纪越峰
1.光纤通信技术研究与发展现状
随着网络化时代的到来，人们对信息的需求与日俱增。全球范围内IP业务突飞猛进的发展，在给传统电信业务带来巨大冲击和挑战的同时，也为电信网的发展提供了新的机遇。
从当前信息技术发展的潮流来看，数据化、宽带化、综合化已成趋势，传输与交换的融合、电路交换向分组交换演进、网络向更加宽带化、智能化、集成化、兼容性、灵活性和高可靠性的方向发展已成必然。
近十年来，随着网络的不断演进和巨大的信息传输需求，对光纤通信提出了更高的要求，同时也促进了光纤通信高技术的发展。仅以波分复用技术(WDM)为例，由于WDM具有大容量、透明性、可重构性、易扩容性等优异性能，近年来得到了极大的重视和飞速的发展，其相关的光器件、光系统、光网络等方面的发展代表了光通信技术的发展方向，已成为国际和国内在光纤通信领域内的研究重点和应用热点，以美国、欧洲、日本为代表的许多发达国家和地区对此投入了大量的人力、物力并分阶段、有步骤地进行研究，现已取得了很大的进展和成就。在高速光传输方面，目前已实现了10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统；在超长距离传输方面，已达到了4000km无电中继的技术水平；在光网络方面，“光网技术合作计划（ONTC）”、“多波长网络（MONET）”、“国家透明光网络（NTON）”、“泛欧光子传送重迭网（PHOTON）”、“泛欧光网络（OPEN）”、“光通信网管理（MOON）”、“光城域通信网（MTON）”、“波长捷变传送接入网（WOTAN）”和“社团光纤骨干网（COBNET）”等一系列光网络研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其是为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好基础。
在国家863计划和其他计划及部门的大力支持下，经过我国科技人员长期不懈的艰苦努力，我国的光通信技术的研究近年来也已取得了很大的进展，实现了从无到有、从小到大、从弱到强的历史性跨越，综合实力显著增强。目前已陆续完成了155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s SDH系统；8x2.5Gbit/s、16x10Gbit/s、32x10Gbit/s、160x10Gbit/s WDM系统，10Gbit/s、40Gbit/s OTDM试验系统，宽带接入系统以及全光通信试验网、自动交换光网络试验平台等一系列项目，自行研制成功的WDM光传输系统已在多省市提供运行和服务，各种光纤局域网/城域网/广域网已得到了广泛应用，我国已成为世界上为数不多的几个掌握了全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术的国家之一，在世界光通信系统和光网络领域已经占据了一席之地。
例如，由国家863计划支持的、于2001年完成的中国高速信息示范网（CAINONet）取得了重大的研究成果，利用国内自行研制成功的光交叉连接设备（OXC）、光分插复用器（OADM）、核心路由器（CR）和网络管理系统等核心设备构建了先进的示范网络，实现了跨越式发展，为以光因特网技术为代表的先进网络技术的研究、开发、测试提供了优良的试验平台，同时研制开发出了一批高水平、标志性、具有自主知识产权的863计划研究成果，并促进了这些成果的产业化与推广应用。
2.互联网发展需求与下一代光网络发展趋势
近年来，随着因特网的迅猛发展，IP业务呈现爆炸式增长。预测表明，IP将承载包括语音、图像、数据等在内的多种业务，构成未来信息网络的基础。同时以WDM为核心、以智能化光网络（ION）为目标的光传送网进一步将控制信令引入光层，满足了未来网络对多粒度信息交换的需求，提高了资源利用率和组网应用的灵活性，因此如何构建能够有效支持IP业务的下一代光网络已成为人们广泛关注的热点之一。
与传统的业务类型相比，IP业务具有显著的自相似性、收发数据不对称性和服务器拥塞等特点，因此对承载的光网络而言，下一步面临的主要问题不仅仅是要求超大容量和宽带接入等明显需求，还需要光层能够提供更高的智能性和在光节点上实现光交换，其目的是通过光层和IP层的适配与融合，建立一个经济高效、灵活扩展和支持业务QoS等的光网络，满足IP业务对信息传输与交换系统的要求。
智能化光网络吸取了IP网的智能化特点，在现有的光传送网上增加了一层控制平面，这层控制平面不仅用来为用户建立连接、提供服务和对底层网络进行控制，而且具有高可靠性、可扩展性和高有效性等突出特点，并支持不同的技术方案和不同的业务需求，代表了下一代光网络建设的发展方向。
因此，在IP业务高速增长产生的带宽需求和WDM传输技术提供超大容量带宽资源的双重刺激下，传统光网络将朝着适于传输IP业务的新一代光网络演进已势在必行。不仅如此，由于在全球范围内通信产业及其相关领域都正面临着全方位的残酷竞争，各大电信巨头和通信设备厂商无不把面向互联网业务的更灵活、更可靠和成本更低的下一代光网络的研究和创新提升到战略发展高度，国内外著名大学和科研机构也对光通信的研究集中在下一代光网络及其关键支撑技术的研究上，传统光通信网络向下一代光网络演进的步伐正在加速，期望能为IP互联网提供更加高速、宽带、灵活、高效和智能的新一代光网络。但目前面临的最主要的问题是：如何建立适于承载未来互联网业务的光通信网络？其典型需求和实现方式是什么？
更进一步的研究表明，随着IP业务爆发性增长，电信业和IT业正处于融合与冲突的“洗牌”阶段，新技术呼之欲出。尤其是随着软件控制（“软光”技术）的使用，使得今天的光网络将逐步演进为智能化的光网络，它允许运营者更加有效地自动配置业务和管理业务量，同时还将提供良好的恢复机制，以支持带有不同QoS需求的业务，从而使运营者可以建设和管理灵活的光网络，并开展一些新的应用，包括带宽租赁、波长业务、光层组网、光虚拟专用网（OVPN）等新业务。
综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术已构成了今天的光纤通信研究热点，在未来的一段时间里，人们将继续研究和建设各种先进的光网络，并在验证有关新概念和新方案的同时，对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入地研究。从技术发展趋势角度来看，WDM技术将朝着更多的信道数、更高的信道速率和更密的信道间隔的方向发展。从应用角度看，光网络则朝着面向IP互联网、能融入更多业务、能进行灵活的资源配置和生存性更强的方向发展，尤其是为了与近期需求相适应，光通信技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传送功能的基础上，将朝着智能化的传送功能发展，其典型特征为“4更”和“2可”，即更灵活、更高效、更迅捷和更健壮，而且是可管理和可赢利。
总之，我们完全可以说“光技术对21世纪来说，就象电技术对20世纪那样重要”，这也就是我们在国家“十五”863计划中对光纤通信技术进行重点研究并实施O-TIME（光时代）计划的背景所在与价值体现。
3.“十五”国家863计划光纤通信研究的总体目标与实施策略
3.1 总体目标
经过充分的研究与论证，国家“十五”863计划光纤通信技术研究的总体战略目标是：在“十五”863计划期间，适应我国迅速发展的国家信息基础设施建设对光通信的总体规划与需求，掌握一批有市场前景的、面向产业的、解决重大技术与应用问题的、具有自主知识产权的关键光纤通信高技术，造就一支能攻坚的科技队伍与稳定的人才梯队，形成若干有实力的科研开发与成果转化基地，为我国信息技术领域持续、创新发展提供必要的技术基础与技术支撑，在若干关键技术上达到国际先进水平。
3.2 O-TIME计划
为了实现上述目标，国家“十五”863计划在通信技术主题设立光纤通信分项研究计划，称之为“光时代”计划（O-TIME，Optical Technology for Internet with Multi-wavelength Environment）计划。
O-TIME计划的典型特征是针对未来几年信息网络与光纤通信技术的发展趋势与需求，研究支撑互连网多波长传送环境的光波技术，重点突破和掌握超长光传输、宽带光接入、节点光交换和智能光联网等核心技术，既体现战略性、前沿性和前瞻性，又面向有产业化，保持与国际先进水平同步发展，在若干关键技术上具有创新内容和自主知识产权。
O-TIME计划的最终目标是掌握核心技术，培养杰出人才，拥有自主知识产权，为迅猛发展的互联网提供高速、宽带、灵活、高效、智能的物理传送平台，在一些重要课题研究上取得重大技术突破，产生有控制力、影响力和反映国家水平的标志性成果，为在我国实现下一代光网络奠定坚实基础。
实施O-TIME计划的指导思想是：1个核心-光系统和光网络；2个层面-面向应用，重在创新；3个重点研究方向-高速，智能，融合；4个支拄-超长光传输，宽带光接入，节点光交换，智能光联网。
3.3实施策略
在O-TIME计划的实施策略上将力争做到以下3个体现：体现国家高技术研究与发展规划对光纤通信的要求，对国家的经济建设、提高综合国力和赢得国际竞争做出贡献。体现“创新-求实”，创新：论学术水平和技术难度，“新”、“难”、“尖”、“精”为其鲜明特征，充分重视知识产权与专利获得；求实：论战略目标和产业化追求，有的放矢，脚踏实地。体现示范与带头作用，培育主导产业，产生“链条”效应，造就杰出人才。必须提出的是，在技术、市场、需求需要协调处理和协调发展的今天，我们更应理性地面对这一“调整时期”，“立足当前，着眼长远”，既要考虑到可持续发展能力、技术创新能力和一定的技术储备，又要密切关注需求重点的转移，面向应用，促进产业化的发展。同时本着“有所为、有所不为”的原则，利用有限的研究经费，在一些重要课题研究上力争取得更重大的突破，产生有控制力、影响力和反映国家水平的标志性成果，同时也对我国的电信设备制造业与运营业的创新与可持续发展注入新的活力，在光纤通信方面提供新的技术支撑。
在实施O-TIME计划时，有效的组织管理对高质量完成研究项目和实现战略目标意义重大，在O-TIME计划具体运作时，可概括为评、合、引、转、聚5个字。
（1）评：专家负责，分层管理，将滚动机制、评价机制、竞争机制、监督机制有机结合。
（2）合：加强产、学、研等方面相结合的力度，提倡联合攻关，联合资助，优势互补，加快转化。
（3）引：引导技术走向，并根据发展动态及时调整，必要时紧急启动相关课题，掌握主动权。
（4）转：采用承担单位及社会力量科研资金配套的实施方案，从课题研究开始即注重朝着有利于成果转化和市场应用的方向发展。
（5）聚：鼓励公平竞争，并积极开展国际科技合作和交流，通过863项目培养和造就一批高水平的、有活力、能拼搏的研发与管理人才。
4.重点攻克的关键技术
为了实现O-TIME计划目标，针对未来IP互联网的需求与光网络特点，重点开展以下四个方面的研究工作，并希望能够通过重大项目的联合攻关，掌握其核心技术，推进产业化进程。
4.1高速长距离光传输技术
高速长距离光传输是光通信的一项核心技术，意义重大。通过研究高速长距离光传输技术，可以解决未来互联网高速和宽带传输问题。在具体研究过程中将研究大容量超长距离光传输的传输模型与系统技术、宽带喇曼光纤放大器的优化结构与实现技术、多波长泵浦光源的优化配置方案与实现技术、喇曼光纤放大器与掺铒光纤放大器（EDFA）的级联技术、光纤偏振模色散（PMD）自适应补偿与测试技术、长距离光传输的性能指标与测试技术等，最终掌握WDM长距离光传输的核心技术，提出相关规范，获得相关专利，建立试验系统，完成系统测试。
4.2宽带光接入技术
宽带光接入技术是目前研究与应用的热点之一，直接面向业务应用者。通过研究宽带光接入技术，可以解决未来互联网多业务高效接入问题。在具体研究过程中将研究基于千兆以太网（GbE）的宽带无源光网络（EPON）系统技术、动态带宽分配方案与实现技术、具有高性价比的宽带接入解决方案与实用化技术、相关性能指标与测试技术等，最终掌握具有自主知识产权的宽带光接入核心技术，提出相关规范，获得相关专利，建立应用系统。
4.3节点光交换技术
光交换是一项在节点上以光的形式直接进行交换的先进技术，它突破了光电-电光转换瓶颈，对数据传送透明。但光交换技术并不抛弃较成熟的电交换技术，而是与之有机的结合，充分发挥电子技术与光子技术的各自优点，显示出高速、灵活和可靠地承载互联网业务的明显特征。通过研究光交换技术，可以解决未来互联网中节点业务交换等问题。在具体研究过程中将重点研究基于光突发交换（OBS）的系统构架、网络模型、业务模型、路由算法、突发交换模块、突发交换信令控制、边缘路由处的突发分组适配、动态带宽分配、相关性能指标与测试等核心技术，支持图像、话音、数据等业务的接入，提出相关规范，获得相关专利，建立试验系统。
4.4智能光联网技术
以自动交换光网络（ASON）为代表的智能化光网络是新一代光网络，代表了光通信的发展方向，通过研究智能光联网技术，可以解决未来互联网在光层上的动态、灵活、高效的组网问题。在具体研究过程中将重点研究自动交换光网络，掌握核心技术，研制节点设备，提出相关规范，完成系统及组网试验。尤其是对ASON的控制平面、传送平面和管理平面技术进行深入研究，攻克多粒度光交换、动态波长选路与连接类型、接口单元(NNI、UNI)、业务适配与接入、自动资源发现、控制协议、接口与信令、链路监控与管理、组网与生存性、核心功能软件与网络管理系统等关键技术，同时在测试技术方面，研究自动交换光网络的总体技术要求、性能评估方法和相应的测试方法，完成包括光接口、光节点、光网络等不同层面的功能测试、性能测试、协议测试、联网测试等。
5.结束语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。在国内各研发机构、科研院所和大学的科研人员的共同努力下，我国已开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品，取得了一批重要的研究与应用成果，并为光纤通信以及相关领域的研究和开发培养了大量的创新性人才，这些研究工作和突出成果为O-TIME计划的实施奠定了坚实基础，期望能够在“十五”期间取得更多的成果，为我国的信息基础设施建设和现代化做出努力和贡献。
摘自 中国电信网
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