自幾十(shi)年前以來，光(guang)網絡技(ji)術(shu)一直在快速發展。光(guang)纖因其高帶(dai)寬和低衰減(jian)的(de)特(te)性(xing)，正成(cheng)為(wei)電(dian)信基礎(chu)設施的(de)重要組成(cheng)部分。研究人員對(dui)眾多光(guang)纜技(ji)術(shu)、硬件和可編程(cheng)性(xing)進行了(le)研究，將傳輸速率(lv)提高到千兆位甚至(zhi)更高，以滿(man)足電(dian)信業務中(zhong)不(bu)斷增長的(de)數據需求(qiu)。
光網絡技術的新發展
30 多年(nian)前，用(yong)于(yu)數據傳輸的(de)(de)光通信(xin)（OC）得到證實(shi)。它使用(yong)兩種(zhong)基本技(ji)(ji)術：無線自(zi)由空(kong)間光學(xue)（FSO）傳輸和使用(yong)物(wu)理線的(de)(de)光纖(xian)技(ji)(ji)術。隨著時(shi)間的(de)(de)推(tui)移，光纖(xian)技(ji)(ji)術在傳輸距(ju)離、帶(dai)寬、速度、可靠(kao)性(xing)以及其他支持其使用(yong)的(de)(de)改進方(fang)面都取得了長(chang)足的(de)(de)進步。
為了滿足在系(xi)統(tong)設(she)計中對更(geng)大容量(liang)、更(geng)低能耗和(he)(he)成本的(de)(de)不斷增長的(de)(de)需(xu)求，以便在光(guang)學領域(yu)實現新(xin)(xin)(xin)的(de)(de)應用(yong)和(he)(he)新(xin)(xin)(xin)興(xing)的(de)(de)新(xin)(xin)(xin)技術，來(lai)自(zi)世(shi)界各(ge)地(di)的(de)(de)研(yan)究人員(yuan)和(he)(he)來(lai)自(zi)電子、通信、光(guang)子學和(he)(he)信號處理等不同領域(yu)的(de)(de)不同專業(ye)人員(yuan)共(gong)同做出了貢獻。
- 彈性光網絡（EON）
彈性(xing)光網(wang)絡（EON）是一種(zhong)網(wang)絡架構，旨在滿足對(dui)光網(wang)絡資(zi)源(yuan)分(fen)(fen)(fen)配(pei)靈活性(xing)日益增長(chang)的(de)(de)需(xu)求。它(ta)能夠靈活分(fen)(fen)(fen)配(pei)帶寬，支(zhi)持不同的(de)(de)傳輸系統，如編碼率、轉發器類型、調制方式(shi)和(he)正交頻分(fen)(fen)(fen)復用(yong)。然而，這(zhe)種(zhong)靈活性(xing)也(ye)給資(zi)源(yuan)分(fen)(fen)(fen)配(pei)帶來(lai)了挑戰，包括(kuo)網(wang)絡重新(xin)優化、頻譜分(fen)(fen)(fen)割和(he)放大(da)器功率設置方面的(de)(de)困難。因(yin)此，須在硬(ying)件層面將控制元件（控制器和(he)協調器）與光監控器緊密結合起來(lai)，以確保高(gao)效(xiao)和(he)有效(xiao)的(de)(de)運(yun)行。
- 具有高容量和高速度的 OC 超級信道
信道(dao)新技術(shu)是一種可(ke)行的(de)(de)(de)替(ti)代技術(shu)，可(ke)實現速度快、距離遠、頻譜效率(lv)高、數(shu)據容(rong)量(liang)大且性(xing)能可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)鏈路。它采用(yong)雙偏振(zhen)-正交(jiao)相移(yi)鍵控技術(shu)，使(shi)(shi)用(yong)多(duo)個(ge)子載波（DP-QPSK）在(zai)(zai)單一信道(dao)上(shang)傳(chuan)輸數(shu)據。在(zai)(zai)單個(ge)信道(dao)上(shang)，這(zhe)些特殊的(de)(de)(de)調制(zhi)方式可(ke)以以超過 100 Gbps 的(de)(de)(de)速度傳(chuan)輸數(shu)據。但(dan)是，它們支持的(de)(de)(de)鏈路數(shu)量(liang)有限，而(er)且存在(zai)(zai)多(duo)徑衰(shuai)落、非線性(xing)損耗(hao)、相位失(shi)真損耗(hao)等問題。在(zai)(zai)接收端(duan)使(shi)(shi)用(yong)相干檢(jian)測和數(shu)字信號(hao)處理（DSP）可(ke)以減少(shao)這(zhe)些限制(zhi)，從而(er)獲得更好的(de)(de)(de)性(xing)能。
- 用于物理 OC 安全的網絡編碼（NC）
在光網絡(luo)中(zhong)，網絡(luo)編碼（NC）被用來防止鏈(lian)路故障，提高組(zu)播的頻(pin)譜效率，并保護私人連接不被窺探。在網絡(luo)傳輸過(guo)(guo)程中(zhong)，專用信(xin)(xin)號與通過(guo)(guo)不同節(jie)點發送的其他信(xin)(xin)號進(jin)行 XOR。在源節(jie)點或中(zhong)間節(jie)點，信(xin)(xin)號被合并。
由于竊聽(ting)者會從多(duo)個(ge)連接(jie)中(zhong)獲(huo)取各種信(xin)號(hao)，從而增(zeng)加解密機(ji)密信(xin)號(hao)的(de)難(nan)度(du)，因(yin)此通過 NC 將信(xin)號(hao)合(he)并可加強機(ji)密連接(jie)的(de)安全性。研究表明，數控技(ji)術能以最低的(de)頻(pin)譜利用率為私人通信(xin)提供(gong)全面的(de)安全保(bao)護。
電信中的光網絡技術
光(guang)(guang)纖技術(shu)被廣泛應用于通信(xin)領域(yu)，因為它所提(ti)供(gong)(gong)的(de)(de)帶(dai)寬可以滿足大(da)型(xing)企業(ye)、云(yun)運(yun)營商和互聯(lian)網內容提(ti)供(gong)(gong)商的(de)(de)需求(qiu)。它們提(ti)高了網絡(luo)容量(liang)、效率和靈活性，實現了按需部(bu)署和配置(zhi)服務(wu)。由于光(guang)(guang)纖技術(shu)能夠(gou)提(ti)供(gong)(gong)更大(da)的(de)(de)波(bo)長容量(liang)和每根光(guang)(guang)纖的(de)(de)波(bo)長數，電信(xin)部(bu)門可以為每個(ge)用戶端提(ti)供(gong)(gong)高達 Gbps 甚至更高的(de)(de)服務(wu)。
自(zi) 2020 年起(qi)，移動(dong)通信量急(ji)劇(ju)增長(chang)。要(yao)有效利用頻(pin)譜，就必須進行緊密(mi)(mi)協調。隨著 LTE 向帶有 VoLTE 和 5G 的(de)(de) LTE-Advanced 演進，運營商網(wang)絡(luo)需要(yao)提供更(geng)大(da)容(rong)量和更(geng)低延遲的(de)(de)服務。在(zai)(zai)覆(fu)蓋范(fan)圍(wei)至關重要(yao)的(de)(de)大(da)都市(shi)和密(mi)(mi)集城區，運營商在(zai)(zai)滿足這(zhe)些要(yao)求方面遇到的(de)(de)困難最大(da)。因此，需要(yao)具有高頻(pin)譜效率的(de)(de)創(chuang)新型替代光(guang)網(wang)絡(luo)技術。
目前，通過雙銅纜 DSL 應用程序進(jin)行電話呼叫、視頻點播服(fu)務(wu)(wu)和云(yun)服(fu)務(wu)(wu)的(de)需求正迫(po)使全球所(suo)(suo)有(you)(you)客戶(hu)服(fu)務(wu)(wu)提供商升(sheng)級其帶寬(kuan)容量。要使提供給最終用戶(hu)的(de)所(suo)(suo)有(you)(you)服(fu)務(wu)(wu)保持較低(di)(di)的(de)總體擁有(you)(you)成(cheng)本(ben)（TCO），就需要為(wei)城域融合網絡(luo)提供一個統一的(de)計費和管(guan)理系(xi)統。這可以(yi)通過回(hui)程網絡(luo)的(de)低(di)(di)衰減和超帶寬(kuan)功能來實現。服(fu)務(wu)(wu)提供商可以(yi)通過允許同時使用所(suo)(suo)有(you)(you)授權服(fu)務(wu)(wu)來有(you)(you)效提供這些服(fu)務(wu)(wu)，確保所(suo)(suo)有(you)(you)服(fu)務(wu)(wu)都不會中斷或受到干擾。
要(yao)通過融合(he)網(wang)絡拓撲結構提供多媒體服(fu)務，ADSL 或(huo)異步(bu)數字用戶線路必須具有(you)可(ke)擴展性(xing)、可(ke)靠性(xing)和高性(xing)能。為(wei)了對數字世界做(zuo)出重(zhong)大貢獻，CSP 必須與現(xian)有(you)技術和新興技術有(you)效結合(he)，將其更新為(wei)單一的(de)光分組網(wang)絡。
結論
光網絡已成為(wei)能夠快(kuai)速滿足巨大數據需求的唯一傳輸工具。由于采(cai)用(yong)了各種技術、增強型硬件、可編程(cheng)電路和軟件開發，光網絡在容量(liang)、速度(du)、可擴展性和安全(quan)性方面都(dou)有(you)所提高。
然而，人們對高速通信的需求(qiu)(qiu)與日俱增，這(zhe)促使學術界研究滿足流量(liang)(liang)需求(qiu)(qiu)的其他(ta)方案(an)。根據價格(ge)(ge)、需求(qiu)(qiu)和(he)資源可用性來(lai)利用各種光網絡(luo)技術可能是(shi)有利的。可以通過(guo)進一步(bu)開(kai)發高速數(shu)字信號處理(li)器(qi)來(lai)提高網絡(luo)容量(liang)(liang)，其價格(ge)(ge)也(ye)應(ying)符合(he)商業要求(qiu)(qiu)。
開發可應對流量增長的網絡(luo)并廣泛部署，會導致網絡(luo)組件(jian)增多，從而增加網絡(luo)管理的難度。要使(shi)即將出(chu)現的新技術切實可行，僅靠技術進(jin)步是不夠的，還必(bi)須改進(jin)管理和控制。
光纜技術目(mu)前正處于發展(zhan)和擴張的早期階段。我們預計它將迅速發展(zhan)并廣泛應(ying)用于各個領(ling)域，大大地(di)改善我們日常生(sheng)活的舒適度、安全性和自動化程度。
