全光通信網(wǎng)技術(shù)論文
全光通信網(wǎng)技術(shù)論文
全光通信網(wǎng)技術(shù)是指從源節(jié)點(diǎn)到終端用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換的整個(gè)過(guò)程均在光域內(nèi)進(jìn)行，下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的全光通信網(wǎng)技術(shù)論文，希望你們喜歡。
全光通信網(wǎng)技術(shù)論文篇一
全光網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)淺談
【摘要】在我國(guó)快速發(fā)展普及的光纖通信中，全光網(wǎng)正快步向我們走來(lái)，它以其良好的透明性、波長(zhǎng)路由特性、兼容性和可擴(kuò)展性，已成為下一代高速寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選。本文就其中的關(guān)鍵技術(shù)和基本感念略加簡(jiǎn)述，以饗讀者。
【關(guān)鍵詞】全光網(wǎng)，技術(shù)
一、全光網(wǎng)的概念
所謂全光網(wǎng)AON(all-optical network)，是指從源節(jié)點(diǎn)到終端用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換的整個(gè)過(guò)程均在光域內(nèi)進(jìn)行，不需要經(jīng)過(guò)光/電、電/光轉(zhuǎn)換，只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電光和光電轉(zhuǎn)換，也就是端到端的完全光路，中間不再有電信號(hào)的介入。全光網(wǎng)絡(luò)主要由核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)三層組成。三者的基本結(jié)構(gòu)相類(lèi)似。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有星形網(wǎng)、總線(xiàn)網(wǎng)和樹(shù)形網(wǎng)3種基本類(lèi)型。
二、全光網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)
基于波分復(fù)用的全光通信網(wǎng)可使通信網(wǎng)具備更強(qiáng)的可管理性、靈活性、透明性。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)提供巨大的帶寬。(2)提供多種協(xié)議的業(yè)務(wù)。(3)組網(wǎng)靈活性高。(4)可靠性高。
三、全光網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)
1. 光交換技術(shù)。光交換技術(shù)是全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，就光交換形式而論，可以分成光路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。實(shí)際上，光路交換技術(shù)是基于光復(fù)用技術(shù)上的集成應(yīng)用。由此，又可分成三種類(lèi)型，即空分(SD)、時(shí)分(TD)和波分/頻分(WD/FD)光交換，以及由這些交換形式組合而成的結(jié)合型。其中空分交換按光矩陣開(kāi)關(guān)所使用的技術(shù)又分成兩類(lèi)：一是基于波導(dǎo)技術(shù)的波導(dǎo)空分，其交換過(guò)程是在光波導(dǎo)中完成的;另一個(gè)是使用自由空間光傳播技術(shù)的自由空分光交換，因?yàn)樗玫氖枪馐ミB，適合做三維高密度組合，即使光束相互交叉，也不會(huì)相互影響，因此可以構(gòu)成大規(guī)模的交換系統(tǒng)。在光分組交換中，異步傳送模式是近些年來(lái)廣泛研究的一種方式。實(shí)際上，它是以ATM信元為交換對(duì)象的技術(shù)。此外，還有碼分光交換技術(shù)。光交換技術(shù)是目前全光網(wǎng)路發(fā)展中亟待突破的瓶頸，目前，主要光交換應(yīng)用有兩種：光交叉連接(OXC)與光分插復(fù)用器(OADM)。
2. 光交叉連接(OXC)技術(shù)。OXC是用于光纖網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，是全光網(wǎng)中的核心器件。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，從而有效地利用波長(zhǎng)資源，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)重用，也就是使用較少數(shù)量的波長(zhǎng)，互連較大數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行交叉連接，能夠靈活有效地管理光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)可靠的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)/恢復(fù)以及自動(dòng)配線(xiàn)和監(jiān)控的重要手段。OXC主要由光交叉連接矩陣、輸入接口、輸出接口、管理控制單元等模塊組成。為增加OXC的可靠性，每個(gè)模塊都具有主用和備用的冗余結(jié)構(gòu)，OXC自動(dòng)進(jìn)行主備倒換。輸入輸出接口直接與光纖鏈路相連，分別對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行適配、放大。管理控制單元通過(guò)編程對(duì)光交叉連接矩陣、輸入輸出接口模塊進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。光交叉連接矩陣是OXC的核心，它要求無(wú)阻塞、低延遲、寬帶和高可靠，并且要具有單向、雙向和廣播形式的功能。當(dāng)光纖中斷或業(yè)務(wù)失效時(shí)，OXC能夠自動(dòng)完成故障隔離、重新選擇路由和網(wǎng)絡(luò)重新配置等操作，使業(yè)務(wù)不中斷。OXC也有空分、時(shí)分和波分3種類(lèi)型。
3. 光分插復(fù)用(OADM)技術(shù)。OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了具有傳統(tǒng)SDH分插復(fù)用器(SDH ADM)在時(shí)域內(nèi)完成的功能，是組建全光網(wǎng)必不可少的關(guān)鍵性設(shè)備。它具有選擇性，可以從WDM傳輸設(shè)備中選擇下路信號(hào)或上路信號(hào)。于OADM，在分出口和插入口之間以及輸入口和輸出口之間必須有很高的隔離度，以最大限度地減少同波長(zhǎng)干涉效應(yīng)，否則將嚴(yán)重影響傳輸性能。已經(jīng)提出了實(shí)現(xiàn) OADM的幾種技術(shù)：WDM DE-MUX和MUX的組合;光循環(huán)器或在Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)中的光纖光柵;用集成光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)中的干涉濾波器。前兩種方式使隔離度達(dá)到最高，但需要昂貴的設(shè)備如WDM MUX/DE MUX或光循環(huán)器。Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)(用光纖光柵或光集成技術(shù))還在開(kāi)發(fā)之中，并需要進(jìn)一步改進(jìn)以達(dá)到所要求的隔離度。上面幾種OADM都被設(shè)計(jì)成以固定的波長(zhǎng)工作。
4. 光纖放大器技術(shù)。光纖放大器不但可對(duì)光信號(hào)進(jìn)行直接放大，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)、高增益、寬帶、在線(xiàn)、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵器件，更是建立全光通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一。由于這項(xiàng)技術(shù)不僅解決了衰減對(duì)光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制，更重要的是它開(kāi)創(chuàng)了1550nm頻段的波分復(fù)用，從而將使超高速、超大容量、超長(zhǎng)距離的密集波分復(fù)用(DWDM)、全光傳輸、光孤子傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實(shí)，是光纖通信發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。目前光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器和光纖拉曼放大器三種。根據(jù)其在光纖網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，光纖放大器主要有三種不同的用途：在發(fā)射機(jī)側(cè)用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的功率;在接收機(jī)之前作前置放大器，以極大地提高光接收機(jī)的靈敏度;在光纖傳輸線(xiàn)路中作中繼放大器，以補(bǔ)償光纖傳輸損耗，延長(zhǎng)傳輸距離。 摻鉺光纖放大器是利用摻鉺光纖這一活性介質(zhì)，當(dāng)泵浦光輸入到EDF中時(shí)，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上，處于激發(fā)態(tài)的Er3+又迅速無(wú)輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上，由于Er3+在亞穩(wěn)態(tài)上的平均停留時(shí)間為10ms，因此很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)，信號(hào)光子通過(guò)摻鉺光纖，在受激輻射效應(yīng)作用下產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，使信號(hào)光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光信號(hào)。目前EDFA的技術(shù)開(kāi)發(fā)和商品化最成熟;應(yīng)用廣泛的C波段EDFA通常工作在1530～1565nm光纖損耗最低的窗口，具有輸出功率大、增益高、與偏振無(wú)關(guān)、噪聲指數(shù)低、放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無(wú)關(guān)，且同時(shí)放大多路波長(zhǎng)信號(hào)等一系列的特性，在長(zhǎng)途光通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。貝爾實(shí)驗(yàn)室和NH的研究人員已研制成功實(shí)驗(yàn)性的DBFA。
5. 網(wǎng)的管理和控制。全光網(wǎng)對(duì)管理和控制也提出了新的問(wèn)題：①現(xiàn)行的傳輸系統(tǒng)(SDH)有自定義的表示故障狀態(tài)監(jiān)控的協(xié)議，這就存在著要求網(wǎng)絡(luò)層必須與傳輸層一致的問(wèn)題;②由于表示網(wǎng)絡(luò)狀況的正常數(shù)字信號(hào)不能從透明的光網(wǎng)絡(luò)中取得，所以存在著必須使用新的監(jiān)控方法的問(wèn)題;③在透明的全光網(wǎng)中，有可能不同的傳輸系統(tǒng)共享相同的傳輸媒質(zhì)，而每一不同的傳輸系統(tǒng)會(huì)有自己定義的處理故障的方法，這便產(chǎn)生了如何協(xié)調(diào)處理好不同系統(tǒng)、不同傳輸層之間關(guān)系的問(wèn)題。從現(xiàn)階段的WDM全光網(wǎng)發(fā)展來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)的控制和管理要比網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)更具挑戰(zhàn)性，網(wǎng)絡(luò)的配置管理、波長(zhǎng)的分配管理、管理控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)試等都是網(wǎng)絡(luò)管理方面需要解決的技術(shù)。
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