韋樂平
近幾年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，電信管理體制的改革以及電信市場(chǎng)的逐步全面開放，光纖通信的發(fā)展呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面，預(yù)計(jì)2000年世界信息傳輸網(wǎng)的80％以上的業(yè)務(wù)將由光纖通信完成。
1 傳輸體制全面轉(zhuǎn)向
傳統(tǒng)的光纖通信是以準(zhǔn)同步傳輸體制（PDH）為基礎(chǔ)的，隨著網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜和龐大，以及用戶要求的日益提高，這種傳輸體制正暴露出一系列不可避免的內(nèi)在缺點(diǎn)，一種有機(jī)地結(jié)合高速大容量光纖傳輸技術(shù)和智能網(wǎng)元技術(shù)的新傳輸體制——光同步傳送網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，ITU－T將之稱為同步數(shù)字體系（SDH）。
這種技術(shù)體制一誕生就獲得了廣泛的支持，年銷售額已超過(guò)70億美元。我國(guó)也已成為世界SDH大國(guó)。有趣的是，原來(lái)一直沿用北美SONET體制的我國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)，象日本、韓國(guó)、臺(tái)灣也先后決定從SONET體制轉(zhuǎn)向SDH體制。
2 向超高速系統(tǒng)發(fā)展
傳統(tǒng)的光纖通信發(fā)展始終在按照電信號(hào)的時(shí)分復(fù)用（TDM）方式進(jìn)行，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每個(gè)比特的成本大約下降30％～40％，因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續(xù)提高的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mb／s增加到10Gb／s，可以攜帶12萬(wàn)條話路，其速率在20年時(shí)間里提高了2000倍，比同期的微電子技術(shù)的集成度增長(zhǎng)速度還要快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。目前10Gb／s系統(tǒng)已開始批量裝備網(wǎng)絡(luò)，全世界安裝的終端已超過(guò)100O個(gè)，主要在北美、歐洲、日本和澳大利亞也有少量試驗(yàn)和商用系統(tǒng)。
3 向超大容量波分復(fù)用系統(tǒng)演進(jìn)
如前所述，采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的20Onm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一根光纖上傳送，則可以大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用（WDM）的基本思路。鑒于近幾年來(lái)技術(shù)上的重大突破和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。如果認(rèn)為1995年是起飛年的話，其全球銷售額僅僅為1億美元，而2000年預(yù)計(jì)可超過(guò)40億美元，2005年可達(dá)120億美元，發(fā)展趨勢(shì)之快令人驚訝。目前全球?qū)嶋H敷設(shè)的WDM系統(tǒng)已超過(guò)2000個(gè)，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)160Gb／s（16×10Gb／s），美國(guó)朗訊公司宣布年底將推出80個(gè)波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)，其總?cè)萘靠蛇_(dá)200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）。實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6THz（132×20Gb／s）�？梢哉J(rèn)為近兩年來(lái)超大容量密集波分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)展是光纖通信發(fā)展史上的又一次劃時(shí)代的里程碑，為全球信息高速公路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4 實(shí)現(xiàn)全光聯(lián)網(wǎng)
上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無(wú)疑是如虎添翼，增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光的分插復(fù)用器（OADM）和光的交叉連接設(shè)備（OXC）均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，即能直接在光路上對(duì)不同波長(zhǎng)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)上下和交叉連接功能。
實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：
·實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)（一對(duì)光纖達(dá)80～320Gb／s）；
·實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量不斷增長(zhǎng)；
·實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性，達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的；
·實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性，允許互連任何系統(tǒng)和制式的信號(hào)；
·實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。
鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研，特別是美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局（DARPA）資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。全光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一次新的光通信發(fā)展高潮，有人將1998年稱為光聯(lián)網(wǎng)年并不過(guò)分。其標(biāo)準(zhǔn)化工作將于1999年基本完成，其設(shè)備的商用化時(shí)間也大約在2000年左右。建設(shè)一個(gè)最大透明的、高度靈活的和超大容量的國(guó)家骨干光網(wǎng)絡(luò)不僅可以為未來(lái)的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NIl）奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，而且也對(duì)我國(guó)下一世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛以及國(guó)家的安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。
5 新一代光纖和新一代光纜的建設(shè)高潮
5.1 新一代的非零色散光纖
目前的公用電信領(lǐng)域幾乎由單模光纖一統(tǒng)天下。然而，隨著光纖網(wǎng)容量需求的迅速增長(zhǎng)，傳輸速率已經(jīng)增長(zhǎng)到10Gb／s，波分復(fù)用技術(shù)也開始應(yīng)用，無(wú)再生傳輸距離也隨著光纖放大器的引入而迅速延長(zhǎng)。面對(duì)這種超高速、超大容量、超長(zhǎng)傳輸距離的新形勢(shì)，傳統(tǒng)的色散未移位單模光纖（稱為G.652光纖）已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì)。針對(duì)G.652光纖的弱點(diǎn)，近兩年出現(xiàn)了一種新型的非零色散光纖，稱之為G.655光纖。這是一種專門為下一代超大容量波分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新型光纖。目前北美新敷設(shè)干線光纜已放棄G.652光纖和G.653光纖，全部轉(zhuǎn)向G.655光纖。第二代的G.655光纖——大有效芯徑的光纖也已經(jīng)問(wèn)世，具有更合理的色散規(guī)范值，可以更有效地克服光纖非線性的影響，從根本上緩解了系統(tǒng)容量增加的限制，最適合于以10Gb/s為基礎(chǔ)的高密集波分復(fù)用系統(tǒng)，代表了干線光纖的最新發(fā)展方向。
5.2 新一輪的干線光纜建設(shè)高潮
前幾年人們?cè)毡檎J(rèn)為，發(fā)達(dá)國(guó)家的干線光纜建設(shè)已經(jīng)基本結(jié)束，然而近兩年來(lái)IP業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)所引發(fā)的對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的巨大需求導(dǎo)致了新一輪的干線光纜建設(shè)高潮。為此，不少有遠(yuǎn)見的電信公司特別是那些新興的以經(jīng)營(yíng)IP業(yè)務(wù)為主的電信公司掀起了新一輪大規(guī)模建設(shè)光纜網(wǎng)的高潮。以著名的新興公司Qwest為例，計(jì)劃在1998年底前新建總共為2.5萬(wàn)公里的光纜，覆蓋全美。其特點(diǎn)是全部采用最新的G.655光纖，并具有高達(dá)120芯的光纖密度。Worldcom，Global Link和Level 3等公司都在建全國(guó)性的骨干網(wǎng)，全部采用G.655光纖。
6 IP over SDH與IP over Optical
以IP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力，因而能否有效地支持IP業(yè)務(wù)已成為新技術(shù)能否有長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)壽命的標(biāo)志。
目前，ATM和SDH均能支持IP，分別稱為IP over ATM和IP over SDH，兩者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多業(yè)務(wù)支持能力的優(yōu)點(diǎn)以及IP的簡(jiǎn)單、靈活、易擴(kuò)充和統(tǒng)一性的特點(diǎn)，可以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的，不足之處是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳輸效率低、開銷損失大（達(dá)20％～30％）。而SDH與IP的結(jié)合（IP over SDH）恰好能彌補(bǔ)上述IP over ATM的弱點(diǎn)。其基本思路是將IP數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）直接映射到SDH幀，省掉了中間復(fù)雜的ATM層。具體做法是先把IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝進(jìn)PPP分組，然后再利用HDLC組幀，再將字節(jié)同步映射進(jìn)SDH的VC包封中，最后再加上相應(yīng)SDH開銷置入STM－N幀中即可。
IP over SDH在本質(zhì)上保留了因特網(wǎng)作為IP網(wǎng)的無(wú)連接特征，形成統(tǒng)一的平面網(wǎng)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高了傳輸效率，降低了成本，易于實(shí)現(xiàn)IP組播和兼容不同技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)容量和擁塞控制能力差，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)路由表太復(fù)雜，只有業(yè)務(wù)分級(jí)，尚無(wú)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)質(zhì)量，對(duì)高質(zhì)量業(yè)務(wù)難以確保質(zhì)量，尚不適于多業(yè)務(wù)平臺(tái)，是以運(yùn)載IP業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)的理想方案。隨著千兆比高速路由器的商用化，其發(fā)展勢(shì)頭很強(qiáng)。例如美國(guó)Sprint公司和GTE公司已決定采用Cisco的GSR12000高速路由器作為節(jié)點(diǎn)建立IP骨干網(wǎng)。世界最大的ISP－UUNet也宣布將在骨干網(wǎng)上采用IP over SDH。另外，對(duì)于跨洋的點(diǎn)到點(diǎn)通信這樣簡(jiǎn)單的骨干網(wǎng)顯然無(wú)需采用復(fù)雜的IP over ATM，此時(shí)IP overSDH是非常適合的技術(shù)手段。采用這種技術(shù)的關(guān)鍵是千兆比高速路由器，這方面近來(lái)已有重大突破性進(jìn)展，例如美國(guó)Cisco公司已于1997年9月推出12000系列千兆比特交換路由器（GSR），可以在千兆比特速率上實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)選路，還具有5～60Gb／s的多帶寬交換能力，提供靈活的擁塞管理、組播和QoS功能，其骨干網(wǎng)速率可以高達(dá)2.5Gb／s，將來(lái)能升級(jí)至10Gb／s。這類新型高速路由器的端口密度和端口費(fèi)用已經(jīng)可以與ATM相比，轉(zhuǎn)發(fā)分組延時(shí)也已經(jīng)降至ms量級(jí)，不再是問(wèn)題。簡(jiǎn)言之，隨著千兆比特高速路由器的成熟和IP業(yè)務(wù)的大發(fā)展，IP over SDH將會(huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展趨向值得密切注視。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，當(dāng)IP業(yè)務(wù)量逐漸增加時(shí)，則有可能最終會(huì)省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡(jiǎn)單的統(tǒng)一的IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)（IP over Optical），其開銷最低，傳輸效率最高，因而最適用于未來(lái)超大型IP骨干網(wǎng)的核心匯接。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，IP over ATM，IP over SDH和IP over Optical將會(huì)共存互補(bǔ)，各有其最佳應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域。
7 結(jié)束語(yǔ)
從上述干線光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)來(lái)看，可以認(rèn)為光纖通信又一次進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的新高潮。而這一次發(fā)展高潮涉及的范圍更廣，技術(shù)更新更難，影響力和影響面也更寬，勢(shì)必對(duì)整個(gè)電信網(wǎng)和信息業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，也將對(duì)下一世紀(jì)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得密切注視和研究。
