摘要：本文對光纖通信系統(tǒng)的若干熱點技術領域的發(fā)展趨勢作了簡要總結和展望。 主要結論是：SDH將向融合的低成本多業(yè)務平臺轉型；某些新型光以太網(wǎng)解決方案正逐漸具備公用電信網(wǎng)所要求的必備功能和性能，成為城域多業(yè)務網(wǎng)的可選技術，但還需要解決一系列問題；40Gibt/s系統(tǒng)技術已趨成熟，但是大規(guī)模應用還需時日；超長距離WDM傳輸系統(tǒng)技術和市場均已成熟；粗波分系統(tǒng)在我國城域網(wǎng)具有良好的發(fā)展前景；點到點WDM傳輸將走向自動交換光網(wǎng)絡；EPON和GPON將成為主導FTTH技術。但大規(guī)模應用還需要解決成本、配套技術和應用問題。
關鍵詞：光纖通信WDMEPONGPON

1、引言

世紀之初，由于網(wǎng)絡泡沫、光纖泡沫和3G泡沫的破滅使世界電信業(yè)陷入了空前的困境，光纖通信首當其沖。幸運的是，電信的內在需求沒有根本改變，人們沒有少打電話，也沒有少上網(wǎng)，短信業(yè)務如火如荼，網(wǎng)絡電視(IPTV)業(yè)務蓄勢待發(fā)，電信業(yè)務市場仍然繼續(xù)成長，世界網(wǎng)絡帶寬需求的年增長率依然高達50%-100%，而我國在過去幾年里的干線業(yè)務量和帶寬需求的年增長率超過200%。然而，泡沫引起的困境只是放慢了發(fā)展的速度，絕不會也不可能停止電信技術和業(yè)務的發(fā)展進程，電信業(yè)經(jīng)過幾年的調整后正開始步入正常的理性發(fā)展軌道。下面僅對光纖通信系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢作簡要總結和展望。

2、SDH向下一代融合的低成本多業(yè)務平臺轉型

SDH依然是電信網(wǎng)的主導傳送體制。然而，由于WDM的出現(xiàn)和發(fā)展，SDH的作用和角色有了很大轉變。在長途干線網(wǎng)上，SDH的作用已經(jīng)降低為WDM層的客戶層，其角色正開始向網(wǎng)絡邊緣轉移。鑒于網(wǎng)絡邊緣復雜的客戶層信號特點，SDH必須從純傳送網(wǎng)轉變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務網(wǎng)一體化的多業(yè)務平臺，即融合的多業(yè)務節(jié)點。其出發(fā)點是充分利用大家所信任的SDH技術，特別是其保護恢復能力和確保的延時性能，加以改造以適應多業(yè)務應用，支持層2乃至層3的數(shù)據(jù)智能，構成業(yè)務層和傳送層一體化的多業(yè)務傳送平臺(MSTP)。

近幾年，隨著網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)業(yè)務份量的持續(xù)加重，SDH多業(yè)務平臺正逐漸從簡單地支持數(shù)據(jù)業(yè)務的固定封裝和透傳的方式向更加靈活有效支持數(shù)據(jù)業(yè)務的下一代SDH系統(tǒng)演進和發(fā)展。最新的發(fā)展是支持集成通用組幀程序(GFP)、鏈路容量調節(jié)方案(LCAS)和自動交換光網(wǎng)絡(ASON)標準。

GFP是一種可以透明地將各種數(shù)據(jù)信號封裝進現(xiàn)有網(wǎng)絡的通用標準信號適配映射技術，簡單靈活，開銷低，效率高，有利于多廠家設備互聯(lián)互通，能夠對用戶數(shù)據(jù)實施統(tǒng)計復用，還有QoS機制。此外，利用簡化任意字節(jié)塊每次的處理過程，GFP降低了對數(shù)據(jù)鏈路映射和去映射過程的處理要求。利用現(xiàn)代光通信的低誤碼特性，GFP還進一步降低了接收機實施復雜性、設備尺寸和成本，使GFP特別適合于高速傳輸鏈路應用，例如點到點SDH鏈路、OTN中的波長通路以及暗光纖應用。

LCAS則定義了一種可以平滑地改變傳送網(wǎng)中虛級聯(lián)信號帶寬的方法，以自動適應有效業(yè)務帶寬，信令傳輸由普通的SDH網(wǎng)元和網(wǎng)管系統(tǒng)完成。采用LCAS的最大優(yōu)點在于有效凈負荷可以自動映射到可用的VC上，這意味著帶寬的調整是連續(xù)的，不僅提高了帶寬指配速度，對業(yè)務無損傷，而且當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以動態(tài)調整系統(tǒng)帶寬，無須人工介入，還可以在保證服務質量的前提下明顯提高網(wǎng)絡利用率。

ASON可以動態(tài)地實施連接建立和管理，使網(wǎng)絡具有自動選路和指配功能。若下一代的SDH多業(yè)務平臺能將上述VC級聯(lián)，GFP，LCAS和ASON幾種標準功能集成在一起，再配合核心智能光網(wǎng)絡的自動選路和指配功能，則不僅能大大增強自身靈活有效支持數(shù)據(jù)業(yè)務的能力，而且可以將核心智能光網(wǎng)絡的智能擴展到網(wǎng)絡邊緣，增強網(wǎng)絡的智能范圍和效率。

最后，由于在城域網(wǎng)領域正面臨光以太網(wǎng)的競爭壓力，迫使MSTP在降低設備成本和提高業(yè)務提供靈活性上繼續(xù)改進。重要的趨勢之一是結合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向網(wǎng)絡邊緣擴展，從而可以充分利用MPLS靈活跨域支持數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的一系列優(yōu)點。

3、光以太網(wǎng)的挑戰(zhàn)與新發(fā)展

光以太網(wǎng)是一類光纖上運行的新型以太網(wǎng)技術，源于局域網(wǎng)。從結構上看，以太網(wǎng)是一種端到端的解決方案，在網(wǎng)絡各個部分統(tǒng)一處理二層交換、流量工程和業(yè)務配置，省去了網(wǎng)絡邊界處的格式變換。其次，以太網(wǎng)的擴展性很好，在網(wǎng)絡邊緣通過改變流量策略參數(shù)即可迅速按需以1Mbit/s的帶寬顆粒逐步提供所需的帶寬，從10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應用在網(wǎng)絡各個層面上，因此網(wǎng)絡管理可以大大簡化，新業(yè)務可以拓展得更快。

總的看，以太網(wǎng)多業(yè)務平臺最適合IP/以太網(wǎng)業(yè)務量占絕對主導的網(wǎng)絡應用場合，也可以在IP/以太網(wǎng)業(yè)務量足夠大的中小城市作為獨立的IP城域網(wǎng)應用，還可以在IP/以太網(wǎng)業(yè)務量很大的大中城市作為IP城域網(wǎng)的匯聚和接入層應用，核心則為高端路由器。一些改進的新型光以太網(wǎng)正在逐漸應用于城域網(wǎng)多業(yè)務平臺。

然而，歷史上以太網(wǎng)源于局域網(wǎng)，不必考慮QoS問題，當試圖擴展應用到公用電信網(wǎng)時需要提供隨用戶而異的QoS和服務等級合同(SLA)機制，目前傳統(tǒng)以太網(wǎng)還沒有可靠的機制能保證端到端的抖動和延時性能，難以提供實時業(yè)務所需要的全網(wǎng)范圍的標準QoS指配能力和多用戶共享節(jié)點和網(wǎng)絡所必須的計費統(tǒng)計能力。其次，以太網(wǎng)原來是為局域網(wǎng)用戶內部應用設計的，缺乏安全機制保證，當擴展到MAN和WAN以后，需要開發(fā)新的更可靠的安全機制。第三，源于局域網(wǎng)環(huán)境的以太網(wǎng)的OAM&P能力很弱。在公用電信網(wǎng)中，必須有效地運行和維護大規(guī)模的地理分散的網(wǎng)絡，需要有很強的OAM&P能力和網(wǎng)絡級的管理能力和視野乃至商務贏利模式。第四，傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機的光口是以點到點方式直接相連的，省掉了傳輸設備，不具備內置的強大故障定位能力和完備的性能監(jiān)視能力，使以太網(wǎng)中發(fā)生的故障難以診斷和修復，特別是復雜的大網(wǎng)很難辦。傳統(tǒng)以太網(wǎng)主要靠生成樹(STP)或快速生成樹(RSTP)實施保護，需要至少數(shù)秒的時間才能收斂，難以傳送電信級的語音數(shù)據(jù)業(yè)務。第五，以太網(wǎng)中光纖線路成本隨網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和節(jié)點數(shù)的增加而迅速增長，其網(wǎng)絡成本對于復雜的大型電信級網(wǎng)絡是否合算還是個未知數(shù)。總之，只有妥善地解決了上述主要問題后，以太網(wǎng)才能作為真正的多業(yè)務平臺應用于大型公用電信網(wǎng)環(huán)境，提供電信級的各類業(yè)務。

近來，光以太網(wǎng)的發(fā)展很快，一些最新的技術解決方案已經(jīng)解決或部分解決了某些上述問題，對傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術進行了較大的改進，已能提供多種業(yè)務，具有一定的QoS能力和網(wǎng)管能力，具備較高的生存性，不少技術已能提供50ms的快速保護倒換時間，有些技術還采用了數(shù)字包封器，利用前向糾錯(FEC)和同步技術來改進系統(tǒng)性能，延伸傳輸距離。簡言之，一些新型光以太網(wǎng)技術正逐漸具備公用電信網(wǎng)所要求的必備功能和性能。除了大家比較熟悉的傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術的擴展和增強技術，例如Q in Q(SVLAN)外，各種標準化組織和廠家開發(fā)了很多新型光以太網(wǎng)技術及其質量改進和保證標準，諸如彈性分組環(huán)(RPR)，多業(yè)務環(huán)(MSR)，MAC in MAC封裝，虛擬專用局域網(wǎng)業(yè)務(VPLS)等，各有特點。下面簡要介紹MAC in MAC封裝和VPLS這兩種最典型的新型光以太網(wǎng)技術。