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　　全光网络技术及其发展前景 摘要 随着光纤通信的飞速发展，光纤通信有向全光网发展的趋势。文 中介绍了全光网的概念、优点及一些关键技术，展望了未来光通信的 发展前景。 在以光的复用技术为基础的现有通信网中，网络的各个节点要完 成光／电／光的转换，仍以电信号处理信息的速度进行交换，而其中 的电子件在适应高速、大容量的需求上，存在着诸如带宽限制、时钟 偏移、严重串话、高功耗等缺点，由此产生了通信网中的“电子瓶颈” 现象。为了解决这个问题，人们提出了全光网（AON ）的概念，全 光网以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，已成为 下一代高速宽带网络的首选。 1、全光网的概念 所谓全光网，是指从源节点到终端用户节点之间的数据传输与交 换的整个过程均在光域内进行，即端到端的完全的光路，中间没有电 信号的介入。全光网的结构示意如图 1 所示。 图 1 全光网的结构示意图 2 、全光网的优点 基于波分复用的全光通信网可使通信网具备更强的可管理性、灵 活性、透明性。它具备如下以往通信网和现行光通信系统所不具备的 优点： （1）省掉了大量电子器件。全光网中光信号的流动不再有光电 转换的障碍，克服了途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困 难，省掉了大量电子器件，大大提高了传输速率。 （2 ）提供多种协议的业务。全光网采用波分复用技术，以波长 选择路由，可方便地提供多种协议的业务。 （3 ）组网灵活性高。全光网组网极具灵活性，在任何节点可以 抽出或加入某个波长。 （4 ）可靠性高。由于沿途没有变换和存储，全光网中许多光器 件都是无源的，因而可靠性高。 3、全光网中的关键技术 3.1 光交换技术 光交换技星空体育网站 星空体育首页术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路交换又 可分成 3 种类型，即空分（SD）、时分（TD ）和波分／频分（WD ／FD ）光交换，以及由这些交换形式组合而成的结合型。其中空分 交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波 导空分，另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。光分 组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。 3.2 光交叉连接（OXC ）技术 OXC 是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号星空体育网站 星空体育首页进行交叉连接， 能够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护／恢复以 及自动配线和监控的重要手段。OXC 主要由光交叉连接矩阵、输入 接口、输出接口、管理控制单元等模块组成。为增加 OXC 的可靠性， 每个模块都具有主用和备用的冗余结构，OXC 自动进行主备倒换。 输入输出接口直接与光纤链路相连，分别对输入输出信号进行适配、 放大。管理控制单元通过编程对光交叉连接矩阵、输入输出接口模块 进行监测和控制、光交叉连接矩阵是 OXC 的核心，它要求无阻塞、 低延迟、宽带和高可靠，并且要具有单向、双向和广播形式的功能。 OXC 也有空分、时分和波分 3 种类型。 3.3 光分插复用 在波分复用（WDM ）光网络领域，人们的兴趣越来越集中到光 分插复用器上。这些设备在光波长领域内具有传统 SDH 分插复用器 （SDHADM ）在时域内的功能。特别是OADM 可以从一个 WDM 光 束中分出一个信道（分出功能），并且一般是以相同波长往光载波上 插入新的信息（插入功能）。对于 OADM，在分出口和插入口之间 以及输入口和输出口之间必须有很高的隔离度，以最大限度地减少同 波长干涉效应，否则将严重影响传输性能。已经提出了实现 OADM 的几种技术：WDMDE-MUX 和 MUX 的组合；光循环器或在 Mach-Zehnder 结构中的光纤光栅；用集成光学技术实现的串联 Mach-Zehnder 结构中的干涉滤波器。前两种方式使隔离度达到最高， 但需要昂贵的设备如 WDMMUX ／DE MUX 或光循环器。 Mach-Zehnder 结构（用光纤光栅或光集成技术）还在开发之中，并 需要进一步改进以达到所要求的隔离度。上面几种 OADM 都被设计 成以固定的波长工作。 3.4 光放大技术 光纤放大器是建立全光通信网的核心技术之一，也是密集波分复 用（DWDM ）系统发展的关键要素。DWDM 系统的传统基础是掺饵 光纤放大器（EDFA ）。光纤在 1550nm 窗口有一较宽的低损耗带宽， 可以容纳 DWDM 的光信号同时在一根光纤上传输。采用这种放大器 的多路传输系统可以扩展，经济合理。EDFA 出现以后，迅速取代了 电的信号再生放大器，大大简化了整个光传输网。但随着系统带宽需 求的不断上升，EDFA 也开始显示出它的局限性。由于可用的带宽只 有 30nm，同时又希望传输尽可能多的信道，故每个信道间的距离非 常小，一般只有 O.8～1.6nm，这很容易造成相邻信道间的串话。 因此，实际上 EDFA 的带宽限制了DWDM 系统的容量。最近研 究表明，1590nm 宽波段光纤放大器能够把 DWDM 系统的工作窗口 扩展到 1600nm 以上。贝尔实验室和NH 的研究人员已研制成功实验 性的 DBFA 。这是一种基于二氧化硅和饵的双波段光纤放大器。它由 两个单独的子带放大器组成：传统 1550nmEDFA（1530nm～1560nm）； 1590nm 的扩展波段光纤放大器EBFA 。EBFA 和 EDFA 的结合使用， 可使 DWDM 系统的带宽增加一倍以上（75nm ），为信道提供更大的 空间，从而减少甚至消除了串线nmEBFA 对满足不断增 长的高容量光纤系统的需求迈出了重要的一步。 4 、全光网面临的挑战及发展前景 4.1 面临的挑战 （1）网络管理。除了基本的功能外，核心光网络的网络管理应 包括光层波长路由管理、端到端性能监控、保护与恢复、疏导和资源 分配策略管理。 （2 ）互连和互操作。ITU 和光互连网论坛（OIF ）正致力于互操 作和互连的研究，已取得了一些进展。ITU 的研究集中在开发光层内 实现互操作的标准。OIF 则更多的关注光层和网络其他层之间的互操 作，集中进行客户层和光层之间接口定义的开发。 （3 ）光性能监视和测试。目前光层的性能监视和性能管理大部 分还没有标准定义，但正在开发之中。 4

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