人类很早就认识到光可以传递信息，2000多年前我国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台；后来又有利用灯光闪烁传递信息的方法。1880年，发明家贝尔利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件，成功进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。用大气作为传输介质，损耗大，而且无法避免外界干扰，光信号最多只能传送几百米远。人们不得不寻求可以在封闭状态下传送光信号的办法，例如利用波导管、棱镜、透镜折射的光束导管等。 ---- 1966年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟（K.C.Kao)博士和霍克哈姆（G.A.HocKham)就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝，从而应用于通信领域。 ---- 2000年末，光纤通信已成为世界上发展最快的领域之一，它也是我国与国际先进水平差距最小的领域之一。同时，光纤通信对于Internet及其相关软硬件产品的未来发展具有不同寻常的意义。 ---- 关注光纤通信，关注这项新技术，可谓正当其时。 光纤通信：最是那耀眼的一片“光”芒
投资热点的新竞争
---- 通过与朗讯、北电、思科、泰乐、阿尔卡特、马可尼和华为等国内外厂商的技术人员交流，笔者了解到，由于新兴服务商采用了最新的光纤技术，客观上也迫使相关网络升级，并导致下一代光网络产品逐渐成为运营商的现实选择。由于下一代光网络产品不仅仅是现存的SDH/DWDM网络容量的延伸，而且能够提供基于波长的交叉连接、光层的保护与恢复、多业务的综合接入等传输网络的全部特征，因此大容量、具有高度灵活性和高度生存能力的智能化光传送网（OTN））已成为核心传输网发展的必然趋势。光传送网由密集波分复用设备（DWDM）、光分插复用设备（OADM）和光交叉连接设备（OXC）及强大的网络管理系统所构成。 ---- 笔者还留意到，朗讯的大容量全波长路由器在通信展上首次亮相，它专为迅速扩展的网络而设计，可实现全光交叉连接，交换能力超过每秒10万亿比特，相当于每秒传送20亿页电子邮件。该产品通过256个微型镜面装置即刻进行光纤到光纤的光路由交换，而不必将光信号转为电信号，还可进行波长级带宽管理，是世界上第一个商用化的全光交叉连接系统。朗讯(中国)公司光网络部负责人、上海朗讯科技有限公司总裁连智洪在接受路透社采访时表示，朗讯科技希望攫取中国市场40%～50%的光网络业务，预计2001年其总值将超过10亿美元，而2000年将逾8亿美元，可见其勃勃雄心。 ---- 阿尔卡特堪称是智能光网络领域的全球翘楚，在全球包括海底和陆地光传输系统市场以23%的份额居首位。其智能光网络在海底系统领域拥有公认的领导地位。它还推出了可以与 DWDM设备相连的10Gbps系统——阿尔卡特1670SM。该系统能够用于任何网络拓扑结构（线型、环型和网状网），并且可以应用在各层网络之中（城域网、地区网和骨干网），从而真正满足客户对网络高性能的需求。它还能支持多环互连和本地终接业务。阿尔卡特市场总监刘文汇女士告诉笔者，1670SM支持4纤复用段共享环保协议，所以特别适用于海底和大型陆地环网。 ---- 北电网络是全球第一个向市场提供在一根光纤上传输10Gbps SONET/SDH的供应商。北电网络10Gbps传输平台也是目前业内最经济的传输解决方案，全球已有20个大型网络运营商采用它为客户提供服务。此外，北电网络近期还推出了光纤互联网全面解决方案。该公司提供的320Gbps容量的光纤骨干网是10Gbps传输系统与密集波分复用技术的结合。北电网络单波10Gbps的容量，再加上目前可以提供的一根光纤复用160个波，其容量足以满足无线互联网的需要。这种光优化的无线互联网具有无可比拟的速度、容量、性能、可靠性和经济性。北电网络的10Gbps产品目前已占全球90%以上的市场份额，从而确立了在大容量传输领域的主导地位。 ---- 马可尼推出的城域网点对点系统，是专为城域网设计的第一个产品。该系统支持在双纤上传输16波或在单纤上传输8波，并可为SDH设备提供彩色接口，其透明波长转换器可以支持从100Mbps到2.5Gbps的速率。 ---- 泰乐光联网集团的6000系列光联网系统堪称多业务网络的网关。目前经过客户评估的3个新产品是TITAN 6100光纤传送系统、FOCUS 6200 DWDM平台和TITAN 6500多业务传送交换机。 ---- 继国内厂商在交换机、接入网等领域取得群体突破后，我国在光网络领域的表现也令人瞩目，目前中国的宽带传输网络尤其是光纤网络在网络规模、设备先进程度和技术商用化水平等方面均与世界潮流保持同步，并具有起点高、技术先进、发展极快等相类似的特点。其中，我国著名的“八纵八横”长途骨干网于1998年提前完成，使中国光纤网络在规模上居于世界前列。在此基础上，中国电信、中国联通等运营商将采用以10Gbps SDH为基础的密集波分复用系统建设320Gbps高速环网。而国外光纤通信产业惊羡中国这一既巨大但又不够成熟的光纤通信市场，纷纷试图涉足于此。在这种形势下，如果国内厂商满足于长期模仿、使用国外的技术和设备，将会陷于被动局面，在国际市场上丧失竞争力。因此加快光纤通信技术的研发、转化和应用，研究拥有自主知识产权的产品是促进光纤通信产业发展的关键环节。 ---- 华为是笔者经常接触的国内厂商，目前华为能够提供从骨干网到接入网的全网传输解决方案，产品涵盖光网络各个领域，其产品性能及应用能力均达到世界先进水平。尤其值得一提的是，华为在光网络核心技术和高端产品上实现了突破：攻克10G SDH的技术难关，并实现了商业应用，成为国内少数掌握TDM 10G技术的光网络供应商；此外，华为的16/32波DWDM系统已得到广泛应用，10G DWDM设备首次实现商用；华为还推出容量达到256×256波数的光交叉连接设备（OXC），并即将推出80波密集波分复用（DWDM）系统。华为的工程师告诉笔者，2001年，华为将推出160波密集波分复用系统，系统容量达到1600G(1.6T)。由此可见，华为已成为国内少数掌握了光网络核心技术并能够提供全面解决方案的通信厂商。 ---- 随着数据业务的急剧增长，采用光学技术以扩充核心传输网容量已成为网络运营商和设备制造商的共识。在下一代光网络的探索进程中，华为已经做好了充分准备。华为光传送网的演进策略是：第一步，在骨干传输网大量应用点到点各种规格的DWDM系统，扩大光缆干线传输容量；第二步，在本地网/城域网及接入网大量应用各种规格的DWDM自愈环网，网络将具有光层的保护与恢复功能，并提供多种速率、多种类型的业务，如SDH、IP、ATM和GbE等的综合接入能力；第三步，在中心局应用OXC设备建设中心局间的格状骨干光传送网，同时将本地/城域DWDM自愈环网接入骨干光传送网。 ---- 朗讯光网络部总裁GeraldJ.Butters曾充满激情地说：“光通信技术对21世纪来说，就像电对20世纪那样重要”。IP时代就是光纤网络时代，用户的需求和相关技术的日臻成熟为商家带来了空前的市场机遇。具有巨大带宽优势的全光网络也已引起投资者的关注，往“光”上投钱成为新的投资热点。 “光之翼”助网络高飞 ---- 如今，Internet应用已从企业内部局域网发展到网上证券交易、电子商务、E-mail、 多媒体通信及各项增值业务。而连接网络的传输链路正为日益严重的瓶颈阻塞和带宽不足所困扰。光纤网络则是目前惟一能够满足人们对带宽需求的技术，它可以将现有网络的吞吐量增加100万倍。不可否认，光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。 ---- 光纤网络是基于光纤传输的数据网络。数据网络由ATM、IP路由器/交换机等组成，光纤传输网络则包括WDM终端、光放大器甚至光纤本身。但光纤网络的论题不仅仅涉及数据或光纤网络，还涉及到数据网与光纤网的内部传输。在光纤网络中，交换机和路由器这类高速互联网设备是通过光联网技术互连在一起的。它们既可以与光学介质直接连接，也可以与一个光学网络层连接。 ---- 实现用户网的光纤化有许多作法，如从局端到用户附近的马路边，可称为光纤到路边(FTTC-Fiber to the Curb); 从局端到用户住宅区，被称为光纤到区段(FTTZ-Fiber to the Zone); 还有光纤到用户楼房，则称为光纤到楼面(FTTF-Fiber to the Face); 此外还有光纤到用户建筑物(FTTB-Fiber to the Building)、光纤到办公室(FTTO-Fiber to the Office)等等;其最终目标是实现光纤到家庭(FTTH-Fiber to the Home)。由于光纤一步到位(即实现FTTH)投资较大，所以目前大多数用户采用光纤与电缆并存的方式，主干网络采用光缆，其余线路则用电缆。 ---- 光纤通信减少网络延迟并且服务价格不受距离影响的传输方式将从根本上改变人们的协同工作模式，公司用户可以使用瘦客户设备运行位于中心站服务器上的各种应用系统或接受ASP服务商提供的应用服务。这种工作模式将逐步取代在每台PC机上安装软件系统的传统模式，从而不但促进目前受带宽困扰的视频服务，也将进一步推动电子商务的普及。更高的带宽无疑会成为电子商务发展的主要驱动力。 ---- 在芬兰、英国及瑞典等一些国家，较为普及的光纤线路及较高的电信服务价格为新兴公司提供了最终击败传统运营商的绝好的市场机会。有人称网络服务市场成为光纤网络的天下只是迟早的事情。目前在运营商网络中，已有部分SONET及DWDM等光纤网络设备投入使用，但真正的变革将会发生在下一代光纤网络设备推出之后。 ---- 时至今日，光纤网络的进步已令半导体技术相形见绌，光纤网络的性能每9个月翻一番，而芯片的性能每18个月才翻一番。 光传输技术日新月异 ---- 北电网络中国公司的徐羽中先生认为，现今的光传输技术发展主要分为两个方向：一是不断提高每个信道的传输速率; 二是不断提高每根光纤中所复用的波长数。 ---- 复用技术的主要目的在于扩容，传统的扩容方法采用ETDM（电时分复用）方式，但由于现代通信网络对传输容量要求的急剧提高，对于ETDM方式的利用已日益接近硅和砷化镓技术的极限，而且其传输设备的价格居高不下，光纤色散和极化模色散的影响也日益加重。因此，人们越来越多地把兴趣从电时分复用转移到光复用，后者包括了光时分复用（OTDM）、光波分复用（OWDM）以及正处在研发阶段的光码分复用（OCDMAO）。 ---- 现在最普通的波分复用(WDM)系统使用光纤对，一根用于发送，一根用于接收。但也有双向的WDM系统，使用一根光纤处理两个方向传输的信号。采用波分复用系统的主要好处是: 充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量迅速扩大几倍至上百倍; 在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本; 与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段; 利用WDM选路实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光层传送联网。 ---- 波分复用系统的重点技术是提高单信道的速率，可以在继续提高电时分复用ETDM速率的同时与其他复用技术结合。第二个重点技术是继续增加光放大器的可用带宽。第三个重点技术是增加信道密度，减少信道间隔。但信道密化遇到的难题是光纤非线性效应引起的相邻信道的串扰问题。 ---- 波分复用系统的另一个发展方向是网络化，形成波分复用光网络，也称光传送网（Optical Transport Network，OTN）。其中密集波分复用（DWDM）技术通过将光分成若干可以分别携带信号的波长或颜色，扩大光纤的传输能力。随着单一光纤中不同波长数量的不断增加，实际上将意味着人类几乎可以无止境地扩大光纤的容量。 ---- 传输系统容量的快速增长带来的是对交换系统发展的压力和动力。目前电子交换和信息处理网络的发展已接近了电子速率的极限，其中所固有的RC参数、时钟偏移、漂移、串话、响应速度慢等缺点限制了交换速率的提高。因此，在交换系统中引入光子技术并实现光交换，将大大提高交换单元的吞吐量。 ---- 未来的高速通信网将是光传送网，即在未来的骨干传送网的主要节点引入光分/插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)。在光互联网中，高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤，光纤内各波长链路层互连。高性能路由器将取代传统的基于电路交换概念的ATM和SONET/SDH电交换与复用设备，成为关键的统计复用设备，并用作主要的交换/选路设备，最终由它控制波长接入、交换、选路和保护。因此，光互联网是一个真正的链路层数据网，可以通过指定波长作旁路或直通连接，网络的流量工程设计可以只在IP层完成。 设备供应三箭齐发 ---- 业内人士认为，目前主要有灵活调配上下波长的OADM、OXC以及拉曼激光放大器等3种设备会投入商用运行系统。 ---- OADM最佳的使用地点是大型城域DWDM系统。因为在城域网络中，对交换能力的要求远远高于长途传输网络。对于城域网，迫切需要能够灵活调配波长的OADM系统。从目前我们所掌握的技术来看，一些业内人士认为能够实行这一功能的最佳方式是采用干涉薄膜滤波器型。 ---- 光交叉连接设备（OXC）是未来光网络的关键设备。其中MEMS（微电子机械系统）技术最为看好。MEMS技术可以在极小的晶片上排列大规模机械矩阵，其响应速度和可靠性也大大提高。因此，利用MEMS设计的OXC应运而生，从目前的情况来看，它极有可能成为今后OXC发展的方向，因为它解决了OXC发展中的最大问题——容量限制瓶颈。 ---- 另一个闪光点就是拉曼激光放大器。目前拉曼放大器的研制已经有了很大突破。基于拉曼放大器的DWDM商用传输系统面世是市场的福音。业内人士认为，今后光纤通信设备将向高速化、集成化、小型化和模块化与业务综合化的方向挺进。
门槛：费用、资源是关键 ---- 未来大多数数字通信的应用将由统一的光层承载。因此，诸如电话(包括移动和固定电话)、Internet、视频传输、计算机通信和数据库访问等各种应用的增长将直接导致对光纤网需求的增加。同时，像密集波分复用(DWDM)等先进技术的推广(可使系统在同一光纤绞线传输不同波长或不同光色)以及市场的日益开放正使带宽变得越来越便宜，它反过来将鼓励要求更多带宽的应用业务发展。譬如，光纤网很可能将被更多地用于传送高质量视频。 ---- 对光纤网的增长需求是一个复杂的课题。互联网的业务质量(QoS)要求就与电话业务的QoS大不相同。人们期望同一光纤设施能够支持种类繁多的业务。因此，未来的网络必将是一个可管理的多业务光网。但是目前由于技术上的制约，多业务光网还只是一个理想。 ---- 波分复用（WDM）系统对业务的透明性使得它可以同时承载各种不同的业务，如话音、数据、图像等，并为之提供了一个通用的光层传输平台，而且WDM各个信道的速率可以有所不同。WDM技术的上述优点对于城域网来说更为重要。但是目前WDM系统的设备价格还很高，由于城域网中传输的距离较短，如果采用WDM对城域网进行升级的价格比采用TDM和铺设新光纤的价格还要高的话，将会限制WDM在城域网中的实际应用。 ---- 由于目前国际上尚未对WDM光网络制订出统一的标准，因此不同厂家设备之间的互连互通就不可避免地会发生问题。为此，设计出既能满足专网要求又易于与其他网络互连互通、同时还能便于升级和扩容的设备，同样是WDM走向城域网的关键问题。 ---- 光纤通信的发展已势不可挡，但作为媒体，我们还是要清醒地看到其门槛的存在。首先它来自于相关产品与技术的不成熟以及产品的匮乏，思科公司称目前仅有极少量的用户安装了其光纤网络产品，并且目前其产品系列主要是易于安装的、低档SONET设备，暂时还不支持能够实现多重服务的ATM及IP性能，而其他大部分厂商的产品则仍处于实验室或设计阶段。 ---- 除去产品因素，光纤网络面临的另一个主要障碍来自于光纤的缺乏，确切地说是城区光纤网与企业内部网之间光纤连接的短缺。这也是一个亟待解决的现实问题，否则将会形成二者之间的连接仍使用传统铜线连接的局面。 ---- 再有，大多数供应商及企业用户还不愿意在目前光纤网络市场尚不够成熟的情况下淘汰原有设备，就像GPRS虽然好但在短时间内还不能替代GSM一样。并且，近年传统宽带服务技术的发展也能够在一定程度上满足用户的短期带宽需求，用户转向光纤网络的要求还不是很迫切。 ---- 尽管如此，巨大的带宽资源和相对低廉的制造成本将使光传送网成为下一代宽带通信网的基础，这已是不争的共识。迄今为止业界还未发现比光纤更合适的传送巨量信息的载体。光纤通信毕竟是一个长远的发展方向和最终的接入网解决方案。 ---- 未来之“光”已经开始照亮世界，也已经照亮中国，一片耀眼，打破了网络的旧世界。 快速入门 ---- 电时分复用: ---- 光时分复用(OTDM): ---- 波分复用(WDM): | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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在前不久举行的北京国际通信展上，笔者发现目前各大通信厂商都将投资热点不约而同地放在了光纤通信领域。原因不外乎光纤通信是当今世界上发展最快的领域之一，也是我国与国际先进水平差距最小的领域之一。