2008年我國光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢展望
訊石光通訊網(wǎng)
2008/1/10 9:05:25
光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展依賴市場的驅(qū)動，也必須靠技術(shù)的發(fā)展來支撐?；仡櫧陙砉饩W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我們從提高容量、進一步智能化、電信級以太網(wǎng)的光傳輸和光纖到戶等四個方面對2008年光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢進行分析和展望。
在經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)泡沫、電信低谷和光通信冬天的洗禮之后，互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)和光通信網(wǎng)又恢復(fù)了理性、平穩(wěn)的增長。2007年6月底我國互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民數(shù)已達到1.62億，僅次于美國的2.11億，排世界第二位。其中我國寬帶上網(wǎng)的網(wǎng)民數(shù)達到1.22億。截止到2007年10月，我國的電話用戶數(shù)達9.02億，為世界第一。所有這些用戶的業(yè)務(wù)都是通過最基礎(chǔ)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)傳送的。
2006年我國電信建設(shè)投資達2186.9億元，比2005年增長7.5%；從2007年前10個月的情況估計，2007年我國電信建設(shè)投資會比2006年增長6%～7%,為光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。到2007年9月底，我國敷設(shè)光纜總數(shù)已達到544.1045萬皮長公里，所用光纖超過1億芯公里,比2006年末增長116皮長公里（27%）。這些數(shù)字標志著我國光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的穩(wěn)步增長。
2006年我國電信建設(shè)投資達2186.9億元，比2005年增長7.5%；從2007年前10個月的情況估計，2007年我國電信建設(shè)投資會比2006年增長6%～7%,為光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。到2007年9月底，我國敷設(shè)光纜總數(shù)已達到544.1045萬皮長公里，所用光纖超過1億芯公里,比2006年末增長116皮長公里（27%）。這些數(shù)字標志著我國光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的穩(wěn)步增長。
提高容量是光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的首要任務(wù)
光通信的最重要特點就是具有幾乎用不盡的帶寬資源。隨著信息社會的不斷發(fā)展，人們對信息服務(wù)的需求量與日俱增，就好象城市里無論怎樣修馬路卻總也趕不上汽車的增長而總是堵車一樣，光傳輸網(wǎng)建設(shè)總也趕不上信息業(yè)務(wù)量增長的需求，因此網(wǎng)民們上網(wǎng)總感到速度太慢。根據(jù)中國電信的預(yù)測，在未來5年之內(nèi)，帶寬將以每年50％以上的速度增長，到2010年，干線帶寬流量將達到50Tbit/s以上，其中97%以上為數(shù)據(jù)帶寬。我們知道擴寬馬路和增加道路同樣重要，因此提高現(xiàn)有和新建光傳輸線路的容量是今后光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的首要任務(wù)。
提高容量的途徑有兩個：提高單通道的傳輸速率和增加通道數(shù)。目前應(yīng)用的DWDM技術(shù)，單通道速率以10Gbit/s為主流，波長數(shù)最多可支持160波。進一步提高所支持的波長數(shù)不是沒有可能，但是難度較大。所以，將10Gbit/s升級為40Gbit/s成為非常迫切的任務(wù)，或者說40Gbit/s的應(yīng)用日益急迫。我國通過“十五”科技攻關(guān)和“863”項目的支持，已經(jīng)攻克了40Gbit/s的關(guān)鍵技術(shù)，在國際上首次實現(xiàn)了40Gbit/sSDH在G.652或G.655光纖上傳送560公里、80×40Gbit/s信號傳送800公里，并成功在上海到杭州的光纜線路上建成80×40Gbit/sDWDM系統(tǒng)，從2005年至今，運行良好。
中國電信于2007年9月，在南京到杭州的線路上成功地進行了40Gbit/s的傳輸試驗。這是我國第三次40Gbit/s傳輸，第一次試驗是2004年CERNET在北京至天津之間進行的40Gbit/s傳輸，第二次試驗則是上述上海到杭州之間的80×40Gbit/sDWDM系統(tǒng)。試驗本身除了驗證40Gbit/s技術(shù)的成熟度之外，更是顯示了運營商對提高傳輸容量的需求。另外，隨著以太網(wǎng)的速率從萬兆向40Gbit/s和100Gbit/s的發(fā)展，40Gbit/s的應(yīng)用甚至更高的速率將是難以阻擋的潮流，我國光通信技術(shù)的發(fā)展也一定會順應(yīng)這一需要。
光網(wǎng)絡(luò)智能化是重要發(fā)展方向
光通信技術(shù)近40年的發(fā)展歷史，主要是以傳輸為主線的。但是隨著計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合越來越緊密，以及光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、調(diào)度、控制、生存性等各方面的需要，在光網(wǎng)絡(luò)中加入自動發(fā)現(xiàn)能力、連接控制技術(shù)和更完善的保護恢復(fù)功能，即光網(wǎng)絡(luò)的智能化是今后發(fā)展的重要目標。其中，ASON就是典型的例子。目前基于SDH的ASON技術(shù)已經(jīng)基本成熟，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備最大交叉容量可達1.28Tbit/s，典型倒換時間遠小于50ms，在我國和國際上也都已經(jīng)有了許多應(yīng)用的實例，但是尚缺乏大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用經(jīng)驗，特別是各種連接功能的應(yīng)用缺乏實例。從技術(shù)層面上看，目前的ASON系統(tǒng)還可以支持多種業(yè)務(wù)，可以認為是ASON與MSTP的完美結(jié)合。有些ASON還具有40Gbit/s接口能力，使其傳輸容量大大提高，可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的長期發(fā)展需求。
基于OTN，即在OTN上面增加控制平面的ASON研究開發(fā)已經(jīng)提到議事日程，目前研發(fā)的產(chǎn)品還具有光電兩層的交叉能力。電層面的交叉主要是ODUk的交叉，交叉能力可能超過2.56Tbit/s。光層面的交叉主要是波長交叉，由于每個波長的容量可以是10Gbit/s和40Gbit/s，所以交叉容量可以高達6.4Tbit/s～12.8Tbit/s。由于有光電兩個層面的交叉，所以整個網(wǎng)絡(luò)的管理水平必須提到新的高度?；贠TN的ASON的應(yīng)用還沒有經(jīng)驗可循，估計其應(yīng)用實例會是和基于SDH的ASON的混合應(yīng)用，否則其連接、調(diào)度的通路顆粒太大，不一定能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的需要。而完全基于光層的各種光交換技術(shù)，目前仍然停留在實驗室階段，鑒于器件和實際需求等多方面的原因，其具體應(yīng)用還需要較長的時間。
電信級以太網(wǎng)的光傳輸將成為熱點
由電路型交換向分組型交換演變，是電信網(wǎng)的發(fā)展方向。因此，作為電信網(wǎng)主要傳輸方式的光傳輸網(wǎng)，其承載信號也要從以傳輸電路型信號向傳輸分組型信號過渡。以太網(wǎng)是最常用的分組信號，自1973年以太網(wǎng)發(fā)明以來的30多年里，以太網(wǎng)本身也經(jīng)歷了一次次改進和變異，有了很大的發(fā)展。隨著以太網(wǎng)被廣泛使用，特別在電信網(wǎng)中使用，它必須適應(yīng)電信網(wǎng)的要求而發(fā)生變化，于是電信級以太網(wǎng)應(yīng)運而生。因此國際上眾多的標準化組織，都在制訂有關(guān)電信級以太網(wǎng)的標準。另一方面，原來為傳送電路型信號而建設(shè)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，也要適應(yīng)傳輸以太網(wǎng)的要求而采用相應(yīng)的技術(shù)。總的來說，之所以以太網(wǎng)發(fā)展為電信級，主要是要吸取原電信網(wǎng)面向連接的一些特性，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可管理性、可維護性、可運營性和安全性等等。而現(xiàn)有的光傳輸網(wǎng)絡(luò)在這些方面都是有保證的，主要是需要適應(yīng)分組型的以太網(wǎng)信號的傳輸。
支持電信級以太網(wǎng)的技術(shù)有很多，目前比較流行的主要有三種：T-MPLS、PBT、PVT。實際上被看好的主要是前兩種。T-MPLS是基于MPLS技術(shù)的面向連接的包傳送技術(shù)，是MPLS的子集，是將數(shù)據(jù)通信技術(shù)同現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)有效結(jié)合的技術(shù)。傳統(tǒng)SDH在傳送分組信號時有一些缺點，難以滿足以太網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，MPLS技術(shù)可以彌補SDH的不足。但若完全引入復(fù)雜的MPLS技術(shù)，則會大大提高設(shè)備成本和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度。為適應(yīng)分組傳送需求，須對MPLS技術(shù)簡化，并跟傳送平面關(guān)聯(lián)（比如SDH、MSTP等），從而成為T-MPLS技術(shù)。T-MPLS拋棄了MPLS繁復(fù)的控制協(xié)議族，簡化了數(shù)據(jù)平面，去掉了不必要的轉(zhuǎn)發(fā)處理，并增加了保護倒換和OAM功能。T-MPLS與它的客戶信號和控制網(wǎng)絡(luò)是完全獨立的，所承載的客戶信號可以是IP/MPLS，也可以是以太網(wǎng)。T-MPLS的連接具有較長的穩(wěn)定性，這使它可具有傳送網(wǎng)絡(luò)所必備的保護倒換和OAM等功能特性。T-MPLS技術(shù)由數(shù)據(jù)平面、管理平面和控制平面三個相關(guān)平面組成，現(xiàn)在ITU-T正在制訂T-MPLS的相關(guān)標準，當前僅規(guī)范了T-MPLS的傳送平面和數(shù)據(jù)平面部分功能，還需進一步研究T-MPLS的多播、保護、OAM等功能，管理平面和控制平面也需進一步規(guī)范。
PBT（ProviderBackbone-Transport）技術(shù)源自IEEE802.1ah定義的運營商骨干網(wǎng)橋接PBB（ProviderBackbone Bridge），即MAC-in-MAC技術(shù)。MAC-in-MAC是基于MAC堆棧的技術(shù)，或者說MAC嵌套技術(shù)。用戶MAC被封裝在運營商MAC之中作為內(nèi)層MAC加以隔離，增強了以太網(wǎng)的擴展性和業(yè)務(wù)的安全性。PBB引入了I-TAG，更適于與其它的技術(shù)如MPLS互通。PBT主要具有以下特點：
（A）基于MAC-in-MAC而不完全等于MAC-in-MAC，它主要通過網(wǎng)管和控制進行配置，使電信級以太網(wǎng)中的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)事實上具有連接性，以便實現(xiàn)保護倒換、OAM、QoS、流量工程等功能；
（B）使用運營商MAC加上VLANID進行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，使電信級以太網(wǎng)受到運營商的控制和管理而隔離用戶網(wǎng)絡(luò)；
（C）基于VLAN關(guān)掉MAC自學習功能，避免廣播包泛濫，重用轉(zhuǎn)發(fā)表而丟棄一切在PBT轉(zhuǎn)發(fā)表中查不到的數(shù)據(jù)包。
PBT技術(shù)已經(jīng)得到一些運營商的認可，ITU-T文稿中也有對PBT技術(shù)規(guī)范的提議，具體情況還要看進一步的發(fā)展。T-MPLS已經(jīng)有了一系列的ITU-T建議，并正在開發(fā)更多的建議。由于其有電信背景，并基于現(xiàn)有的傳輸技術(shù)，估計今后會有一定的發(fā)展前景。
光纖到戶2008年將開始提速
日本是最早發(fā)起和部署光纖到戶的國家，在U-Japan計劃的牽引下，F(xiàn)TTH發(fā)展很快，以NTT為首的各個運營商，積極推廣FTTH。2007年6月底，F(xiàn)TTH用戶已經(jīng)達到966萬戶，到第三季度已超過了1050萬戶，日本MMRI預(yù)計，日本在2009年的光纖到戶用戶將達到2175萬。韓國緊隨其后，政府在2003年開始制定“IT839戰(zhàn)略規(guī)劃”，最終實現(xiàn)u-Korea的目標。2007年底FTTH用戶可達到451.5萬戶，計劃2015年達1000萬戶。目前，北美FTTH用戶覆蓋數(shù)已經(jīng)突破600萬，使用FTTH的用戶達到200萬戶。歐洲的法國、西班牙、瑞典、意大利、丹麥、荷蘭和挪威等國都在積極發(fā)展FTTH。2006年歐洲擁有250萬FTTH用戶。根據(jù)市場調(diào)研公司Frost&Sullivan最新的歐洲FTTH市場研究報告預(yù)測，2012年歐洲的FTTH用戶有望達到1400萬戶。根據(jù)Lightreading 預(yù)計：全球光纖到戶到2011年可達到8600萬戶。我國各省、市、自治區(qū)均有FTTH的試點、試運營和商用網(wǎng)絡(luò)，在高檔住宅區(qū)、普通住宅、商業(yè)中心區(qū)、普通寫字樓、網(wǎng)吧、農(nóng)村信息化等方面均有應(yīng)用。目前國內(nèi)FTTH用戶已超過10萬戶，到2007年底，我國FTTH用戶達到15～20萬戶。
目前，光纖到戶的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。最早成熟的是APON，由于ATM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不被看好，因此，我國基本不用APON。EPON技術(shù)以GEPON為主，比較成熟，互聯(lián)互通性能好，價格低，芯片和光器件供給充足，是目前FTTH的主流。GPON相對滯后，價格也比較高，幾次測試狀況都不很理想，但基本可進入試用。WDM-PON尚無標準，方案各一，業(yè)界對什么樣的PON可以稱為WDM-PON也還存在爭議。EPON、GPON標準先后成熟，正在研究開發(fā)10GEPON、10GPON標準?？傊?，F(xiàn)TTH在技術(shù)上沒有什么大的障礙。
除了技術(shù)之外，業(yè)界比較認同的推動我國光纖到戶發(fā)展的主要因素主要有三個：業(yè)務(wù)需求、成本和行業(yè)監(jiān)管問題。
業(yè)務(wù)需求主要看用戶對寬帶業(yè)務(wù)的需求水平是否已經(jīng)超過了金屬線接入技術(shù)所支持的能力。只要有成熟的寬帶視頻業(yè)務(wù)推出，又有豐富的內(nèi)容可供選擇，人們對視頻的要求會越來越高，永無止境。而FTTH是最適宜于支持寬帶視頻及其互動業(yè)務(wù)的技術(shù)，任何金屬線接入技術(shù)都無法與之比擬。此外，當前家庭網(wǎng)絡(luò)（智能家居或數(shù)字家庭等）也在開始發(fā)展，而以FTTH為基礎(chǔ)的家庭網(wǎng)絡(luò)最容易實現(xiàn)，家庭網(wǎng)絡(luò)（智能家居）可以給人們帶來新的生活和工作模式。家庭網(wǎng)絡(luò)將從高檔消費家庭向普通家庭擴展，家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又會促進FTTH的普及與發(fā)展。
成本問題比較敏感，也比較復(fù)雜。涉及初期建設(shè)成本、運營維護成本和用戶使用費等。初期建設(shè)成本和FTTH的普及推廣有著密切的互動關(guān)系，低成本利于推廣，大規(guī)模推廣又會使成本迅速降低。而FTTH的運維費用較低，一般為金屬線接入運維費用的三分之一。用戶使用費涉及資費策略問題，由于提供的帶寬大大高于金屬線接入，使用費略高，用戶應(yīng)該能夠接受。根據(jù)日本的數(shù)據(jù)，USEN公司的FTTH包月費僅2980日元，只相當于3～4盒便當（盒飯）的支出。如果我國的FTTH用戶使用費也采取類似的資費水平，則大部分用戶是容易接受的。
FTTH是實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”的最佳方式，但是三網(wǎng)融合又受到行政體制和行業(yè)監(jiān)管的限制。行業(yè)監(jiān)管涉及體制與管制等方面有關(guān)政策性很強的問題，相當復(fù)雜，難以在短時間內(nèi)有大的突破。然而國家和政府已經(jīng)在考慮這方面的問題，例如在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議》中就提出：“加強寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)．推進‘三網(wǎng)融合’”，而且隨著今后“電信法”的發(fā)布與實施，在這方面會有法可依。目前為了推進FTTH的發(fā)展，不一定一下子全面解決三網(wǎng)融合的問題，可以先制定FTTH有關(guān)的發(fā)展政策，推動寬帶業(yè)務(wù)的健康發(fā)展，使FTTH快速發(fā)展，為三網(wǎng)融合創(chuàng)建一個良好的基礎(chǔ)平臺。
國內(nèi)外有關(guān)光纖到戶的標準開發(fā)進展都很快。國際標準組織，如ITU-T、FSAN、EFM、IEEE、IEC等都開發(fā)制訂了與FTTH有關(guān)的標準，目前已經(jīng)發(fā)布的有25個。國內(nèi)有關(guān)光纖到戶方面的標準結(jié)合中國特色，有自己的體系。共分四個層面。第一層面是YD/T1619-2007寬帶光接入網(wǎng)總貌，該標準規(guī)定了寬帶光接入網(wǎng)的位置與定界、功能參考模型、分層結(jié)構(gòu)、物理參考配置和應(yīng)用類型、業(yè)務(wù)支持能力與接口、組成與功能要求、QoS功能框架、安全和認證功能、光纖傳輸技術(shù)、性能參數(shù)及要求、定時與同步要求、網(wǎng)管及操作維護框架要求和運行環(huán)境要求。第二層面是YD/T1636-2007光纖到戶（FTTH）體系結(jié)構(gòu)和總體要求，該標準規(guī)定了光纖到戶（FTTH，F(xiàn)iberTo The Home）的體系架構(gòu)及總體要求，包括FTTH系統(tǒng)的體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓撲、支持的業(yè)務(wù)類型、實現(xiàn)技術(shù)與要求、性能指標要求以及運行和維護要求等，概要地規(guī)范了FTTH用光纜及線路輔助設(shè)施的基本要求。第三層面是系統(tǒng)與設(shè)備方面的標準，已發(fā)布9個，在研8個。第四層面是接入網(wǎng)用光器件方面的標準，已經(jīng)發(fā)布的有11個，在研6個。
目前，中國電信已經(jīng)完成了FTTH試點、測試、選型，進行了集采，首批達4萬線，并于2007年12月，在武漢召開“光進銅退”工作座談會，提出了2008年在全集團大規(guī)模推進光進銅退的思路。中國網(wǎng)通也進行了FTTH試點、測試、選型和集采。10月8日，中國網(wǎng)通香港上市公司發(fā)布公告稱，將投入150億元實施部分地區(qū)光纖到戶，預(yù)計在3～5年內(nèi)建成。中國移動也實現(xiàn)了FTTx的多種應(yīng)用。青海油田一次規(guī)模應(yīng)用超過1萬戶。武漢市政府下發(fā)文件，確定2007年實現(xiàn)5萬戶，2008年10萬戶，2010年達50萬戶。可見光纖到戶已具備推廣應(yīng)用的基本條件，2008年要開始發(fā)力。要使FTTH在我國規(guī)模應(yīng)用，政府應(yīng)該有明確的導向，應(yīng)該對全國的信息化有一個戰(zhàn)略的考慮（例如類似日本的U-Japan計劃），在方向上予以提倡，在投入上大力支持，在政策上給予優(yōu)惠，充分調(diào)動各方面的積極性。有目前這樣良好的基礎(chǔ)，F(xiàn)TTH一定能在我國得以迅速普及推廣。
光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步一直沒有停止過，除了上面提到的幾方面之外，還有許多技術(shù)值得我們關(guān)注。例如，適宜我國大節(jié)點之間高速直達和西部人口稀少開闊地區(qū)的超長距離（1000km以上）傳輸技術(shù)、適宜島-島或陸-島之間及電力部門應(yīng)用的超大跨距（300km以上）傳輸技術(shù)、100Gbit/s以太網(wǎng)傳送技術(shù)等，都是很有使用價值、具有實際意義的。總而言之，2008年將是我國光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到更大發(fā)展的一年，今后我國的光通信技術(shù)將保持在國際先進行列，為打造我國的電信強國做出應(yīng)有的貢獻。
新聞來源：通信世界周刊 作者：武漢郵電科學研究院 毛謙