1、引言
随着以IP为主流的数据业务量的继续爆长、安全可靠性要求的提高以及TDM语音业务量的逐渐萎缩，现有的传送网络技术呈现出一些明显的不足，典型的如传统的电域宽带技术已不能满足大带宽（如单用户百兆量级）业务量的接入、传统SDH技术已不能满足大颗粒业务（1Gbit/s及其以上量级）的交换要求、MSTP技术已不能完全满足面向连接的电信级以太网的传送要求、而传统的WDM技术无法实现光层信号的监控和管理等。另外，随着光网络技术的日益完善，如何拓展光网络的应用范畴也是目前业界讨论的热点问题，如光子网格技术，同时如何采用新机理，如量子力学等实现更高容量的未来光通信技术，也是科学家们努力研究企图取得突破性进展的研究领域。因此，本文主要从光网络基本功能结构出发，分别从传送平面、控制平面、管理平面3个层面，以及网格应用新技术、量子通信技术等方面逐步探讨新一代光网络技术及其应用策略和发展趋势。
2、光网络新技术分析
2.1 光网络基本功能结构
光网络从横向区域分割来看，可分为光接入网、城域网和骨干网三个不同的网络类型；从网络功能构成来划分，可分为传送平面、控制平面（可选）和管理平面3个不同的功能类型（见图1）。
图1 光网络基本功能结构
传送平面主要实现光网络物理层信号的封装/解封装、传输、交叉（交换）和基于传送平面的保护/恢复功能；控制平面主要实现光网络的智能特性，如资源自动发现、路由计算和选择、信令控制和基于控制平面的保护/恢复功能等；管理平面主要实现传送平面和控制平面相关资源的管理功能。
2.2 传送平面新技术
（1）光传送网技术
OTN技术主要侧重于骨干/城域核心领域应用，其主要涉及到以下一些关键技术：
●OTN节点类型
根据OTN交叉技术实现机制的差异，OTN节点类型目前主要可分为两类，即基于电交叉的OTN节点设备（光传送体系（OTH）设备）和基于光交叉的OTN节点设备（可重构光分插复用（ROADM）设备）。
OTH设备的基本特点是采用以光通路数据单元（ODU-k）的交叉颗粒、支持多种基于电层的保护恢复功能、交叉容量较大等，在功能特征上和SDH设备基本类似，但增加了SDH设备所不具备的功能，即其涵盖范围可以包含底层的WDM技术。在具体技术实现上，OTH设备一般有两种形态，一种是OTH和WDM分开设计，一种是OTH设计中已涵盖了WDM部分。
ROADM设备的基本特点是采用以光波长为交叉颗粒，支持多种基于光层的保护恢复功能、交叉容量大等。虽然ROADM设备组网时减少了OEO转换，降低了一定的设备成本，但由于光信号此时是模拟传输，很容易受到多种物理效应的传输距离限制，如（残余）色散、非线性效应、光信噪比（OSNR）等，尤其是动态调整波长路径的情形。在具体技术实现上，目前的ROADM设备一般有三种形态，即波长阻断器（WB）、平面波导（PLC）和波长选择交换（WSS），国内外大部分传输设备厂家可以提供不同光方向（维度）的ROADM产品。
●高速长距离大容量传输技术
目前，与网络应用（如传输40GE/100GE）关系密切的新型高速传输技术主要为40Gbit/s和100Gbit/s，主要涉及的技术包括编码调制技术、色散补偿技术、非线性抑制技术及OSNR保证措施等。
长距离的支撑技术主要有新型调制编码技术、多种增强型的前向纠错（FEC）技术、采用电均衡功能的接收机、喇曼放大技术、动态增益均衡和功率调整技术等。
大容量可体现在时分复用、频（波）分复用、码分复用和偏振复用等多个方面。
●光子集成技术
光子集成技术和目前普遍应用的WDM技术有所差异，主要体现在光电器件的集成度上。常规的WDM技术每个光波长转换单元（OTU）是各自独立进行设计的，而采用光子集成技术的OTU是集成在单个芯片上进行设计的，可实现设备集成度显著提高。
（2）电分组传送技术
电分组传送技术目前主要侧重于城域网接入与汇聚层面应用。根据基于已有技术演化的不同路径，目前电分组传送技术主要分为两种，即T-MPLS和PBB-TE（PBT）。
●T-MPLS主要特征
T-MPLS基于MPLS发展而来，其功能可简单描述为MPLS中增加OAM功能，同时简化涉及三层IP的相关功能。和MPLS相比，T-MPLS支持面向连接的双向标签交换路径（LSP），不支持倒数第二跳弹出（PHP），LSP聚合，等价多路径（ECMP）等MPLS的典型功能。从2005年底开始，ITU-T已经开始了T-MPLS/IETF相关规范，截止到目前，已经通过了多项建议，如涉及到结构和定义，接口和OAM，特定功能（保护恢复等）和管理等。
●PBT主要特征
PBT基于传统以太网技术发展而言，是PBB的子集，其功能可简单描述为PBB增加TE功能。和PBB相比，PBT支持面向连接的双向连接隧道（VLAN+MAC），但不支持传统以太网的MAC地址学习、地址广播和生成数（STP）等典型功能。目前，IEEE对于PBT正在进一步规范，尚处于草案阶段，而ITU-T近期也启动了G.PBT的规范工作。
●T-MPLS和PBT共有特征
T-MPLS和PBT虽然基于的技术实现差异很大，但两者都是为了实现电信级以太网的传送而实现的，因此两者在一些关键功能上都体现出一致性，主要表现为：两者建立的都是面向连接的双向分组隧道；两者都提供端到端的OAM功能；两者都提供保护功能；两者目前都采用网管静态配置来实现，未来可发展为动态智能指派来实现（增加控制平面）；底层传输技术不加限制，可以为已知技术中的任何技术，如以太网技术，PDH/SDH，WDM和OTN等技术。
（3）光接入技术
根据目前光接入技术实现的差异，光接入技术主要分为基于树型拓扑的APON/BPON，GPON和EPON技术，以及基于星型拓扑的以太网接入技术等。
APON/BPON和GPON技术主要基于ATM技术来实现，主要由ITU-T/FSAN来规范（G.983.x系列/G.984.x系列），EPON技术主要基于以太网技术来实现，主要由IEEE来规范（802.3ah）。这几种PON技术的差异主要体现在分光比，传输距离，上下行速率，QoS及维护管理和业务支持能力等方面。一般而言，GPON的多业务支持能力优于EPON，但EPON实现起来相对简单一些，在具体应用选择时，两者根据需求适当选择，并没有简单化的显著优劣差异。
基于星型拓扑接入技术是基于传统以太网的接入技术，适合于光纤资源非常丰富或者单用户带宽需求非常大的地区（单纤只能连接单个用户），应用范围相对狭小，不是主流的光接入技术。
（4）光交换技术
光交换是光网络的典型属性，也是代表光网络技术发展水平的关键技术。目前，从交换颗粒和实现特征来区分，主要分为光路（波长）交换（OCS）、光分组交换（OPS）和光突发交换（OBS）。
OCS主要以波长为交换单位，业务交换颗粒最大，实现最简单，但统计复用特性/带宽利用率最差；OPS主要以分组为交换单位，业务交换颗粒最小，实现非常复杂，但统计复用特性/带宽利用率最好；OBS主要结合OCS和OPS的特点，业务交换颗粒中等（突发分组），实现难度中等，统计复用特性/带宽利用率也是中等。
由于OBS属于电控光交换技术，实现相对容易，而且带宽利用率较高，因此在未来几年的光交换技术研究中，OBS技术依然是主要表现者。
2.3 控制平面新技术
目前，基于控制平面的新技术主要体现在以下方面：
（1）增加多粒度的智能控制：在已有的控制平面技术中，主要智能控制的业务带宽颗粒为VC-4/VC-12，但随着光网络技术的不断发展，基于波长、子波长和分组等粒度的智能控制将是控制平面发展的方向。
（2）多层多域网络控制的完善：在已有的控制平面中，主要的路由、信令等技术则重于域内实现，而域间的实现则处于初步规范阶段，即ENNI 2.0（信令）和ENNI-OSPF 1.0（路由）；在控制平面的域间和层间新技术发展上，主要体现为多层多域的统一控制和端到端跨层跨域的自动配置等技术。
来源：
