無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)探析

【摘 要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，通信業(yè)務(wù)也在向著多媒體領(lǐng)域邁進(jìn)，大眾對(duì)于寬帶的需求越發(fā)迫切，使得通信網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)在逐漸向著多業(yè)務(wù)化和無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)不但構(gòu)成了國(guó)家信息結(jié)構(gòu)框架中的基石，更為軍事、政治、經(jīng)濟(jì)、文化等方面的發(fā)展提供了良好的平臺(tái)。本文就從無(wú)線激光通信的角度出發(fā)，對(duì)無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)行了深入探析。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線光網(wǎng)絡(luò) 通信業(yè)務(wù) 信息結(jié)構(gòu)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，通信技術(shù)已經(jīng)逐漸成為當(dāng)代科技發(fā)展的重要樞紐，無(wú)論是在宇航領(lǐng)域還是航空陸海，無(wú)線與有線通信的互補(bǔ)構(gòu)成了立體化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，未來(lái)通訊體系的特征也逐漸向著多業(yè)務(wù)和大帶寬光聯(lián)網(wǎng)方向靠近。無(wú)線光纖網(wǎng)絡(luò)的存在能夠集無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和光通信網(wǎng)絡(luò)的各種優(yōu)勢(shì)為一體，為衛(wèi)星、飛機(jī)、艦船、潛艇等方面的正常運(yùn)作，提供便捷的服務(wù)。此外，由于無(wú)線光通信與光纖通信可以在短距離通信和靜止通信等方面實(shí)現(xiàn)相互替代，對(duì)軍事、政治、經(jīng)濟(jì)等發(fā)面的發(fā)展起到巨大作用。由此可見(jiàn)，研究無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)對(duì)未來(lái)科技的發(fā)展將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

一、光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

（二）光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必要性

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，人們迎來(lái)了數(shù)字化的通信網(wǎng)絡(luò)多媒體時(shí)代，高質(zhì)量的寬帶是保證信息傳遞質(zhì)量的可靠保障。由于人們對(duì)于寬帶的需求持續(xù)增強(qiáng)，單純依賴電子通信網(wǎng)絡(luò)很難得到用戶的長(zhǎng)期認(rèn)可，對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的核心內(nèi)容。正是由于光通信的存在，才使得公交電話能夠傳遞高質(zhì)量的聲音于千里之外；廣播電視網(wǎng)絡(luò)能夠提供視頻點(diǎn)播、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也逐漸向著交互式服務(wù)方向發(fā)展。但是，隨著各業(yè)務(wù)的不斷完善，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也面臨的更新的挑戰(zhàn)。比如，部分企業(yè)要求業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)快速、動(dòng)態(tài)化等特點(diǎn)，這就需要更高配置的技術(shù)提供幫助。眾所周知，業(yè)務(wù)的完成離不開(kāi)良好的網(wǎng)絡(luò)作為支撐，兩者之間的良性互動(dòng)對(duì)于滿足人類當(dāng)前的發(fā)展需要而言是必不可少的。二十一世紀(jì)是信息高速發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了人們生活的一個(gè)重要部分。因此，光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是人類的需求，也是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（二）光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概況

多年來(lái)，光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一直是各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。從近十年的發(fā)展來(lái)看，光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了速度由低到高、從傳輸?shù)浇粨Q、從電層到光層、從可管到可控、由人工到智能等不同階段。最開(kāi)始的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)起始于SDH，之后融入了WDM，將光鏈路作為傳輸媒介實(shí)現(xiàn)了跨節(jié)點(diǎn)的便捷傳輸。由于光信號(hào)不具有透過(guò)性，電層處理是目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。為此，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸中，信號(hào)傳輸與處理的瓶頸在很大程度上限制了帶寬的充分利用。為了解決這一問(wèn)題，全光網(wǎng)的概念及其相關(guān)研究開(kāi)始盛行。

為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的動(dòng)態(tài)資源需求，高性能光網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)得到了發(fā)展，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Automatic Switched Optical Network，ASON）也隨之誕生。該技術(shù)的出現(xiàn)使得光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的的智能性明顯增強(qiáng)，并在控制、傳遞、管理三個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)作下實(shí)現(xiàn)路由和信令信息的快速傳遞。如今，網(wǎng)絡(luò)電視和視頻下載業(yè)務(wù)眾多，用戶對(duì)于帶寬的需求與日俱增，現(xiàn)已有部分用戶提出要求供應(yīng)商提供上行、下行具有相同的帶寬。加上互聯(lián)網(wǎng)上的話務(wù)量估測(cè)十分困難，現(xiàn)有資源難以滿足業(yè)務(wù)需求的現(xiàn)象比比皆是，圖像流停頓等現(xiàn)象成為阻礙無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重大阻礙。為了保證圖像的高質(zhì)量傳輸，在IP由使用GMPLS技術(shù)等光網(wǎng)絡(luò)承載的基礎(chǔ)上，將光波長(zhǎng)容量自動(dòng)調(diào)整技術(shù)應(yīng)用其中至關(guān)重要。

（三）光網(wǎng)絡(luò)的分類及其特點(diǎn)

光通信包括光纖通信和無(wú)線光通信，由于兩者實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確傳遞方式不同，在共享光通信資源時(shí)就有了光纖網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)兩種方式。就光纖網(wǎng)絡(luò)而言，由于它是通過(guò)光纖線節(jié)點(diǎn)或者放大器等傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳播，外界對(duì)于光線的影響很容易被導(dǎo)波信道所屏蔽，所以這種方式的差錯(cuò)率和信息丟失率相對(duì)而言都比較低，而其通訊環(huán)境和可靠性都比較好。無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)使用的是非導(dǎo)波信道，其信號(hào)的傳遞需要借助ATP技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)建立無(wú)線激光通信鏈路，來(lái)連通無(wú)線光節(jié)點(diǎn)。該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)極易受到外界的干擾，霧霾、湍流等情況對(duì)于大氣信號(hào)的影響都十分明顯，因而這種方式的可靠性相對(duì)較低。

二、無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)技術(shù)

在組建技術(shù)和運(yùn)行技術(shù)等方面，無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)與光纖網(wǎng)絡(luò)有著很大的共性。要想組建光網(wǎng)絡(luò)，就要依靠業(yè)務(wù)需求來(lái)確定節(jié)點(diǎn)物理連接之間的關(guān)系，該內(nèi)容被稱之為“物理拓展”。在物理拓展的基礎(chǔ)上，邏輯設(shè)計(jì)必不可少，通過(guò)光域技術(shù)和電域技術(shù)的恰當(dāng)結(jié)合，優(yōu)化各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)得節(jié)點(diǎn)，建立光鏈路，使各節(jié)點(diǎn)之間相互連通，繼而支持光網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行。隨后，對(duì)運(yùn)行資源予以初始化配置，為光網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供一個(gè)良好的基礎(chǔ)，最后通過(guò)狀態(tài)信息將資源擴(kuò)散至全網(wǎng)絡(luò)。然而，雖然無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)可以支持光纖網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但該情況的實(shí)現(xiàn)是基于無(wú)線光通信的特性實(shí)現(xiàn)的，所以需要進(jìn)一步研究無(wú)線光資源共享技術(shù)的更深層次內(nèi)容，以挖掘無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)在提供帶寬方面的無(wú)線潛能，通過(guò)開(kāi)發(fā)不同于光纖網(wǎng)絡(luò)的組件和運(yùn)行內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)最佳性能。

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通過(guò)提供信息傳統(tǒng)通道實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量服務(wù)的，網(wǎng)絡(luò)邏輯連接能夠表明各節(jié)點(diǎn)之間的分布情況，這與高層節(jié)點(diǎn)之間的連接建立和釋放過(guò)程相關(guān)。其邏輯連接度是由發(fā)射/接收機(jī)的數(shù)目以及開(kāi)關(guān)的端口數(shù)決定的。對(duì)電路交換性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)而言，路由和波長(zhǎng)的分配需要通過(guò)整數(shù)線性規(guī)劃、啟發(fā)式算法等方式解決，以實(shí)現(xiàn)路由和波長(zhǎng)阻塞的最小化。就分組交換性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)而言，可以相對(duì)忽略業(yè)務(wù)的需求而對(duì)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，例如，Shfflenet、Bruijin graph等方法的使用，能夠保證所有的節(jié)點(diǎn)都具備相同的度，以實(shí)現(xiàn)其良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性。對(duì)于均勻業(yè)務(wù)而言，相對(duì)常規(guī)存貯轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)而言緩存要求比較低，網(wǎng)絡(luò)吞吐量要求較高；而對(duì)于較大規(guī)模的光網(wǎng)絡(luò)，啟發(fā)式算法設(shè)計(jì)即可滿足要求，它能夠在可控成本和可重構(gòu)性條件下，實(shí)現(xiàn)阻塞最小化、延時(shí)最小化以及吞吐量最大化等要求。為了滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)需求，利用ATP進(jìn)行鏈路調(diào)整，對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源的有效利用而言更加高效。為此，無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)的邏輯設(shè)計(jì)一定要考慮其所能支持的物理拓?fù)渥兓?，這是無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須首要解決的難點(diǎn)，也是光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須要考慮的因素。

光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)采用的是GMPLS協(xié)議集作為其控制協(xié)議，而無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)使用的則是WLGMPLS協(xié)議集作為控制協(xié)議，為此，控制信道與傳達(dá)信道之間就被分成了獨(dú)立的IP網(wǎng)絡(luò)，這不但達(dá)到了控制流量的目的，也實(shí)現(xiàn)了光層業(yè)務(wù)能夠快速恢復(fù)的要求，對(duì)于曾強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可拓展性以及提升節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量負(fù)荷能力等方面都十分有效。此外，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還大大降低了維護(hù)管理等工作的運(yùn)營(yíng)成本，通過(guò)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行機(jī)制，使因人工原因出現(xiàn)的差錯(cuò)明顯減少，讓光網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始向著業(yè)務(wù)網(wǎng)趨勢(shì)發(fā)展。從而保證其能夠提供滿足客戶需求的寬帶業(yè)務(wù)、波長(zhǎng)批發(fā)、波長(zhǎng)出租、光虛擬專用等新型業(yè)務(wù)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究對(duì)于社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、政治、文化等方面的發(fā)展都將起到積極的促進(jìn)作用。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，通信業(yè)務(wù)也開(kāi)始向著多媒體領(lǐng)域買進(jìn)，大眾對(duì)于寬帶的需求越來(lái)越迫切，使得通信網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)在逐漸向著多業(yè)務(wù)化和無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)隨之成為國(guó)家信息結(jié)構(gòu)框架中的基石。筆者希望通過(guò)本文的論述，能夠進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)限光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新及發(fā)展，從而促使無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)為人們的生產(chǎn)及生活帶來(lái)積極影響。

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