下一代光网络“全光网”技术思考

摘?要：全光网是指信息从源节点到目的节点的传输完全在光域上进行，即全部采用光波技术完成信息的传输和交换的宽带网络。它克服了原有电路交换节点的时钟偏移、漂移、串话、响应速度慢、固有的RC参数等缺点。目前，光纤通信系统与卫星通信和移动通信系统共同构成综合通信网络，已成为国家信息基础设施的支柱。

关键词：全光网技术思考

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

下一代光网络“全光网”技术思考

马志刚

（辽宁省盘锦市辽河油田通信公司?辽宁盘锦?124010）

摘?要：全光网是指信息从源节点到目的节点的传输完全在光域上进行，即全部采用光波技术完成信息的传输和交换的宽带网络。它克服了原有电路交换节点的时钟偏移、漂移、串话、响应速度慢、固有的RC参数等缺点。目前，光纤通信系统与卫星通信和移动通信系统共同构成综合通信网络，已成为国家信息基础设施的支柱。

关键词：全光网技术思考

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0055-01

随着光纤通信技术的迅速发展，许多学者提出了“全光网络”的概念。光纤通信系统主要由3部分构成：光发送机、光纤传输线及光接收机。光发送机是将来自电发送机的电信号转换成光信号，藕合到光纤中进行传输，到达光接收机后，由光电探侧器再将光信号转换为电信号，经处理后送到电接收机。在长途通信系统中，光信号在光纤中受到损耗、色散的影响，质量变差，因此还需在中途进行中继，即对信号进行放大、整形，以获得高质量的信号。在光纤通信系统中，限制传输距离的因素是光纤的损耗和色散。除此之外，光纤的非线性效应也是影响光纤传输属性的重要原因。在应用光放大器从而在基本上解决了光纤损耗的现象之后，系统中无须在每个中继站进行信号定时再生，而直接将光信号放大，取代传统的经过光/电/光转换的电中继器，从而实现自始至终的光传输方式，其中加之光复用、光交换和光的信息处理技术，使之实现任何点到点之间的光信息的共有或交互传递过程，即实现全光通信。全光通信是技术迅猛发展所催化的产物，通过将骨干长途传输系统中再生站内光/电转换的数目减至最少，可以降低网络成本，这是驱动传输网向“全光”演变的重要因素。

1 全光网的特点

全光网是利用波长组网，在光域上完成信号的选路、交换等，它具有以下特点。

（1）通信容量特别大，适合于高速率的数字通信；

（2）传输损耗低，中继距离长；

（3）中继站无需幅度均衡措施，电路简单；

（4）多根光纤可以组成光缆，而且相邻光纤之间几乎没有串音，通信质量有保证；

（5）光沿光纤传播，没有大地电回路，没有接地问题，不受大地电流影响；

（6）不受电磁、静电及人为干扰，特别适用于电气铁路和电力线路的通信应用；

（7）没有电火花产生，在易燃、易爆场合使用（例如矿井中）安全可靠；

（8）窃听困难，保密性好；

（9） SiO2原料丰富，取之不竭；

（10）系统尺寸小、重量轻、易于敷设和处理，经济效益高。

由于在光域上对多功能光联网能力的迫切需要，国际上许多标准化组织和互操作论坛都致力于对可重构光网络的需求和结构的研究。除ITU-T外，包括ANSI TI X1.5协会、光互联网论坛（OIF）和IEfF在内的标准化组织也都积极致力于与之相关的动态可重构光网络项目的研究工作。目前，ANSI TIX1.5协会的工作主要集中在建立光通路och层网络所需使用的信令协议和开发所必须具有的自动控制功能两个方面。而光互联网论坛主要从事发展和促进不同光互联网系统之间的互操作性，并负责对可重构互联网的不同结构框架进行评估。OLF的结构工作组于1999年10月19日在加利弗尼亚举行的技术会上，决定将致力于定义在光互联网系统中提供快速维护和有效恢复功能的信令协议。总之，要成功地实现光域上的光联网技术，很大程度上依赖于在可重构、可编程的多功能波长分插复用（WADM）的光交叉连接（OXC）等光网络节点设备上增加与之相称的控制层技术。

2 全光网络核心技术

2.1 光时分复用

光时分复用（OTDM）是用多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光通道（光时隙），经复用后在同一根光纤中传输的技术。光时分复用是一种构成高比特率传输很有效的方法，它在系统发送端对几个低比特率数据进行光复用，在接收端用光学方法把它解复用出来。

2.2光交换技术

光交换技术是实现全光通信的关键技术之一。与电子交换相比，光交换无须在光传输线路和交换机之间设置光/电或电/光变换，不存在“电子瓶颈”问题，它能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应等优点。综合迄今为止的研究成果，已有的光交换方式大致可分为5种：光空分交换、光时分交换、光波分交换、复合型光交换和自由空间光交换。因自由空间光交换具有在1mm范围内高达10μm量级的分辨率等显著特点而被认为是一种很有前途的新型光交换方式。但由于不少关键技术还没有完全突破，例如光逻辑控制（通过光信号自身的处理去控制光信号的交换）等技术还没有得到很好的解决，所以光交换技术的真正实用化还尚需时日。

2.3光交叉连接

光交叉连接（OXC）是全光网中的核心器件，它与光纤组成了一个全光网络。OXC交换的是全光信号，它在网络节点处，对指定波长进行互连，从而实现波长重用。当光纤中断或业务失效时，OXC能够自动完成故障满离、重断选择路由和网络、重新配里等操作，使业务不中断.即它具有高速光信号的路由选择、网络恢复等功能。

通常OXC有3种实现方式：光纤交叉连接、波长交又连接和波长变换交叉连接。其中，光纤交叉连接以一根光纤上所有波长的总容量为基础进行交又连接，容量大但不灵活。波长交叉连接可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用相同波长的任何光纤上，现在也有人将这种波长交叉连接称为无源光路由器它的波长可以通过空间分割实现重用。波长变换交叉连接可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用不同波长的任何光纤上，具有最高的灵活性。它和波长交叉连接的区别是可以进行波长转换。

3 全光网络发展目标

全光网络发展目标将分两个阶段完成。第一阶段为全光传送网，即在点对点光纤传输系统中，全程不需要任何光/电转换。在这一阶段中，全光中继、光的上下复用技术和波分技术是其关键技术。第二阶段目地是要建成完整的全光网。建成用户全程光传送网只是第一步，在后续的工作中有很多的信号处理、数据储存、信息交换以及多路复用及复用、业务分布循环等功能都需要光子科技来处理，完成端口到端口的光传送、交换和处理等功能。在这一阶段中，涉及全光交换、光交叉连接、光插分复用、波长转换以及信道争夺解决和同步等关键技术。

4 结语

全光网的巨大优势，加之互联网泡沫的刺激、超大容量WDM技术纪录不断刷新，应运而生的“全光网”概念迎合了人们的这种需要。它寄托了人们简化网络结构、增加通信容量、延长通信距离的美好愿望和理想。

参考文献

[1]陈雪.光网络专辑无源光网络技术[M]. 北京邮电大学出版社，2006.

[2]顾畹义.光纤通信系统修订版[M].北京邮电大学出版社，2006.

[3]（美）格伦·克雷默著.基于以太网的无源光网络[M].北京邮电大学出版社，2007.