光傳送網(wǎng)與光電子工業(yè)

自上世紀末以來，互聯(lián)網(wǎng)的迅速擴展推動了信息通信的大發(fā)展，后者的發(fā)展又為前者提供了進一步增長的有利條件。如此，兩者之間的良性影響，更加速了互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍向各個角落滲透。與此同時，個人電腦和移動電話的普及，已經(jīng)并繼續(xù)在形成一種十分有利的大環(huán)境，使開展各種網(wǎng)上的電子活動(如電子商務(wù)、電子物流、遠程教育、電子政務(wù)、遠程醫(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、何地都可以進行。

從信息傳送能力的觀點出發(fā)，國際電信聯(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：傳送功能群(將任何電信信息從一點傳至其它點)；控制功能群(實現(xiàn)各種輔助服務(wù)與操作和維護功能)。由于傳送網(wǎng)是一個龐大而復雜的網(wǎng)絡(luò)，它有眾多的組成部分，為簡化描述，同時也便于設(shè)計和維護，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，從縱向來看，傳送網(wǎng)廣義地分為三層：客戶(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/服務(wù)器關(guān)系，依次前者是后者的客戶，后者為前者提供服務(wù)(承受負荷)，參見圖1。

我們知道，互聯(lián)網(wǎng)是直接與“上網(wǎng)”用戶打交道，因此它屬于客戶層，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世紀末以后才顯得特別活躍，從客觀上說，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了對光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的快速發(fā)展。20世紀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、波分復用（WDM）技術(shù)的特點及以此為基礎(chǔ)的組網(wǎng)潛力使得基于密集波分復用(DWDM)的光網(wǎng)絡(luò)無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熱點。

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)對光信號的透明程度。從網(wǎng)絡(luò)對光信號的透明性來說，能做到全透明當然很好，它可以全面而充分地利用光及光纖的潛力，網(wǎng)絡(luò)的帶寬幾乎無限。相對來說，半透明就只能有限地利用光及光纖的潛力，網(wǎng)絡(luò)的性能會受光-電-光轉(zhuǎn)換及電子電路的限制。但從另一方面來說，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，目前實現(xiàn)全透明網(wǎng)還有不少難處。為避免技術(shù)與運營上的困難，ITU-T建議按光傳送網(wǎng)(OTN)的概念來研究光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及制訂相應(yīng)的標準。OTN是據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的功能及主要特征來定名，它不限定網(wǎng)絡(luò)的透明性，其最終目標是全透明的全光網(wǎng)絡(luò)。但是，可以從半透明開始。

OTN的概念既從實際出發(fā)，反映出光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)實性，又從光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢預示發(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，以及網(wǎng)絡(luò)效率幾方面的發(fā)展預示出光傳送網(wǎng)發(fā)展的三個階段及其特點。從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)來看，目前多數(shù)還只處于相對效率較低的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初級階段，點對點的WDM系統(tǒng)主要還是用以擴大傳輸容量。少數(shù)發(fā)展較快的城市，也只是處于從點對點WDM向OADM/OXC發(fā)展。一些光聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，例如波長變換技術(shù)等也只是處于實驗室階段，遠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。

點對點的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為波分復用/解復用器。它們都是無源器件，分別可將不同波長的支路信號復用成一個含有多個波長的光信號或執(zhí)行相反工作。在相同的支路信號速率情況下，與單一工作波長的系統(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可以動態(tài)地選擇分插波長，靈活地組網(wǎng)。OXC可為光網(wǎng)絡(luò)提供經(jīng)濟有效的恢復和路由功能，形成大容量或超大容量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并可以實現(xiàn)直接在光域進行管理的核心光網(wǎng)(ON)。

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

* 光發(fā)送器/接收器，包括激光器和調(diào)制器；

* 光復用器/解復用器；

* 光放大器；

* 光分插復用器/光交叉連接設(shè)備；

* 其它(衰耗器、光開關(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)市場調(diào)查指出：DWDM系統(tǒng)的市場從1997-2000四年間累計年增長率達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)。運用DWDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運營商則從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)備逐步從長距離的核心網(wǎng)向更靠近用戶的城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)擴展。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有更多的增加。2000年預測：到2003年，長途為4倍，城域網(wǎng)10倍，光交換30倍，光網(wǎng)絡(luò)的市場增長將是十分可觀的。

鑒于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的爆炸性增長對網(wǎng)絡(luò)帶寬的巨大而持續(xù)的推動力，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、靈活、有效地利用已有光纖傳輸設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)的升級能力等的優(yōu)點，使得光傳送網(wǎng)及相應(yīng)的光電子工業(yè)近年來持續(xù)高速增長。

光纖內(nèi)蘊藏著幾乎無限的帶寬潛力，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、網(wǎng)絡(luò)時代之必須，同時它本身又會促進光子工業(yè)的飛速發(fā)展，進而推動與之相關(guān)的整個光電子工業(yè)?！?/font>