光纖通信與IP傳輸技術(shù)探究

戴超

【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(jìn)千家萬戶。隨著通信科技的進(jìn)一步發(fā)展，兩者之間的聯(lián)系將更加緊密，未來要實(shí)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

一、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(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。

進(jìn)入光傳播時(shí)代以來，在盡享數(shù)字信號(hào)帶來高數(shù)據(jù)處理能力的同時(shí)，我們不得不忍受光纖這種嬌貴的傳輸介質(zhì)。因?yàn)槭┕と藛T必須將光纖鋪得平直舒坦，它才老老實(shí)實(shí)地為人們傳輸清晰的信號(hào)，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(xué)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?hào)，電信號(hào)控制一光源，使發(fā)出的光信號(hào)具有所要傳輸?shù)男盘?hào)的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換，發(fā)信端發(fā)出的光信號(hào)通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的收信端，經(jīng)光電二極管等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的光D轉(zhuǎn)換。電信號(hào)再經(jīng)過處理和轉(zhuǎn)換而恢復(fù)為原發(fā)信端相同的信息。現(xiàn)在以長波長光源和單模光纖為標(biāo)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(hào)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(jī)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(jìn)，而實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)是整個(gè)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(shí)現(xiàn)來更好地促進(jìn)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、IP傳送技術(shù)

IP網(wǎng)絡(luò)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(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，并給每個(gè)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(yīng)的編號(hào)，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(gè)包頭上再加上接收端主機(jī)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(huì)自動(dòng)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 魘洌 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(luò)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，基于IP協(xié)議組建的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為IP網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)支持的各種應(yīng)用業(yè)務(wù)，統(tǒng)稱為IP業(yè)務(wù)，而實(shí)現(xiàn)這些業(yè)務(wù)的技術(shù)，即為IP技術(shù)。IP技術(shù)最吸引人的特點(diǎn)是可以將所有系統(tǒng)都連接在一起，幾乎任何一種計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)的組合都具有用于IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的驅(qū)動(dòng)程序。IP技術(shù)的這種廣泛的物理網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，以及各計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家都對(duì)IP支持的特點(diǎn)，使得IP業(yè)務(wù)的地域范圍和應(yīng)用業(yè)務(wù)領(lǐng)域十分廣泛。介紹完了IP網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)并未得到驗(yàn)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(gè)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(luò)有了大顯身手的機(jī)會(huì)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)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(wù)發(fā)展相對(duì)較慢，從而使得網(wǎng)絡(luò)處于相對(duì)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(wù)，開展電話通信等。另外，移動(dòng)IP能夠?qū)崿F(xiàn)用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，用任何一種媒體與任何一個(gè)人進(jìn)行通信共享。目前，移動(dòng)IP已經(jīng)在開展3G的國家和地區(qū)開始運(yùn)營，移動(dòng)IP在我國也開始提上了日程。首先，IP是3G的需要，3G業(yè)務(wù)將以數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，3G將承載實(shí)時(shí)話音、移動(dòng)多媒體、移動(dòng)電子商務(wù)等多種業(yè)務(wù)。移動(dòng)IP可以讓3G真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地?zé)o縫接入，將大大促進(jìn)3G業(yè)務(wù)發(fā)展。雖然目前移動(dòng)IP技術(shù)還有很多不足之處，但是基于移動(dòng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和Internet網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提供高速、高質(zhì)量移動(dòng)IP技術(shù)必將是大勢所趨。其次，移動(dòng)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(yīng)用快速發(fā)展，IP地址將從IPv4演進(jìn)到IPv6，IPv6將現(xiàn)有地址擴(kuò)展到128位，可用地址是原來的8倍，這將大大方便移動(dòng)IP的應(yīng)用。

三、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(shí)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(rèn)為IP技術(shù)的迅猛發(fā)展與Web有直接關(guān)系，是20世紀(jì)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(duì)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(wù)流和非實(shí)時(shí)傳輸特性完全適配。但筆者認(rèn)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(duì)IP網(wǎng)的直接影響就是人們對(duì)IP業(yè)務(wù)的需求日益增多，使得業(yè)務(wù)提供者在構(gòu)建IP網(wǎng)時(shí)，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(dāng)今討論的IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM誰強(qiáng)誰弱的問題。其實(shí)，無論哪種技術(shù)都有優(yōu)缺點(diǎn)，我們在設(shè)計(jì)IP網(wǎng)時(shí)，只要根據(jù)各種情況綜合考慮，就一定能找出一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)方案。IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM幾種技術(shù)都是針對(duì)業(yè)務(wù)量集中且業(yè)務(wù)量大的地區(qū)采用的相應(yīng)策略，而對(duì)于分散的節(jié)點(diǎn)問通信情況來說，都是不經(jīng)濟(jì)的。而IP/Ethernet over SDH技術(shù)具有帶寬動(dòng)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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