全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其發(fā)展前景

1、全光網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)及及其發(fā)展展前景摘要隨著著光纖通通信的飛飛速發(fā)展展，光纖纖通信有有向全光光網(wǎng)發(fā)展展的趨勢(shì)勢(shì)。文中中介紹了了全光網(wǎng)網(wǎng)的概念念、優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)及一些些關(guān)鍵技技術(shù)，展展望了未未來(lái)光通通信的發(fā)發(fā)展前景景。在以以光的復(fù)復(fù)用技術(shù)術(shù)為基礎(chǔ)礎(chǔ)的現(xiàn)有有通信網(wǎng)網(wǎng)中，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的各各個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)要完成成光電電光的的轉(zhuǎn)換，仍以電電信號(hào)處處理信息息的速度度進(jìn)行交交換，而而其中的的電子件件在適應(yīng)應(yīng)高速、大容量量的需求求上，存存在著諸諸如帶寬寬限制、時(shí)鐘偏偏移、嚴(yán)嚴(yán)重串話話、高功功耗等缺缺點(diǎn)，由由此產(chǎn)生生了通信信網(wǎng)中的的“電子子瓶頸”現(xiàn)象。為了解解決這個(gè)個(gè)問(wèn)題，人們提提出了全全光網(wǎng)（AONN）的概概念，全全光網(wǎng)以以其良好好的

2、透明明性、波波長(zhǎng)路由由特性、兼容性性和可擴(kuò)擴(kuò)展性，已成為為下一代代高速寬寬帶網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的首選選。1、全光網(wǎng)網(wǎng)的概念念所謂謂全光網(wǎng)網(wǎng)，是指指從源節(jié)節(jié)點(diǎn)到終終端用戶戶節(jié)點(diǎn)之之間的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸與交換換的整個(gè)個(gè)過(guò)程均均在光域域內(nèi)進(jìn)行行，即端端到端的的完全的的光路，中間沒沒有電信信號(hào)的介介入。全全光網(wǎng)的的結(jié)構(gòu)示示意如圖圖1所示示。圖11 全光光網(wǎng)的結(jié)結(jié)構(gòu)示意意圖2、全光網(wǎng)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)基于于波分復(fù)復(fù)用的全全光通信信網(wǎng)可使使通信網(wǎng)網(wǎng)具備更更強(qiáng)的可可管理性性、靈活活性、透透明性。它具備備如下以以往通信信網(wǎng)和現(xiàn)現(xiàn)行光通通信系統(tǒng)統(tǒng)所不具具備的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：（11）省掉掉了大量量電子器器件。全全光網(wǎng)中中光信號(hào)號(hào)的流動(dòng)動(dòng)不再有有

3、光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的障障礙，克克服了途途中由于于電子器器件處理理信號(hào)速速率難以以提高的的困難，省掉了了大量電電子器件件，大大大提高了了傳輸速速率。（22）提供供多種協(xié)協(xié)議的業(yè)業(yè)務(wù)。全全光網(wǎng)采采用波分分復(fù)用技技術(shù)，以以波長(zhǎng)選選擇路由由，可方方便地提提供多種種協(xié)議的的業(yè)務(wù)。（33）組網(wǎng)網(wǎng)靈活性性高。全全光網(wǎng)組組網(wǎng)極具具靈活性性，在任任何節(jié)點(diǎn)點(diǎn)可以抽抽出或加加入某個(gè)個(gè)波長(zhǎng)。（44）可靠靠性高。由于沿沿途沒有有變換和和存儲(chǔ)，全光網(wǎng)網(wǎng)中許多多光器件件都是無(wú)無(wú)源的，因而可可靠性高高。3、全光網(wǎng)網(wǎng)中的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)3.1光交交換技術(shù)術(shù)光交交換技術(shù)術(shù)可以分分成光路路交換技技術(shù)和分分組交換換技術(shù)。光路交交換又可可分成33

4、種類型型，即空空分（SSD）、時(shí)分（TD）和波分分頻分分（WDDFDD）光交交換，以以及由這這些交換換形式組組合而成成的結(jié)合合型。其其中空分分交換按按光矩陣陣開關(guān)所所使用的的技術(shù)又又分成兩兩類，一一是基于于波導(dǎo)技技術(shù)的波波導(dǎo)空分分，另一一個(gè)是使使用自由由空間光光傳播技技術(shù)的自自由空分分光交換換。光分分組交換換中，異異步傳送送模式是是近年來(lái)來(lái)廣泛研研究的一一種方式式。3.2光交交叉連接接（OXXC）技技術(shù)OXXC是用用于光纖纖網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)的設(shè)設(shè)備，通通過(guò)對(duì)光光信號(hào)進(jìn)進(jìn)行交叉叉連接，能夠靈靈活有效效地管理理光纖傳傳輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，是實(shí)實(shí)現(xiàn)可靠靠的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)以以及自動(dòng)動(dòng)配線和和監(jiān)控的的重要手手段。OOX

5、C主主要由光光交叉連連接矩陣陣、輸入入接口、輸出接接口、管管理控制制單元等等模塊組組成。為為增加OOXC的的可靠性性，每個(gè)個(gè)模塊都都具有主主用和備備用的冗冗余結(jié)構(gòu)構(gòu)，OXXC自動(dòng)動(dòng)進(jìn)行主主備倒換換。輸入入輸出接接口直接接與光纖纖鏈路相相連，分分別對(duì)輸輸入輸出出信號(hào)進(jìn)進(jìn)行適配配、放大大。管理理控制單單元通過(guò)過(guò)編程對(duì)對(duì)光交叉叉連接矩矩陣、輸輸入輸出出接口模模塊進(jìn)行行監(jiān)測(cè)和和控制、光交叉叉連接矩矩陣是OOXC的的核心，它要求求無(wú)阻塞塞、低延延遲、寬寬帶和高高可靠，并且要要具有單單向、雙雙向和廣廣播形式式的功能能。OXXC也有有空分、時(shí)分和和波分33種類型型。3.3光分分插復(fù)用用在波波分復(fù)用用（WDD

6、M）光光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)領(lǐng)域，人人們的興興趣越來(lái)來(lái)越集中中到光分分插復(fù)用用器上。這些設(shè)設(shè)備在光光波長(zhǎng)領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)具具有傳統(tǒng)統(tǒng)SDHH分插復(fù)復(fù)用器（SDHHADMM）在時(shí)時(shí)域內(nèi)的的功能。特別是是OADDM可以以從一個(gè)個(gè)WDMM光束中中分出一一個(gè)信道道（分出出功能），并且且一般是是以相同同波長(zhǎng)往往光載波波上插入入新的信信息（插插入功能能）。對(duì)對(duì)于OAADM，在分出出口和插插入口之之間以及及輸入口口和輸出出口之間間必須有有很高的的隔離度度，以最最大限度度地減少少同波長(zhǎng)長(zhǎng)干涉效效應(yīng)，否否則將嚴(yán)嚴(yán)重影響響傳輸性性能。已已經(jīng)提出出了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)OADDM的幾幾種技術(shù)術(shù)：WDDMDEE-MUUX和MMUX的的組合；光循環(huán)環(huán)器或

7、在在Macch-ZZehnnderr結(jié)構(gòu)中中的光纖纖光柵；用集成成光學(xué)技技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的串聯(lián)聯(lián)Macch-ZZehnnderr結(jié)構(gòu)中中的干涉涉濾波器器。前兩兩種方式式使隔離離度達(dá)到到最高，但需要要昂貴的的設(shè)備如如WDMMMUXXDEE MUUX或光光循環(huán)器器。Maach-Zehhndeer結(jié)構(gòu)構(gòu)（用光光纖光柵柵或光集集成技術(shù)術(shù)）還在在開發(fā)之之中，并并需要進(jìn)進(jìn)一步改改進(jìn)以達(dá)達(dá)到所要要求的隔隔離度。上面幾幾種OAADM都都被設(shè)計(jì)計(jì)成以固固定的波波長(zhǎng)工作作。3.4光放放大技術(shù)術(shù)光纖纖放大器器是建立立全光通通信網(wǎng)的的核心技技術(shù)之一一，也是是密集波波分復(fù)用用（DWWDM）系統(tǒng)發(fā)發(fā)展的關(guān)關(guān)鍵要素素。DWWDM

8、系系統(tǒng)的傳傳統(tǒng)基礎(chǔ)礎(chǔ)是摻餌餌光纖放放大器（EDFFA）。光纖在在15550nmm窗口有有一較寬寬的低損損耗帶寬寬，可以以容納DDWDMM的光信信號(hào)同時(shí)時(shí)在一根根光纖上上傳輸。采用這這種放大大器的多多路傳輸輸系統(tǒng)可可以擴(kuò)展展，經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理。EDFFA出現(xiàn)現(xiàn)以后，迅速取取代了電電的信號(hào)號(hào)再生放放大器，大大簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了整整個(gè)光傳傳輸網(wǎng)。但隨著著系統(tǒng)帶帶寬需求求的不斷斷上升，EDFFA也開開始顯示示出它的的局限性性。由于于可用的的帶寬只只有300nm，同時(shí)又又希望傳傳輸盡可可能多的的信道，故每個(gè)個(gè)信道間間的距離離非常小小，一般般只有OO.81.66nm，這很容容易造成成相鄰信信道間的的串話。因此此，實(shí)際際上

9、EDDFA的的帶寬限限制了DDWDMM系統(tǒng)的的容量。最近研研究表明明，15590nnm寬波波段光纖纖放大器器能夠把把DWDDM系統(tǒng)統(tǒng)的工作作窗口擴(kuò)擴(kuò)展到116000nm以以上。貝貝爾實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室和NNH的研研究人員員已研制制成功實(shí)實(shí)驗(yàn)性的的DBFFA。這這是一種種基于二二氧化硅硅和餌的的雙波段段光纖放放大器。它由兩兩個(gè)單獨(dú)獨(dú)的子帶帶放大器器組成：傳統(tǒng)115500nmEEDFAA（15530nnm115600nm）；15590nnm的擴(kuò)擴(kuò)展波段段光纖放放大器EEBFAA。EBBFA和和EDFFA的結(jié)結(jié)合使用用，可使使DWDDM系統(tǒng)統(tǒng)的帶寬寬增加一一倍以上上（755nm），為信信道提供供更大的的空間，

10、從而減減少甚至至消除了了串話。因此，15990nmmEBFFA對(duì)滿滿足不斷斷增長(zhǎng)的的高容量量光纖系系統(tǒng)的需需求邁出出了重要要的一步步。4、全光網(wǎng)網(wǎng)面臨的的挑戰(zhàn)及及發(fā)展前前景4.1面臨臨的挑戰(zhàn)戰(zhàn)（11）網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管理。除了基基本的功功能外，核心光光網(wǎng)絡(luò)的的網(wǎng)絡(luò)管管理應(yīng)包包括光層層波長(zhǎng)路路由管理理、端到到端性能能監(jiān)控、保護(hù)與與恢復(fù)、疏導(dǎo)和和資源分分配策略略管理。（22）互連連和互操操作。IITU和和光互連連網(wǎng)論壇壇（OIIF）正正致力于于互操作作和互連連的研究究，已取取得了一一些進(jìn)展展。ITTU的研研究集中中在開發(fā)發(fā)光層內(nèi)內(nèi)實(shí)現(xiàn)互互操作的的標(biāo)準(zhǔn)。OIFF則更多多的關(guān)注注光層和和網(wǎng)絡(luò)其其他層之之間的互互操作，集中進(jìn)進(jìn)行客戶戶層和光光層之間間接口定定義的開開發(fā)。（33）光性性能監(jiān)視視和測(cè)試試。目前前光層的的性能監(jiān)監(jiān)視和性性能管理理大部分分還沒有有標(biāo)準(zhǔn)定定義，但但正在開開發(fā)之中中。4.2發(fā)展展前景全光光網(wǎng)是通通信網(wǎng)發(fā)發(fā)展的目目標(biāo)，分分兩個(gè)階階段完成成。第一一個(gè)階段段為全光光傳送網(wǎng)網(wǎng)，即在在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)光纖傳傳輸系統(tǒng)統(tǒng)中，全全程不需需要任何何光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。長(zhǎng)長(zhǎng)距離傳傳輸完全全靠光波