超高速：光交换/光路由铸就全光网络

原创作者：烽火通信科技股份有限公司副总裁 李广成

随着社会的进步，可以极大丰富和改善人们通信效果和质量的宽带视频、多媒体业务、基于IP的实时/准实时业务等新兴数据业务的社会需求不断增长。由于新兴业务占用的带宽资源较多，高速宽带综合业务网络已成为本世纪通信网络的发展趋势。光纤具有巨大的带宽。在1.55μm波长附近200nm范围内，传输损耗较低。由公式f = c/λ，其中f为频率、λ为波长、c = 3×108m/s 为光速，可得知200nm的对应带宽约为25THz（1THz=1012Hz）。在1.3μm波长附近，也有约25THz可利用的带宽。这样，一根光纤可提供的理论传输带宽约为50THz。但是，目前串行电信号传输速率上限为40Gbps，即使用此速率在光纤上传输，也仅利用了光纤容量的千分之一。在众多的网络技术实现方案中，基于电子技术的网络方案由于受限于器件工作上限速率40G，难以完成高速宽带综合业务的传送和交换处理，网络中还会出现带宽“瓶颈”。只有基于光纤的全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理能力，打破信息传输的“瓶颈”，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求。全光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络的最基本积木单元。由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。

全光网络具有如下优点： 1) 提供巨大的带宽。2) 与无线或铜线比，处理速度高且误码率低。3) 采用光路交换的全光网络具有协议透明性，即对信号形式无限制。允许采用不同的速率和协议，有利于网络应用的灵活性。 4) 全光网中采用了较多无源光器件，省去了庞大的光/电/光转换工作量及设备，提高网络整体的交换速度，降低了成本并有利于提高可靠性。

在理想的全光网中，信号的交换、选路、传输和恢复等所有功能都以光的形式进行。目前的全光网络并非是整个网络的全部光学化，而是指光信息流在传输和交换过程中以光的形式存在，用电路方法实现控制部分。从当前光电子元器件的现状和发展趋势来看，力图实现整个网络的全光化是不现实也是不必要的。全光网络主要由核心网、城域网和接入网三层组成，三者的基本结构相类似，由DWDM系统、光放大器、OADM(光分插复用器)和OXC(光交叉连接设备)等设备组成。全光网络有星形网、总线网和树形网3种基本类型。全光网络的相关技术主要包括光交换/光路由（全光交换）、光交叉连接、全光中继和光分插复用等。

光交换/光路由属于全光网络中关键光节点技术，主要完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换及选路，它所完成的最关键工作就是波长变换。由于实质上是对光的波长进行处理，所以更确切地说，光交换/光路由应该称之为波长交换/波长路由。全光网络的几大优点如带宽优势、透明传送、降低接口成本等都是通过该技术体现的。从功能上划分，光交换/光路由、OXC、OADM是顺序包容的。即OADM是OXC的特例，而OXC是光交换/光路由的特例。由于OXC和光交换/光路由还在发展之中，目前对光交换/光路由的命名比较混乱。有的公司把现有的OADM、OXC都称为光交换系列（Optical Switching），有的又称之为光路由器（Optical Router）。所以目前的光交换/光路由大多以OXC甚至OADM暂时充当。