全光网络技术及其发展前景

摘要　随着光纤通信的飞速发展，光纤通信有向全光网发展的趋势。文中介绍了全光网的概念、优点及一些关键技术，展望了未来光通信的发展前景。

关键词　全光网络　光通信　光交换

在以光的复用技术为基础的现有通信网中，网络的各个节点要完成光／电／光的转换，仍以电信号处理信息的速度进行交换，而其中的电子件在适应高速、大容量的需求上，存在着诸如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点，由此产生了通信网中的“电子瓶颈”现象。为了解决这个问题，人们提出了全光网（AON）的概念，全光网以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，已成为下一代高速宽带网络的首选。

1、全光网的概念

所谓全光网，是指从源节点到终端用户节点之间的数据传输与交换的整个过程均在光域内进行，即端到端的完全的光路，中间没有电信号的介入。全光网的结构示意如图1所示。

图1　全光网的结构示意图

2、全光网的优点

基于波分复用的全光通信网可使通信网具备更强的可管理性、灵活性、透明性。它具备如下以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点：

（1）省掉了大量电子器件。全光网中光信号的流动不再有光电转换的障碍，克服了途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难，省掉了大量电子器件，大大提高了传输速率。

（2）提供多种协议的业务。全光网采用波分复用技术，以波长选择路由，可方便地提供多种协议的业务。

（3）组网灵活性高。全光网组网极具灵活性，在任何节点可以抽出或加入某个波长。

（4）可靠性高。由于沿途没有变换和存储，全光网中许多光器件都是无源的，因而可靠性高。

3、全光网中的关键技术

3.1　光交换技术

光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路交换又可分成3种类型，即空分（SD）、时分（TD）和波分／频分（WD／FD）光交换，以及由这些交换形式组合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。

3.2　光交叉连接（OXC）技术

OXC是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护／恢复以及自动配线和监控的重要手段。OXC主要由光交叉连接矩阵、输入接口、输出接口、管理控制单元等模块组成。为增加OXC的可靠性，每个模块都具有主用和备用的冗余结构，OXC自动进行主备倒换。输入输出接口直接与光纤链路相连，分别对输入输出信号进行适配、放大。管理控制单元通过编程对光交叉连接矩阵、输入输出接口模块进行监测和控制、光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠，并且要具有单向、双向和广播形式的功能。OXC也有空分、时分和波分3种类型。

3.3　光分插复用

在波分复用（WDM）光网络领域，人们的兴趣越来越集中到光分插复用器上。这些设备在光波长领域内具有传统SDH分插复用器（SDH ADM）在时域内的功能。特别是OADM可以从一个WDM光束中分出一个信道（分出功能），并且一般是以相同波长往光载波上插入新的信息（插入功能）。对于OADM，在分出口和插入口之间以及输入口和输出口之间必须有很高的隔离度，以最大限度地减少同波长干涉效应，否则将严重影响传输性能。已经提出了实现OADM的几种技术：WDM DE-MUX和MUX的组合；光循环器或在Mach-Zehnder结构中的光纤光栅；用集成光学技术实现的串联Mach-Zehnder结构中的干涉滤波器。前