李 晖
摘 要 介绍了光传送网热点技术的进展情况，并对光传送网网络及技术发展的趋势进行了概述。
关键词 光传送网 ULH DWDM ROADM OXC
一、引 言
自2001年以来，由于整个通信市场的低迷，使当时火热异常的光网络市场受到了严重的冲击，与光网络有关的光纤以及光网络系统市场一落千丈。从2003年底开始全球的光网络系统市场逐步走出低谷，呈逐步增长的态势。本文介绍了光传送网热点技术的进展情况，并对光传送网网络及技术发展的趋势进行了概述。
二、光传送网热点技术进展情况
1．超长途传输蓄势待发
超长途（ULH）密集波分复用设备最近成为传输界关注的焦点。超长途DWDM系统比较充分地利用了光纤的传输带宽，解决了网络节点间无电中继传输问题，对多种数字业务具有透明传输特性，具有极高的性能价格比，正逐渐成为核心网传输技术的首选方案。
目前，超长途传输系统在码型技术、FEC技术、Raman放大器技术、色散补偿技术、孤子技术等方面都有所突破，延长了传输距离，可实现2000～4000km的无电中继传输，朗讯、阿尔卡特、北电等公司都纷纷推出了商用化产品。表1是全球几大设备厂商的长途传输系统及特性。
超长途DWDM系统已成为2004年光通信的一大热点。2005年以后将是超长途DWDM系统的建设高峰期。也正基于此，近期多家厂商纷纷未雨绸缪地推出了新一代的大容量ULH波分系统，期待着一场长途光网的新革命。
2．ROADM成为业界的热点话题
可重构的光分插复用器（ROADM）是目前业界的热点话题，在2004年2月的OFC会议上，很多厂商都纷纷展示了他们的ROADM部件和子系统，不过ROADM在网络中大规模采用还要等待价格的下降和技术的进一步成熟。ROADM具有如下优点：
（1）运营公司可根据需要上/下波长，仅仅通过操作键盘即可实现控制，这不仅大大简化了网络，而且节省了人工配置所需的费用。
（2）ROADM采用了交换矩阵，可将环形的网络变成灵活的网状结构。
（3）ROADM在整个波长内均衡了信号躁声。
运营公司一直盼望着可配置的DWDM系统能在网络中采用，但不能忍受目前有关设备的高昂费用，今后这种情况可能会有所改善。一批新的DWDM厂商，特别是Movaz Network公司、Photuris公司和Tropic 网络公司等正研制新的、价格便宜的ROADM产品。另外，随着一些大的厂商如Cisco、Lucent、北电网络、ECI等一些公司也开始提供ROADM产品，两年后ROADM的价格将会大大降低。一些运营公司如AT&T、SBC公司和Verizon公司都已经推出了ROADM设备的起草建议书。
如果ROADM设备价格合适，并容易配置，ROADM设备将会取代固定的OADM设备，不过何时设备能大量进入网络还要取决于运营公司的网络及业务量需求。
3．光交叉连接设备日趋成熟
光交叉连接（OXC）设备是未来智能化的光网络的核心，也是近几年光传送网研究中的热点，国际上一些知名大公司（如北电，ALCATEL，CIENA，Siemens，TELLIUM等）均推出了各具特色的OXC产品，近来一些大型国际通信展上也经常可以见到其展览设备，其中以北电的HDX光交叉连接设备最为引人注目。目前，北电的HDX光交叉连接平台传输容量达到5Tbit/s，而以前为1.2Tbit/s。升级后的HDC设备仍具有网络智能和自动控制的能力。该新的光交换系统可使运营公司节省50%的运营费用。
实现光交叉连接（OXC）的关键在于开发应用先进的光器件，特别是光交换器件和光波长转换器件，国外已研制了多种可用于实现光交换的器件，并已申请专利。目前，基于二维（2D）和三维（3D）设计的MEMS光开关技术发展很快，已有厂家能提供商用产品，据称交叉规模很快可达512×512甚至1024×1024，但价格仍是阻碍其推广的主要因素。目前，正在开发有关MEMS产品的公司有富士通、Agiltron和Xerox公司等。
4．每波道40Gbit/s超高速系统渐有起色
由于受多种物理效应（如色散、非线性、光信噪比和器件集成度）的限制，前几年40Gbit/s系统进展不大。新的IP路由器的发展推动了40Gbit/s的需求，40Gbit/s设备的市场在2003年底开始出现复苏的迹象，一些设备厂商宣布将推出40Gbit/s的产品，运营公司（如德国电信和MCI）开始在网络中进行40Gbit/s系统的现场试验，这些都标志着40Gbit/s的系统技术开始走出低谷。一些40Gbit/s的光器件厂商认为，2005年40Gbit/s的设备将进入商用，最终采用哪种传输调制格式更能提高40G系统的传输效率，目前还正在用户中进行试验，没有最终确定。
西门子公司计划2005年40Gbit/s系统能为其带来一些收入，目前正在与德国电信进行40Gbit/s系统的现场试验。德国电信2005年初将可能采用Cisco的新一代IP交换机，因此有安装40Gbit/s系统的需求。西门子公司的40Gbit/s设备可支持80个波长，传送500km。另外，StrataLight和Mintera公司也将推出40Gbit/s的产品。
三、全球光传送网设备市场发展
2004年以来全球光网络系统及设备市场开始走出低谷，呈逐步增长的态势。
1．全球光网络设备市场稳中有升
目前，全球光硬件市场趋于稳定，电信业务提供者的（Capex）资本支出下降的趋势已经基本结束，从2004～2006年，全球光网络设备市场将会缓慢、稳定的增长（见图1）。
2002年全球光网络设备市场（包括SONET，SDH，DWDM，DXC和OXC）下降了53%，降到了101亿美元，不同的光网络设备下滑的比率不一样。但2003年仅比2002年下降了6%，预示着市场将慢慢复苏。
2004年全球大多数光网络产品将会出现增长，其中DWDM和交叉连接设备将会出现强劲增长。预计光网络市场将会从2003年的100.1亿美元增长到2007年的120亿美元。
2．亚太地区是全球光设备市场增长最快的地区
如图2所示，亚太地区是全球光通信设备市场最热的地区这是无可争议的事实，未来几年增长速度将稍有下降，但仍要高于全球其它地区。由于亚洲地区经济的强劲增长以及政策方面的原因，使得亚洲地区的电信能力有了很大的提高，今后几年亚洲仍是全球经济增长最快的地区，2004年亚洲的电信资本支出将增长5.9%，尤其是中国和印度增长最为突出。
印度由于电信业务普及率的持续增长、政府管制更加成熟、宽带流量增长以及技术的进步，光通信设备市场增长很快，成为亚太地区增长最快的光传输设备市场。预计2004年的市场规模将增加15％以上，收入达到4.04亿美元，到2007年，将达到6.347亿美元，年均增长16％。
3．全球超长途DWDM设备逐步进入市场
2004年，骨干DWDM系统将比2003年有较大的增长，特别是超长途DWDM系统将开始逐步进入市场。据有关研究人员分析，一般当容量利用率达到40%～70%时，运营公司开始计划在网络中增添设备，以适应容量增长的需求。目前，在北美和欧洲，虽然带宽需求的增长率低于20%，但仍旧有网络扩容和升级的需求。
超长途技术的成熟、一部分网络容量的近饱和以及数据业务的不断增长将成为超长途光网络设备市场发展的主要驱动力。
4．智能光网络设备的比率将逐步增大
尽管会议电视、VOD、交互式娱乐游戏和其他应用已开始进入市场，但近两年来带宽的需求增长仍不是很快，运营公司购置设备的原因之一是升级现有的网络，例如增加动态选路功能、灵活的处理业务量等，因此更多的将目光集中在光分插复用器、光交叉连接设备等智能光网络设备。
KMI公司2003年7月对全球141个运营公司进行了调查，结果表明全球光网络产品的类型正在发生改变，2004年以后智能光网络设备的比重将会增加。由于运营公司准备将网络向智能化转变，新一代的产品，如OADM，OXC和下一代的SDH设备等销量将有所增加。2003年全球智能光网络产品占全部光网络产品的62%，预计2007年将达到90%以上，而传统的光硬件设备将下降到10%以内。
四、光传送网网络及技术发展趋势
传送网是电信网的基础，未来光传送网的发展目标是建成大容量、高可靠性、高灵活性、高质量、低成本的网络。
1．智能的光网络将是未来几年骨干传送网的发展方向
智能光网络（ASON）在向下一代网（NGN）的演进中扮演着重要角色，必将给网络运营带来巨大的市场机遇，为光通信行业的复苏注入新的活力。智能光网络引入动态交换的概念，具有大容量光交换能力，可实现网络拓扑结构自动发现、点对点电路配置、带宽动态分配等，是未来光骨干网的发展方向。
从目前ASON网络应用情况可以看出，已经有很多的国外运营商在自己的长途网上部署ASON网络。ASON的网络建设必须遵循“分阶段、有步骤”的策略。借鉴以往的经验，在智能光网络的发展和演进过程中，势必还会出现一些新的问题，包括网络体系结构问题、控制层面可靠性问题、光交换节点结构问题、网络安全性问题、多层网络生存性的协调问题、服务策略问题、网络运维能力问题等，这也需要引起我们足够的重视。
智能光网络的应用是一个逐步发展的过程。2005年智能光网络产品将会在运营商的网络中得到小规模试用，而几年以后智能光网络将会成为运营商传送网的主流技术。
2．超长途DWDM系统将逐步进入市场
2004年，超长途DWDM技术成为业界关注的焦点。超长途波分复用传输系统具有较低的建网费用、较低的运营成本、更高的可靠性、更快的业务提供速度，应用于下一代骨干网络建设中将可实现超长途直达通路，具有更强的网络生存能力。未来的智能光网络要求传送层具有巨大的吞吐容量，而超长途DWDM传输技术的成熟和商用化，正是迈向高容量、高可靠性的传送网络的重要一步。
目前，世界上最先进的超长途光传输系统能够将160波道、10Gbit/s光信号无中继传送3200km。最近美国两大著名的长途运营公司正开始建设超长途试验网。2005年以后将是超长途DWDM系统的建设高峰期。也正基于此，近期多家厂商纷纷未雨绸缪地推出了新一代的大容量超长途波分系统，期待着一场长途光网的新革命。
3．超高速传输系统速率越来越高
超大容量、超高速是未来DWDM系统的主要发展方向之一，世界各国的研究机构和设备制造商都在积极研制开发超高速DWDM系统，目前国际上很多厂商都推出了1.6Tbit/s的DWDM商用系统。
40G技术在经过几年的沉寂后，又重新回到了人们的视线。在40G的光纤传输中，色度色散和偏振模色散等问题曾一直困扰着高速信号的传播，但是随着时间的推移，这些技术难题已经逐步得到了解决。2003年底，ITU发布的40G传输标准比旧的10G传输速率大大提高了传输容量，并使现有传输成本降低40%以上，这将给设备厂商，运营商乃至最终用户带来更大的利益。Siemens等公司准备在2005年推出商用产品，MCI和Sprint等国际著名运营公司正在进行40Gbit/s系统的现场试验，都使人们看到了40Gbit/s系统的发展前景。
虽然40G系统不会很快在网络中大规模采用，但是随着网络数据量的增加，用户需求的日益增长，40G系统将会逐步在网络中应用，2010年以后运营公司骨干网的速率将从10Gbit/s系统向40Gbit/s系统演变。
4．智能化的光节点设备走向成熟
OXC和ROADM具有组网灵活、可扩展性和可重构性强、易于升级、可透明传输各种格式的不同速率等级的信号等优点，是构成光传送网非常重要的节点设备。下一阶段的市场热点将是能够实现光层业务保护和恢复、灵活配置的OXC/OADM，智能化的光节点设备将在几年后进入市场大规模商用。
目前国际上Ciena，Sycamore等设备厂商已经推出了具备一定智能的OXC设备，并在美国、日本等国家的网络中得到应用。从近期的发展态势看，光交叉设备将首先进入长途骨干网和大量商业用户集中的城域网，预计一两年后，光交叉连接系统将投入商用。
ROADM技术2004年有了新的突破，成为人们关注的热点。目前，由于价格的原因，ROADM的用量很少。今后有关ROADM的市场将会发生变化，预计两年后ROADM的价格将会大大降低，也许到2006～2007年ROADM产品能够大规模进入市场。
李 晖 信息产业部电信研究院通信信息研究所高级工程师
摘自 中国电信网
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