自幾十年前以來(lái)，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一直在快速發(fā)展。光纖因其高帶寬和低衰減的特性，正成為電信基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。研究人員對(duì)眾多光纜技術(shù)、硬件和可編程性進(jìn)行了研究，將傳輸速率提高到千兆位甚至更高，以滿足電信業(yè)務(wù)中不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求。

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新發(fā)展

30 多年前，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓馔ㄐ牛∣C）得到證實(shí)。它使用兩種基本技術(shù)：無(wú)線自由空間光學(xué)（FSO）傳輸和使用物理線的光纖技術(shù)。隨著時(shí)間的推移，光纖技術(shù)在傳輸距離、帶寬、速度、可靠性以及其他支持其使用的改進(jìn)方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

為了滿足在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)更大容量、更低能耗和成本的不斷增長(zhǎng)的需求，以便在光學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的應(yīng)用和新興的新技術(shù)，來(lái)自世界各地的研究人員和來(lái)自電子、通信、光子學(xué)和信號(hào)處理等不同領(lǐng)域的不同專業(yè)人員共同做出了貢獻(xiàn)。

1.  彈性光網(wǎng)絡(luò)（EON）

彈性光網(wǎng)絡(luò)（EON）是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，旨在滿足對(duì)光網(wǎng)絡(luò)資源分配靈活性日益增長(zhǎng)的需求。它能夠靈活分配帶寬，支持不同的傳輸系統(tǒng)，如編碼率、轉(zhuǎn)發(fā)器類型、調(diào)制方式和正交頻分復(fù)用。然而，這種靈活性也給資源分配帶來(lái)了挑戰(zhàn)，包括網(wǎng)絡(luò)重新優(yōu)化、頻譜分割和放大器功率設(shè)置方面的困難。因此，須在硬件層面將控制元件（控制器和協(xié)調(diào)器）與光監(jiān)控器緊密結(jié)合起來(lái)，以確保高效和有效的運(yùn)行。

1. 具有高容量和高速度的 OC 超級(jí)信道

信道新技術(shù)是一種可行的替代技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)速度快、距離遠(yuǎn)、頻譜效率高、數(shù)據(jù)容量大且性能可靠的鏈路。它采用雙偏振-正交相移鍵控技術(shù)，使用多個(gè)子載波（DP-QPSK）在單一信道上傳輸數(shù)據(jù)。在單個(gè)信道上，這些特殊的調(diào)制方式可以以超過(guò) 100 Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù)。但是，它們支持的鏈路數(shù)量有限，而且存在多徑衰落、非線性損耗、相位失真損耗等問(wèn)題。在接收端使用相干檢測(cè)和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）可以減少這些限制，從而獲得更好的性能。

1. 用于物理 OC 安全的網(wǎng)絡(luò)編碼（NC）

在光網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)編碼（NC）被用來(lái)防止鏈路故障，提高組播的頻譜效率，并保護(hù)私人連接不被窺探。在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，專用信號(hào)與通過(guò)不同節(jié)點(diǎn)發(fā)送的其他信號(hào)進(jìn)行 XOR。在源節(jié)點(diǎn)或中間節(jié)點(diǎn)，信號(hào)被合并。

由于竊聽(tīng)者會(huì)從多個(gè)連接中獲取各種信號(hào)，從而增加解密機(jī)密信號(hào)的難度，因此通過(guò) NC 將信號(hào)合并可加強(qiáng)機(jī)密連接的安全性。研究表明，數(shù)控技術(shù)能以最低的頻譜利用率為私人通信提供全面的安全保護(hù)。

電信中的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

光纖技術(shù)被廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域，因?yàn)樗峁┑膸捒梢詽M足大型企業(yè)、云運(yùn)營(yíng)商和互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商的需求。它們提高了網(wǎng)絡(luò)容量、效率和靈活性，實(shí)現(xiàn)了按需部署和配置服務(wù)。由于光纖技術(shù)能夠提供更大的波長(zhǎng)容量和每根光纖的波長(zhǎng)數(shù)，電信部門(mén)可以為每個(gè)用戶端提供高達(dá) Gbps 甚至更高的服務(wù)。

自 2020 年起，移動(dòng)通信量急劇增長(zhǎng)。要有效利用頻譜，就必須進(jìn)行緊密協(xié)調(diào)。隨著 LTE 向帶有 VoLTE 和 5G 的 LTE-Advanced 演進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)需要提供更大容量和更低延遲的服務(wù)。在覆蓋范圍至關(guān)重要的大都市和密集城區(qū)，運(yùn)營(yíng)商在滿足這些要求方面遇到的困難最大。因此，需要具有高頻譜效率的創(chuàng)新型替代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

目前，通過(guò)雙銅纜 DSL 應(yīng)用程序進(jìn)行電話呼叫、視頻點(diǎn)播服務(wù)和云服務(wù)的需求正迫使全球所有客戶服務(wù)提供商升級(jí)其帶寬容量。要使提供給最終用戶的所有服務(wù)保持較低的總體擁有成本（TCO），就需要為城域融合網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)費(fèi)和管理系統(tǒng)。這可以通過(guò)回程網(wǎng)絡(luò)的低衰減和超帶寬功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。服務(wù)提供商可以通過(guò)允許同時(shí)使用所有授權(quán)服務(wù)來(lái)有效提供這些服務(wù)，確保所有服務(wù)都不會(huì)中斷或受到干擾。

要通過(guò)融合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供多媒體服務(wù)，ADSL 或異步數(shù)字用戶線路必須具有可擴(kuò)展性、可靠性和高性能。為了對(duì)數(shù)字世界做出重大貢獻(xiàn)，CSP 必須與現(xiàn)有技術(shù)和新興技術(shù)有效結(jié)合，將其更新為單一的光分組網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)論

光網(wǎng)絡(luò)已成為能夠快速滿足巨大數(shù)據(jù)需求的唯一傳輸工具。由于采用了各種技術(shù)、增強(qiáng)型硬件、可編程電路和軟件開(kāi)發(fā)，光網(wǎng)絡(luò)在容量、速度、可擴(kuò)展性和安全性方面都有所提高。

然而，人們對(duì)高速通信的需求與日俱增，這促使學(xué)術(shù)界研究滿足流量需求的其他方案。根據(jù)價(jià)格、需求和資源可用性來(lái)利用各種光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可能是有利的?？梢酝ㄟ^(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高速數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)容量，其價(jià)格也應(yīng)符合商業(yè)要求。

開(kāi)發(fā)可應(yīng)對(duì)流量增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)并廣泛部署，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)組件增多，從而增加網(wǎng)絡(luò)管理的難度。要使即將出現(xiàn)的新技術(shù)切實(shí)可行，僅靠技術(shù)進(jìn)步是不夠的，還必須改進(jìn)管理和控制。

光纜技術(shù)目前正處于發(fā)展和擴(kuò)張的早期階段。我們預(yù)計(jì)它將迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，大大地改善我們?nèi)粘Ｉ畹氖孢m度、安全性和自動(dòng)化程度。