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光网络技术发展与展望(韦乐平)
光网络技术发展与展望
韦乐平
经历了光纤泡沫和多年沉寂的光通信开始呈现良好的发展势头。以对等通信(P2P)业务为代表的互联网业务蓬勃发展，移动业务持续高速增长，IPTV业务蓄势待发，世界网络带宽需求的年增长率依然高达50%～100%。这些业务层面上的发展对电信网的基础——光网络提出了新的容量、功能和性能上的需求。下面仅对光网络领域的若干热点技术发展趋势作简要总结和展望。
1、40Gbit/s系统的发展和应用
40Gbit/s系统主要具有如下优势：可以更有效地使用传输频带，频谱效率较高;当40Gbit/s系统的成本降到10Gbit/s系统成本的2.5倍以下时，便可以实现大规模商用，从而降低传输成本;1个网元代替4个网元，可以减少OAM成本、复杂性以及备件数量;可以有效减少IP链路数量，提高节点的扩展性，改进核心网的效率和功能。
近年来，以P2P为代表新的互联网应用的普及导致IP流量持续快速增加，以10Gbit/s为基础的现有长途WDM网络已经呈现出“力不从心”的状态，部分段落80×10Gbit/s容量已经用完，对40Gbit/sWDM系统的需求与日俱增，其应用已经被提到日程上来。
除市场需求因素外，影响40Gbit/s系统应用的主要因素是技术、价格和光缆线路的PMD(极化模色散)性能。首先，从技术方面来看，40Gbit/s系统经过多年的发展，在技术上有了长足的进步。可以应用于不同场景的多种调制技术(如DQPSK、DP-QPSK、DRZ、DPSK、ODB等)已经商用或接近商用，各种适用于40Gbit/s的有源和无源器件大量问世使成本快速下降，并且各种器件的功率平坦度、非线性、色度色散、极化模色散性能明显改进，从而使系统设计的功率余度要求可以适度放宽。特别是DQPSK、DP-QPSK调制技术、电子色散补偿和超级带外FEC编码等一系列新技术的突破和成熟为长途应用的性价比改进提供了坚实的基础。DP-QPSK的色度色散容限已经达到50000ps/nm，PMD容限已经达到25ps，具备了十分良好和宽松的实际网络应用基础。各种超级带外FEC编码的净增益已经达到10dB左右，为实际系统的设计提供了足够的功率预算。其次，从成本方面来看，各种器件技术的性能改进和量产的加大，整个系统的成本已经降到10Gbit/s系统的3.5～4.5倍，尽管离规模应用的2.5倍门限值还有差距，但是已经处于可以启动阶段。最后，从光缆的PMD特性来看，当速率提高到40Gbit/s后，PMD受限将导致传输距离随传输速率的平方关系成反比例减少，传输距离将减少到1/16，且二阶PMD的影响变大。我国光缆网的PMD特性究竟能否有效支持40Gbit/s的长距离传输，需要进行大规模的实地测试后才知道。近来在中国电信进行的实际研究结果表明，我国京广线以东地区敷设的多数光缆的PMD性能基本能够满足40Gbit/s的传输要求，即便少数光缆性能不好，也可以通过跳纤的方式来满足40Gbit/s的传输要求，因此光缆的PMD特性也不再是主要的应用障碍。
可见，无论是市场需求，还是技术、成本、光缆PMD都证明，以40Gbit/s为基础的WDM系统的应用已经迫在眉睫。然而，在具体应用上还存在彩光口和白光口之争，虽然目前没有定论，但从国内外主导运营商的实践和观点看，认为40Gbit/s彩光口主要适用于城域网领域且已经成熟可用，而40Gbit/s白光口主要适用于长途网领域，目前已经趋近成熟。
此外，关于100Gbit/s以太网近期报导非常多。美国贝尔实验室创造了100Gbit/s以太网传输2000km的实验室世界记录，其采用50GHz间隔、DQPSK调制格式，主要用于数据中心间的通信连接。然而，100Gbit/s以太网真正进入规模化商用还需要解决很多技术问题，需要走很长一段路程。
2、从点到点传输走向动态传送联网
普通的点到点波分复用通信系统尽管有巨大的传输容量，但只提供了原始的传输带宽，需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力。随着网络业务向动态的IP业务的继续汇聚，一个灵活、动态的光网络是不可或缺的，最新发展趋势是引入自动交换光网络(ASON)，使光联网从静态光联网走向动态交换光网络。这样带来的主要好处有：简化网络和节点结构，优化网络资源配置，提高带宽利用率，降低建网初始成本;实现规划、业务指配和维护的自动化，从而降低运维成本，并且可以解决实时、准确维护传输网资源难题，避免资源搁浅;具备网络和业务的快速保护恢复能力，使网络在出问题时仍能维持一定水准的业务;具有快速业务提供和拓展能力，便于引入新的业务类型，诸如按需带宽业务(BoD)、分级的差异化带宽业务、波长出租、光虚拟专用网(OVPN)等，使传统的传送网向业务网方向演进。
受上述优点的吸引，AT&T、BT、NTT、V