下一代光網絡“全光網”技術思考

摘?要：全光網是指信息從源節點到目的節點的傳輸完全在光域上進行，即全部采用光波技術完成信息的傳輸和交換的寬帶網絡。它克服了原有電路交換節點的時鐘偏移、漂移、串話、響應速度慢、固有的RC參數等缺點。目前，光纖通信系統與衛星通信和移動通信系統共同構成綜合通信網絡，已成為國家信息基礎設施的支柱。

關鍵詞：全光網技術思考

中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

下一代光網絡“全光網”技術思考

馬志剛

（遼寧省盤錦市遼河油田通信公司?遼寧盤錦?124010）

摘?要：全光網是指信息從源節點到目的節點的傳輸完全在光域上進行，即全部采用光波技術完成信息的傳輸和交換的寬帶網絡。它克服了原有電路交換節點的時鐘偏移、漂移、串話、響應速度慢、固有的RC參數等缺點。目前，光纖通信系統與衛星通信和移動通信系統共同構成綜合通信網絡，已成為國家信息基礎設施的支柱。

關鍵詞：全光網技術思考

中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

隨著光纖通信技術的迅速發展，許多學者提出了“全光網絡”的概念。光纖通信系統主要由3部分構成：光發送機、光纖傳輸線及光接收機。光發送機是將來自電發送機的電信號轉換成光信號，藕合到光纖中進行傳輸，到達光接收機后，由光電探側器再將光信號轉換為電信號，經處理后送到電接收機。在長途通信系統中，光信號在光纖中受到損耗、色散的影響，質量變差，因此還需在中途進行中繼，即對信號進行放大、整形，以獲得高質量的信號。在光纖通信系統中，限制傳輸距離的因素是光纖的損耗和色散。除此之外，光纖的非線性效應也是影響光纖傳輸屬性的重要原因。在應用光放大器從而在基本上解決了光纖損耗的現象之后，系統中無須在每個中繼站進行信號定時再生，而直接將光信號放大，取代傳統的經過光/電/光轉換的電中繼器，從而實現自始至終的光傳輸方式，其中加之光復用、光交換和光的信息處理技術，使之實現任何點到點之間的光信息的共有或交互傳遞過程，即實現全光通信。全光通信是技術迅猛發展所催化的產物，通過將骨干長途傳輸系統中再生站內光/電轉換的數目減至最少，可以降低網絡成本，這是驅動傳輸網向“全光”演變的重要因素。

1 全光網的特點

全光網是利用波長組網，在光域上完成信號的選路、交換等，它具有以下特點。

（1）通信容量特別大，適合于高速率的數字通信；

（2）傳輸損耗低，中繼距離長；

（3）中繼站無需幅度均衡措施，電路簡單；

（4）多根光纖可以組成光纜，而且相鄰光纖之間幾乎沒有串音，通信質量有保證；

（5）光沿光纖傳播，沒有大地電回路，沒有接地問題，不受大地電流影響；

（6）不受電磁、靜電及人為干擾，特別適用于電氣鐵路和電力線路的通信應用；

（7）沒有電火花產生，在易燃、易爆場合使用（例如礦井中）安全可靠；

（8）竊聽困難，保密性好；

（9） SiO2原料豐富，取之不竭；

（10）系統尺寸小、重量輕、易于敷設和處理，經濟效益高。

由于在光域上對多功能光聯網能力的迫切需要，國際上許多標準化組織和互操作論壇都致力于對可重構光網絡的需求和結構的研究。除ITU-T外，包括ANSI TI X1.5協會、光互聯網論壇（OIF）和IEfF在內的標準化組織也都積極致力于與之相關的動態可重構光網絡項目的研究工作。目前，ANSI TIX1.5協會的工作主要集中在建立光通路och層網絡所需使用的信令協議和開發所必須具有的自動控制功能兩個方面。而光互聯網論壇主要從事發展和促進不同光互聯網系統之間的互操作性，并負責對可重構互聯網的不同結構框架進行評估。OLF的結構工作組于1999年10月19日在加利弗尼亞舉行的技術會上，決定將致力于定義在光互聯網系統中提供快速維護和有效恢復功能的信令協議。總之，要成功地實現光域上的光聯網技術，很大程度上依賴于在可重構、可編程的多功能波長分插復用（WADM）的光交叉連接（OXC）等光網絡節點設備上增加與之相稱的控制層技術。

2 全光網絡核心技術

2.1 光時分復用

光時分復用（OTDM）是用多個電信道信號調制具有同一個光頻的不同光通道（光時隙），經復用后在同一根光纖中傳輸的技術。光時分復用是一種構成高比特率傳輸很有效的方法，它在系統發送端對幾個低比特率數據進行光復用，在接收端用光學方法把它解復用出來。

2.2光交換技術

光交換技術是實現全光通信的關鍵技術之一。與電子交換相比，光交換無須在光傳輸線路和交換機之間設置光/電或電/光變換，不存在“電子瓶頸”問題，它能充分發揮光信號的高速、寬帶和無電磁感應等優點。綜合迄今為止的研究成果，已有的光交換方式大致可分為5種：光空分交換、光時分交換、光波分交換、復合型光交換和自由空間光交換。因自由空間光交換具有在1mm范圍內高達10μm量級的分辨率等顯著特點而被認為是一種很有前途的新型光交換方式。但由于不少關鍵技術還沒有完全突破，例如光邏輯控制（通過光信號自身的處理去控制光信號的交換）等技術還沒有得到很好的解決，所以光交換技術的真正實用化還尚需時日。

2.3光交叉連接

光交叉連接（OXC）是全光網中的核心器件，它與光纖組成了一個全光網絡。OXC交換的是全光信號，它在網絡節點處，對指定波長進行互連，從而實現波長重用。當光纖中斷或業務失效時，OXC能夠自動完成故障滿離、重斷選擇路由和網絡、重新配里等操作，使業務不中斷.即它具有高速光信號的路由選擇、網絡恢復等功能。

通常OXC有3種實現方式：光纖交叉連接、波長交又連接和波長變換交叉連接。其中，光纖交叉連接以一根光纖上所有波長的總容量為基礎進行交又連接，容量大但不靈活。波長交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用相同波長的任何光纖上，現在也有人將這種波長交叉連接稱為無源光路由器它的波長可以通過空間分割實現重用。波長變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用不同波長的任何光纖上，具有最高的靈活性。它和波長交叉連接的區別是可以進行波長轉換。

3 全光網絡發展目標

全光網絡發展目標將分兩個階段完成。第一階段為全光傳送網，即在點對點光纖傳輸系統中，全程不需要任何光/電轉換。在這一階段中，全光中繼、光的上下復用技術和波分技術是其關鍵技術。第二階段目地是要建成完整的全光網。建成用戶全程光傳送網只是第一步，在后續的工作中有很多的信號處理、數據儲存、信息交換以及多路復用及復用、業務分布循環等功能都需要光子科技來處理，完成端口到端口的光傳送、交換和處理等功能。在這一階段中，涉及全光交換、光交叉連接、光插分復用、波長轉換以及信道爭奪解決和同步等關鍵技術。

4 結語

全光網的巨大優勢，加之互聯網泡沫的刺激、超大容量WDM技術紀錄不斷刷新，應運而生的“全光網”概念迎合了人們的這種需要。它寄托了人們簡化網絡結構、增加通信容量、延長通信距離的美好愿望和理想。

參考文獻

[1]陳雪.光網絡專輯無源光網絡技術[M]. 北京郵電大學出版社，2006.

[2]顧畹義.光纖通信系統修訂版[M].北京郵電大學出版社，2006.

[3]（美）格倫·克雷默著.基于以太網的無源光網絡[M].北京郵電大學出版社，2007.