OTN光通信历史，现状和未来发展

xyt2020

自1966年高锟博士提出光纤通信的概念以来，光纤通信的发展远远超出了人们的想象，以其独特的优点掀起了通信领域的革命性变革。”

历史是一座宝藏，大家继往开来，与时俱进！

早在三千多年前人们，人们就开始利用光进行通信，中国古代的烽火通信是利用火光来传递军事情报，使用的设施是烽火台，烽火通信虽然设施简陋，但却包含了现代光通信的基本要素。

现代光通信基本要素：

• 要有一个光源；
• 要有接收器，也就是感受火光的装置；
• 要对光波进行调制，把要传送的信号加在光波上；
• 要有良好的光通道。
  

烽火通信的光源就是烽火，接收器就是人的眼睛，被调制的火光信号只有两种状态，即火光和无火光，有火光表示敌人入侵，无火光表示没有军事情况，光通道就是地球表面的大气。

现代光通信起源于贝尔发明的“光电话”。贝尔的光电话是以弧光灯为光源，通过透镜将弧光灯发出的光聚焦在送话器的音膜上，音膜随着说话人声音强弱以及音调不同而作相应的振动时，从音膜上反射出来的光的强弱也随之变化。

这种声音信号调制的光通过大气传播一段距离后，被一个大型抛物面镜接收，在抛面镜的焦点上放着一个硅光电池，硅光电池就是一个光探测器，能将其射在其上面的光转变成电信号，这个电信号的强弱及变化频率，恰好能反映原来用于调制光信号的声音的强弱及频率。这个电信号被送进受话器，还原成原来的声音，从而完成整个通信过程。

遗憾的是贝尔的光电话没有真正的使用价值，因为贝尔的光电话装置在晴天时通话距离可达数千米至十几千米，但当气候不好，大雾天气，下雨或下雪时，光电话常常不能通话。

光电话问世后，由于存在两个限制光通信发展的瓶颈，一个是光源，另一个是传输介质，所以光通信发展很慢，这种情况一直延续到20世纪60年代。

1960年7月8日，美国科学家梅曼（Meiman）发明了世界上第一台红宝石激光器。

激光器发出的激光与普通光源发出的光相比具有如下优点：

• 光束的频率极高，可极大提高通信容量；
• 光谱的范围小，方向性极好，可用来携带信息长距离传输；
• 相位和频率一致性好，特性与无线电磁波类似，是一种理想的通信载波。
  

因此激光器的出现使得光通信进入一个崭新的阶段，继红宝石激光器问世后，各种不同材料的激光器相继出现。

1966年，美籍华裔学者高锟（K.C.Kao）和霍尔哈姆（G.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性可技术途径。奠定了现代光通信的基础。

光纤与传统的金属同轴电缆相比具有如下优点：

• 传输频带宽，通信容量大；
• 传输距离长，光缆传输损耗比铜缆低，因而可以传输更远距离；
• 抗电磁干扰能力强，无串音，保密性好
• 质量轻，抗腐蚀，耐酸碱；
• 原料资源丰富。
  

有了理想的光源和传输介质，从此光纤通信便进入了迅猛发展的阶段。20世纪90年代，EDFA等光放大器的实现奠定了光纤通信长距离传输的基础；2000年，AWG等波分复用/解复用器件在DWDM 系统商用，极大地扩展了光纤通信传输容量；2010 年，相干光通信技术大力发展，与传统的IM/DD相比，相干光通信系统具有灵敏度高、传输距离长、波长选择性好、通信容量大的优势，相干技术把光通信系统的传输容量提升了一个台阶。技术不断更新迭代，通信能力不断提高，应用范围不断扩大，给世界通信业带来了革命性的变化。

---

一切过往，皆为序章，直挂云帆，乘风破浪！

光网络的升级换代，其内在的驱动力是各类服务的日益增长对带宽、速度等方面的要求。目前正在大力发展的5G网络，对下一代通信解决方案的希望包括更快的速度、更短的时延和更短的响应时间，5G 设计用于支撑各种不同的应用程序，这些应用程序包括增强的移动宽带、海量物联网和超可靠、低时延的机器通信。

为了满足5G对网络质量的严苛要求，光网络的各个方面都需要进行更新换代。灵活光网络的提出、相干技术的发展、光器件集成度的提升以及在增大光纤传输容量方面的努力，都促进了光网络在速度、容量和响应时间等方面的进步。

[1]纤亿通科技 为满足当前光传输市场的需求，推出新一代波分产品，OTN2800多业务传送平台。OTN2800包括1U、2U、5U、10U等多种机框，可实现大容量的业务传输，支撑灵活的光层调度和电层调度，并具有高集成度、高可靠性和多业务等特点。

产品定位

支撑多业务、大容量、全透明的传输组网应用，主要定位于数据中心机房互联，政企专网扩容，也可应用于本地网/城域网核心层、汇聚层和接入层，以及长途网和干线网的各种应用。OTN2800 10U 设备 与 1U设备等共同组网，为用户提供各种不同容量、不同传输距离、智能化业务应用的传送解决方案。

组网方式

OTN2800 可灵活配置为 OTM（光复用终端）、OLA（光线路放大）、REG（电中 继）、OADM（光分插复用器）等设备类型。

• 支撑点到点组网，该组网方式一般由 OTM 站点和 OLA 站点组成，通过分布式拉曼放大、 FEC（前向纠错）等技术的组合应用，完全能够满足超长距离传输系统的需求；
• 支撑链型组网，在点到点组网中引入 OADM 站点，即典型的链形组网应用。OADM 站点可提供 FOADM 或 ROADM 两种波长分配方式，后者可根据业务需求动态进行波长的分配，使开通和维护更方便；
• 支撑环形组网，在 DWDM 网络的规划中，绝大多数都采用环形组网。环形组网提供了东西双向业务路由，可实 现灵活的业务保护，既可以实现光层从通道至线路的全面保护，也可以实现电层的基于业务颗粒的保护，具有很强的网络自愈能力；
• 支撑CWDM 和 DWDM 混合组网，网络建立初期使用 CWDM 系统，快速开通少量业务。随着宽带业务不断增长，后期业务量攀升， 可平滑升级到 DWDM 系统。
  

多业务接入

• 支撑 155M~100G 的全业务接入能力；
• 支撑 STM-1/4/16/64 等 SDH 业务；
• 支撑 OC-3/12/48/192 等 SONET 业务；
• 支撑 GE、10G LAN/WAN、40GE、100GE 等以太网业务；
• 支撑 OTU2、OTU2e、OTU3、OTU4 等 OTN 业务；
• 支撑 G.709 定义的 OTN 封装、映射和开销。
  

平滑扩容升级

• 支撑多机框级联和平滑扩容升级能力；
• 支撑从 10 Gbit/s 业务升级到 100/200G bit/s业务；
• 支撑 40 波/80 波平滑升级能力；
• 单根光纤最大传输容量可达 8T/16T。
  

可靠性设计

• 支撑普通 FEC 编码、 超强 FEC 编码、SD-FEC 编码、 PM-QPSK 、8/16QAM 调制等多种技术，提升系统设计余量，支撑超长距离和超长跨距传送能力；
• 支撑光层的光通道、光复用段的 1+1 以及光线路的 1+1 保护，同时提供电层基于 ODUk SNC 保护和 ODUk 环网等多种业务保护方式，链形、环形和网格形网络均可灵活选择保 护方式，保证了网络的安全性、可靠性；
• 支撑各种设备级的冗余备份，如电源、主控卡都支撑 1+1 备份。
  

粗密波一体化

• 支撑粗密波一体化，可根据实际网络需要灵活进行 DWDM（密集波分复用）或 CWDM （粗波分复用）组网。粗密波一体化提高了网络建设的灵活性，减少了相交节点的机框和单板数量。
  

安全加密

• 支撑的线路侧接口支撑 L1 层的数据加密，采用 ASE-256 算法，对 OTN 帧中 的 Payload （即 OPUk）进行加密，可提供高效、低延迟的安全传送解决方案。
  

统一管理

• 采用 NMS3000 网管系统。NMS 基于 B/S 架构，采用多进程、模块化设计，可实 现纤亿通科技智能光传输设备组网和配置的统一管理功能。
  

---

不畏浮云遮望眼，面向未来，做好准备！

近日，诺基亚贝尔实验室和美国宇航局NASA联合宣布将4G无线网络带到月球，最快在2022年底实现。

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络节点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为一个非常重要的课题。

未来的全光网络以光节点代替电节点，节点间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。

从发展趋势上看，形成一个真正的，以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心。

当然，全光网的发展并不可能独立于众多通信技术之中，它必然与因特网，移动通信网，微波通信网，卫星通信网等相融合。