打造坚实的全光网

 
打造坚实的全光网 李广成
（本文作者为烽火通信科技股份有限公司副总裁）
●光交换／光路由构成全光网的核心器件

　　全光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不必经过光／电、电／光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络的最基本积木单元。由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。

　　在理想的全光网中，信号的交换、选路、传输和恢复等所有功能都以光的形式进行。目前的全光网络并非是整个网络的全部光学化，而是指光信息流在传输和交换过程中以光的形式存在，用电路方法实现控制部分。从当前光电子元器件的现状和发展趋势来看，力图实现整个网络的全光化是不现实也是不必要的。全光网络主要由核心网、城域网和接入网三层组成，三者的基本结构相类似，由DWDM系统、光放大器、OADM（光分插复用器）和OXC（光交叉连接设备）等设备组成。全光网络有星形网、总线网和树形网3种基本类型。全光网络的相关技术主要包括光交换／光路由（全光交换）、光交叉连接、全光中继和光分插复用等。

　　光交换／光路由属于全光网络中要害光节点技术，主要完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换及选路，它所完成的最要害工作就是波长变换。由于实质上是对光的波长进行处理，所以更确切地说，光交换／光路由应该称之为波长交换／波长路由。全光网络的几大优点如带宽优势、透明传送、降低接口成本等都是通过该技术体现的。从功能上划分，光交换／光路由、OXC、OADM是顺序包容的，即OADM是OXC的特例，而OXC是光交换／光路由的特例。由于OXC和光交换／光路由还在发展之中，目前对光交换／光路由的命名比较混乱，有的公司把现有的OADM、OXC都称为光交换系列（Optical Switching），有的又称之为光路由器（Optical Router）。所以目前的光交换／光路由大多以OXC甚至OADM暂时充当。

●发展光交换／光路由是实现全光网的必由之路

　　通常OXC有3种实现方式：光纤交叉连接、波长交叉连接和波长变换交叉连接。其中，光纤交叉连接以一根光纤上所有波长的总容量为基础进行交叉连接，容量大但不灵活；波长交叉连接可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用相同波长的任何光纤上。比如，波长λ1、λ2、λ3和λ4从输入端1号纤输入，波长交叉连接可以将这4个波长选路到输出端口的1、2、3和4号纤上去。现在也有人将这种波长交叉连接称为无源光路由器（Passive Router），它的波长可以通过空间分割实现重用。波长的选路路由由内部交叉矩阵决定，一个N×N的交叉矩阵可以同时建立N平方条路由。它的其他几个别名是拉丁路由器（Latin routers）、波导光栅路由器WGRs（waveguide grating routers）和波长路由器WRs（wavelength routers）；波长变换交叉连接可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用不同波长的任何光纤上，具有最高的灵活性。它和波长交叉连接的区别是可以进行波长转换。

　　今后的高速宽带网络一定是全光网络加ip业务网的格局。国内外的电信设备供给商TEP和IP设备供给商IEP都在加紧研制开发系列化的光交换／光路由产品。

　　自从上个世纪90年代以来，世界各大电信厂商竞相研究和试制用于光传送网络节点的OXC，其中部分设备已经过现场实验并取得很大成功。OXC作为全光网络中的交换节点，研制开发OXC设备已成为通信领域的热点之一。美国、日本以及欧洲的少数闻名公司已经完成了OXC传输设备的一些现场实验，在系统与网络间的兼容性、OXC设备的级联特性、系统的保护倒换能力、网络治理等方面取得了不少成功的经验。法国阿尔卡特研究中心在1000公里的无色散位移光纤上用WDM传送方式对无代价的OXC级联进行了实验，速率为2．5Gbps，实验中采用了3个4×4的8信道OXC设备；日前已申请破产保护的美国世界通信公司建成了第一条OXC运行网络，该网络是美国3家公司联合进行的现场试验，此OXC网络为多模系统，可接收72个收／发往返信号，提供100ms的交换，插入损耗小于2．5dB。

●光交换／光路由技术应用广泛

　　光交换／光路由由于能保持信号的光域特性，突破了电子网络的速率瓶颈，可以快速为客户提供端到端的高速宽带路由及虚拟光纤网络，可以为网络提供商节约25％的费用，与电子交换系统相比，可以提高速率十几倍。

　　WDM作为一种非常有效的扩容手段，随着技术的成熟已越来越显示出强大的生命力，市场需求急剧增加，但目前商用的WDM系统最大的缺点是缺乏足够的灵活性和可靠性，不能对业务进行有效的保护，由此，光联网技术应运而生。这种以WDM为基础，由OXC、OADM构成的光传送网，可以在光域上实现高速信息的传输、交换和故障恢复，具有结构简单、可靠性高、透明性好等突出优点。非凡是它能够提供自愈环保护、具有软件配置波长上下能力和一定的波长交叉能力、网管较完善的OADM设备，目前就可在现有网络中应用。以我国目前已建和在建的WDM／SDH工程为例，若要对业务进行保护，WDM必须组成环网结构，在每个节点采用两套WDM端机构成背靠背方式，使业务的保护在SDH层完成。假如用具有自愈功能、配置灵活的OADM设备组网，将会很轻易做到。

　　此外，光交换／光路由还可以用于IP网络、光层的恢复、传送网关、带宽治理、网络恢复和光通道治理。


●光交换／光路由市场前景广阔

　　世界各国都在着手研究开发全光网络产品，力求解决现行通信网中由于电子处理速度而形成的瓶颈问题。以光交换技术为基础的全光网络将是新世纪的骨干网络。

　　我国的通信网规模已跃居世界前列，已形成相当的光纤骨干网格局，随着通信业务量的飞速增长和形式日趋多样化，如何在现有通信网的基础上进一步扩大通信容量和实现业务的交叉互连将成为迫切的实际问题，作为未来通信发展方向的WDM光传送网，可为这一迫切问题提供很好的解决方案。

　　据有关资料统计，通信产业投入1亿元会在10年内使国民生产总值增加13．8亿元。社会效益比自身的经济效益大得多。通信网中一般交换设备的投入远大于传输设备，因此，光交换设备的市场潜力很值得挖掘。OXC和OADM是全光网络中至关重要的设备。它们既具备光互连的功能，又是全光网络中的交换节点。波长转换器也是全光网络中的要害器件。借助它可以广域地互连不同的光子网。这3种设备不但是未来全光网络的要害组成部分，也是当前DWDM光传送网的要害设备，市场前景十分广阔。