2008光网络技术发展趋势展望

    光网络的发展依赖市场的驱动，也必须靠技术的发展来支撑。回顾近年来光网络技术的发展，我们从提高容量、进一步智能化、电信级以太网的光传输和光纤到户等四个方面对2008年光网络技术的发展趋势进行分析和展望。
    在经历了互联网泡沫、电信低谷和光通信冬天的洗礼之后，互联网、电信网和光通信网又恢复了理性、平稳的增长。2007年6月底我国互联网网民数已达到1.62亿，仅次于美国的2.11亿，排世界第二位。其中我国宽带上网的网民数达到1.22亿。截止到2007年10月，我国的电话用户数达9.02亿，为世界第一。所有这些用户的业务都是通过最基础的光传输网络来实现传送的。
    2006年我国电信建设投资达2186.9亿元，比2005年增长7.5%；从2007年前10个月的情况估计，2007年我国电信建设投资会比2006年增长6%～7%,为光网络的发展创造了良好的条件。到2007年9月底，我国敷设光缆总数已达到544.1045万皮长公里，所用光纤超过1亿芯公里,比2006年末增长116皮长公里（27%）。这些数字标志着我国光通信网络建设的稳步增长。
提高容量是光网络发展的首要任务
    光通信的最重要特点就是具有几乎用不尽的带宽资源。随着信息社会的不断发展，人们对信息服务的需求量与日俱增，就好象城市里无论怎样修马路却总也赶不上汽车的增长而总是堵车一样，光传输网建设总也赶不上信息业务量增长的需求，因此网民们上网总感到速度太慢。根据中国电信的预测，在未来5年之内，带宽将以每年50％以上的速度增长，到2010年，干线带宽流量将达到50Tbit/s以上，其中97%以上为数据带宽。我们知道扩宽马路和增加道路同样重要，因此提高现有和新建光传输线路的容量是今后光网络发展的首要任务。
    提高容量的途径有两个：提高单通道的传输速率和增加通道数。目前应用的DWDM技术，单通道速率以10Gbit/s为主流，波长数最多可支持160波。进一步提高所支持的波长数不是没有可能，但是难度较大。所以，将10Gbit/s升级为40Gbit/s成为非常迫切的任务，或者说40Gbit/s的应用日益急迫。我国通过“十五”科技攻关和“863”项目的支持，已经攻克了40Gbit/s的关键技术，在国际上首次实现了40Gbit/sSDH在G.652或G.655光纤上传送560公里、80×40Gbit/s信号传送800公里，并成功在上海到杭州的光缆线路上建成80×40Gbit/sDWDM系统，从2005年至今，运行良好。
    中国电信于2007年9月，在南京到杭州的线路上成功地进行了40Gbit/s的传输试验。这是我国第三次40Gbit/s传输，第一次试验是2004年CERNET在北京至天津之间进行的40Gbit/s传输，第二次试验则是上述上海到杭州之间的80×40Gbit/sDWDM系统。试验本身除了验证40Gbit/s技术的成熟度之外，更是显示了运营商对提高传输容量的需求。另外，随着以太网的速率从万兆向40Gbit/s和100Gbit/s的发展，40Gbit/s的应用甚至更高的速率将是难以阻挡的潮流，我国光通信技术的发展也一定会顺应这一需要。

    光网络智能化是重要发展方向
    光通信技术近40年的发展历史，主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密，以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要，在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能，即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中，ASON就是典型的例子。目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟，其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s，典型倒换时间远小于50ms，在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例，但是尚缺乏大规模网络的应用经验，特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看，目前的ASON系统还可以支持多种业务，可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力，使其传输容量大大提高，可适应网络的长期发展需求。
    基于OTN，即在OTN上面增加控制平面的ASON研究开发已经提到议事日程，目前研发的产品还具有光电两层的交叉能力。电层面的交叉主要是ODUk的交叉，交叉能力可能超过2.56Tbit/s。光层面的交叉主要是波长交叉，由于每个波长的容量可以是10Gbit/s和40Gbit/s，所以交叉容量可以高达6.4Tbit/s～12.8Tbit/s。由于有光电两个层面的交叉，所以整个网络的管理水平必须提到新的高度。基于OTN的ASON的应用还没有经验可循，估计其应用实例会是和基于SDH的ASON的混合应用，否则其连接、调度的通路颗粒太大，不一定能适应网络的需要。而完全基于光层的各种光交换技术，目前仍然停留在实验室阶段，鉴于器件和实际需求等多方面的原因，其具体应用还需要较长的时间。

    电信级以太网的光传输将成为热点
    由电路型交换向分组型交换演变，是电信网的发展方向。因此，作为电信网主要传输方式的光传输网，其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号，自1973年以太网发明以来的30多年里，以太网本身也经历了一次次改进和变异，有了很大的发展。随着以太网被广泛使用，特别在电信网中使用，它必须适应电信网的要求而发生变化，于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织，都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面，原来为传送电路型信号而建设的光传输网络，也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说，之所以以太网发展为电信级，主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性，提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的，主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。
    支持电信级以太网的技术有很多，目前比较流行的主要有三种：T-MPLS、PBT、PVT。实际上被看好的主要是前两种。T-MPLS是基于MPLS技术的面向连接的包传送技术，是MPLS的子集，是将数据通信技术同现有电信网络有效结合的技术。传统SDH在传送分组信号时有一些缺点，难以满足以太网业务需求，MPLS技术可以弥补SDH的不足。但若完全引入复杂的MPLS技术，则会大大提高设备成本和网络复杂度。为适应分组传送需求，须对MPLS技术简化，并跟传送平面关联（比如SDH、MSTP等），从而成为T-MPLS技术。T-MPLS抛弃了MPLS繁复的控制协议族，简化了数据平面，去掉了不必要的转发处理，并增加了保护倒换和OAM功能。T-MPLS与它的客户信号和控制网络是完全独立的，所承载的客户信号可以是IP/MPLS，也可以是以太网。
[Page]
    T-MPLS的连接具有较长的稳定性，这使它可具有传送网络所必备的保护倒换和OAM等功能特性。T-MPLS技术由数据平面、管理平面和控制平面三个相关平面组成，现在ITU-T正在制订T-MPLS的相关标准，当前仅规范了T-MPLS的传送平面和数据平面部分功能，还需进一步研究T-MPLS的多播、保护、OAM等功能，管理平面和控制平面也需进一步规范。
    PBT（ProviderBackbone-Transport）技术源自IEEE802.1ah定义的运营商骨干网桥接PBB（ProviderBackboneBridge），即MAC-in-MAC技术。MAC-in-MAC是基于MAC堆栈的技术，或者说MAC嵌套技术。用户MAC被封装在运营商MAC之中作为内层MAC加以隔离，增强了以太网的扩展性和业务的安全性。PBB引入了I-TAG，更适于与其它的技术如MPLS互通。PBT主要具有以下特点：
（A）基于MAC-in-MAC而不完全等于MAC-in-MAC，它主要通过网管和控制进行配置，使电信级以太网中的以太网业务事实上具有连接性，以便实现保护倒换、OAM、QoS、流量工程等功能；
（B）使用运营商MAC加上VLANID进行业务转发，使电信级以太网受到运营商的控制和管理而隔离用户网络；
（C）基于VLAN关掉MAC自学习功能，避免广播包泛滥，重用转发表而丢弃一切在PBT转发表中查不到的数据包。
    PBT技术已经得到一些运营商的认可，ITU-T文稿中也有对PBT技术规范的提议，具体情况还要看进一步的发展。T-MPLS已经有了一系列的ITU-T建议，并正在开发更多的建议。由于其有电信背景，并基于现有的传输技术，估计今后会有一定的发展前景。

    光纤到户2008年将开始提速
    日本是最早发起和部署光纤到户的国家，在U-Japan计划的牵引下，FTTH发展很快，以NTT为首的各个运营商，积极推广FTTH。2007年6月底，FTTH用户已经达到966万户，到第三季度已超过了1050万户，日本MMRI预计，日本在2009年的光纤到户用户将达到2175万。韩国紧随其后，政府在2003年开始制定“IT839战略规划”，最终实现u-Korea的目标。2007年底FTTH用户可达到451.5万户，计划2015年达1000万户。目前，北美FTTH用户覆盖数已经突破600万，使用FTTH的用户达到200万户。欧洲的法国、西班牙、瑞典、意大利、丹麦、荷兰和挪威等国都在积极发展FTTH。2006年欧洲拥有250万FTTH用户。根据市场调研公司Frost&Sullivan最新的欧洲FTTH市场研究报告预测，2012年欧洲的FTTH用户有望达到1400万户。根据Lightreading预计：全球光纤到户到2011年可达到8600万户。我国各省、市、自治区均有FTTH的试点、试运营和商用网络，在高档住宅区、普通住宅、商业中心区、普通写字楼、网吧、农村信息化等方面均有应用。目前国内FTTH用户已超过10万户，到2007年底，我国FTTH用户达到15～20万户。
    目前，光纤到户的技术已经比较成熟。最早成熟的是APON，由于ATM网络的发展不被看好，因此，我国基本不用APON。
    EPON技术以GEPON为主，比较成熟，互联互通性能好，价格低，芯片和光器件供给充足，是目前FTTH的主流。GPON相对滞后，价格也比较高，几次测试状况都不很理想，但基本可进入试用。WDM-PON尚无标准，方案各一，业界对什么样的PON可以称为WDM-PON也还存在争议。EPON、GPON标准先后成熟，正在研究开发10GEPON、10GPON标准。总之，FTTH在技术上没有什么大的障碍。
    除了技术之外，业界比较认同的推动我国光纤到户发展的主要因素主要有三个：业务需求、成本和行业监管问题。
    业务需求主要看用户对宽带业务的需求水平是否已经超过了金属线接入技术所支持的能力。只要有成熟的宽带视频业务推出，又有丰富的内容可供选择，人们对视频的要求会越来越高，永无止境。而FTTH是最适宜于支持宽带视频及其互动业务的技术，任何金属线接入技术都无法与之比拟。此外，当前家庭网络（智能家居或数字家庭等）也在开始发展，而以FTTH为基础的家庭网络最容易实现，家庭网络（智能家居）可以给人们带来新的生活和工作模式。家庭网络将从高档消费家庭向普通家庭扩展，家庭网络的发展又会促进FTTH的普及与发展。
    成本问题比较敏感，也比较复杂。涉及初期建设成本、运营维护成本和用户使用费等。初期建设成本和FTTH的普及推广有着密切的互动关系，低成本利于推广，大规模推广又会使成本迅速降低。而FTTH的运维费用较低，一般为金属线接入运维费用的三分之一。用户使用费涉及资费策略问题，由于提供的带宽大大高于金属线接入，使用费略高，用户应该能够接受。根据日本的数据，USEN公司的FTTH包月费仅2980日元，只相当于3～4盒便当（盒饭）的支出。如果我国的FTTH用户使用费也采取类似的资费水平，则大部分用户是容易接受的。
    FTTH是实现“三网融合”的最佳方式，但是三网融合又受到行政体制和行业监管的限制。行业监管涉及体制与管制等方面有关政策性很强的问题，相当复杂，难以在短时间内有大的突破。然而国家和政府已经在考虑这方面的问题，例如在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中就提出：“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设．推进‘三网融合’”，而且随着今后“电信法”的发布与实施，在这方面会有法可依。目前为了推进FTTH的发展，不一定一下子全面解决三网融合的问题，可以先制定FTTH有关的发展政策，推动宽带业务的健康发展，使FTTH快速发展，为三网融合创建一个良好的基础平台。
    国内外有关光纤到户的标准开发进展都很快。国际标准组织，如ITU-T、FSAN、EFM、IEEE、IEC等都开发制订了与FTTH有关的标准，目前已经发布的有25个。国内有关光纤到户方面的标准结合中国特色，有自己的体系。共分四个层面。第一层面是YD/T1619-2007宽带光接入网总貌，该标准规定了宽带光接入网的位置与定界、功能参考模型、分层结构、物理参考配置和应用类型、业务支持能力与接口、组成与功能要求、QoS功能框架、安全和认证功能、光纤传输技术、性能参数及要求、定时与同步要求、网管及操作维护框架要求和运行环境要求。第二层面是YD/T1636-2007光纤到户（FTTH）体系结构和总体要求，该标准规定了光纤到户（FTTH，FiberToTheHome）的体系架构及总体要求，包括FTTH系统的体系架构、网络拓扑、支持的业务类型、实现技术与要求、性能指标要求以及运行和维护要求等，概要地规范了FTTH用光缆及线路辅助设施的基本要求。第三层面是系统与设备方面的标准，已发布9个，在研8个。第四层面是接入网用光器件方面的标准，已经发布的有11个，在研6个。
    目前，中国电信已经完成了FTTH试点、测试、选型，进行了集采，首批达4万线，并于2007年12月，在武汉召开“光进铜退”工作座谈会，提出了2008年在全集团大规模推进光进铜退的思路。中国网通也进行了FTTH试点、测试、选型和集采。10月8日，中国网通香港上市公司发布公告称，将投入150亿元实施部分地区光纤到户，预计在3～5年内建成。中国移动也实现了FTTx的多种应用。青海油田一次规模应用超过1万户。武汉市政府下发文件，确定2007年实现5万户，2008年10万户，2010年达50万户。可见光纤到户已具备推广应用的基本条件，2008年要开始发力。要使FTTH在我国规模应用，政府应该有明确的导向，应该对全国的信息化有一个战略的考虑（例如类似日本的U-Japan计划），在方向上予以提倡，在投入上大力支持，在政策上给予优惠，充分调动各方面的积极性。有目前这样良好的基础，FTTH一定能在我国得以迅速普及推广。
    光网络技术的进步一直没有停止过，除了上面提到的几方面之外，还有许多技术值得我们关注。例如，适宜我国大节点之间高速直达和西部人口稀少开阔地区的超长距离（1000km以上）传输技术、适宜岛-岛或陆-岛之间及电力部门应用的超大跨距（300km以上）传输技术、100Gbit/s以太网传送技术等，都是很有使用价值、具有实际意义的。总而言之，2008年将是我国光网络技术得到更大发展的一年，今后我国的光通信技术将保持在国际先进行列，为打造我国的电信强国做出应有的贡献。