深圳飞通光电子技术有限公司市场部 刘 铮
当前，世界范围的光纤通信和光电子产业已经进入了一个转折时期，基于先进光器件和光信号处理技术的全光通信网络技术与设备将彻底改变整个有线通信网的面貌。在这种大转折面前，传统的通信企业和新兴的通信企业，无论是设备制造商、器件制造商还是电信运营商都面临着巨大的机遇与挑战。
在未来光网络中，网络是可以动态调整的，可以根据客户端需求设置波长；未来的网络不再是环型的，而是网状的，从而大大降低设置连接的复杂度；密集波分复用（ＤＷＤＭ）将从本地网开始得到应用，甚至接入网中都会应用；未来的网络是基于ＩＰ的，是三网合一的。
１ 全光网络技术
这里只介绍每一种技术的基本概念。
（１） ＤＷＤＭ／ＦＤＭ技术
ＤＷＤＭ技术的发展与成熟是推动全光通信网络发展的最重要因素。正是由于几十个甚至上百个波长可以在一根光纤里同时传输，基于波长的光交换才成为可能，传统的电交换体制才第一次有可能丧失统治地位。也正是由于波分复用技术，不同体制的信号如语音、数据、视频才有可能在一起传输。相对于ＤＷＤＭ技术，频分复用（ＦＤＭ）技术有成熟的光纤副载波复用技术为依托，可以更经济有效地实现。
（２） 高速器件技术
ＤＷＤＭ技术可以提供的波长数并不是可以无限增长的，提高单路传输的速率同样是扩大系统通信容量的主要手段。目前，１０ Ｇｂｉｔ／ｓ速率的光纤已经在骨干光通信网络中取得统治地位，对于４０ Ｇｂｉｔ／ｓ器件的研究已经进入商业实验阶段。原来普遍认为，由于硅基电子电路的限制，４０ Ｇｂｉｔ／ｓ将成为单路传输的上限。但最近美国有公司宣布利用超导技术可以突破这一限制。与高速器件相关的技术主要是高速光发射与接收器件、外调制器技术以及相配套的芯片技术。
（３） 可调光器件技术
可调光器件主要包括可调激光器、可调滤波器和可调衰减器等。这其中最主要的是可调激光器，这种器件可以部分替代光交换器件，从而降低全光网络的成本。
（４） 长途传输技术
光通信的长途传输一靠克服损耗，二靠克服色散。前者以前通过ＥＤＦＡ，现在可以通过拉曼放大器实现分布放大。后者一直没有找到太好的解决办法，光孤子曾经被认为是理想方案，但直到最近才有一家法国公司将其变为现实。人们还发明了很多色散补偿的方法，与拉曼分布放大技术结合，可以根本解决色散问题。除此之外人们还利用数字信号处理技术，如ＦＥＣ来提高链路损耗。前向纠错编码ＦＥＣ的基本思路是通过一种特殊的编码方式对输入的ＳＤＨ信号序列进行编码，得出特征码比特串，将这些特征码与ＳＤＨ信号一起传送，在接收端对收到的信号按照同样的编码方式重新计算特征码，并与收到的源端特征比特串相比较，进行检错与纠错。采用ＦＥＣ的好处是可显著改善传输误码的特性，增加传输距离，同时还可预报传输网性能的恶化情况。
（５） 光交叉连接器件技术
光交叉连接器件是全光网络的核心器件。实现这种器件的技术包括ＭＥＭＳ、液晶、喷墨技术和全息技术等。
（６） 下一代交换技术
下一代交换技术包括动态路由和波长分配技术、光标记分组技术和光突发数据交换技术。
动态路由和波长分配技术指给定一个物理拓扑，为每一个带宽请求决定路由和分配波长以建立光信道。目前较成熟的技术有最短路径法、最少负荷法和交替固定选路法等。
光标记分组技术类似于ＩＥＴＦ的多协议标签交换技术ＭＰＬＳ，这是一种基于波长的利用光交换机来实现的技术。
光突发数据交换技术是一种基于光突发路由器的将控制信息和业务数据分开传送和交换的分组交换技术，实现相对成本较低，非常适合于局域网应用。
２ 全光网络设备
２．１ 骨干光网络设备
由于ＤＷＤＭ技术的巨大成功，骨干网成为全光网络技术最早应用的地方。利用全光网络技术有助于骨干网络设备提高传输容量，延伸传输距离，降低传输成本。骨干光网络设备的供应商主要包括北电、朗讯、Ｃｉｅｎａ、阿尔卡特、思科、ＥｒｉCSSｏｎ、ＮＥＣ、Ｆｕｊｉｔｓｕ、Ｈｉ ｔａｃｈｉ、Ｓｙｃａｍｏｒｅ、Ｃｏｒｖｉｓ和Ｐｈｏｔｏｎｅｘ公司等。
（１） 典型产品：北电的全光网络系统
北电的ＵＬＴＲＡ系统是可以实现４ ０００ ｋｍ无电中继的超长距离１０ Ｇｂｉｔ／ｓ光子网络。系统主要由三部分构成：第一是提供高速因特网接口的光网关；第二是提供光上下话路和波长管理的光终端；第三是光放大器系统。
（２） 典型技术：Ｃｏｒｖｉｓ的光交换技术
Ｃｏｒｖｉｓ光网络设备的核心技术是来自Ｉｏｉｏｎ公司的基于ＭＥＭＳ的光交叉连接器件和可调激光器。前者不像Ｃａｌｉａｎｔ、Ｘｅｒｏｓ等ＭＥＭＳ公司的大型交换矩阵，而是一种可以集成在电路板上的１×４小型器件。可调激光器的输出功率可以达到２０ ｍＷ，调节范围是４０ ｎｍ。
２．２ 接入网光网络设备
接入网光网络技术分ＤＷＤＭ技术和ＰＯＮ技术两种。接入网光网络设备供应商包括基于ＤＷＤＭ技术的，如ＡＤＶＡ公司和思科公司（Ｑｅｙｔｏｎ产品），也包括基于ＰＯＮ技术的，如阿尔卡特、Ｆｕｊｉｔｓｕ、朗讯、ＮＥＣ和Ｔｅｒａｗａｖｅ公司。根据ＪＤＳ ＵＮＩＰＨＡＳＥ公司的看法，在接入网中引入ＤＷＤＭ并非成本高不可及。对于ＰＯＮ技术不再是传统的ＡＰＯＮ技术（ＡＴＭ ＰＯＮ），而将是以ＥＰＯＮ（以太网ＰＯＮ）技术成为主流。
２．３ 城域网光网络设备
城域光网络越来越成为通信网发展中的重点，降低成本和如何解决升级的问题是城市光网络发展中的主要问题。城市光网络产品主要供货商包括基于ＳＯＮＥＴ平台的Ａｌｉｄｉａｎ网络公司、Ａｓｔｒａｌ Ｐｏｉｎｔ通信公司、Ｃｙｒａｓ、ＯＮＩ、Ｃｒａｔｏｓ和思科公司（ＯＮＳ１５４５４）。基于ＤＷＤＭ城市光网络厂商有Ｅｒｉｓｓｉｏｎ、马可尼、北电、思科（Ｐｉｒｅｌｌｉ产品，Ｑｅｙｔｏｎ产品）、Ａｖｉｃｉ、Ｊｕｎｉｐｅｒ、Ｐｌｕｒｉｓ、Ｅｘ ｔｒｅｍｅ公司和Ｓｏｒｒｅｎｔｏ网络公司（１９９７年第一家推出ＤＷＤＭ城域网产品）。基于ＦＤＭ的城市光网络厂商有Ｋｅｓｔｒｅｌ、Ｃｅｎｔｅｒｐｏｉｎｔ公司等。
（１） ＳＯＮＥＴ城域网光网络产品
Ｃｙｒａｓ公司的城域光网络平台Ｋ２针对运营商日益增长的对降低成本增加带宽的追求，提供了与现有网络良好的兼容性、空前的带宽优化能力、可靠性和服务的灵活性以及优良的性价比。
Ｋ２是数据优化的支持ＷＤＭ的ＳＯＮＥＴ平台，可以替代传统的单独数字交叉连接、ＳＯＮＥＴ上下话路、ＡＴＭ交换和帧中继以及数字用户线接入复用等设备。
Ｋ２产品的核心在于ＡＳＩＣ芯片和Ｙｅｔｉ架构。这种架构具有目前工业界最高的交叉连接密度，背板速率达到４８０ Ｇｂｉｔ／ｓ。Ｙｅｔｉ架构还支持从ＤＳ－１到ＯＣ１９２的各种速率接口。
Ｋ２为ＴＤＭ、ＡＴＭ、ＦＲ、ＩＰ与ＬＡＮ信号提供不同的通道，通过任意的串联，通道带宽可以根据需要分配。
Ｋ２支持线型、星型、环型和网状拓扑，可以提供任何拓扑、任何速率、任何协议和任何保护机制。
（２） ＤＷＤＭ城域光网络产品
Ｍｅｔｒｏ－Ｏｐｔｉｘ ＣｉｔｙＳｔｒｅａｍＴＭ光网络产品主要由支持基于ＴＤＭ业务以及ＩＰ、ＦＲ和ＡＴＭ业务的多层带宽管理器构成。ＣｉｔｙＳｔｒｅａｍＴＭ产品为运营商实现从现有网络无缝过渡到未来网络的解决方案。
来自瑞典的新兴公司Ｌｕｍｎｅｔｉｓ宣称利用可调激光器、可调滤波器和ＭＥＭＳ光交换器件构成新一代城域网络产品。Ｎｅｔｒａｋｅ公司宣称可以通过监视和管理整个网络上的信息流使运营商在同一网络上实现不同业务到不同客户。换句话说就是在上网高峰时段也可以保证ＩＰ电话业务。不同于以往基于包来处理数据，Ｎｅｔｒａｋｅ的设备为每一种包开发了一种算法，从而减少了处理器的处理时间。
（３） ＦＤＭ城市光网络产品
Ｋｅｓｔｒｅｌ 的ＴａｌｏｎＭＸＴＭ城域网光传输系统可以以其他设备一半的成本来传输１０ Ｇｂｉｔ／ｓ信号。Ｋｅｓｔｒｅｌ 公司的专利技术使光纤利用率得到提高，传输与速率和协议无关，上下话路灵活，可以提供ＳＯＮＥＴ级的网管，同时与现有系统最大程度的兼容。该产品基于Ｋｅｓｔｒｅｌ公司的ＦＤＭ频分复用技术，支持包括点对点、线型、环型等多种网络拓扑。该产品包括１个低速机架和２个高速机架。高速机架包含光ＦＤＭ电路。低速机架的功能包括系统控制，交叉连接和拥有３２个ＩＯ槽的接口电路。
２．４ 光分组交换机
同大部分厂家采用ＩＰ路由加光核心设备的做法不同，一些厂商正在开发彻底的光分组交换设备。这些厂商包括Ｖｉｌｌａｇｅ公司、Ｃａｓｐｉａｎ 网络公司、 Ｃｈｉａｒｏ 网络公司、Ｅｘｃｅｌｉｇｈｔ 通信公司、Ｌａｕｒｅｌ 网络公司和Ｌｕｘｃｏｒｅ Ｔｒｏｐｉｃ 网络公司。他们的设备可以直接将ＩＰ信号转换成光信号。以Ｖｉｌｌａｇｅ公司设备为例，它拥有ＤＷＤＭ接口和电核心，这之间是ＩＰ包处理器。ＩＥＴＦ正在制定这方面的标准，但显然有些落后。Ｃａｓｐｉａｎ公司也宣布开发了一种因特网新交换机。但似乎他们使用了与Ｖｉｌｌａｇｅ、Ｃｈｉａｒｏ不同的技术。据说是采用更灵敏的信令来加速流量处理，而不是用全光交换技术。实际上Ｃｈｉａｒｏ的最近的竞争对手是Ｓｙｎｃｈｏｒｄｉａ，他们利用ＭＥＭＳ镜面、可调激光器和包处理器芯片开发了一种类似的设备。
２．５ 边缘产品
这部分产品一般分两种，多业务平台位于运营商的ＰＯＰｐｏｉｎｔ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｃｅ或者用户的大楼下，为用户提供综合的电信服务，同时利用ＤＷＤＭ技术降低成本。另一种叫怪物交换机Ｍｏｎｓｔｅｒ ｓｗｉｔｃｈ，位于运营商的中心局ＣＯ，在骨干光网和ＡＴＭ／ＩＰ网络间实现转化。边缘光网络产品具有极大的市场空间，成为最多厂商角逐的领域。在发展中边缘光网络产品面临的主要问题是如何远程快速提供业务、如何计费等。根据Ａｔｏｇａ公司的经验，集成ＴＤＭ和ＩＰ技术，可以提供传统语音业务的边缘多业务平台将有助于运营商快速收回成本。边缘光网络产品的主要供应商包括基于ＳＯＮＥＴ的Ａｌｉｄｉａｎ网络公司、Ａｐｐｉａｎ通信公司、Ａｓｔｒａｌ Ｐｏｉｎｔ通信公司、朗讯公司（Ｃｈｒｏｍａｔｉｓ产品）、思科公司Ｃｅｒｅｎｔ产品 、Ｃｉｅｎａ公司（Ｃｙｒａｓ产品）、ＥＣＩ通信公司、Ｇｅｙｓｅｒ网络公司、Mayaｎ公司、Ｒｅｄｂａｃｋ公司和Ｓｙｃａｍｏｒｅ公司（Ｓｉｒｏｃｃｏ产品）。基于ＡＴＭ的多业务平台供应商有Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ网络公司、ＡＤＣ通信公司、Ｃｉｅｎａ公司、Ｆｕｊｉｔｓｕ公司、朗讯公司（ＩＧｂｉｔ／ｓｎｉｔｕｓ产品）和北电。提供怪物交换机的厂商有Ｔｅｎｏｒ公司、Ｅｌｌａｃｏｙａ公司和Ｇｏｔｈａｍ公司等。这类产品技术的难点大概是如何统一ＡＴＭ、ＩＰ和ＴＤＭ等不同的协议达到带宽的灵活分配。我们认为实现综合的手段既可以是基于协议的整合，也可以是简单的空间叠加。对于国内厂商后者应该有借鉴意义。
Ｍａｙａｎ公司的基于ＳＯＮＥＴ的多业务平台提供了Ｔ１、Ｔ３、１０／１００ Ｍｂｉｔ／ｓ以太网，ＯＣ－１、ＯＣ－３、Ｍ１０复接器和Ｍ１３复接器模块等接口，此外还计划支持帧中继和ＩＰ路由。Ｔ１和Ｔ３模块具有端口密度大、业务提供灵活的特点，可以支持分组的业务和ＴＤＭ的业务。配合数字交叉连接模块Ｍ１０和Ｍ１３还可以实现ＤＳ０、ＤＳ１、ＤＳ３等的交换。网络边缘的交叉连接为汇聚的语音和数据业务实现了ＳＯＮＥＴ的优化，通过ＤＳ０级的整理，不用的时隙不会映射到ＳＯＮＥＴ帧中，从而降低了成本。专利的“任何协议到任何端口”技术帮助独立地提供ＴＤＭ、帧中继、ＡＴＭ或ＩＰ业务。１０／１００ Ｍｂｉｔ／ｓ以太网模块提供了带宽效率和协议的灵活性，使整个平台成为很好的ＳＯＮＥＴ上的以太网解决方案。对于ＩＰ业务，ＭＬ－ＰＰＰ协议协助实现了动态带宽分配，分布的交换智能提供了完整的ＩＰ路由，避免了外部边缘路由器的使用。
Ｇｏｔｈａｍ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ公司的主要产品方向是边缘交换机／路由器。该公司计划利用自己的边缘交换机／路由器产品通过整合业务流量到骨干光网络来减少运营商使用设备的数量。他们宣称该种设备将极大地方便新业务的提供。在市场定位上，Ｇｏｔｈａｍ计划通过采用在单个芯片上提供多种功能的网络处理器来提供低价的产品。这种产品将使用ＭＰＬＳ技术来整合ＩＰ、ＡＴＭ、帧中继等各种信号。该设备将使运营商在不同的中心局以一种虚拟的方式操作带宽。
２．６ 芯片解决方案
光网络设备依然离不开电ＡＳＩＣ芯片。在此领域主要的供应商包括ＰＭＣ、Ｖｉｔｅｓｓｅ、Ｅｎｔｒｉｄｉａ、Ａｌｌａｙｅｒ、Ｇａｌｉｅｏ、Ｖｅｌｉｏ和ＡＧｅｒｅ等公司。
典型产品：Ｇａｌｉｌｅｏ 技术公司的ＩＰ交换机芯片
ＧＴ－４８４１１Ａ 和ＧＴ－４８４２１是Ｇａｌｉｌｅｏ公司３／４／５层交换处理芯片系列产品的两种，为高性能交换路由器和ＬＡＮ／ＭＡＮ设备厂商提供ＯＥＭ解决方案。这些芯片具有先进的流量分类和带宽预留功能，同ＧＴ－４８５４０ ＰｏＳ／ＡＴＭ 交换处理芯片配合将可以发展新的ＬＡＮ／ＭＡＮ／ＥＴＴＳ（以太网到用户）系统。ＧＴ－４８４１１Ａ提供８个１０／１００ Ｍｂｉｔ／ｓ接口，ＧＴ－４８４２１提供一个１０／１００／１０００ Ｍｂｉｔ／ｓ接口。
Ｖｅｌｉｏ 实现突破的核心技术在于将输入输出功能和交换功能整合到单个芯片上。大约１５０万个ＣＭＯＳ门和１ ０００个管脚集成在１．２５英寸见方的芯片上。他们的产品主要是：１０ Ｇｂｉｔ／ｓ、１ Ｇｂｉｔ／ｓ串并转换器，能够同时处理３ ４５６个ＳＴＳ－１信号的ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ整理器，大端口数的交换芯片。同ＰＭＣ与ＶＩＴＥＳＳＥ公司产品相比，Ｖｅｌｉｏ的芯片具有更强的集成性，一片Ｖｅｌｉｏ芯片相当于１４个交换芯片和１８个串并转换器。
３ 应用范例
２０００年７月，Ｗｉｌｌｉａｍｓ通信公司利用Ｃｏｒｖｉｓ的全光网络设备成功完成创纪录的陆地全光网络通信系统。该系统以２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ速率传送数据，无电中继距离达到３ ２００ ｋｍ。Ｂｒｏａｄｗｉｎｇ Ａｕｓｔｉｎ ＴＳ也宣布利用ＣｏｒｖｉｓＣｏｌｕｍｂｉａ Ｍａｒｙｌａｎｄ全光网络设备完成１０ Ｇｂｉｔ／ｓ信号无电中继传输４ ０００ ｋｍ的现场试验，在全光网络发展过程中立起了新的里程碑。２０００年８月，美国Ｎｅｏｎ通信公司宣布向ＩＳＰ等用户提供波长管理服务。将来运营商只需租用某一波长，不再需要租用整根光纤。Ｎｅｏｎ公司的这套系统采用２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ速率，在两点间使用双路径，切换将在１５ ｍｓ内完成，同时价格上比普通ＳＯＮＥＴ系统有更大的优势，在可靠性上却没有降低。
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