全光通信技术发展与未来展望

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,全光通信技术发展与未来展望,全光通信系统发展历史,第一代：,20世纪90年代以前,，光纤通信系统主要采用,点对点的传输,，传输体制最初采用准同步数字体系(PDH)（主要是以模拟信号的传输）,第二代：,自90年代初,就逐渐被同步数字体系(SDH)所取代，SDH是基于网络的传送体制。采用SDH体制的光纤通讯网又称为,同步光网络(SONET）,（以数字处理代替模拟处理），可以称为光电混合网络，其传输在光域实现，但在网络节点处信息的交换、数据流的分出和插入都在电域完成。,其性能必然要受到电子器件处理速率的制约，这就是所谓“电子瓶颈”问题。,电子瓶颈的来源,1）在点-点光纤传输中，线路中的光-电，电-光的转换中电子转换设备的障碍。,2）通行网中信号的处理、储存、交换，以及多路复用-分接、进网-出网等功能的电子技术造成的瓶颈,3），而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如,带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗,等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。,第三代网络必将是,全光网络,。所谓全光网络，是指信号只是在进出网络时才进行电光和光电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。,现代光纤系统通信图,全光网络系统通信图,3全光网络中的关键技术,要在全光网中实现信号的透明性、可重构性传输，必须研究全光传输的关键技术。,涉及的技术有,：,全光交换、光交叉连接(oxc)、全光中继、光复用/去复用技术等技术,。,3.1全光交换技术,现代通信网中，密集波分复用（DWDM）光传送网络充分利用光纤的巨大带宽资源来满足各种通信业务爆炸式增长的需要。然而，,高质量的数据业务的传输与交换仍然采用,如IP over ATM、IP over SDH等,多层网络结构方案，不仅开销巨大，而且必须在中转节点经过光电转换，无法充分利用底层DWDM带宽资源和强大的波长路由能力,。为了克服光网络中的电子瓶颈，具有高度生存性的全光网络成为宽带通信网未来发展目标。而光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它的全光通信系统中发挥着重要的作用，可以这样说光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。,光交换系统,全,光,光,交,交,换,换,技,技,术,术,的,的,分,分,类,类,光,交,交,换,换,技,技,术,术,可,可,分,分,成,成,光,光,的,的电,路,路,交,交,换,换,（,（OCS,）,）和光,分,分,组,组,交,交,换,换,（,（OPS,）,）两,种,种,主,主,要,要,类,类,型,型,。,。,光,光,的,的,电,电,路,路,交,交,换,换,类,类,似,似,于,于,现,现,存,存,的,的,电,电,路,路,交,交,换,换,技,技,术,术,，,，,采,采,用,用OXC,、,、OADM,等,等,光,光,器,器,件,件,设,设,置,置,光,光,通,通,路,路,，,，,中,中,间,间,节,节,点,点,不,不,需,需,要,要,使,使,用,用,光,光,缓,缓,存,存,，,，,目,目,前,前,对,对OCS,的,的,研,研,究,究,已,已,经,经,较,较,为,为,成,成,熟,熟,。,。,根,根,据,据,交,交,换,换,对,对,象,象,的,的,不,不,同,同OCS又,可,可,以,以,分,分,为,为,：,：光,时,时,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术,、,、,光,光,波,波,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术,、,、,光,光,空,空,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术,、,、,光,光,码,码,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术。,1,）,）光,时,时,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术，,时,时,分,分,复,复,用,用,是,是,通,通,信,信,网,网,中,中,普,普,遍,遍,采,采,用,用,的,的,一,一,种,种,复,复,用,用,方,方,式,式,，,，,时,时,分,分,光,光,交,交,换,换,就,就,是,是,在,在,时,时,间,间,轴,轴,上,上,将,将,复,复,用,用,的,的,光,光,信,信,号,号,的,的,时,时,间,间,位,位,置,置t1,转,转,换,换,成,成,另,另,一,一,个,个,时,时,间,间,位,位,置,置t2,2,）,）光,波,波,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术，,是,是,指,指,光,光,信,信,号,号,在,在,网,网,络,络,节,节,点,点,中,中,不,不,经,经,过,过,光,光/,电,电,转,转,换,换,，,，,直,直,接,接,将,将,所,所,携,携,带,带,的,的,信,信,息,息,从,从,一,一,个,个,波,波,长,长,转,转,移,移,到,到,另,另,一,一,个,个,波,波,长,长,上,上,。,。,3,）,）光,空,空,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术，,即,即,根,根,据,据,需,需,要,要,在,在,两,两,个,个,或,或,多,多,个,个,点,点,之,之,间,间,建,建,立,立,物,物,理,理,通,通,道,道,，,，,这,这,个,个,通,通,道,道,可,可,以,以,是,是,光,光,波,波,导,导,也,也,可,可,以,以,是,是,自,自,由,由,空,空,间,间,的,的,波,波,束,束,，,，,信,信,息,息,交,交,换,换,通,通,过,过,改,改,变,变,传,传,输,输,路,路,径,径,来,来,完,完,成,成,4,）,）光,码,码,分,分,交,交,换,换,技,技,术,术，,光,光,码,码,分,分,复,复,用,用,（,（OCDMA,）,）,是,是,一,一,种,种,扩,扩,频,频,通,通,信,信,技,技,术,术,，,，,不,不,同,同,户,户,的,的,信,信,号,号,用,用,互,互,成,成,正,正,交,交,的,的,不,不,同,同,码,码,序,序,列,列,填,填,充,充,，,，,接,接,受,受,时,时,只,只,要,要,用,用,与,与,发,发,送,送,方,方,相,相,同,同,的,的,法,法,序,序,列,列,进,进,行,行,相,相,关,关,接,接,受,受,，,，,即,即,可,可,恢,恢,复,复,原,原,用,用,户,户,信,信,息,息,。,。,光,光,码,码,分,分,交,交,换,换,的,的,原,原,理,理,就,就,是,是,将,将,某,某,个,个,正,正,交,交,码,码,上,上,的,的,光,光,信,信,号,号,交,交,换,换,到,到,另,另,一,一,个,个,正,正,交,交,码,码,上,上,，,，,实,实,现,现,不,不,同,同,码,码,子,子,之,之,间,间,的,的,交,交,换,换,。,。,光,分,分,组,组,交,交,换,换,未,来,来,的,的,光,光,网,网,络,络,要,要,求,求,支,支,持,持,多,多,粒,粒,度,度,的,的,业,业,务,务,，,，,其,其,中,中,小,小,粒,粒,度,度,的,的,业,业,务,务,是,是,运,运,营,营,商,商,的,的,主,主,要,要,业,业,务,务,，,，,业,业,务,务,的,的,多,多,样,样,性,性,使,使,得,得,用,用,户,户,对,对,带,带,宽,宽,有,有,不,不,同,同,的,的,需,需,求,求,，,，OCS,在,在,光,光,子,子,层,层,面,面,的,的,最,最,小,小,交,交,换,换,单,单,元,元,是,是,整,整,条,条,波,波,长,长,通,通,道,道,上,上,数,数Gb/s,的,的,流,流,量,量,，,，,很,很,难,难,按,按,照,照,用,用,户,户,的,的,需,需,求,求,灵,灵,活,活,地,地,进,进,行,行,带,带,宽,宽,的,的,动,动,态,态,分,分,配,配,和,和,资,资,源,源,的,的,统,统,计,计,复,复,用,用,，,，,所,所,以,以光,分,分,组,组,交,交,换,换,应,应,运,运,而,而,生,生。,光,光,分,分,组,组,交,交,换,换,系,系,统,统,根,根,据,据,对,对,控,控,制,制,包,包,头,头,处,处,理,理,及,及,交,交,换,换,粒,粒,度,度,的,的,不,不,同,同,，,，,又,又,可,可,分,分,为,为,：,：光,分,分,组,组,交,交,换,换,（,（OPS,）,）,技,技,术,术,、,、,光,光,突,突,发,发,交,交,换,换,（,（OBS,）,）,技,技,术,术,、,、,光,光,标,标,记,记,分,分,组,组,交,交,换,换,（,（OMPLS,）,）,技,技,术,术,。,。,3,3,光,光,交,交,叉,叉,连,连,接,接(oxc),光,交,交,叉,叉,连,连,接,接,设,设,备,备,相,相,当,当,于,于,一,一,个,个,模,模,块,块,，,，,它,它,具,具,有,有,多,多,个,个,标,标,准,准,的,的,光,光,纤,纤,接,接,口,口,，,，,它,它,可,可,以,以,把,把,输,输,入,入,端,端,的,的,任,任,一,一,光,光,纤,纤,信,信,号,号(,或,或,其,其,各,各,波,波,长,长,信,信,号,号),可,可,控,控,地,地,连,连,接,接,到,到,输,输,出,出,端,端,的,的,任,任,一,一,光,光,纤,纤(,或,或,其,其,各,各,波,波,长,长),中,中,去,去,，,，,并,并,且,且,这,这,一,一,过,过,程,程,是,是,完,完,全,全,在,在,光,光,域,域,中,中,进,进,行,行,的,的,。,。,通,通,过,过,使,使,用,用,光,光,交,交,叉,叉,连,连,接,接,设,设,备,备,，,，,可,可,以,以,有,有,效,效,地,地,解,解,决,决,现,现,有,有,的,的,数,数,字,字,交,交,叉,叉,连,连,接,接(DXC),设,设,备,备,的,的,电,电,子,子,瓶,瓶,颈,颈,问,问,题,题,。,。,OXC的,结,结构,及,及其,工,工作,原,原理,OXC主,要,要由,输,输入,部,部分(放,大,大器EDFA,，,，解,复,复用DMUX)，,光,光交,叉,叉连,接,接部,分,分(,关,关交,叉,叉连,接,接矩,阵,阵),，,，输,出,出部,分,分(,波,波长,变,变换,器,器OYU,，,，均,功,功器,，,，复,用,用器)，,控,控制,和,和管,理,理部,分,分及,其,其分,插,插复,用,用这,五,五大,部,部分,组,组成,。,。假,设,设图1中,输,输入,输,输出OXC设,备,备的,光,光纤,数,数为M，,每,每条,光,光纤,复,复用N个,波,波长,。,。这,些,些波,分,分复,用,用光,信,信号,首,首先,进,进入,放,放大,器,器EDFA放,大,大，,然,然后,经,经解,复,复用,器,器DMUX把,每,每一,条,条光,纤,纤中,的,的复,用,用光,信,信号,分,分解,为,为单,波,波长,信,信号(1-,N),M条,光,光纤,就,就分,解,解为M*N个,单,单波,长,长光,信,信号,。,。所,以,以信,号,号通,过,过(M*N)*(M*N),的,的光,交,交叉,连,连接,矩,矩阵,再,再控,制,制和,管,管理,单,单元,的,的操,作,作下,进,进行,波,波长,配,配置,，,，交,叉,叉连,接,接。,由,由于,每,每条,光,光纤,不,不能,同,同时,传,传输,两,两个,相,相同,波,波长,的,的信,号,号(,即,即波,长,长争,用,用),，,，所,以,以为,了,了防,止,止出,现,现这,种,种情,况,况，,实,实现,无,无阻,塞,塞交,叉,叉连,接,接，,在,在连,接,接矩,阵,阵的,输,输出,端,端每,波,波长,通,通道,光,光信,号,号还,需,需要,经,经过,波,波长,变,变换,器,器OTU,进,进行,波,波长,变,变换,。,。然,后,后再,进,进入,均,均功,器,器把,各,各波,长,长通,道,道的,光,光信,号,号功,率,率控,制,制在,可,可允,许,许的,范,范围,内,内，,防,防止,非,非均,衡,衡增,益,益经EDFA,放,放大,导,导致,比,比较,严,严重,的,的非,线,线性,效,效应,。,。最,后,后光,信,信号,经,经复,用,用器MUX把,相