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光學工程
IP網絡和光纖通信技術

隨著IP網絡和IP業務量的飛速發展,計算機互聯網正在極大地改變著我們的生活。網絡技術正成為信息技術產業的焦點和信息產業發展的主要推動力量。各國都極為重視IP網絡技術的發展和推廣。現在幾乎已經實現了Everything On IP。而另一方面,隨著 WDM和DWDM技術的日漸成熟和實用,超大容量的光纖傳輸使得寬帶網絡成為現實,對提高IP網絡的傳輸容量,提高網絡業務的實用性起到了決定性的作用。本文試就IP網絡和光纖通信的技術的一些問題和它們間的相互影響做一簡要分析。 

1.IP技術

幾年前,人們還在探討在傳統的以電路交換為基礎的綜合業務傳輸網(ISDN)上進行多媒體傳輸的可能性,并為其實現的復雜性而擔憂。隨著IP技術的出現和發展,使這一切由復雜變得簡單。

IP是與支撐它的下層物理網絡無關的網絡層協議,基于IP協議組建的網絡,統稱為IP網絡,這種網絡支持的各種應用業務,統稱為IP業務,而實現這些業務的技術,即為IP技術。IP技術最吸引人的特點是可以將所有系統都連接在一起,幾乎任何一種計算機硬件和操作系統的組合都具有用于IP網絡協議的驅動程序。IP技術的這種廣泛的物理網絡適應能力;以及各計算機、網絡設備廠家都對IP支持的特點,使得IP業務的地域范圍和應用業務領域十分廣泛。

IP尋址的通信網基于TCP/IP協議。IP協議和TCP協議是網中的一對重要協議。同時為了能保證實時業務在IP網中很好運行,還需要使用實時傳送協議(RTP)和實時傳送控制協議(RTCP)。為了給實時業務或其他特定業務提供足夠寬的通道,還要用到資源預留協議(RSVP)。這五個通信協議是IP網的主要通信協議,是IP網的通信基礎,IP網的的所有業務基本是在這些通信協議的基礎上建立起來的。

90年代中期以來,以IP技術為核心的數據網絡得到空前發展,未來的“三網合一”無疑也將是構架在IP技術基礎之上。因此,IP網絡成為各國IT界關注的焦點,我國的IP網絡也初具規模。目前,我們廣泛應用的IP協議是IPV4。然而,隨著Internet的規模以近乎指數的趨勢增長,IPV4的地址空間面臨即將耗盡的危險。特別是像中國與日本這樣需要大量IP地址卻得不到足夠多的地址的國家更是如此。所以人們提出了由IPV4過渡到IPV6的解決方案。IPV6采用128位地址空間,是一個可靠的、可管理的、安全和高效的IP網絡的長期解決方案。雖然IPV6的實際應用之日還需耐心等待,不過可以預知的是,克服這一主要缺點后的IP網絡必將得到更加廣泛的應用。

IP技術已經發展到成熟的商用階段,這就要求網絡開發商不斷尋找低廉的成本和更高的性價比。顯然,光纖通信的飛速發展很大程度上滿足了不斷增加的帶寬要求,為IP的實現提供了可能。可以說,光纖通信技術是現代IP通信的基礎與發展方向。

2.光纖通信技術

光纖通信技術是通過光學纖維傳輸信息的通信技術。在發信端,信息被轉換和處理成便于傳輸的電信號,電信號控制一光源,使發出的光信號具有所要傳輸的信號的特點,從而實現信號的電—光轉換,發信端發出的光信號通過光纖傳輸到遠方的收信端,經光電二極管等轉換成電信號,從而實現信號的光—電轉換。電信號再經過處理和轉換而恢復為原發信端相同的信息。

現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也已經成熟,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—電轉換和電—光轉換過程。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。

雖然光傳輸的損耗很小,但仍不可避免的存在。由于材料吸收,波導散射,材料散射,漏泄模等原因,會造成信號的衰減。我們需要光放大器來對信號進行放大和整合。光纖放大器一般都由增益介質、泵浦光和輸入輸出耦合結構組成。目前常用的光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導體光放大器和光纖拉曼放大器三種。

未來的光纖通信將向超高速系統、超大容量WDM系統演進,而實現光聯網是整個光纖通信發展的戰略大方向。我們期待著這些新技術的實現來更大的促進整個信息產業的發展。

3.IP技術與光信息科技密不可分IP技術改變了我們的世界,而它所依賴的光纖通信技術更是把我們所有的帶寬夢想變為了現實。隨著科學研究的不斷深入,它們二者將更加緊密的結合,例如未來要實現的光互聯,全光網技術。IP技術與光信息科技是密不可分的,它們相互促進,成為了支撐通信大夏的基石。


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