对未来全光通信网的发展希望

shujuren

对未来全光通信网的发展希望　
张煦　
摘要　首先对未来的通信网发展前景作一概述，说明宽带通信是全光通信网的发展方向。最后指出网络的经济效益是未来通信网发展的重要准则。　
关键词　通信网　全光通信网　宽带通信　经济效益　
1　通信网发展前景概述　
　　根据近年国际报道，通信网建设在1998～1999年期间快速增长之后，紧接着在2000～2001年期间快速下降，而从2002年起又有可能再度快速增长。此后光通信网建设将持续大力发展，在2010年之前可能达到全国通信网(AON)的境界，进一步满足人类对通信的需求。每一国家的通信设施，不仅长途线路和市内中继线路、甚至用户接入线路都将越来越普遍地采用光纤传输，而且网络的交换设备电将全部采用光控制器件，整个网络从用户至用户将是“透明”的通信网，这才称得上全光通信网。当然，为了保障一定的经济效益，必须考虑到网络建设既适合实用，又保证低价节约。　
　　很明显，经营通信网的真正目的是为了推动信息时代前进，造福于广大人类，但也理所当然地期盼着在近期就能取得一定的经济效益。这意味着，通信网的建设和发展必须符合经济规律。未来的国家通信网选用全光通信网，正是因为全光通信网既能更好地满足全国广大通信用户的合理要求，又能有效地组成产生经济效益的平台，服务与效益是自然相结合的。　
　　未来发展的通信网应该包括“核心”和“边缘”两大部分主要设施，以及管理和控制连接所必需的App，边缘设施可能有较多的花样，以适应广大用户对各种信息日新月异的通信要求。核心设施比较固定，必将全部利用光信号实现控制路由和交换，因而是“透明”的。所有用户从网络边缘传来的各种各样的信息，都可以通过固定的核心迅速有效地传送至对方边缘的用户。　
　　未来通信网必将承担两类经费支出，即“建设支出”和“运营支出”。对于用户究竟需要发展哪些新业务，必须特别关心和确切了解，尽量满足用户的合理需要。实际上，通信网是新业务的平台，只有提供新业务才能产生新价值。为此，通信网的“核心”是经过预先精细推敲而慎重组成，它应能满足各种现行信息信号的传送；而“边缘”则应该是多种多样、经常变化，以适合用户随时发展的要求。　
　　光的波分多路复用(WDM/DWDM)，不仅是光传输线路的基本设施，而且在“核心”也起着重要作用。核心中几乎都由光器件承担重要功能，不再需要电/光和光/电转换，而是全由不同的光波来担负。这还是由光的波分多路复用发挥优势，包含光交叉连接(OXC)和光插分多路复接/解复器(OADM)作为关键器件设备。所以，概括地说，为了组成未来的全光通信网，不论传输线路和核心内部设施，都要依靠光波分多路复用的技术、设备和应用。至于核心内部运用光信号的每一光波长，可以各自载荷不同速率的数据信息，也可能允许它们属于各种不同的规约。　
　　至于网络边缘，则必需具有适应性，按用户具体情况而提供适当的功能。网络核心和边缘所需的各种动态控制工作，则由与之配合的App来承担。如网络需要提供用户的新业务，就相应地利用边缘新的App来应付。所以说，未来的通信网应该能够考虑到广大用户的长远需求，这样才能创造新的经济效益。也就是说，未来的全光通信网确实需要较多的技术和器件革新，以配合网络的扩展和改造业务，从而使网络产生新的价值，符合未来信息时代对社会服务的要求。　
　　以上说明，通信网将是未来信息时代社会的一项最基本的设施，社会各阶层都将需要使用既广泛又灵活的光通信网。所以，在未来通信网的设计和建设过程中，一方面要提供密切适应公众需要的设施，另一方面则应当念念不忘降低建设和运营两类经费支出，让讲求节约的公众乐于普遍使用。　
2　宽带通信是发展方向　
　　近年来，各个国家的公用通信网业务量确实一年比一年兴旺发达。不仅政府部门行政管理的通信业务普遍增加，而且人民大众的商业、教育、文娱生活等活动都需要通信网提供通路实现相互通信。所有电子商业、电子政府、电子教育、电视节日传送、局部网相互联系等，都需要利用和依靠城市和国家的公用通信网。　
　　公用通信网的建设不仅限于通信网本身，也要从多方面考虑建设和发展各种各样的用户接入设施。从近年通信网建设趋向看，用户接入网不再局限于传统的用户接入对绞铜线电缆，其显著的特征是向宽带通信业务发展，特别是有线电视(CATV)、非对称数字用户线(ADSL)和光纤进入家庭(FTTH)，以及移动宽带通信(MBB)等都在蓬勃发展。据日本报道：CATV在2007年将有400万线，ADSL将从现在的100万线增加至2007年的l　500万线，FTTH则从2004年开始剧增至2010年的1　300万线。在未来的通信网中，超宽带的FTTH光通信和移动宽带接入无线通信必将兴旺发达，为广大用户乐于使用。用户越来越向往图像和高速数据通信，因而通信网和接入网必须向宽带方向发展。　
光纤线路的宽带传输功能已被证明非常有用，近年实际推广的光纤线路已经住长波长(1　530～1　610　nm)很宽的波段内显示出低损耗和低色散的特性，C波段和L波段成为光纤长途通信的主要波段。还有，在制造光纤的过程中，已经能够设法消除掉原来在l　400nm波长附近出现的吸水损耗高峰，从而让1　450　nm附近的波长可能用于通信，出现又一很宽的有用波长窗口，称为S波段。至于较早发现的零色散波长1　350　nm，虽然没有宽窗口，但也可充分利用。至于短波长850　nm附近也有不少有益的应用，特别适合于局部区域网(LAN)内部短距离的多模光纤使用，而且它们的制造成本特别低廉。　
　　现在大家已经达成共识：为迎接信息时代的来临，必然要大力发展宽带图视信息和高速数据信息的通信业务，而光纤线路的成功应用是今后发展宽带通信的有力保证和必由之路。而光纤上装置波分多路复用(DWDM)设施，以便同时传输多路通信是完全可靠的。这种经验近来又从光纤线路扩充至通信网内部节点使用的各种器件和交换设备。为了实现宽带多路通信，只能让电设施进化至光设施。通信网的核心所包含的各节点，不仅它们必然利用光纤来实行互相连接，而且每一节点内部的所有器件都一律改用光器件，即由光波长控制的各种器件。　
3　网络的经济效益是重要准则　
　　如前所述，未来的通信网将是全光通信网，它必将加大网络的带宽容量，以便更多地开发各种各样的新业务，符合广大用户随时增长的需要，满足各种数字信息比特率和带宽及规约的使用要求。这就不仅要求网络的全光核心具有较大的容量，核心内部全是光信号起作用，不再容许电的存在，而且要求网络边缘具有较大能力，以适应各种各样的用户需要和随时增加的容量，所以称为“适应性边缘”。　
　　不论是网络的全面规划，网络的综合管理，还是智能的光控制App，都有可能减少对网络的不必要投资或减少运营成本。动态控制能力可使网络加快提供新业务，从而增加新收入。新业务的引入，按需提供带宽，以及加多开发专用光通信网等，都将增加网络效益。当然，网络App既然适于提高网络的运营效率，必将影响到网络的运营耗费，所以，网络App的规划和设计极为重要，应该特别予以重视。　
　　在宽带通信网网络设备的容量不断加大的情况下，光接口将到处有应用，而且趋向于提高运用速率。因此，小型和价廉的光接口将越来越多，以满足网络发展需要。例如，长波长的垂直腔面发射激光管(VCSEL)将增加使用，以降低网络成本。而且它们的功耗较小，它们将在FTTH和高速Gbit/s级以太网(GbE)，以及同步数字系列(SDH)的接口等许多场合应用，信息速率可达1OGbit/s。　
　　光纤线路传输C波段和L波段可以利用掺铒光纤放大器(EDFA)，载荷160路信息，如每路信息速率为10　Gbit/s，则总容量可达1.6　Tbit/s，频谱利用效率为0.2　bit/s/Hz。实际上，频谱效率有可能提高至O　.4　bit/s/Hz，因而光纤总传输容量可能增至3.2　Tbit/s。近年国际报道，光纤通信又在为新的波段制造新的光纤放大器，并进行偏振复用试验和新的边带调制方案，频谱利用效率将提高至1.0　bit/s/Hz。国际通信学术会议上每次都有新的大容量、长距离光纤传输实验系统报道。　
　　在全光通信网的全光核心节点中，光交叉连接(OXC)和光插分复接器(OADM)是最主要的部分。尤其是全光(OOO)的OXC，比光电光(OEO)的更加节约成本。它们可能容许小均匀的波带用于交叉连接，籍以降低成本。总的来说，利用DWDM可以显著地降低传输成本，而利用OXC可以降低节点成本。所以说它们在未来的全光通信网中将受到高度重视和更多利用。　
　　至于网络App，也在不断出现革新。主要是设计出更先进的网络管理和控制方案，需要制备完善的“控制平面”，并能统一管理网络元件和传输线路。当传输路由的某一部分出现故障时，管理机构应能尽快提供另一路由或另一波长，使传输能继续进行。未来的网络备有智能的管理和控制系统，可根据业务进行情况，自动保证最好性能和运行正常。