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1、全光网络的发展历程与发展趋势彭承柱 彭彭明宇摘要： 本本文阐述全全光网络如如何经过WWDM技术术的发展与与演变、全全光网络的的技术研发发、过渡到到自动光交交换网、直直到当前智智能光交换换网络的发发展历程与与发展趋势势。 1 引言言据国国外统计，骨骨干因特网网的带宽在在19977年为6222Mbpps,19998年是是2.5GGbps,19999年突破110Gbpps,20000年接接近40GGbps；也就是说说每经过66-9个月月因特网的的带宽或业业务量翻一一番。按照照目前单波波长光纤系系统的传输输速率最高高为40GGbps考考虑，仅因因特网的数数据流就占占满了整个个单波长系系统的传输输容量，
2、更更不用说宽宽带业务和和其他多媒媒体应用了了。事实上上随着因特特网的飞速速发展，几几乎在网络络的所有层层面，如企企业网、接接入网，传传输、选路路与交换等等都在研发发与应用高高速宽带技技术。带宽宽的饥渴渴极大地地促进了DDWDM技技术的快速速发展，基基础速率为为2.5GGbps/10bpps的8波波、16波波、32波波、40波波乃至800波的DWWDM系统统已经商用用，所有的的波长都落落在常规的的C带内(15300-15665nm)；此波带带又分为蓝蓝带和红带带。各个波波长或光路路的间隔从从100GGHz(00.8nmm)缩小到到50GHHz(0.4nm)。进一步步增加波长长数，例如如增加到11
3、60波以以上时需要要应用L波波带(15565-11625nnm)，也也就是第44代WDMM光纤通信信系统。当当波长数达达到数百量量级时各光光路间隔将将缩小到225GHzz(0.22nm)；此时对光光源的精度度与稳定度度，对分光光滤波器的的分辨率的的要求均很很高。表11给出新世世纪开始DDWDM系系统研发水水平的概貌貌。由表11可见100Tbpss的总容量量业已突破破，很多公公司例如CCienaa公司已在在研发166Tbpss的系统；而朗讯贝贝尔实验室室的科研人人员认为商商用的DWWDM系统统容量最高高将达到1100Tbbps。DWDDM系统在在长途光传传送网中的的发展方向向是超密集集波分复用用
4、，超大容容量和超常常中继距离离传输；而而在城域光光传送网中中的发展方方向是稀疏疏波分复用用，超大容容量、短传传输距离和和价廉的CCWDM系系统，也就就是和具有有第5光窗窗口的无水水峰光纤即即新的全波波光纤相应应的第5代代WDM系系统。此类类光纤系统统可利用的的光谱是11280-16155nm，是是常规可用用波长范围围的数倍，复复用波长数数大大增加加，从而经经济有效地地解决网络络扩容问题题，故WDDM系统和和技术的发发展为全光光网络打下下了物质基基础。2 WDM技技术的发展展与演变在电信信运营商寻寻找新的创创收方法的的同时，他他们还在力力图削减成成本。直到到几年前，削削减成本的的努力目标标是在传
5、输输方面。例例如血癌用用DWDNN系统就能能经济有效效地扩充网网络容量，极极大地削减减了每话路路的成本。此此外，在长长途中心局局(CO)之间避免免电信号再再生是另一一个削减成成本的主要要途径。通通常每隔5500kmm左右，光光信号必须须被变换到到电信号，再再消除失真真后再变换换成光信号号。由于此此再生过程程需要再光光链路两端端配置相同同的设备，故故比无再生生中继的光光链路端对对系统的成成本增加约约1倍。采采用喇曼(Ramaan)放大大的超常距距离(ULLH)无电电中继的DDWDM系系统，每波波长或每个个光路光信信号的传输输距离由约约500kkm延伸到到15000-20000km。例例如由芝加加
6、哥到旧金金山一个OOC-1992(STTM-644)光路原原来需要22个电再生生中继器，经经过2次光光一电一光光变换，现现在即可不不再需要了了。据Caable&Wiree lesss公司的的网络战略略规划高级级主管Daave GGarbiin估计，UULH DDWDM系系统可能会会将传送一一个新波长长的成本减减少到有电电中继系统统成本的11/3，甚甚至1/44。尽尽管光一电电一光中继继方式对光光纤的损耗耗和色散搜搜有补偿作作用，但毕毕竟装置复复杂、提及及打且损能能多，使多多波长复用用系统变得得很复杂而而昂贵，故故在光纤损损耗限制的的系统中，采采用光放大大器直接放放大光信号号，不仅可可以节省成成
7、本，同时时也为实现现全光通信信打下基础础。也就是是为什么一一度出现低低色散与低低色散斜率率型光纤，例例如G.6655光纤纤、真波光光纤等新一一轮建设高高潮的原因因。目目前已实现现的光放大大器，除去去应用最多多的掺铒光光纤放大器器(EDFFA)外，就就是非线性性光纤放大大器和半导导体激光放放大器。前前者利用光光纤中的非非线形效应应，利用受受激喇曼散散射(SRRS)和受受激布里渊渊散射(SSBS)，实实现受激喇喇曼散射光光纤放大器器和受激布布里渊散射射光纤放大大器。喇曼曼光放大器器能在12292nmm到16660nm很很宽的光谱谱上放大光光信号，因因此，它适适合于任何何类型的光光纤，可在在选定的低
8、低色散光谱谱区工作，例例如G.6652光纤纤的13110nm波波长区对光光信号直接接放大，同同时其成本本又较低。它它可采用同同向或反向向光泵，增增益带有66THz。除除集中式喇喇曼光放大大器外。分分布式喇曼曼光纤放大大器能在速速率到达440Gbpps的高速速光网络中中工作，增增加光放大大器之间的的距离，实实际上喇曼曼光放大器器仅是掺铒铒光纤放大大器的一种种补充，目目前还不能能完全取代代它。后者者利用半导导体的光电电效应放大大光信号(SOA)，例如JJDS UUniphhase和和其他一些些公司生产产的半导体体光放大器器。目前它它的输出功功率不够且且噪声还比比较高，不不适应长距距离超高速速DWD
9、MM系统的应应用；但可可用于短距距离的WDDM系统和和城域光网网中，尤其其重要的是是它能将接接受的光信信号波长改改变，输出出新的波长长，并在次次过程中放放大光信号号，起动态态波长变换换作用，必必将会在全全光网络的的动态配置置波长、选选路由等方方面大显身身手。它虽虽未商用，但但有望取得得新的进展展。当然，还还可以配合合利用光弧弧子效应不不常光纤色色散引起的的脉冲展宽宽，延长光光信号传输输距离，增增大光纤的的传输跨度度。根据WWorlddcom公公司网络结结构与先进进技术副总总裁Jacck Wiimmerr估计，如如果采用UULH技术术，8085%的的长途光链链路不需要要光一电一一光中继。这这将减
10、少高高成本的光光电变换器器与分波滤滤光器。据据路由器厂厂商介绍，光光器件端口口的成本占占到路由器器成本的660-700%，而端端口的成本本主要是光光电变换器器成本。一一个OC192光光接口大约约需要100万美元，一一个OC48(SSTM-116)光接接口约4万万美元。基基于同样的的原因，近近期在城域域网(不用用光放大器器)中利用用全波光纤纤开发应用用的CWDDM系统势势头很猛。因因通过使用用便宜、低低功率的普普通激光器器(无制冷冷直接调制制)，低成成本宽波长长间隔的分分拨滤光器器以及较低低等级的光光纤，可降降低OC-192光光链路的成成本达400%。事实上，全全光交换也也是这一思思想的反映映：
11、因为消消除了高成成本的光一一电一光交交换就可以以大大减少少变换成本本。不仅在在网络中心心采用全光光交换机，而而且希望在在信号到达达网络边缘缘之前都无无需将光信信号变换到到电信号。由于WDM系统成本的进一步下降，更加增强的竞争力与无以匹敌的容量或带宽优势，将鼓励其向地区网乃至用户接入网发展，从而在整个通信网络中自然地形成一光层或光子层。这就说明随着WDM光网络应用规范的迅速扩展，WDM光传送网(OTN)将从容量带宽的增长发展的功能完善；将从追求线路系统的传输距离到保护恢复自愈；从过去完全面向SDH平台到现在面向多业务平台；即转变单纯大容量宽带传送为端到端的多业务的连接，进一步将WDM技术和光交换
12、结合形成一个大吞吐量的光网络平台，以有效地支持各种业务，尤其是IP分组数据业务。WDM技术的这种发展与演变将左右OTN技术的发展。道理很简单，一个波长10Gpbs速率的光路相当于12万条话路容量，而一个80*10GbpsWDM系统的容量接近1000万条电路，如此巨大容量的系统是不允许片刻中断的。为此，可像SDH自愈环那样，在WDM系统中采用OADM构成两纤单向光路共享保护环网，以及四纤线路共享保护环网。一旦某一方向某一段的光纤发生故障就能在50ms内自动迂回沟通，实现光路的自动保护，提高光网络的可靠性、可用性与生存性。作为光网络通信枢纽节点的主要设备OXC，位于多个光环网的交汇节点，随着调整疏
13、通光波长数和光路走向，实现各向光路的交叉连接。从而，可通过OADM和OXC处理传送光层上的全光数字流，而将较低容量的电数字流的传送处理留给电层的ADM和DXC，以提高网络配置的灵活性，适应业务的迅速变化与需要，并降低网络运营维护管理的费用。3 全光网络的技术与结构在传统的光一电一光骨干网络节点中，尤其是枢纽节点，典型的情况是约有75-80%的业务量是直通的，为了少量的业务不得不全部进行光电变换处理，将落地的光信号转变为电信号，进行交换与选路，然后再将其变换为光信号，送到适当的光路中。这种电的处理技术大大限制了WDM技术的优越性，使网络节点乃至网络的吞吐量变小，形成电子瓶颈。考虑这种现实，以及前
14、节所述理由，人们想到全光网络。全光网络在原理上讲就是网中端到端用户节点之间全是光路，始终保持光信号传送，没有任何光电变换器，也就是网络对光信号透明。就透明性来说只要有光电变换就是半透明的；我们当然希望做到全透明，以便全面充分地利用光纤的能力，使网络带宽几乎无限，对传送的信号无任何限制，对信号的处理极少，因而网络最经济可靠。但是，目前实现全透明光网络还有难处，例如直接组网与运营还有不少全光组网技术及相应标准需要研究开发；光交换机还未成熟和商用。所以，考虑现实，为避免技术和运营的困难，ITU-T决定按光传送网(OTN)的概念研究光网络技术并制订相应的标准化建议。OTN是据网络功能与主要特征定名，它
15、不限定网络的透明性，虽然最终目的是透明的全光网络，但可从半透明开始，即在网中允许有光电变换。这就解决了全光网络透明部分应多少的争议。全光网络的基本技术有全光交换，全光交叉连接、全光中继、全光复用与解复用等。(1)全光交换目前在研究开发热光、液晶光和声光交换机。热光交换机采用可调节热量的聚合物波导，其交换机制是由分布在聚合物中的薄膜加热元素控制。当电流通过加热器时改变波导分支内的热量分布，从而改变了折射率，将光从主波导耦合至分支波导中。它的优点是体积小、交换速度快；缺点是介入损耗高、串光大，且要求有良好的散热器。液晶光交换机包含液晶片、极化光束分离器或光束调相器。液晶片的作用是旋转入射光的极化角
16、，而角度受电极上的电压控制。极化光束分离器或光束调相器起引导光信号到目的端口的作用。用此技术可构造多光路矩阵交换机，但接入损耗大，串光严重，驱动电路也较昂贵。声光交换机以声光技术为基础，可实现微秒级的交换速度，但不适合矩阵交换机，因需要复杂的控制系统并需要通过改变波长来控制交换机。此外，介入损耗随波长变化较大，驱动电路昂贵。由于在网络的边界，例如骨干网与城域网，它们所传输的波长是不一样的，光路的交换必须改变波长，而不仅是改变光的传输方向或光纤，所以，开发技术成熟、商用的全光交换机好有很长的一段路程。(2)光交叉连接OXCOXC设备是光网络的关键设备，用于光层上的保护、回复和分布式网管，实现光网
17、络中光波之间的交换。1998年年底贝尔实验室宣布一项专利成果微电子机械系统(MEMS)。MEMS技术可以在极小的精片上排列大规模的机械阵列，其相应速度和可靠性很高。利用MEMS实现的OXC实际是一个二维的镜片阵，当需要将入射的光波进行改变时，可通过改变镜片的角度，将光波反射到相应得光纤中，如图1所示，用这种结构得OXC可以组成大型光交叉矩阵，具有极好的光学特性。当组成一个256*256的OXC时，其体积仅有25*50*50mm3大小，光路转换时间小于5ms，串光优于-50dB，介入损耗为6dB。由于采用半导体光放大器阵列构成的OXC，随阵列扩大接入损耗增加很多，从而在向容量大型化发展上遇到难于
18、克服的障碍。相反，图1方案介入损耗小，极有可能成为今后OXC的发展方向。(3)全光中继这一部分前面已有介绍(4)光复用与解复用有光时分复用与解复用技术(同一波长但不同的时间间隔复用，目前仍处于实验室研发阶段),广播分复用与解复用技术，光空间复用与解复用技术，光空间复用与解复用技术，例如用不同的光纤传输。本文简要介绍上下光路(波长)复用(OADM)技术。因为在WDM光网络中人们的兴趣越来越集中到OADM上。它用于网络节点仅上下所需的波长(光路)信号，而让其他波长信号光学透明地通过，实现动态灵活、经济地重构配置网络。OADM有固定波长型和可变波长型。前者仅上下固定波长的光路，节点的路由是固定的；优
19、点是性能可靠、延时小，缺点是缺乏组网灵活性。后者可在网络节点任意上下光路，可实现光网络的动态重构与配置，使网络的波长资源得到最佳分配利用，其核心光器件是光开关与波长可调谐激光器。构成OADM的方案有体光栅(Bulk Grating)，法布里泊罗(Fabry-Perot)、光纤光栅、平面波导InP或硅沉积二氧化硅(Silica on Silicon)，声光等技术。最近倾向于采用贝尔实验室的MEMS和可变波长变换器实现可变波长OADM。它作为光传送网节点时多用于环状网拓扑，实现单向或双向自愈环功能。(5)全光网络结构图2示全光网络结构。按照G.805的原则，光传送网可以从垂直方向分为三个网络层，从
20、上往下依次是光路(OCH)层、光复用段(OMS)层和光传输段(OTS)层，即光纤传送层。光路层即波长层，为透明传递各种格式客户层信号的光路提供端到端的联网功能，其主要传送实体有网络连接、链路连接、子网连接和路径。光路层网络的功能有：光路连接的重组，以便能实现灵活的选路；光路开消(开支的消息简称开消，以免和财务开消混淆)处理，以确保光路适配信息的完整一致；光路监控功能，以实现网络的操作和管理。光复用段层为多波长光路(含单波长光路)光信号提供联网功能，其主要传送实体有网络连接，链路连接和路径。光复用段层网络的功能有：光复用段开消处理，以确保多波长光复用段适配信息完整一致；光复用段监控功能，以实现复
21、用段层上的操作和管理。光传输段层为光信号在各种类型光传输煤质，如G.652、G.653、G.655光纤上提供传输功能，其主要传送实体有网络连接、子网连接、链路连接和路径、光传输段层网络的功能有：光传输段开消处理，以确保光传输段适配信息的完整一致；光传输段监控功能，以实现传输段层上的操作和管理，例如传输段的可靠性、生存性等。整个光传送网则由最下面的物理煤质层，即由各种类型的光纤网支持。随着光网络需求和技术的发展，光网络将分为核心网、即沟通城市之间的长途光缆干线网、城市范围的光城域网，以及光接入网，包括城市与农村的光接入网和校园、企业等用户驻地网；大致如图3所示。从网络功能上讲，全光网络将由光核心
22、网和光边缘网组成。光边缘网络包括城域边缘网络，城域接入与农村接入，以及校园、企业等用户驻地网络；而光核心网络则包括城市间骨干核心网络与城域核心网络。当然，作为网络的运营维护手段还需要网络管理层面，有关运行、管理与维护所需要的功能应符合ITU-TG.872建议。通常理想情况下的全光网络应具备以下特征：*光路的起始、终结点应不受限制，例如，不受光噪声累积效应的限制，不受厂商的特定波长的限制等；*与光路传输的信号种类、速率无关；*波长变换所需的设备愈少、容量愈小愈好；*支持多厂商产品的光网络环境；*易于升级扩容，可按需求随时扩展带宽。4 全光网网络国外研研究概况目前世世界各国研研究开发中中的全光网网
23、络主要集集中在美国国、欧洲和和日本。例例如前几年年开始的美美国ARPPA(Addvancced RReseaarch Projjectss Ageency)一期计划划(ONTTC、AOON等)和和二期全球球网计划(MONEET、NTTON、IICON、WWEST等等)；欧洲洲的RACCE(Reesearrch aand ddevellopmeent iin Addvancced CCommuunicaationns teechnoologiies iin Euuropee)和ACCTS(AAdvannced Commmuniccatioons TTechnnologgies and Servv
24、icess)光网络络计划；日日本有NTTT、NEEC和富士士通等主要要大公司和和实验室进进行的研究究开发项目目；此外，在在法国、德德国、意大大利和英国国同时也在在做全光网网络方面的的研究。最最近有Oxxygenn计划，美美国光互联联网规划、加加拿大光网网络规划，欧欧洲光网络络规划等，既既建立了许许多试验平平台，又进进行了现场场试验，以以研究光网网络结构、光光网络管理理、光纤传传输、光交交换和光网网络对新业业务的适应应性等关键键技术。比比较著名的的有美国的的多波长光光网络MOONET(Multtiwavvelenngth Optiical Netwworkiing)和和国家透明明光网络NNTON
25、；欧洲ACCTS计划划中的泛欧欧光传送网网OPENN和光纤城城域网MEETON；日本NTTT的企业业光纤骨干干COBNNET和光光城域网PPROMEETEO等等。在我国国则有中科科院、高等等院校和科科研院所进进行的国家家8633计划重重大项目中国高速速信息示范范网CAIINONEET等。值得注意的是，当业务变得以IP为中心时，在光领域的分组交换将具有明显的优点。因为它可以有效地将各种业务量集中在一起，提高每一波长或光路的利用率，降低每比特的费用，而不必过多地仅依靠配置和增加波长来疏通调节业务量；所以，将光分组交换与光波长交换相结合，才是一条实现全光通信网的技术坦途。面向未来IP业务的全光网络的
26、研究已经成为各国和跨国公司研究计划的重点，而自动光交换网络是首当其冲的。5 自动光交换网络实现全光网络的关键之一是用光交换代替电交换，然而，直到不久以前光交换在技术和可靠性方面还存在一些问题，随着微电子机械系统MEMS和可调谐激光器等能满足实用需要的一些成熟光器件的出现，并研究出了一些更加实用的方法以后，自动光交换网络才能走上实用化的道路。实现光层上的自动交换会给光网络带来以下好处：*相互交换的流量工程使光网络资源动态分配、合理利用；*当网络性能下降时实施网络回恢复，即可维持较高优先级别的业务；*自动地将数据业务、IP业务与光网络资源相连，使网络具备更快的反应能力并具有低成本。图4示出自动光交
27、换网(ASTN)结构的两个功能层；外层是电层网络，完成各种业务的汇聚和路由功能，内层是交换光网络(SON)，完成光传输和交换功能。边缘交换单元ES位于光电二层的边界处。各种业务例如IP业务通过标准的电层网络进入ES，ES完成业务的汇聚与基本的路由功能，确定输入的IP包转发到哪一个ES，即边缘的ES要把传输的IP包组装到目的地的ES的一个光包中。在组装过程中IP包的等待时间是关键，光包一旦组装完成就进入交换光网络。SON把光包从源ES交换传送到目的ES，在目的ES又将业务分解并分发到目的电层网络。SON中的交换单元称核心交换单元CS，它们通过WDM光传送网相连接。CS在光域完成光包的交换与转发，
28、同时还完成到WDM光链路的统计复用。为了简化光网络节点的包转发过程，ES、CS间可以采用MPLS技术。可以有两种传输方式实现交换光网络：一种是光透明包网络(OTPN)，它以固定长度包和同步节点工作为基础；另一种是光突发交换(OBS)，以可变长度包和异步节点工作为基础。OTPN技术目前存在明显的成本和技术障碍，主要是由采用固定长度包引起的传输效率低，以及实现光包的同步处理非常困难造成的。OBS技术介于电路和包交换之间，为光网络发展开辟了新的途径。这两种方式和单纯的光波长交换方式的比较见表2。由于传统的TDM网络处理分组包数据业务时效率低，因此，运营商在积极地改变他们的网络，以更好地适应电信业务，
29、在从电路交换到分组包交换的过渡中，要求光层网络既完成传输功能也完成交换功能。在此，有必要简单介绍一种数字包封(Digital Wrapper)技术。数字包封的实质是ITU-T关于光段开消的建议，其具体结构如图5所示。由图5可见，传输的业务信号位于光通路(简称光路)净负荷中，其格式可以多种多样，与光路彼此独立，只要满足固定码速及带宽小于3R中继设备工作带宽这两个条件，任何信号都可以这种方式在光网络上传输，并能被网管系统管理和保护。由于在段开消中没有指针一类的消息指定信号帧的位置，故数字包封满足了理想光网络应能传送各种不同格式与码速信号的要求。数字包封的一个重要特点是除净负荷外，还包括前向纠错FE
30、C，光路维护管理OAM消息两部分。FEC的帧结构应符合I-YU-T关于海底光缆系统的G.975建议。运用FEC可使DWDM系统的波长数或光路数进一步增加，提高光路信号的码速，或延伸光中继距离。为了实现光层管理与维护、光层保护与恢复，在全光网络研究中曾提出过三种方法：监测光路(OSC)、副载波调制(SCM)和光头字节，也就是数字包封，它们能完成管理与维护功能的优劣和特点的比较见表3。由此可见，数字包封的方法最优、功能最完善。对全光网络需要有三层光层的性能监控，最少需监视的项目如表4所列。在全光网络的研究中对光分组交换网中的双数据分组或光数字包的处理通常考虑如下：将光数字包主要分成两步分处理，其中
31、包的净负荷部分采用步经过光一电一光处理的路由与转发，可极大地提高数据包的转发速度和网络节点的吞吐量，而将载有地址和管理信息的光数字头等字节，即需要作同步、帧识别和地址识别的字节另作较复杂的光信号处理。这是因为目前光信号处理技术还处于初级发展阶段，不能实现非常复杂的光信号处理，故有多种光包信头处理方式，从而有不同的光分组交换网技术，如光标记交换技术、全光时分多址技术和光突发交换技术等。载光标记交换网中，光标记的写入、读取、删除和交换等较简单的光包信头处理功能采用光子技术，而将复杂的光包信头处理留给电子技术。由于目前载全光时分多址交换网中，同步、地址识别等复杂的处理功能均采用光子技术，故不能实现。
32、而在光突发交换网络中，光包信头的较复杂处理则是采用了电子技术。目前研究较成熟的是光标记交换技术，其中有两种光标记新方法：前置光标记法和高强度光脉冲光标记法。全光交换网中光交换是以光包为单位进行交换的。在前置光标记法中设计的光包由低速率的包头段(622Mbps)和高速率(10Gbps)的净负荷段构成，如图6所示。包头作为光标记，置于净负荷的前面，二者间由光标或光包保护带(64ns)与负荷保护带(6.4ns)分离，光包之间有包间保护段。总包宽为1.6Us，净负荷约800字节，占640ns；由于低速率的光包头/光标记占用了较多的包宽或信道资源，故净负荷的宽度受限制，尽管打的净负荷宽度可节约信道资源，
33、但净负荷过宽会影响光包交换的灵活性，故800字节是比较合适的。保护带的设置是必要的，一方面可给光包对齐留有余量，另一方面是为了兼容电子电路。前置光标记法的优点是光标记的产生、提取和识别都比较容易实现，缺点是占用信道资源较多，效率不高。高强度光脉冲光标记法是利用高强度包头作为光标记，利用非线性光学介质的非线形效应实现光标记的提取。在用高强度光脉冲实现光标记的技术方法中，光包由高速率(最高可达40Gbps)低强度的净负荷和低速率(最高622Mbps)高强度的包头/光标记构成。二者有相同的时钟并占用相同的时间段，其光包结构如图7所示。光标记脉冲与净负荷脉冲可以重合，也可以不重合，这取决于光标记的识别
34、方式和光标记更新、信号再生的方式。在重合的情况下要求光标记与净负荷信号有一定的强度比，以利二者在识别、更新、再生时按此比例分离与重合，因光标记脉冲要由净负荷脉冲时加载光标记脉冲。但是，无论哪种情况，加载光标记脉冲时都需要对净负荷脉冲进行探测。利用非线性光学介质在强场作用下的克尔(Kerr)效应产生非线形门控作用，使高低强度不同的光脉冲分离开来，将高强度的光标记光脉冲提取出来进行处理。目前的非线性光学介质有单模光纤、半导体光放大器(SOA)两种。例如可利用单模光纤的非线形光纤环路镜(NOLM)提取光标记，也可以利用SOA的四波混频(FWM)效应提取光标记；前者NOLM结构简单，后者器件的稳定性高
35、、信号检出容量、效率较高。高强度光标记法的有点是它不占用信道资源，光标记的提取比较复杂。光标记交换是光包交换(OPS)的一种实现方式，国外的光标记交换关键技术的研究主要集中在：光标记脉冲的产生、光标记的复用与解复用、以及光时钟提取等技术方面。光标记交换的实用化仍有一段路要走，尽管其技术还不够成熟，构成光标记交换系统的许多关键器件还处于实验室研究阶段，但此技术正成为世界厂商与科研单位的研究热点，值得我们给予关注、学习和研究。国际上关于自动光交换网ASTN的标准主要有ITU-T和OIF(光互联网论坛)以及ODSI客户端/服务器模型，IETF(Internet Engineering Task Fo
36、rce)的对等模型或混合模型，又称集成模型。这4个标准组织主导了当前两种基本的光网络演进结构与发展思路。6 智能光交换网络目前电信网络的智能绝大部分仅存在于电层，而光层仅作为简单的传送介质和载体。尽管大容量的WDM设备和OXC设备已经应用，但光路或波长的连接主要仍是人工配置。这种方式效率低、操作复杂，容易发生差错，从而严重地制约了网络的灵活性、可靠性、可用性和可扩张性。为此，一方面引入智能光网络管理体系，以便自动发现线形、环形、网孔拓扑的光传送网的拓扑结构与光纤的连接关系；自动地配置网络，实现网络节点间路由的自动调度配置，优化网络资源的分配，维护网络拓扑的完整一致；实现光路的自动选择和动态建立
37、/释放，即对光路进行自动迂回与保护。还可以进行故障的自动寻迹定位，完成光路的保护与恢复，确保网络资源的释放与利用。一句话，将光网络智能分布到网元，通过网管系统软件设置，对光网络资源进行动态的分配；使光网络从仅仅提供传输信道变成能提供全光业务的解决方案，成为能提供各种带宽应用与服务的智能全光网络。另一方面将智能赋予自动光交换网络也能达到同样的作用与目的。传统的电信传送网只涉及客户层信号的传送、复用、交叉连接、监控和生存性处理，通常并不含交换功能，仅有较低的智能。故在传统的传送网中引入动态交换是传送网技术的一次重大突破，使传送网具备了自动选路和动态管理的更烦嚣智能；并且能支持多种客户信号，成为一种
38、利用独立的控制面实施动态配置连接管理的全光网络。也就是说通过智能光网络管理系统的软件控制与智能光交换网络的应用使得今天的光网络演进到智能自动光交换网络。这样，运营者可更加灵活、有效地进行网络恢复、业务自动配置和流量管理，开展新的业务与应用，例如提供波长业务、光层组网、光虚拟专用网(OVPN)，以及带宽的交易和转售等。以光传送网OTN为基础的ASTN或ASON在选路和信令控制下完成自动交换功能的新一代全光传送网就使智能光交换网，简称智能光网络。它也是一种具备标准化智能的光传送网。ITU-T是通信行业主要的标准化组织，它的标准化建议对通信市场有深远的影响。ITU-T在智能全光网络领域的主要工作是定
39、义一个标准的自动光交换网络体系结构，同时还制订了光网络的一些基础性标准，如WDM的波长分配等。实际上智能光交换网的标准化工作远未完成。就连光传送网OTN的标准化也还没有完成，例如OTN体系结构文件G.872还在修订和扩充；关于OTN保护恢复的建议G.841和G.842还未补充制订，关于网络管理信息模型和功能需求的建议G.874和G.875也没有完成；定义中距离OTN功能的建议G.798也没有完成；规范OTN的接口建议G.709还需要定义复用和传送开消等等。通常认为第一代的智能光交换网是建立在OTN的基础上的全光网络，然后再向全光智能光交换网演变。7 结束语以上概述了全光网络的发展历程与发展趋势。尽管人们对智能光交换网络的研究开发寄予很大的热望、投入了相当的技术力量，但智能光交换网络的未来却存在许多不确定因素。如果进展到智能光交换网络可以为网络运营商带来新的收入，而不仅仅是降低运营成本的话，那时才有可能加速智能光交换网络的建设与应用。