韋樂平
近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發(fā)展呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面，預計2000年世界信息傳輸網(wǎng)的80％以上的業(yè)務將由光纖通信完成。
1 傳輸體制全面轉向
傳統(tǒng)的光纖通信是以準同步傳輸體制（PDH）為基礎的，隨著網(wǎng)絡日趨復雜和龐大，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在缺點，一種有機地結合高速大容量光纖傳輸技術和智能網(wǎng)元技術的新傳輸體制——光同步傳送網(wǎng)應運而生，ITU－T將之稱為同步數(shù)字體系（SDH）。
這種技術體制一誕生就獲得了廣泛的支持，年銷售額已超過70億美元。我國也已成為世界SDH大國。有趣的是，原來一直沿用北美SONET體制的我國周邊國家和地區(qū)，象日本、韓國、臺灣也先后決定從SONET體制轉向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的時分復用（TDM）方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每個比特的成本大約下降30％～40％，因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(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12萬條話路，其速率在20年時間里提高了2000倍，比同期的微電子技術的集成度增長速度還要快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務，特別是寬帶業(yè)務和多媒體業(yè)務提供了實現(xiàn)的可能。目前10Gb／s系統(tǒng)已開始批量裝備網(wǎng)絡，全世界安裝的終端已超過100O個，主要在北美、歐洲、日本和澳大利亞也有少量試驗和商用系統(tǒng)。
3 向超大容量波分復用系統(tǒng)演進
如前所述，采用電的時分復用系統(tǒng)的擴容潛力已盡，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。如果將多個發(fā)送波長適當錯開的光源信號同時在一根光纖上傳送，則可以大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用（WDM）的基本思路。鑒于近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。如果認為1995年是起飛年的話，其全球銷售額僅僅為1億美元，而2000年預計可超過40億美元，2005年可達120億美元，發(fā)展趨勢之快令人驚訝。目前全球實際敷設的WDM系統(tǒng)已超過2000個，而實用化系統(tǒng)的最大容量已達160Gb／s（16×10Gb／s），美國朗訊公司宣布年底將推出80個波長的WDM系統(tǒng)，其總容量可達200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）。實驗室的最高水平則已達到2.6THz（132×20Gb／s）。可以認為近兩年來超大容量密集波分復用系統(tǒng)的發(fā)展是光纖通信發(fā)展史上的又一次劃時代的里程碑，為全球信息高速公路奠定了堅實的基礎。
4 實現(xiàn)全光聯(lián)網(wǎng)
上述實用化的波分復用系統(tǒng)技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑是如虎添翼，增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光的分插復用器（OADM）和光的交叉連接設備（OXC）均已在實驗室研制成功，即能直接在光路上對不同波長的信號實現(xiàn)上下和交叉連接功能。
實現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：
·實現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡（一對光纖達80～320Gb／s）；
·實現(xiàn)網(wǎng)絡擴展性，允許網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)和業(yè)務量不斷增長；
·實現(xiàn)網(wǎng)絡可重構性，達到靈活重組網(wǎng)絡的目的；
·實現(xiàn)網(wǎng)絡的透明性，允許互連任何系統(tǒng)和制式的信號；
·實現(xiàn)快速網(wǎng)絡恢復，恢復時間可達100ms。
鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢，發(fā)達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研，特別是美國國防部預研局（DARPA）資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項目。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)年并不過分。其標準化工作將于1999年基本完成，其設備的商用化時間也大約在2000年左右。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網(wǎng)絡不僅可以為未來的國家信息基礎設施（NIl）奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟的騰飛以及國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高潮
5.1 新一代的非零色散光纖
目前的公用電信領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，傳輸速率已經(jīng)增長到10Gb／s，波分復用技術也開始應用，無再生傳輸距離也隨著光纖放大器的引入而迅速延長。面對這種超高速、超大容量、超長傳輸距離的新形勢，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。針對G.652光纖的弱點，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用系統(tǒng)設計的新型光纖。目前北美新敷設干線光纜已放棄G.652光纖和G.653光纖，全部轉向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為基礎的高密集波分復用系統(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高潮
前幾年人們曾普遍認為，發(fā)達國家的干線光纜建設已經(jīng)基本結束，然而近兩年來IP業(yè)務的爆炸式增長所引發(fā)的對網(wǎng)絡容量的巨大需求導致了新一輪的干線光纜建設高潮。為此，不少有遠見的電信公司特別是那些新興的以經(jīng)營IP業(yè)務為主的電信公司掀起了新一輪大規(guī)模建設光纜網(wǎng)的高潮。以著名的新興公司Qwest為例，計劃在1998年底前新建總共為2.5萬公里的光纜，覆蓋全美。其特點是全部采用最新的G.655光纖，并具有高達120芯的光纖密度。Worldcom，Global Link和Level 3等公司都在建全國性的骨干網(wǎng)，全部采用G.655光纖。
6 IP over SDH與IP over Optical
以IP業(yè)務為主的數(shù)據(jù)業(yè)務是當前世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動力，因而能否有效地支持IP業(yè)務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。
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)務支持能力的優(yōu)點以及IP的簡單、靈活、易擴充和統(tǒng)一性的特點，可以達到優(yōu)勢互補的目的，不足之處是網(wǎng)絡體系結構復雜、傳輸效率低、開銷損失大（達20％～30％）。而SDH與IP的結合（IP over SDH）恰好能彌補上述IP over ATM的弱點。其基本思路是將IP數(shù)據(jù)報通過點到點協(xié)議（PPP）直接映射到SDH幀，省掉了中間復雜的ATM層。具體做法是先把IP數(shù)據(jù)報封裝進PPP分組，然后再利用HDLC組幀，再將字節(jié)同步映射進SDH的VC包封中，最后再加上相應SDH開銷置入STM－N幀中即可。
IP over SDH在本質上保留了因特網(wǎng)作為IP網(wǎng)的無連接特征，形成統(tǒng)一的平面網(wǎng)，簡化了網(wǎng)絡體系結構，提高了傳輸效率，降低了成本，易于實現(xiàn)IP組播和兼容不同技術體系實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)。缺點是網(wǎng)絡容量和擁塞控制能力差，大規(guī)模網(wǎng)絡路由表太復雜，只有業(yè)務分級，尚無優(yōu)先級業(yè)務質量，對高質量業(yè)務難以確保質量，尚不適于多業(yè)務平臺，是以運載IP業(yè)務為主的網(wǎng)絡的理想方案。隨著千兆比高速路由器的商用化，其發(fā)展勢頭很強。例如美國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，對于跨洋的點到點通信這樣簡單的骨干網(wǎng)顯然無需采用復雜的IP over ATM，此時IP overSDH是非常適合的技術手段。采用這種技術的關鍵是千兆比高速路由器，這方面近來已有重大突破性進展，例如美國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現(xiàn)因特網(wǎng)業(yè)務選路，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2.5Gb／s，將來能升級至10Gb／s。這類新型高速路由器的端口密度和端口費用已經(jīng)可以與ATM相比，轉發(fā)分組延時也已經(jīng)降至ms量級，不再是問題。簡言之，隨著千兆比特高速路由器的成熟和IP業(yè)務的大發(fā)展，IP over SDH將會獲得越來越廣泛的應用，其發(fā)展趨向值得密切注視。
從長遠看，當IP業(yè)務量逐漸增加時，則有可能最終會省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單的統(tǒng)一的IP網(wǎng)結構（IP over Optical），其開銷最低，傳輸效率最高，因而最適用于未來超大型IP骨干網(wǎng)的核心匯接。在相當長的時期，IP over ATM，IP over SDH和IP over Optical將會共存互補，各有其最佳應用場合和領域。
7 結束語
從上述干線光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來看，可以認為光纖通信又一次進入了蓬勃發(fā)展的新高潮。而這一次發(fā)展高潮涉及的范圍更廣，技術更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個電信網(wǎng)和信息業(yè)產(chǎn)生更加深遠的影響，也將對下一世紀的社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得密切注視和研究。
