全光通訊網技術論文
全光通訊網技術是指從源節點到終端使用者節點之間的資料傳輸與交換的整個過程均在光域內進行，下面是小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
全光網及其關鍵技術淺談
【摘要】在我國快速發展普及的光纖通訊中，全光網正快步向我們走來，它以其良好的透明性、波長路由特性、相容性和可擴充套件性，已成為下一代高速寬頻網路的首選。本文就其中的關鍵技術和基本感念略加簡述，以饗讀者。
【關鍵詞】全光網，技術
一、全光網的概念
所謂全光網AON***all-optical network***，是指從源節點到終端使用者節點之間的資料傳輸與交換的整個過程均在光域內進行，不需要經過光/電、電/光轉換，只是在進出網路時才進行電光和光電轉換，也就是端到端的完全光路，中間不再有電訊號的介入。全光網路主要由核心網、都會網路和接入網三層組成。三者的基本結構相類似。其網路結構主要有星形網、匯流排網和樹形網3種基本型別。
二、全光網的優點
基於波分複用的全光通訊網可使通訊網具備更強的可管理性、靈活性、透明性。它具有以下優點：***1***提供巨大的頻寬。***2***提供多種協議的業務。***3***組網靈活性高。***4***可靠性高。
三、全光網中的關鍵技術
1. 光交換技術。光交換技術是全光網路的核心技術之一，就光交換形式而論，可以分成光路交換技術和分組交換技術。實際上，光路交換技術是基於光復用技術上的整合應用。由此，又可分成三種類型，即空分***SD***、時分***TD***和波分/頻分***WD/FD***光交換，以及由這些交換形式組合而成的結合型。其中空分交換按光矩陣開關所使用的技術又分成兩類：一是基於波導技術的波導空分，其交換過程是在光波導中完成的;另一個是使用自由空間光傳播技術的自由空分光交換，因為它利用的是光束互連，適合做三維高密度組合，即使光束相互交叉，也不會相互影響，因此可以構成大規模的交換系統。在光分組交換中，非同步傳送模式是近些年來廣泛研究的一種方式。實際上，它是以ATM信元為交換物件的技術。此外，還有碼分光交換技術。光交換技術是目前全光網路發展中亟待突破的瓶頸，目前，主要光交換應用有兩種：光交叉連線***OXC***與光分插複用器***OADM***。
2. 光交叉連線***OXC***技術。OXC是用於光纖網路節點的裝置，是全光網中的核心器件。OXC交換的是全光訊號，它在網路節點處，對指定波長進行互連，從而有效地利用波長資源，實現波長重用，也就是使用較少數量的波長，互連較大數量的網路節點。通過對光訊號進行交叉連線，能夠靈活有效地管理光纖傳輸網路，是實現可靠的網路保護/恢復以及自動配線和監控的重要手段。OXC主要由光交叉連線矩陣、輸入介面、輸出介面、管理控制單元等模組組成。為增加OXC的可靠性，每個模組都具有主用和備用的冗餘結構，OXC自動進行主備倒換。輸入輸出介面直接與光纖鏈路相連，分別對輸入輸出訊號進行適配、放大。管理控制單元通過程式設計對光交叉連線矩陣、輸入輸出介面模組進行監測和控制。光交叉連線矩陣是OXC的核心，它要求無阻塞、低延遲、寬頻和高可靠，並且要具有單向、雙向和廣播形式的功能。當光纖中斷或業務失效時，OXC能夠自動完成故障隔離、重新選擇路由和網路重新配置等操作，使業務不中斷。OXC也有空分、時分和波分3種類型。
3. 光分插複用***OADM***技術。OADM在光域內實現了具有傳統SDH分插複用器***SDH ADM***在時域內完成的功能，是組建全光網必不可少的關鍵性裝置。它具有選擇性，可以從WDM傳輸裝置中選擇下路訊號或上路訊號。於OADM，在分出口和插***之間以及輸***和輸出口之間必須有很高的隔離度，以最大限度地減少同波長干涉效應，否則將嚴重影響傳輸效能。已經提出了實現 OADM的幾種技術：WDM DE-MUX和MUX的組合;光迴圈器或在Mach-Zehnder結構中的光纖光柵;用整合光學技術實現的串聯Mach-Zehnder結構中的干涉濾波器。前兩種方式使隔離度達到最高，但需要昂貴的裝置如WDM MUX/DE MUX或光迴圈器。Mach-Zehnder結構***用光纖光柵或光整合技術***還在開發之中，並需要進一步改進以達到所要求的隔離度。上面幾種OADM都被設計成以固定的波長工作。
4. 光纖放大器技術。光纖放大器不但可對光訊號進行直接放大，同時還具有實時、高增益、寬頻、線上、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代光纖通訊系統中必不可少的關鍵器件，更是建立全光通訊網的核心技術之一。由於這項技術不僅解決了衰減對光網路傳輸速率與距離的限制，更重要的是它開創了1550nm頻段的波分複用，從而將使超高速、超大容量、超長距離的密集波分複用***DWDM***、全光傳輸、光孤子傳輸等成為現實，是光纖通訊發展史上的一個劃時代的里程碑。目前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。根據其在光纖網路中的應用，光纖放大器主要有三種不同的用途：在發射機側用作功率放大器以提高發射機的功率;在接收機之前作前置放大器，以極大地提高光接收機的靈敏度;在光纖傳輸線路中作中繼放大器，以補償光纖傳輸損耗，延長傳輸距離。 摻鉺光纖放大器是利用摻鉺光纖這一活性介質，當泵浦光輸入到EDF中時，就可以將大部分處於基態的Er3+抽運到激發態上，處於激發態的Er3+又迅速無輻射地轉移到亞穩態上，由於Er3+在亞穩態上的平均停留時間為10ms，因此很容易在亞穩態與基態之間形成粒子數反轉，此時，訊號光子通過摻鉺光纖，在受激輻射效應作用下產生大量與自身完全相同的光子，使訊號光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光訊號。目前EDFA的技術開發和商品化最成熟;應用廣泛的C波段EDFA通常工作在1530～1565nm光纖損耗最低的視窗，具有輸出功率大、增益高、與偏振無關、噪聲指數低、放大特性與系統位元率和資料格式無關，且同時放大多路波長訊號等一系列的特性，在長途光通訊系統中得到了廣泛的應用。貝爾實驗室和NH的研究人員已研製成功實驗性的DBFA。
5. 網的管理和控制。全光網對管理和控制也提出了新的問題：①現行的傳輸系統***SDH***有自定義的表示故障狀態監控的協議，這就存在著要求網路層必須與傳輸層一致的問題;②由於表示網路狀況的正常數字訊號不能從透明的光網路中取得，所以存在著必須使用新的監控方法的問題;③在透明的全光網中，有可能不同的傳輸系統共享相同的傳輸媒質，而每一不同的傳輸系統會有自己定義的處理故障的方法，這便產生了如何協調處理好不同系統、不同傳輸層之間關係的問題。從現階段的WDM全光網發展來看，網路的控制和管理要比網路的實現技術更具挑戰性，網路的配置管理、波長的分配管理、管理控制協議、網路的效能測試等都是網路管理方面需要解決的技術。
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