无线光网络若干关键技术探析

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【摘 要】随着信息技术的不断发展，通信业务也在向着多媒体领域迈进，大众对于宽带的需求越发迫切，使得通信网络体系的结构在逐渐向着多业务化和无线光网络方向发展。光网络的出现不但构成了国家信息结构框架中的基石，更为军事、政治、经济、文化等方面的发展提供了良好的平台。本文就从无线激光通信的角度出发，对无线光网络的发展进行了深入探析。

【关键词】无线光网络 通信业务 信息结构

随着社会的不断进步，通信技术已经逐渐成为当代科技发展的重要枢纽，无论是在宇航领域还是航空陆海，无线与有线通信的互补构成了立体化的网络时代，未来通讯体系的特征也逐渐向着多业务和大带宽光联网方向靠近。无线光纤网络的存在能够集无线通信网络和光通信网络的各种优势为一体，为卫星、飞机、舰船、潜艇等方面的正常运作，提供便捷的服务。此外，由于无线光通信与光纤通信可以在短距离通信和静止通信等方面实现相互替代，对军事、政治、经济等发面的发展起到巨大作用。由此可见，研究无线光网络对未来科技的发展将发挥至关重要的作用。

一、光网络的发展

（二）光网络发展的必要性

随着计算机技术飞速发展，人们迎来了数字化的通信网络多媒体时代，高质量的宽带是保证信息传递质量的可靠保障。由于人们对于宽带的需求持续增强，单纯依赖电子通信网络很难得到用户的长期认可，对于光网络的研究已经成为当前网络研究的核心内容。正是由于光通信的存在，才使得公交电话能够传递高质量的声音于千里之外；广播电视网络能够提供视频点播、数据传输等服务；计算机网络也逐渐向着交互式服务方向发展。但是，随着各业务的不断完善，当前的网络技术也面临的更新的挑战。比如，部分企业要求业务实现快速、动态化等特点，这就需要更高配置的技术提供帮助。众所周知，业务的完成离不开良好的网络作为支撑，两者之间的良性互动对于满足人类当前的发展需要而言是必不可少的。二十一世纪是信息高速发展的时代，网络已经成为了人们生活的一个重要部分。因此，光网络的出现是人类的需求，也是历史发展的必然趋势。

（二）光网络的发展概况

多年来，光网络的发展一直是各国关注的重点。从近十年的发展来看，光网络的发展经历了速度由低到高、从传输到交换、从电层到光层、从可管到可控、由人工到智能等不同阶段。最开始的点对点网络起始于SDH，之后融入了WDM，将光链路作为传输媒介实现了跨节点的便捷传输。由于光信号不具有透过性，电层处理是目前应用最广泛的网络传输技术。为此，在点对点传输中，信号传输与处理的瓶颈在很大程度上限制了带宽的充分利用。为了解决这一问题，全光网的概念及其相关研究开始盛行。

为了满足人们日益增长的动态资源需求，高性能光网络控制技术得到了发展，自动交换光网络技术（Automatic Switched Optical Network，ASON）也随之诞生。该技术的出现使得光网络技术的的智能性明显增强，并在控制、传递、管理三个环节的协作下实现路由和信令信息的快速传递。如今，网络电视和视频下载业务众多，用户对于带宽的需求与日俱增，现已有部分用户提出要求供应商提供上行、下行具有相同的带宽。加上互联网上的话务量估测十分困难，现有资源难以满足业务需求的现象比比皆是，图像流停顿等现象成为阻碍无线光网络发展的重大阻碍。为了保证图像的高质量传输，在IP由使用GMPLS技术等光网络承载的基础上，将光波长容量自动调整技术应用其中至关重要。

（三）光网络的分类及其特点

光通信包括光纤通信和无线光通信，由于两者实现信息的准确传递方式不同，在共享光通信资源时就有了光纤网络和无线光网络两种方式。就光纤网络而言，由于它是通过光纤线节点或者放大器等传输设备实现传播，外界对于光线的影响很容易被导波信道所屏蔽，所以这种方式的差错率和信息丢失率相对而言都比较低，而其通讯环境和可靠性都比较好。无线光网络使用的是非导波信道，其信号的传递需要借助ATP技术实现，通过建立无线激光通信链路，来连通无线光节点。该过程的实现极易受到外界的干扰，雾霾、湍流等情况对于大气信号的影响都十分明显，因而这种方式的可靠性相对较低。

二、无线光网络及其相关技术

在组建技术和运行技术等方面，无线光网络与光纤网络有着很大的共性。要想组建光网络，就要依靠业务需求来确定节点物理连接之间的关系，该内容被称之为“物理拓展”。在物理拓展的基础上，逻辑设计必不可少，通过光域技术和电域技术的恰当结合，优化各项网络性能指标。然后，根据设计得节点，建立光链路，使各节点之间相互连通，继而支持光网络的有效运行。随后，对运行资源予以初始化配置，为光网络的运行提供一个良好的基础，最后通过状态信息将资源扩散至全网络。然而，虽然无线光网络可以支持光纤网络协议，但该情况的实现是基于无线光通信的特性实现的，所以需要进一步研究无线光资源共享技术的更深层次内容，以挖掘无线光网络在提供带宽方面的无线潜能，通过开发不同于光纤网络的组件和运行内涵，实现最佳性能。

光网络技术是通过提供信息传统通道实现高质量服务的，网络逻辑连接能够表明各节点之间的分布情况，这与高层节点之间的连接建立和释放过程相关。其逻辑连接度是由发射/接收机的数目以及开关的端口数决定的。对电路交换性质的网络而言，路由和波长的分配需要通过整数线性规划、启发式算法等方式解决，以实现路由和波长阻塞的最小化。就分组交换性质的网络而言，可以相对忽略业务的需求而对逻辑拓扑结构进行专门的设计，例如，Shfflenet、Bruijin graph等方法的使用，能够保证所有的节点都具备相同的度，以实现其良好的网络结构特性。对于均匀业务而言，相对常规存贮转发网络而言缓存要求比较低，网络吞吐量要求较高；而对于较大规模的光网络，启发式算法设计即可满足要求，它能够在可控成本和可重构性条件下，实现阻塞最小化、延时最小化以及吞吐量最大化等要求。为了满足当前业务需求，利用ATP进行链路调整，对于实现资源的有效利用而言更加高效。为此，无线光网络的逻辑设计一定要考虑其所能支持的物理拓扑变化，这是无线光网络技术必须首要解决的难点，也是光纤网络设计环节必须要考虑的因素。

光纤网络技术的实现采用的是GMPLS协议集作为其控制协议，而无线光网络使用的则是WLGMPLS协议集作为控制协议，为此，控制信道与传达信道之间就被分成了独立的IP网络，这不但达到了控制流量的目的，也实现了光层业务能够快速恢复的要求，对于曾强网络的可拓展性以及提升节点的业务量负荷能力等方面都十分有效。此外，该技术的实现还大大降低了维护管理等工作的运营成本，通过动态的数据库运行机制，使因人工原因出现的差错明显减少，让光网络开始向着业务网趋势发展。从而保证其能够提供满足客户需求的宽带业务、波长批发、波长出租、光虚拟专用等新型业务。

三、结语

综上所述，无线光网络技术的研究对于社会的经济、政治、文化等方面的发展都将起到积极的促进作用。随着信息技术的不断发展，通信业务也开始向着多媒体领域买进，大众对于宽带的需求越来越迫切，使得通信网络体系的结构在逐渐向着多业务化和无线光网络方向发展，光网络的出现随之成为国家信息结构框架中的基石。笔者希望通过本文的论述，能够进一步推动无限光网络技术的创新及发展，从而促使无线光网络为人们的生产及生活带来积极影响。

参考文献：

[1] 张金鑫.WDM骨干网和接入网中若干关键技术问题研究.北京：北京交通大学，2012.

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