走进全光通信网络

走进全光通信网络主讲人：王宇婷于陶王悦•随着科学技术的不断发展，全光通信网络也日益被人们所广泛应用。下面我们对全光通信网的概念作个简要的介绍，并归纳出对全光通信网络中所出现的各种安全防范问题，了解各种关键技术。分析了全光通信网络相关方面的发展趋势，并对其做出了展望。全光通信网络概述•全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而且其在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（oxc）。•全光通信网又称宽带高速光联网，它以波长路由光交换技术和波分复用传输技术为基础，在光域上实现信息的高速传输和交换，数据信号从源节点到目的节点的整个传输过程中始终使用光信号，在各节点处无光/电、电/光转换。全光网区别现有网络的特征•全光通信网与现有光纤网的区别之一在于其波长路由，通过波长选择性器件实现路由选择。其二是信号传输无电中继，具有信号透明性，即数据速率透明和信号格式透明。另外全光网还具有可扩展性、可重构性和可操作性全光通信网络的特点•全光通信是历史发展的必然•降低成本•解决了“电子瓶颈”问题全光通信的网络结构全光网络的关键技术•光纤技术•SDH技术•光多址技术•全光信息再生技术•网络管理控制•光交换网络技术•光交叉连接(OXC)•无源光网技术（PON）光多址技术•光多址技术是光纤通信系统的关键技术之一。主要有3种：光波分多址、光时分多址、副载波多址。•光波分多址(WDMA)是将多个不同波长且互不交叠的光载波分配给不同的光网络单元（ONU），用以实现上行信号的传输，即各ONU根据所分配的光载波对发送的信息脉冲进行调制，从而产生多路不同波长的光脉冲，然后利用波分复用方法经过合波器形成一路光脉冲信号来共享传输光纤并送入到光交换局•副载波多址（SCMA）多用于光交换局到不同ONU的控制信号的传送。其基本原理是将多路基带控制信号调制到不同频率的射频（超短波到微波频率）波上，然后将多路射频信号复用后再去调制一个光载波。不仅可降低网络成本，还可解决控制信道的竞争•光时分多址（OTDM）是在同一光载波波长上，把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的时隙分配原则，使每个ONU在每帧内只按指定的时隙发送信号，然后利用全光时分复用方法在光功率分配器中合成一路光时分脉冲信号，再经全光放大器放大后送入光纤中传输。在交换局，利用全光时分分解复用全光信息再生技术•即在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器，从链路传输的光信号中提取同步时钟信号输入到光调制器中，对光信号进行周期性同步调制，使光脉冲变窄、频谱展宽、频率漂移和系统噪声降低，光脉冲位置得到校准和重新定时。全光信息再生技术不仅能从根本上消除色散等不利因素的影响，而且克服了光电中继器的缺点，成为全光信息处理的基础技术之一。光交换网络技术•光交换是指光纤传送的信息直接进行交换。与电子数字程控交换相比，光交换无需在光纤传输线路和交换机这间设置光端机进行光/电、电/光变换，并且在交换过程中还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。光交换技术作为全新的交换技术，与光纤传输技术相融合可形成全光通信网络，从而将通信网和广播网综合在一个网中，成为通信的未来发展方向。全光网络的发展趋势•从光电子器件实现的功能来看，使光网络容量更大、更智能仍是光电子器件发展方向，但研究的侧重点有所改变。在系统传输容量方面，光电子器件的研究方向将注重降低传输系统的每公里每比特的成本，而不再一味追求单纤传输速率的突破•小型化和集成化正成为光电子器件保持竞争力的一个新的趋势。随着光电子器件在光传输设备中的比例越来越大，对光电子器件的小型化要求日益显现。使设备能少占机房的面积和少消耗能源，能有效地降低网络的运行成本。光电子器件的小型化要求还促进了集成技术的发展。•光电子器件组装的自动化技术将是降低光电子器件成本的关键。手工组装是限制光电子器件的成本进一步下降的主要因素。自动化组装可以降低人力成本、提高产量和节约生产场地，因此光电子器件组装的自动化技术的研究将是降低光电子器件成本的关键。全光通信面临的挑战•（a）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。•（b）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。•（c）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。结束语•从目前来看，全光网络首先是应用于局域网(LAN)、城域网(M)等内部的光路由选择，所采用的技术主要是基于WDM和宽带的EDFA。从长远来说，全光网的发展趋势必然向着波分、时分与空分3种方式结合的方向发展。其应用将扩展到广域网。网络范围可以覆盖整个国家或几个国家，最终实现一个高速大容量能满足未来通信业务需求的全光通信网络。基于先进光器件和光信号处理技术的全光通信网络技术与设备将彻底改变现在整个有线通信网的面貌。随着光纤通信技术的发展，可望在不久的将来定会出现实用化的全光信息处理系统，到那时全新的光纤通信技术以及其他的光信息处理技术将会有质的飞跃。谢谢观赏