光纖通信與IP傳輸技術(shù)

閔天倫+佟瑩+陳麗紅

摘 要：光纖通信技術(shù)與IP技術(shù)之間存在十分緊密的關(guān)系，IP技術(shù)改變了我們的通信世界，IP技術(shù)所依賴的光纖通信技術(shù)使帶寬走進千家萬戶。隨著通信科技的進一步發(fā)展，兩者之間的聯(lián)系將更加緊密，未來要實現(xiàn)的光互聯(lián)、全光網(wǎng)技術(shù)，IP技術(shù)與光纖通信技術(shù)的關(guān)系是兩者成為通信大夏的重要支撐。

關(guān)鍵詞：光纖通信；IP傳送技術(shù)；關(guān)系

1 光纖通信技術(shù)

因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。

進入光傳播時代以來，在盡享數(shù)字信號帶來高數(shù)據(jù)處理能力的同時，我們不得不忍受光纖這種嬌貴的傳輸介質(zhì)。因為施工人員必須將光纖鋪得平直舒坦，它才老老實實地為人們傳輸清晰的信號，所以造成了在建筑物里鋪光纖難度大、成本高的難題。光纖通信技術(shù)是通過光學纖維傳輸信息的通信技術(shù)。在發(fā)信端，信息被轉(zhuǎn)換和處理成便于傳輸?shù)碾娦盘?，電信號控制一光源，使發(fā)出的光信號具有所要傳輸?shù)男盘柕奶攸c，從而實現(xiàn)信號的電光轉(zhuǎn)換，發(fā)信端發(fā)出的光信號通過光纖傳輸?shù)竭h方的收信端，經(jīng)光電二極管等轉(zhuǎn)換成電信號，從而實現(xiàn)信號的光―轉(zhuǎn)換。電信號再經(jīng)過處理和轉(zhuǎn)換而恢復為原發(fā)信端相同的信息?，F(xiàn)在以長波長光源和單模光纖為標志的第二代光纖通信技術(shù)也已經(jīng)成熟，無中繼通信距離約為30公里，通信容量約為5000路，適用于長途干線通信。全光化和光集成化的光纖通信技術(shù)正在研究之中。全光化指的是在中繼器中光信號直接被放大，省去了光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換過程。全光化的光集成化功能大大減少中繼器和光端機的體積，降低功耗和成本，提高可靠性。未來的光纖通信將向超高速系統(tǒng)、超大容量WDM系統(tǒng)演進，而實現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)是整個光纖通信發(fā)展的戰(zhàn)略大方向。我們期待這些新技術(shù)的實現(xiàn)來更好地促進整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 IP傳送技術(shù)

IP網(wǎng)絡自然用的是TCP/IP協(xié)議。那什么是TCP/IP協(xié)議呢？TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)包（dataEram），TCP協(xié)議負責把數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)包，并給每個數(shù)據(jù)包加上包頭，就像給一封信加上信封，包頭上有相應的編號，以保證在數(shù)據(jù)接收端能將數(shù)據(jù)還原為原來的格式。IP協(xié)議在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數(shù)據(jù)找到自己要去的地方（就像信封上要寫明地址一樣），如果傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)失真等情況，TCP協(xié)議會自動要求數(shù)據(jù)重新傳輸，并重新組包?？傊?，IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

IP是與支撐它的下層物理網(wǎng)絡無關(guān)的網(wǎng)絡層協(xié)議，基于IP協(xié)議組建的網(wǎng)絡，統(tǒng)稱為IP網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡支持的各種應用業(yè)務，統(tǒng)稱為IP業(yè)務，而實現(xiàn)這些業(yè)務的技術(shù)，即為IP技術(shù)。IP技術(shù)最吸引人的特點是可以將所有系統(tǒng)都連接在一起，幾乎任何一種計算機硬件和操作系統(tǒng)的組合都具有用于IP網(wǎng)絡協(xié)議的驅(qū)動程序。IP技術(shù)的這種廣泛的物理網(wǎng)絡適應能力，以及各計算機、網(wǎng)絡設(shè)備廠家都對IP支持的特點，使得IP業(yè)務的地域范圍和應用業(yè)務領(lǐng)域十分廣泛。介紹完了IP網(wǎng)絡的基礎(chǔ)，我們再來看看目前電信網(wǎng)的發(fā)展，TDM技術(shù)已經(jīng)不是未來的發(fā)展方向。TDM設(shè)備雖然還在生產(chǎn)，但全世界的TDM研發(fā)已經(jīng)全面停止了。另外，由于ATM的許多標準并未得到驗證，也不是未來的發(fā)展方向。還有，現(xiàn)在的IP網(wǎng)是基于傳統(tǒng)的因特網(wǎng)理念，以用戶自律為基礎(chǔ)，自由發(fā)展，缺少管理，是一個非盈利的商業(yè)模型。因此，傳統(tǒng)的因特網(wǎng)不能成為未來電信網(wǎng)的發(fā)展方向?；谶@樣的情況，新型IP網(wǎng)絡有了大顯身手的機會。隨著IP網(wǎng)絡設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展、路由器性能的極大提高，以及DWDM的大量商用，傳輸成本大為降低。而Internet上的業(yè)務發(fā)展相對較慢，從而使得網(wǎng)絡處于相對輕載狀態(tài)，可以在Internet上開展豐富的數(shù)據(jù)、語音、視頻等綜合業(yè)務，開展電話通信等。另外，移動IP能夠?qū)崿F(xiàn)用戶在任何時間、任何地點，用任何一種媒體與任何一個人進行通信共享。目前，移動IP已經(jīng)在開展3G的國家和地區(qū)開始運營，移動IP在我國也開始提上了日程。首先，IP是3G的需要，3G業(yè)務將以數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務為主，3G將承載實時話音、移動多媒體、移動電子商務等多種業(yè)務。移動IP可以讓3G真正實現(xiàn)隨時隨地無縫接入，將大大促進3G業(yè)務發(fā)展。雖然目前移動IP技術(shù)還有很多不足之處，但是基于移動技術(shù)的網(wǎng)絡系統(tǒng)和Internet網(wǎng)絡相結(jié)合，提供高速、高質(zhì)量移動IP技術(shù)必將是大勢所趨。其次，移動IP是IPv4發(fā)展到IPv6的必然結(jié)果。隨著互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模及應用快速發(fā)展，IP地址將從IPv4演進到IPv6，IPv6將現(xiàn)有地址擴展到128位，可用地址是原來的8倍，這將大大方便移動IP的應用。

3 光纖通信與lP傳送技術(shù)之間的關(guān)系解讀

IP技術(shù)從出現(xiàn)至今，已有20多年的發(fā)展史。在前20年間，IP除了在美國局域網(wǎng)中起作用外，一直沒有引起外界的重視。而今天，IP技術(shù)似乎一夜之間同時被世人接受，并以爆炸式的驚人速度發(fā)展。其原因何在呢？從表面上看，人們都認為IP技術(shù)的迅猛發(fā)展與Web有直接關(guān)系，是20世紀90年代初出現(xiàn)的Web從根本上改變了過去IP技術(shù)默默無聞的狀態(tài)。其理由是IP網(wǎng)的不可管理性、不面向連接性及對數(shù)據(jù)盡力傳送特性，跟Web的自由鏈接特性、不面向業(yè)務流和非實時傳輸特性完全適配。但筆者認為，IP技術(shù)的發(fā)展除與Web有直接關(guān)系外，跟光纖通信的發(fā)展也密不可分。

光纖通信的出現(xiàn)與發(fā)展，對IP網(wǎng)的直接影響就是人們對IP業(yè)務的需求日益增多，使得業(yè)務提供者在構(gòu)建IP網(wǎng)時，幾乎都在考慮如何把IP技術(shù)與有著巨大潛力的光纖通信技術(shù)完美地結(jié)合起來。這也是業(yè)界當今討論的IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM誰強誰弱的問題。其實，無論哪種技術(shù)都有優(yōu)缺點，我們在設(shè)計IP網(wǎng)時，只要根據(jù)各種情況綜合考慮，就一定能找出一個最佳的設(shè)計方案。IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM幾種技術(shù)都是針對業(yè)務量集中且業(yè)務量大的地區(qū)采用的相應策略，而對于分散的節(jié)點問通信情況來說，都是不經(jīng)濟的。而IP/Ethernet over SDH技術(shù)具有帶寬動態(tài)分配功能，很好地解決了IP over SDH光通道帶寬利用率不高的問題。

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