光傳送網(wǎng)與光電子工業(yè)

自上世紀(jì)末以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)的迅速擴(kuò)展推動(dòng)了信息通信的大發(fā)展，后者的發(fā)展又為前者提供了進(jìn)一步增長(zhǎng)的有利條件。如此，兩者之間的良性影響，更加速了互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍向各個(gè)角落滲透。與此同時(shí)，個(gè)人電腦和移動(dòng)電話的普及，已經(jīng)并繼續(xù)在形成一種十分有利的大環(huán)境，使開(kāi)展各種網(wǎng)上的電子活動(dòng)(如電子商務(wù)、電子物流、遠(yuǎn)程教育、電子政務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等)成為可能。而且，真正可以做到全方位、全天侯，不管何時(shí)、何地都可以進(jìn)行。

從信息傳送能力的觀點(diǎn)出發(fā)，國(guó)際電信聯(lián)盟的ITU-TG.803規(guī)范建議將電信網(wǎng)看作一種傳送網(wǎng)，泛指在不同地理位置之間輸送用戶(hù)信息的“網(wǎng)絡(luò)”功能的資源，構(gòu)成電信網(wǎng)的各種功能可以分成兩大類(lèi)：傳送功能群(將任何電信信息從一點(diǎn)傳至其它點(diǎn))；控制功能群(實(shí)現(xiàn)各種輔助服務(wù)與操作和維護(hù)功能)。由于傳送網(wǎng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它有眾多的組成部分，為簡(jiǎn)化描述，同時(shí)也便于設(shè)計(jì)和維護(hù)，G.803建議用分層(Layering)和分割(Partitioning)概念為傳送網(wǎng)建立模型。于是，從縱向來(lái)看，傳送網(wǎng)廣義地分為三層：客戶(hù)(電路)層、通道層、傳輸(媒質(zhì))層。此三層中，相鄰層之間具有客戶(hù)/服務(wù)器關(guān)系，依次前者是后者的客戶(hù)，后者為前者提供服務(wù)(承受負(fù)荷)，參見(jiàn)圖1。

我們知道，互聯(lián)網(wǎng)是直接與“上網(wǎng)”用戶(hù)打交道，因此它屬于客戶(hù)層，其本身應(yīng)由通道層和傳輸層所支撐。為此，建設(shè)一種靈活的、規(guī)?？缮炜s的、具有多種潛能的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，將是一個(gè)十分重要的基本條件。

由圖1可以看出，傳輸(媒質(zhì))層網(wǎng)是基礎(chǔ)，它承載著所有的通道層和客戶(hù)層網(wǎng)。形成通道層功能的有PDH、SDH/SONET和ATM等電域技術(shù)，它們都已有十余年以上的發(fā)展史。而對(duì)于以光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形成的傳輸(媒質(zhì))層網(wǎng)的研發(fā)和建設(shè)自20世紀(jì)末以后才顯得特別活躍，從客觀上說(shuō)，光纖通信技術(shù)的發(fā)展以及信息通信業(yè)務(wù)的劇增這兩方面的因素促進(jìn)了對(duì)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的快速發(fā)展。20世紀(jì)90年代中，光纖傳輸很快從“一纖一波”發(fā)展到“一纖多波”。光纖傳輸、波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的特點(diǎn)及以此為基礎(chǔ)的組網(wǎng)潛力使得基于密集波分復(fù)用(DWDM)的光網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑成為傳送層的最佳基礎(chǔ)。為此，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與建設(shè)已在全球范圍成為一個(gè)熱點(diǎn)。

但是，如何以及發(fā)展什么樣的光網(wǎng)還很有講究，關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)對(duì)光信號(hào)的透明程度。從網(wǎng)絡(luò)對(duì)光信號(hào)的透明性來(lái)說(shuō)，能做到全透明當(dāng)然很好，它可以全面而充分地利用光及光纖的潛力，網(wǎng)絡(luò)的帶寬幾乎無(wú)限。相對(duì)來(lái)說(shuō)，半透明就只能有限地利用光及光纖的潛力，網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)受光-電-光轉(zhuǎn)換及電子電路的限制。但從另一方面來(lái)說(shuō)，它們可以利用電域已成熟的技術(shù)和資源，例如SDH技術(shù)及已大量敷設(shè)的SDH設(shè)備。從技術(shù)上看，目前實(shí)現(xiàn)全透明網(wǎng)還有不少難處。為避免技術(shù)與運(yùn)營(yíng)上的困難，ITU-T建議按光傳送網(wǎng)(OTN)的概念來(lái)研究光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。OTN是據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的功能及主要特征來(lái)定名，它不限定網(wǎng)絡(luò)的透明性，其最終目標(biāo)是全透明的全光網(wǎng)絡(luò)。但是，可以從半透明開(kāi)始。

OTN的概念既從實(shí)際出發(fā)，反映出光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)性，又從光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)示發(fā)展OTN的階段性。圖2從光傳送技術(shù)、光聯(lián)網(wǎng)方式，光路連接特點(diǎn)，以及網(wǎng)絡(luò)效率幾方面的發(fā)展預(yù)示出光傳送網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段及其特點(diǎn)。從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)來(lái)看，目前多數(shù)還只處于相對(duì)效率較低的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初級(jí)階段，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的WDM系統(tǒng)主要還是用以擴(kuò)大傳輸容量。少數(shù)發(fā)展較快的城市，也只是處于從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)WDM向OADM/OXC發(fā)展。一些光聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，例如波長(zhǎng)變換技術(shù)等也只是處于實(shí)驗(yàn)室階段，遠(yuǎn)期的以快速光交換為基礎(chǔ)的光分組技術(shù)只是處于探索階段。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的DWDM光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成如圖3所示。圖中OA通常為摻鉺光纖放大器(EDFA)，OMUX/ODMUX為波分復(fù)用/解復(fù)用器。它們都是無(wú)源器件，分別可將不同波長(zhǎng)的支路信號(hào)復(fù)用成一個(gè)含有多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)或執(zhí)行相反工作。在相同的支路信號(hào)速率情況下，與單一工作波長(zhǎng)的系統(tǒng)相比，它的傳輸容量可增大N倍，而且，容量的增減只是增減OMUX/ODMUX的支路接入數(shù)。光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接設(shè)備(OXC)的引入將可為光聯(lián)網(wǎng)提供更加有效的手段。OADM可以動(dòng)態(tài)地選擇分插波長(zhǎng)，靈活地組網(wǎng)。OXC可為光網(wǎng)絡(luò)提供經(jīng)濟(jì)有效的恢復(fù)和路由功能，形成大容量或超大容量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)直接在光域進(jìn)行管理的核心光網(wǎng)(ON)。

組成DWDM系統(tǒng)及整個(gè)光傳送網(wǎng)的主要光器件通常有如下五大類(lèi)：

* 光發(fā)送器/接收器，包括激光器和調(diào)制器；

* 光復(fù)用器/解復(fù)用器；

* 光放大器；

* 光分插復(fù)用器/光交叉連接設(shè)備；

* 其它(衰耗器、光開(kāi)關(guān)、耦合器、分光器、濾波器、光纖等)。

一些有關(guān)纖維光子技術(shù)市場(chǎng)調(diào)查指出：DWDM系統(tǒng)的市場(chǎng)從1997-2000四年間累計(jì)年增長(zhǎng)率達(dá)73%，1997年17億美元，1999年42億美元，2000年猛增至89億美元。在此一年期間，DWDM的供應(yīng)商從15家上升至30多家(盡管這期間業(yè)界有許多公司兼并)。運(yùn)用DWDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商則從75家攀升至175家。光傳送的發(fā)展已經(jīng)并將不斷地促使DWDM設(shè)備逐步從長(zhǎng)距離的核心網(wǎng)向更靠近用戶(hù)的城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)擴(kuò)展。因此，光聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備及其組成器件的需要量和品種將會(huì)有更多的增加。2000年預(yù)測(cè)：到2003年，長(zhǎng)途為4倍，城域網(wǎng)10倍，光交換30倍，光網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)增長(zhǎng)將是十分可觀的。

鑒于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的爆炸性增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的巨大而持續(xù)的推動(dòng)力，以DWDM技術(shù)為基礎(chǔ)的光傳送網(wǎng)所具有的巨大帶寬潛力，能經(jīng)濟(jì)、靈活、有效地利用已有光纖傳輸設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)能力等的優(yōu)點(diǎn)，使得光傳送網(wǎng)及相應(yīng)的光電子工業(yè)近年來(lái)持續(xù)高速增長(zhǎng)。

光纖內(nèi)蘊(yùn)藏著幾乎無(wú)限的帶寬潛力，不斷發(fā)展的光子技術(shù)為我們發(fā)掘和利用這些帶寬資源提供手段。發(fā)展OTN不僅是信息社會(huì)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代之必須，同時(shí)它本身又會(huì)促進(jìn)光子工業(yè)的飛速發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)與之相關(guān)的整個(gè)光電子工業(yè)。