一、引言
光網絡作為整個電信網絡的基礎網絡之一，發展較快，從最初的PDH網絡到目前廣泛應用的SDH和WDM網絡，在20年左右的時間里經歷了幾個階段的飛躍發展，目前的商用技術非常成熟(OTN網絡由于沒有商用，故不多加討論)。但隨著網絡規模的不斷擴大和市場競爭的逐漸增加，這些傳統光網絡的弊端日益凸現如業務配置完全手工實現，對于占據主要業務量的數據業務的帶寬分配不靈活和傳送效率低等，這樣將帶來新業務開通周期較長和傳輸帶寬浪費嚴重等缺點，嚴重影響運營商的市場競爭力和盈利指數。另外，隨著光通信網絡技術研發的不斷進展，各種提高光網絡性價比的技術不斷出現或應用，如高速40Gbit/s技術、低噪聲的喇曼放大器和高增益的FEC糾錯技術等。因此，如何克服傳統光網絡已有的缺陷并充分利用各種能提高光網絡性價比的新型技術來降低網絡整體成本，則是下一代光網絡最關心的問題所在。其實，下一代光網絡的概念很難確切定義，在此僅指具備智能性并采用多種新型光網絡技術的光網絡為“下一代光網絡”。本文主要就光網絡的智能、光纖傳輸帶寬的利用、超長傳送距離和對于數據業務的傳送效率等方面探討下一代光網絡的一些主要特點。
二、光網絡的智能化
傳統的光網絡的業務配置一般都是依賴人工的方式進行，不但耗時費力，而且極容易出錯，不能滿足市場激烈競爭的需要。另外，隨著數據業務的急劇增長，數據業務對于光網絡傳送帶寬提出了動態分配的要求，以便充分地利用傳送帶寬。因此，一種新型的具有智能性的光網絡模型——自動交換光網絡(ASON)應運而生。不同于傳統光網絡，ASON的組成增加了一個新的層面——控制平面，并相應地在控制平面中引入了路由、信令和鏈路管理等機制，以實現連接自動管理。在光網絡中，引入ASON有很多好處，主要體現在可實現業務快速提供和擴展、網絡資源的動態優化、業務光層的快速恢復和提供新型的業務類型如按需分配帶寬、波長業務服務和光虛擬專網(OVPN)等方面。
國際上目前有三個組織，即ITU-T，IETF和OIF進行相關的ASON的標準化工作，并已經取得了相當進展。三個組織對于ASON關注的側重點有所不同，ITU-T主要側重網絡體系結構、網絡性能和設備功能要求以及物理層規范等，已經完成了一系列標準(支持的是重疊模型)。IETF則重在規范具體協議和信令，正在利用現有信令協議的擴展和修改來開發ASON控制平面(起初僅支持對等模型，后來也支持重疊模型)。0IF則從ASON控制平面的結構原理和要求開始，主要規范UNI和NNI，目前已經完成UNI l.0版本并演示了多廠家的互操作性，正在開發UNI 2.0版本。
下一代光網絡必須具備智能性，這是大家的共識所在。但下一代網絡中引入ASON以后，除了具備多種優點的同時，會帶來什么樣的不足之處呢？據筆者拙見，首先需要考慮的問題是安全性問題。由于基本上所有的信令和路由協議都是基于IP網絡的原有協議擴展而來，而且在具體使用時也是采用IP包來傳送，這樣IP技術潛在的不安全特性對于ASON網絡的安全性威脅很大。因為電信網不同于因特網，一旦有人通過IP技術來惡意破壞成功，后果不堪設想。另外，ASON網絡的穩定性也需要時間來考驗。由于所有資源的路由分配都是動態來實現，當網絡規模增大到一定程度時，網絡的穩定性至關重要，因為很小的計算失誤就可能造成網絡連鎖效應的大范圍故障。再需要提及的就是，傳統網絡如何向ASON網絡演進的問題。如果完全拋棄傳統網絡而新建ASON網絡，而對于原來的投資則帶來相當的浪費，但若為了利用傳統網絡而對于ASON網絡加以各種構造附屬條件，如設計代理和互通網關等，則依然要付出相當的再投資和存在多重網管問題。對于此問題，可謂仁者見仁，智者見智。目前，德國電信的做法是完全新建ASON網絡，等所有業務逐漸割解到新型ASON網絡后，則拋棄傳統網絡。他們的規劃結果是，從長期的角度看，這樣可以更節省投資。而對于我國的電信光網絡，如何從傳統網絡向ASON網絡演進，是目前值得探討的問題。
三、光網絡的寬帶化
隨著制造工藝的提高和市場的激烈競爭等因素的影響，光纖光纜本身的價格相對降低很多，但鋪設光纜依然是成本很高的投資(主要是與城市建設的規劃等方面有關)。因此，如何充分利用已有或者新規劃鋪設的光纜資源則是運營商增加收入和減少投資的有效手段之一。一般而言，充分利用光纖的傳輸帶寬有三種方法，一種是采用WDM/DWDM技術，再一種是提高信道的比特速率，而最后一種就是結合前兩種，即單信道采用高比特速率的WDM/DWDM技術，這是最常采用的技術，也是本文著重討論的技術。
在目前的商用系統中，WDM/DWDM系統的單信道速率最高為10Gbit/s，而人們所期望的40Gbit/s技術遲遲沒有得到商用，可商用的產品已有，如Lucent的LambdaUnit(SDH)和LambdaXtreme(WDM)，Marconi的MSH256(分插復用器ADM)和MSH-E(數字交叉連接設備OXC)，PhotonEx的PX-UItraTM，Fujitsu的FLASHWAVE 7300(WDM)，Simens的Surpass hiT 7070和Nortel的光交換機OPTera HDX等，這除了整個通信市場低迷的客觀影響外，40Gbit/s技術的性價比(相對于10Gbit/s需要降低到2.5倍以下)一直沒有大幅度降低也是主要原因之一。另外由于40Gbit/s技術要求更高的光信噪比(OSNR，相對10Gbit/s增加6dB)、更小的色散容限(包括色度色散和偏振模色散)等，因此40Gbit/s技術的應用需要解決這些相應的物理機制的傳輸限制問題。根據目前已有或正在研究的技術，這些限制可逐一解決。如對于OSNR而言，新型的喇曼放大器可以提供較高的OSNR，而基于光纖光柵的動態色散補償為CD的補償提供較好的方案。另外，PMD對于新型光纖而言已不是主要問題(對于20世紀90年代中期以前鋪設的光纜而言，PMD依然是主要限制因素之一)，因此40Gbit/s技術應用的限制條件越來越少。
由于新技術的應用需要考慮多方面的因素，如總體成本、未來可擴展性、業務需求等。隨著數據業務的爆炸式增長和10Gbit/s路由器接口的不斷應用的驅動和40Gbit/s相關技術的不斷完善和提高，下一代光網絡中采用40Gbit/s技術是順理成章的事情。
四、光網絡傳送距離的超長化
隨著光網絡規模的逐漸擴展，如何實現低成本的超長距離傳輸(大于2000km)也是下一代光網絡需要著重考慮的問題之一，而且這也與ASON網絡的動態選路問題和成本問題有關。
摻餌光纖放大器(EDFA)的廣泛應用為光網絡較低成本的大范圍覆蓋起了很重要的作用。但由于EDFA自身產生的噪聲較高，光信號傳輸幾個放大器跨段后需要進行電再生才能繼續往前傳送。由于電再生的成本較高，因此人們一直在研究如何采用新技術可增加無電再生的傳送距離，以降低系統整體成本。從具體實現方法上，一般在兩個領域中進行研究，一個是在電域，即采用前向糾錯(FEC)技術；另外一個是在光域，即采用低噪聲放大器技術(也即分布式喇曼放大器)，或者采用兩者結合的方法來實現無電中繼距離的延伸。
FEC是一種比較成熟的技術，目前在多個通信領域應用，主要在電子域采用編碼糾錯的方式來延伸傳送距離。根據所采用的FEC傳送方式(帶內和帶外)和編碼方式的不同，系統增益也有所不同，一般在3～9dB左右。而喇曼放大器技術主要采用其低噪聲特性和寬放大帶寬能力。由于信號放大是在光纖鏈路傳輸過程中逐步進行的，因此相應導致信號的其它非線性效應也較小。目前，分布喇曼放大器的技術也比較成熟，一般與高增益的EDFA組合使用(因為喇曼放大器雖然噪聲小，但相對增益也小)。
對于WDM/DWDM系統而言，目前新型的碼型調制技術(如CS-RZ，DPSK-RZ/NRZ等)和動態的增益均衡等功能也為系統的長距離傳輸提供了有利條件。另外，隨著電再生技術的不斷發展，如果電再生的成本低于或者可與光放大器的成本相比擬時，采用電再生實現超長距離的傳送也不失為一種較好的選擇方案。
隨著各種超長傳送技術的不斷成熟和完善，在下一代光網絡中采用超長傳送依然是降低網絡整體成本的有效方案之一，也是下一代光網絡的主要特點之一。
五、光網絡數據業務傳送效率的高效化
隨著數據業務的爆炸式增長，如何充分利用光網絡能傳送帶寬也是下一代光網絡需要考慮的重要因素之一。這不但涉及到固定網絡，也涉及到以數據業務為主的第三代移動通信(3G)網絡的業務接入與傳送問題。雖然，光纖的傳輸帶寬很寬，但若不能有效地進行利用，尤其是對于數據業務，則帶寬不足問題依然凸現。由于數據業務(尤其是IP業務的不確定性和動態帶寬需求性)對于傳統的固定時隙帶寬分配方式提出了挑戰，目前已經提出了多種新型技術來適應這種發展需求，如通用成幀過程(GFP)、鏈路容量調整機制(LCAS)、虛級聯(VC技術和基于數據業務為主的彈性分組環(RPR)技術等，而目前具備這些技術的網絡節點設備一般稱之為多業務傳送平臺(MSTP)節點設備。
GFP的統一封裝為網絡的互通提供了有利的前提條件，而VC和LCAS則為更充分地動態利用帶寬和保證業務質量提供了技術途徑，如可利用LCAS的多徑傳送能力可為一條路徑失效的情況下實現業務保護，利用LCAS的動態增減業務顆粒的能力實現業務的在線動態增刪而不影響其它業務等。另外，RPR技術的提出也為光網絡支持數據業務的傳送提供了較好的備選方案。
數據業務的驅動是光網絡技術發生革新的主要動力。隨著數據業務，尤其是IP業務的持續高速發展，具備高效的數據業務傳送能力則是下一代光網絡不可不提的主要特點之一。
六、結束語
總之，下一代光網絡具有智能性、寬帶性、長距離傳送性和數據業務傳送高效性等多方面的特點，具體表現為采用了多種傳送新技術，如40Gbit/s，FEC，分布式喇曼放大器GFP，VC，LCAS等自動交換光網絡。但需要注意的是，和其它事物一樣，光網絡的發展是循序漸進的過程，只能是逐步的量變，最終過渡到最后的質變，即局部采用下一代網絡模型，然后逐漸過渡到全部網絡采用下一代網絡模型的過程。具體這種過程該怎么演化，即獨立組建下一代光網絡，逐漸擴展規模和割解業務，還是在傳統網絡中直接逐步引入下一代網絡，則是需要根據實際網絡規模和多種性能因子綜合分析比較的問題，不能斷然得出結論。不過，雖然傳統的光網絡有著諸多不足，但在近幾年內，傳統的SDH/WDM網絡依然是光網絡中的主力軍之一。相信隨著時間的推移，最終將逐漸被下一代光網絡所替代。MD對于新型光纖而言已不是主要問題(對于20世紀90年代中期以前鋪設的光纜而言，PMD依然是主要限制因素之一)，因此40Gbit/s技術應用的限制條件越來越少。
