下一代光網(wǎng)絡(luò)“全光網(wǎng)”技術(shù)思考

摘?要：全光網(wǎng)是指信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸完全在光域上進(jìn)行，即全部采用光波技術(shù)完成信息的傳輸和交換的寬帶網(wǎng)絡(luò)。它克服了原有電路交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏移、漂移、串話、響應(yīng)速度慢、固有的RC參數(shù)等缺點(diǎn)。目前，光纖通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信系統(tǒng)共同構(gòu)成綜合通信網(wǎng)絡(luò)，已成為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。

關(guān)鍵詞：全光網(wǎng)技術(shù)思考

中圖分類號(hào)：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

下一代光網(wǎng)絡(luò)“全光網(wǎng)”技術(shù)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(wǎng)是指信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸完全在光域上進(jìn)行，即全部采用光波技術(shù)完成信息的傳輸和交換的寬帶網(wǎng)絡(luò)。它克服了原有電路交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏移、漂移、串話、響應(yīng)速度慢、固有的RC參數(shù)等缺點(diǎn)。目前，光纖通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信系統(tǒng)共同構(gòu)成綜合通信網(wǎng)絡(luò)，已成為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。

關(guān)鍵詞：全光網(wǎng)技術(shù)思考

中圖分類號(hào)：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

隨著光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展，許多學(xué)者提出了“全光網(wǎng)絡(luò)”的概念。光纖通信系統(tǒng)主要由3部分構(gòu)成：光發(fā)送機(jī)、光纖傳輸線及光接收機(jī)。光發(fā)送機(jī)是將來(lái)自電發(fā)送機(jī)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，藕合到光纖中進(jìn)行傳輸，到達(dá)光接收機(jī)后，由光電探側(cè)器再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后送到電接收機(jī)。在長(zhǎng)途通信系統(tǒng)中，光信號(hào)在光纖中受到損耗、色散的影響，質(zhì)量變差，因此還需在中途進(jìn)行中繼，即對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，以獲得高質(zhì)量的信號(hào)。在光纖通信系統(tǒng)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(yīng)也是影響光纖傳輸屬性的重要原因。在應(yīng)用光放大器從而在基本上解決了光纖損耗的現(xiàn)象之后，系統(tǒng)中無(wú)須在每個(gè)中繼站進(jìn)行信號(hào)定時(shí)再生，而直接將光信號(hào)放大，取代傳統(tǒng)的經(jīng)過(guò)光/電/光轉(zhuǎn)換的電中繼器，從而實(shí)現(xiàn)自始至終的光傳輸方式，其中加之光復(fù)用、光交換和光的信息處理技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)任何點(diǎn)到點(diǎn)之間的光信息的共有或交互傳遞過(guò)程，即實(shí)現(xiàn)全光通信。全光通信是技術(shù)迅猛發(fā)展所催化的產(chǎn)物，通過(guò)將骨干長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)中再生站內(nèi)光/電轉(zhuǎn)換的數(shù)目減至最少，可以降低網(wǎng)絡(luò)成本，這是驅(qū)動(dòng)傳輸網(wǎng)向“全光”演變的重要因素。

1 全光網(wǎng)的特點(diǎn)

全光網(wǎng)是利用波長(zhǎng)組網(wǎng)，在光域上完成信號(hào)的選路、交換等，它具有以下特點(diǎn)。

（1）通信容量特別大，適合于高速率的數(shù)字通信；

（2）傳輸損耗低，中繼距離長(zhǎng)；

（3）中繼站無(wú)需幅度均衡措施，電路簡(jiǎn)單；

（4）多根光纖可以組成光纜，而且相鄰光纖之間幾乎沒(méi)有串音，通信質(zhì)量有保證；

（5）光沿光纖傳播，沒(méi)有大地電回路，沒(méi)有接地問(wèn)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(yīng)用；

（7）沒(méi)有電火花產(chǎn)生，在易燃、易爆場(chǎng)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(tǒng)尺寸小、重量輕、易于敷設(shè)和處理，經(jīng)濟(jì)效益高。

由于在光域上對(duì)多功能光聯(lián)網(wǎng)能力的迫切需要，國(guó)際上許多標(biāo)準(zhǔn)化組織和互操作論壇都致力于對(duì)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的需求和結(jié)構(gòu)的研究。除ITU-T外，包括ANSI TI X1.5協(xié)會(huì)、光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF）和IEfF在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化組織也都積極致力于與之相關(guān)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的研究工作。目前，ANSI TIX1.5協(xié)會(huì)的工作主要集中在建立光通路och層網(wǎng)絡(luò)所需使用的信令協(xié)議和開發(fā)所必須具有的自動(dòng)控制功能兩個(gè)方面。而光互聯(lián)網(wǎng)論壇主要從事發(fā)展和促進(jìn)不同光互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間的互操作性，并負(fù)責(zé)對(duì)可重構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的不同結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行評(píng)估。OLF的結(jié)構(gòu)工作組于1999年10月19日在加利弗尼亞舉行的技術(shù)會(huì)上，決定將致力于定義在光互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中提供快速維護(hù)和有效恢復(fù)功能的信令協(xié)議?？傊?，要成功地實(shí)現(xiàn)光域上的光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很大程度上依賴于在可重構(gòu)、可編程的多功能波長(zhǎng)分插復(fù)用（WADM）的光交叉連接（OXC）等光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上增加與之相稱的控制層技術(shù)。

2 全光網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)

2.1 光時(shí)分復(fù)用

光時(shí)分復(fù)用（OTDM）是用多個(gè)電信道信號(hào)調(diào)制具有同一個(gè)光頻的不同光通道（光時(shí)隙），經(jīng)復(fù)用后在同一根光纖中傳輸?shù)募夹g(shù)。光時(shí)分復(fù)用是一種構(gòu)成高比特率傳輸很有效的方法，它在系統(tǒng)發(fā)送端對(duì)幾個(gè)低比特率數(shù)據(jù)進(jìn)行光復(fù)用，在接收端用光學(xué)方法把它解復(fù)用出來(lái)。

2.2光交換技術(shù)

光交換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。與電子交換相比，光交換無(wú)須在光傳輸線路和交換機(jī)之間設(shè)置光/電或電/光變換，不存在“電子瓶頸”問(wèn)題，它能充分發(fā)揮光信號(hào)的高速、寬帶和無(wú)電磁感應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)分交換、光波分交換、復(fù)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(nèi)高達(dá)10μm量級(jí)的分辨率等顯著特點(diǎn)而被認(rèn)為是一種很有前途的新型光交換方式。但由于不少關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有完全突破，例如光邏輯控制（通過(guò)光信號(hào)自身的處理去控制光信號(hào)的交換）等技術(shù)還沒(méi)有得到很好的解決，所以光交換技術(shù)的真正實(shí)用化還尚需時(shí)日。

2.3光交叉連接

光交叉連接（OXC）是全光網(wǎng)中的核心器件，它與光纖組成了一個(gè)全光網(wǎng)絡(luò)。OXC交換的是全光信號(hào)，它在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，對(duì)指定波長(zhǎng)進(jìn)行互連，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)重用。當(dāng)光纖中斷或業(yè)務(wù)失效時(shí)，OXC能夠自動(dòng)完成故障滿離、重?cái)噙x擇路由和網(wǎng)絡(luò)、重新配里等操作，使業(yè)務(wù)不中斷.即它具有高速光信號(hào)的路由選擇、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等功能。

通常OXC有3種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長(zhǎng)交又連接和波長(zhǎng)變換交叉連接。其中，光纖交叉連接以一根光纖上所有波長(zhǎng)的總?cè)萘繛榛A(chǔ)進(jìn)行交又連接，容量大但不靈活。波長(zhǎng)交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用相同波長(zhǎng)的任何光纖上，現(xiàn)在也有人將這種波長(zhǎng)交叉連接稱為無(wú)源光路由器它的波長(zhǎng)可以通過(guò)空間分割實(shí)現(xiàn)重用。波長(zhǎng)變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用不同波長(zhǎng)的任何光纖上，具有最高的靈活性。它和波長(zhǎng)交叉連接的區(qū)別是可以進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。

3 全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)

全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)將分兩個(gè)階段完成。第一階段為全光傳送網(wǎng)，即在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)中，全程不需要任何光/電轉(zhuǎn)換。在這一階段中，全光中繼、光的上下復(fù)用技術(shù)和波分技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。第二階段目地是要建成完整的全光網(wǎng)。建成用戶全程光傳送網(wǎng)只是第一步，在后續(xù)的工作中有很多的信號(hào)處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、信息交換以及多路復(fù)用及復(fù)用、業(yè)務(wù)分布循環(huán)等功能都需要光子科技來(lái)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(fù)用、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換以及信道爭(zhēng)奪解決和同步等關(guān)鍵技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

全光網(wǎng)的巨大優(yōu)勢(shì)，加之互聯(lián)網(wǎng)泡沫的刺激、超大容量WDM技術(shù)紀(jì)錄不斷刷新，應(yīng)運(yùn)而生的“全光網(wǎng)”概念迎合了人們的這種需要。它寄托了人們簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增加通信容量、延長(zhǎng)通信距離的美好愿望和理想。

參考文獻(xiàn)

[1]陳雪.光網(wǎng)絡(luò)專輯無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]. 北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[2]顧畹義.光纖通信系統(tǒng)修訂版[M].北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[3]（美）格倫·克雷默著.基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)[M].北京郵電大學(xué)出版社，2007.