淺析光纖網路的發展
摘要:光纖通訊是以光波為載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作為傳輸媒介,通過光電變換,用光來傳輸資訊的通訊系統。從國家骨幹通訊網到都會網路以及到使用者的接入網,基本上都是採用光纖通訊的方式實現的。
關鍵詞:光纖網路 傳輸容量 超高速 超長距離 DWDM 自動交換光網路
1 光纖網路的發展現狀和發展需求
光纖通訊是以光波為載波,利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作為傳輸媒介,通過光電變換,用光來傳輸資訊的通訊系統。從國家骨幹通訊網到都會網路以及到使用者的接入網,基本上都是採用光纖通訊的方式實現的。光纖通訊技術和計算機技術是資訊化的兩大核心支柱,計算機負責把資訊數字化,輸入網路中去;光纖則負責資訊傳輸的重任。目前,我國累計敷設光纜近400萬公里,累計光纖用量近8000萬公里。隨著當代社會和經濟的發展,資訊容量日益劇增,為提高資訊的傳輸速度和容量,光纖通訊技術有了突破性的發展,成為繼微電子技術之後資訊領域中的重要技術。
隨著網上辦公、3G行動通訊、遠端移動儲存等新業務的應用,人們對光纖通訊網的傳輸速度和容量需求不斷增長,甚至有些地區的單使用者接入速度要求達到1Gb/s,因此必須建設速度更快、容量更大的光纖通訊網才能滿足人們日益增長的通訊需求。為了滿足更高的使用者服務質量要求,對基層傳輸協議的更新也是很重要的。光纖網路快速發展的另一個應用領域是網格計算以及商業化的雲端計算,在未來幾年,這樣的計算將不再僅僅侷限於科學計算,而將進一步擴充套件到商業領域和軍事應用領域。如在軍事上成功應用的感測器網格和美國國防部耗資幾十億美元的
“全球資訊柵格”計劃,都是網格計算的應用。
2 光纖網路的新技術
2.1光纖高速傳輸技術
人們需要光纖網路的超高速、超大容量,但到目前為止我們能夠利用的最理想傳輸媒介仍然是光。因為只有利用光譜才能帶給我們充裕的頻寬。光纖高速傳輸技術現正沿著擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分複用DWDM系統三個方向在發展。單一光纖的資料傳輸容量在20年裡提升了萬餘倍;超長距離實現了1.28T128x10G無再生傳送8000Km;波分複用實驗室最高水平已做到273個波長、每波長40Gb。
2.2寬頻接入
光纖網路必須要有的支援,各種寬頻服務與應用才能開展起來,網路容量的潛力才能真正發揮。寬頻接入技術五花八門,主要有以下四種:一是基於高速數字使用者線VDSL;二是基於乙太網無源光網EPON的光纖到家FTTH;三是自由空間光系統FSO;四是無線區域網WLAN。
2.3無源光網路
無源光網路PON的概念由來已久,它具有節省光纖資源、減少線路和外部裝置的故障率,提高系統可靠性,節省維護成本、對網路協議透明的的特點,在光接入網中扮演著越來越重要的角色。同時,乙太網Ethernet技術以其簡便實用,價格低廉、易維護、可擴充套件、標準化和廣泛的商用軟硬體支援的特性,幾乎完全統治了區域網,隨著IP業務在城域和幹線傳輸中所佔的比例不斷攀升,乙太網也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進,逐漸向接入、城域甚至骨幹網上滲透。而乙太網與PON的結合,便產生了乙太網無源光網路EPON。它同時具備了乙太網和PON的優點,被認為是下一代網路中主要的寬頻接入技術。它通過一個單一的光纖接入系統,實現資料、語音及視訊的綜合業務接入,並具有良好的經濟性。業內人士普遍認為,FTTH是寬頻接入的最終解決方式,而EPON
也將成為一種主流寬頻接入技術。由於EPON網路結構的特點,寬頻入戶的特殊優越性,使得全世界的專家都一致認為,無源光網路是實現“三網合一”和解決資訊高速公路“最後一公里”的最佳傳輸媒介。
2.4自動交換光網路
下一代的光網路是以軟交換技術為核心,採用容量巨大高密集波分系統,具有自動配置功能的大容量光交換機,新一代的光路由器,各種適合於不同場合運用的低端光系統如MSTP和RPR,組成的智慧光網路。早在2002年AT&T在OFC上就稱“智慧光網路目前就已經成為現實”。構建高效靈活的自動交換光網路的重要節點裝置光交叉連線裝置OXC和光分插複用裝置OADM,隨著這些裝置的發展,智慧光網路有了新的發展,也就是自動交換光網路ASON,其最突出的特徵是在光傳送網中引入了獨立的智慧控制平面,利用控制平面來完成路由自動發現、呼叫連線管理、保護恢復等,從而對網路實施動態呼叫連線管理。
目前,光網路的發展主要是利用DWDM技術擴大傳輸容量,但是,隨著光分插複用OADM和光交叉連線OXC技術的逐步成熟,原來只是提供頻寬傳送的波長本身也能成為組網分插、交換、路由的資源。同時,在擴大傳輸容量的同時,如何有效的執行、管理和維護如此大規模的網路已經被人們提上日程。目前,光網路的管理與控制仍然採用類似於SDH網路的傳統模式,光網路只作為簡單的傳送介質。這種傳統的傳輸業務與通訊業務分別控制與管理的模式,使當前提供寬頻通道仍然只能採用靜態配置方式,不能靈活提供各種需要的頻寬。
隨著IP業務快速的增長及IP業務量本身的不確定性和不可預見性,使得對網路頻寬的動態分配要求越來越迫切。這種不可預見的業務需求要求具有很強動態效能的新型光網路出現,以適應新業務的需求。另外,在當前競爭激烈的通訊市場上,提供"即時服務"已經成為電信運營商競爭的關鍵優勢。因此,人們將在未來核心光網路中引入動態的網路配置方式,或稱"自動交換",以滿足資料/網際網路的無法預測的動態特性。這將充分提高網路的資源利用率,從而降低網路成本。為此,ITU-T等國際標準化機構提出自動交換光網路ASON的概念作為下一代光網路的標準草案。ASON這一概念的提出,是光傳送網的一大突破,它將交換功能引入了光層,促進了通訊網兩大技術--傳輸和交換的進一步革新和融合。
ASON是一個智慧化的光網路,它採用客戶/伺服器Client/Server的體系結構,具有定義明確的介面,可以使網路資源按照使用者的需求快速動態的分配,同時具有快速的網路恢復和自愈能力,能夠保證網路的可靠性和提供靈活的路由功能。現有的光通訊系統大都採用電路交換技術,而發展中的自動交換光網路憑藉其"智慧"交換技術為使用者提供了交叉連線、交換和路由等強大的功能,從而實現了網路的高速率和協議透明性。
ASON網路體系主要由智慧光傳輸裝置、智慧光交換裝置和智慧光終端裝置組成,並通過專門的智慧化的分散式控制軟體平臺完成ASON內的自動連線和交換的控制。ASON通過將網元智慧化,改集中式管理為分散式管理,將原來網管的許多功能下放到各網元中,從而實現了網路的實時管理。使許多原來需要人工參與的工作使得網路本身去完成,這極大地增強了整個網路的服務效率,使ASON能夠給使用者提供靈活、快速的服務。
3結語
專家分析說,隨著全球電信業的轉型,光通訊又一次進入蓬勃發展時期,而這次發展涉及的範圍更廣,技術更新更難,影響面也更寬。我國在超高速率、超大容量、超長距離光通訊方面取得的突破,尤其是基於40Gb/s系統的超高速超大容量光傳輸技術的應用,將大大改善通訊網的結構,人們期望的真正的全光網路的時代也會在不遠的將來到來,滿足社會資訊傳輸需求,並將產生巨大的社會效益和經濟效益。