用网络资源。5、由于全光网比现有的网络多了一个光网络层，而光网络层中的许多光波器件是无源器件，因而可靠性高，而维护费用降低。要实现全光网络，必须研解决全光网的几项关键技术。1、光交叉连接（OXC）：OXC是全光网中的核心器件，它与光纤组成了一个全光网络。OXC交换的是全光信号，它在网络节点处，对指定波长进行互连，从而有效地利用波长资源，实现波长重用，也就是使用较少数量的波长，互连较大数量的网络节点。当光纤中断或业务失效时，OXC能够自动完成故障隔离、重新选择路由和网络重新配置等操作，使业务不中断，即它具有高速光信号的路由选择、网络恢复等功能。OXC除了提供光路由选择外，还允许光信号插入或分离出电网络层，它好像SDH中的DXC。2、光分插复用（OADM）：它具有选择性，可以从传输设备中选择下路信号或上路信号，或仅仅通过某个波长信号，但不影响其他波长信道的传输。OADM在光域内实现了SDH中的分插复用器在时域内完成的功能，且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号。它能提高网络的可靠性，降低节点成本，提高网络运行效率，是组建全光网必不可少的关键性设备。3、掺饵光纤放大器（EDFA）：在光纤通信中采用WDM技术能实现超大容量、超高速的光传输。而EDFA的商用可以使全光中继成为现实。EDFA是80年代末发展起来的一种新型光放大器件，它具有高增益、低噪声、宽频带、增益特性与编振无关，以及对数据速率与格式透明等特点。它可以对波长在1530～1575mm的光信号同时放大，在1550mm波段，EDFA的放大增益可达30～40dB。EDFA不但结构简单，与光纤耦合方便，而且连接损耗小。EDFA可用于100个信道以上的密集波分复用传输系统、接入网中的光图像信号分配系统、空间光通信，以及用于研究非线性现象等。EDFA是目前光放大技术的主流，它能简化系统，降低传输成本，增加中继距离，提高光信号传输的透明性，是实现全光网的关键器件。全光网对管理和控制提出了新的问题，1、现行的传输系统（SDH）有自定义的表示故障状态监控的协议，这就存在着要求网络层必须与传输层一致的问题。2、由于表示网络状况的正常数字信号不能从透明的光网络中取得，所以存在着必须使用新的监控方法的问题。3、在透明的全光网中，有可能不同的传输系统共享相同的传输媒质，而每一不同的传输系统会有自己定义的处理故障的方法，这便产生了如何协调处理好不同系统、不同传输层之间关系的问题。对于以上每一种问题都要有相应的处理方案。从现阶段的WDM全光网发展来看，网络的控制和管理要比网络的实现技术更具挑战性，网络的配置管理、波长的分配管理、管理控制协议、网络的性能测试等都是网络管理方面需解决的技术。若没有行之有效的网管控制系统，则全光网是无法商用的。要实现真正的全光网络通信还需要一些时间，还需要解决一些核心技术，但全光网络必定会成为下一代通信网络。