光传送网与光电子工业

自上世纪末以来，互联网的迅速扩展推动了信息通信的大发展，后者的发展又为前者提供了进一步增长的有利条件。如此，两者之间的良性影响，更加速了互联网在全球范围向各个角落渗透。与此同时，个人电脑和移动电话的普及，已经并继续在形成一种十分有利的大环境，使开展各种网上的电子活动(如电子商务、电子物流、远程教育、电子政务、远程医疗等)成为可能。而且，真正可以做到全方位、全天侯，不管何时、何地都可以进行。

从信息传送能力的观点出发，国际电信联盟的ITU-TG.803规范建议将电信网看作一种传送网，泛指在不同地理位置之间输送用户信息的“网络”功能的资源，构成电信网的各种功能可以分成两大类：传送功能群(将任何电信信息从一点传至其它点)；控制功能群(实现各种辅助服务与操作和维护功能)。由于传送网是一个庞大而复杂的网络，它有众多的组成部分，为简化描述，同时也便于设计和维护，G.803建议用分层(Layering)和分割(Partitioning)概念为传送网建立模型。于是，从纵向来看，传送网广义地分为三层：客户(电路)层、通道层、传输(媒质)层。此三层中，相邻层之间具有客户/服务器关系，依次前者是后者的客户，后者为前者提供服务(承受负荷)，参见图1。

我们知道，互联网是直接与“上网”用户打交道，因此它属于客户层，其本身应由通道层和传输层所支撑。为此，建设一种灵活的、规模可伸缩的、具有多种潜能的信息通信基础设施，将是一个十分重要的基本条件。

由图1可以看出，传输(媒质)层网是基础，它承载着所有的通道层和客户层网。形成通道层功能的有PDH、SDH/SONET和ATM等电域技术，它们都已有十余年以上的发展史。而对于以光网络技术形成的传输(媒质)层网的研发和建设自20世纪末以后才显得特别活跃，从客观上说，光纤通信技术的发展以及信息通信业务的剧增这两方面的因素促进了对光网络技术研究的快速发展。20世纪90年代中，光纤传输很快从“一纤一波”发展到“一纤多波”。光纤传输、波分复用（WDM）技术的特点及以此为基础的组网潜力使得基于密集波分复用(DWDM)的光网络无疑成为传送层的最佳基础。为此，光网络技术的研究与建设已在全球范围成为一个热点。

但是，如何以及发展什么样的光网还很有讲究，关键在于网络对光信号的透明程度。从网络对光信号的透明性来说，能做到全透明当然很好，它可以全面而充分地利用光及光纤的潜力，网络的带宽几乎无限。相对来说，半透明就只能有限地利用光及光纤的潜力，网络的性能会受光-电-光转换及电子电路的限制。但从另一方面来说，它们可以利用电域已成熟的技术和资源，例如SDH技术及已大量敷设的SDH设备。从技术上看，目前实现全透明网还有不少难处。为避免技术与运营上的困难，ITU-T建议按光传送网(OTN)的概念来研究光网络技术及制订相应的标准。OTN是据该网络的功能及主要特征来定名，它不限定网络的透明性，其最终目标是全透明的全光网络。但是，可以从半透明开始。

OTN的概念既从实际出发，反映出光网络技术的现实性，又从光网络技术的发展趋势预示发展OTN的阶段性。图2从光传送技术、光联网方式，光路连接特点，以及网络效率几方面的发展预示出光传送网发展的三个阶段及其特点。从网络建设来看，目前多数还只处于相对效率较低的光网络发展的初级阶段，点对点的WDM系统主要还是用以扩大传输容量。少数发展较快的城市，也只是处于从点对点WDM向OADM/OXC发展。一些光联网的关键技术，例如波长变换技术等也只是处于实验室阶段，远期的以快速光交换为基础的光分组技术只是处于探索阶段。

点对点的DWDM光纤传输系统的基本组成如图3所示。图中OA通常为掺铒光纤放大器(EDFA)，OMUX/ODMUX为波分复用/解复用器。它们都是无源器件，分别可将不同波长的支路信号复用成一个含有多个波长的光信号或执行相反工作。在相同的支路信号速率情况下，与单一工作波长的系统相比，它的传输容量可增大N倍，而且，容量的增减只是增减OMUX/ODMUX的支路接入数。光分插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)的引入将可为光联网提供更加有效的手段。OADM可以动态地选择分插波长，灵活地组网。OXC可为光网络提供经济有效的恢复和路由功能，形成大容量或超大容量的网络节点，并可以实现直接在光域进行管理的核心光网(ON)。

组成DWDM系统及整个光传送网的主要光器件通常有如下五大类：

* 光发送器/接收器，包括激光器和调制器；

* 光复用器/解复用器；

* 光放大器；

* 光分插复用器/光交叉连接设备；

* 其它(衰耗器、光开关、耦合器、分光器、滤波器、光纤等)。

一些有关纤维光子技术市场调查指出：DWDM系统的市场从1997-2000四年间累计年增长率达73%，1997年17亿美元，1999年42亿美元，2000年猛增至89亿美元。在此一年期间，DWDM的供应商从15家上升至30多家(尽管这期间业界有许多公司兼并)。运用DWDM系统的网络运营商则从75家攀升至175家。光传送的发展已经并将不断地促使DWDM设备逐步从长距离的核心网向更靠近用户的城域网、接入网和企业网扩展。因此，光联网的设备及其组成器件的需要量和品种将会有更多的增加。2000年预测：到2003年，长途为4倍，城域网10倍，光交换30倍，光网络的市场增长将是十分可观的。

鉴于互联网业务的爆炸性增长对网络带宽的巨大而持续的推动力，以DWDM技术为基础的光传送网所具有的巨大带宽潜力，能经济、灵活、有效地利用已有光纤传输设备，以及网络的升级能力等的优点，使得光传送网及相应的光电子工业近年来持续高速增长。

光纤内蕴藏着几乎无限的带宽潜力，不断发展的光子技术为我们发掘和利用这些带宽资源提供手段。发展OTN不仅是信息社会、网络时代之必须，同时它本身又会促进光子工业的飞速发展，进而推动与之相关的整个光电子工业。