全光网络技术发展趋势研究.pdfVIP

全光通信网 目前，光通信的发展主要向更大的容量发展，但是，在向大容量进军的同时，如 何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经逐渐被人们关注。为此人们提 出了全光通信网的概念，指出了未来光通信的发展方向。 1.1 全光网概述 随着社会的进步，可以极大丰富和改善人们通信效果和质量的宽带视频、多媒体 业务、基于IP 的实时/准实时业务等新兴数据业务的社会需求不断增长。由于新 兴业务占用的带宽资源较多，高速宽带综合业务网络已成为本世纪通信网络的发 展趋势，而光纤具有巨大的带宽， 1.55μm 波长附近200nm 范围内，传输损耗较低。由公式f = c/λ，其中f 为频率、 λ为波长、c = 3×108m/s 为光速，可得知200nm 的对应带宽约为25THz （1THz=1012Hz）。在1.3μm 波长附近，也有约25THz 可利用的带宽。这样，一 根光纤可提供的理论传输带宽约为50THz 。但是，目前串行电信号传输速率上限 为40Gbps ，即使用此速率在光纤上传输，也仅利用了光纤容量的千分之一。在众 多的网络技术实现方案中，基于电子技术的网络方案由于受限于器件工作上限速 率40G ，难以完成高速宽带综合业务的传送和交换处理，网络中还会出现带宽 “瓶颈” 。只有基于光纤的全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理能力， 打破信息传输的“瓶颈”，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求。全 光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式 存在，而不需要经过光/ 电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的 传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络的最基本单元。由于全光网络中的 信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，它通过波长 选择器件实现路由选择。全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和 可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。 未来光通信网络发展的主要趋势为：组网方式开始从简单的点到点传输向光层联 网方式前进，改进组网效率和灵活性；光联网将从静态联网开始向智能化动态联 网方向发展，改进网络响应和生存性是未来发展的一项主要任务；智能网络对于 运营商在竞争中推出与众不同的服务，以及节省运营开支起着至关重要的作用。 1.2 通信网络的发展概况 1. 第一代网络——— 电缆网络 电缆网络采用传输电缆将各网络节点连接在一起，该传输网络技术已经相当成 熟，根据传输信号不同，传输电缆可以是同轴电缆也可以是双绞线电缆，该网络 传输损耗大，频带较窄，主要利用频分复用技术(FDM)来提高带宽。电缆网络具 有以下特点:主要用于传输模拟信号；各传输节点对信号产生一定的时延、噪声和 失真；传输距离较短；可靠性较低，这些特 1 1 点是由于整个网络都是在电信号领域完成信号的传输、交换、处理等功能，必然 受到电子器件自身物理参数极限的限制。 2.第二代网络———光电混合网络 光电混合传输网络是在各个节点之间用光缆代替电缆，实现节点之间传输光缆 化，节点仍采用电子处理与交换设备，节点至用户终端之间仍采用电缆网络，这 是目前广泛采用的网络。光缆与电缆比较具有如下优点:通信容量大，传输距离 远，抗电磁干扰性能好，传输质量佳，节省金属材料资源。特别是数字传输干线 采用时分复用(OTDM) 技术，充分挖掘光纤的带宽资源，实现大容量信息在网络 节点上的交换。目前应用最广的是数字同步复接体系(SDH)，这种网络实现了传 输干线信息的远距离高速大容量传输。 3.第三代网络———全光网络 全光网络以光节点代替电节点，光节点之间采用光纤互联在一起，实现信息完全 在光领域的传输与交换，是未来信息网络的核心。全光网络最显著的优点是它的 开放性，它对所有不同调制频率、不同速率和协议、不同制式的信号都同时兼 容，是完全透明的，并允许几代传输设备(PDH/ SDH/ ATM) 共存于一个传输网络 系统；全光网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点(包括无源分路/ 合路器) 而不必安装新的信号交换与处理设备。全光网络与光电混合网络的最大 区别在于它具有最少量的电/光- 光/ 电转换设备，任何一个光节点都无需为其他节 点处理信息与服务，光节点与用户终端之间的信号传输与处理均在光域进行。 全光网络具有如下优点：1)提供巨大的带宽。2)与无线或铜线比，处理速度高且 误码率低。3)采用光路交换的全光网络具有协议透明性，即对信号形式无限制。 允许采用