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光通訊網(wǎng) 全光通信網(wǎng)是什么 全光通信網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)介紹【圖文】

  全光通信網(wǎng),全光通信網(wǎng)是什么意思

  全光光纖通信網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò),是信息社會的神經(jīng)系統(tǒng)。本書基于語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息的高速無阻塞傳輸和交換,闡述打破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的“電子瓶頸”限制,在光域上進(jìn)行傳輸和交換的新型網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵單元技術(shù)。

  通信網(wǎng)傳輸容量的增加,促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展,光纖近30THz的巨大潛在帶寬容量,使光纖通信成為支撐通信業(yè)務(wù)量增長最重要的技術(shù)。光的復(fù)用技術(shù)——波分復(fù)用(WDM) 、時分復(fù)用(TDM)、空分復(fù)用(SDM)越來越受到人們的重視。但在以這些技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)有通信網(wǎng)中,網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)要完成光/電/光的轉(zhuǎn)換,其中的電子器件在適應(yīng)高速 、大容量的需求上,存在著諸如帶寬限制、時鐘偏移、嚴(yán)重串話、高功耗等缺點(diǎn),由此產(chǎn)生了通信網(wǎng)中的“電子瓶頸”現(xiàn)象。為了解決這一問題,人們提出了全光網(wǎng)(AON)的概念。

  一、全光網(wǎng)的概念

  所謂全光網(wǎng),就是網(wǎng)中直到端用戶節(jié)點(diǎn)之間的信號通道仍然保持著光的形式,即端到端的完全的光路,中間沒有電轉(zhuǎn)換的介入。數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程都在光域內(nèi)進(jìn)行,而其在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的交換則使用高可靠、大容量和高度靈活的光交叉連接設(shè)備(OXC)。在全光網(wǎng)絡(luò)中,由于沒有光電轉(zhuǎn)換的障礙,所以允許存在各種不同的協(xié)議和編碼形式,信息傳輸具有透明性,且無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難。

  二、全光網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

  基于波分復(fù)用的全光通信網(wǎng),能比傳統(tǒng)的電信網(wǎng)提供更為巨大的通信容量,可使通信網(wǎng)具備更強(qiáng)的可管理性、靈活性、透明性。

  全光網(wǎng)具備如下以往通信網(wǎng)和現(xiàn)行光通信系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn):

  1.全光網(wǎng)通過波長選擇器來實(shí)現(xiàn)路由選擇,即以波長來選擇路由,對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式均具有透明性,可以提供多種協(xié)議業(yè)務(wù),可不受限制地提供端到端業(yè)務(wù)。透明性是指網(wǎng)絡(luò)中的信息在從源地址到目的地址的過程中,不受任何干涉。由于全光網(wǎng)中信號的傳輸全在光域中進(jìn)行,信號速率、格式等僅受限于接收端和發(fā)射端,因此全光網(wǎng)對信號是透明的。

  2.全光網(wǎng)不僅可以與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)兼容,而且還可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的升級。

  3.全光網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性,加入新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時,不影響原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備,降低了網(wǎng)絡(luò)成本。

  4.可根據(jù)通信業(yè)務(wù)量的需求,動態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,具有網(wǎng)絡(luò)的可重組性。

  5.全光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,端到端采用透明光通路連接,沿途沒有變換與存儲,網(wǎng)中許多光器件都是無源的,可靠性高、可維護(hù)性好。

  全光網(wǎng)由于具有以上的優(yōu)點(diǎn),因此成為寬帶通信網(wǎng)未來發(fā)展的目標(biāo)。

  三、全光網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和基本結(jié)構(gòu)

  圖1. 全光通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)

  利用波分復(fù)用技術(shù)的全光通信網(wǎng)將采用三級體系結(jié)構(gòu)。最低一級(0級)是眾多單位各自擁有的局域網(wǎng)(LAN),它們各自連接若干用戶的光終端(OT)。每個0級網(wǎng)的內(nèi)部使用一套波長,但各個0級網(wǎng)多數(shù)也可使用同一套波長,即波長或頻率再用。全光網(wǎng)的中間一級(1級)可看作許多城域網(wǎng)(MAN),它們各自設(shè)置波長路由器連接若干個0級網(wǎng)。最高一級(2級)可以看作全國或國際的骨干網(wǎng),它們利用波長轉(zhuǎn)換器或交換機(jī)連接所有的1級網(wǎng)。全光網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)可以分為光網(wǎng)絡(luò)層和電網(wǎng)絡(luò)層。

  光網(wǎng)絡(luò)層是光鏈路相連的部分,采用了WDM技術(shù),使一個光網(wǎng)絡(luò)中能傳送幾個波長的光信號,并在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間采用OXC,以實(shí)現(xiàn)多個光信號的交叉連接。光網(wǎng)絡(luò)層通過光鏈路與寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶接口和局域網(wǎng)(LAN)相連。光網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)形、星形和網(wǎng)孔形等,交換方式可采用空分、時分或波分光交換。

  電網(wǎng)絡(luò)層中的ADM為電子分插復(fù)用器,它能夠把高速STM-N光信號直接分纖成各種PDH支路信號或作為STM-1信號的復(fù)用器,它的速率可選STM-1、STM-4或STM-16。DXC相當(dāng)于自動數(shù)字配線架的數(shù)字交叉連接設(shè)備,它可以對各種端口速率(PDH或SDH)進(jìn)行可控的連接和再連接。所謂交叉連接也是一種“交換功能”,所以電網(wǎng)絡(luò)層中有各種電子交換,從程控交換(如PABX)、ATM交換(如視頻、數(shù)據(jù)信號的交換)到未來的某種交換(如圖像、多媒體信號的交換)。

  四、全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

  要在全光網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)信號的透明性、可重構(gòu)性傳輸,必須研究全光傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。下面分別介紹這幾種關(guān)鍵技術(shù):

  1.光交叉連接(OXC)。OXC是全光網(wǎng)中的核心器件,它與光纖組成了一個全光網(wǎng)絡(luò)。OXC 交換的是全光信號,它在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處,對指定波長進(jìn)行互連,從而有效地利用波長資源,實(shí)現(xiàn)波長重用,也就是使用較少數(shù)量的波長,互連較大數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)光纖中斷或業(yè)務(wù)失效時,OXC能夠自動完成故障隔離、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,即它具有高速光信號的路由選擇、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等功能。OXC除了提供光路由選擇外,還允許光信號插入或分離出電網(wǎng)絡(luò)層,它好像SDH中的DXC。

  2.光分插復(fù)用(OADM)。OADM具有選擇性,可以從傳輸設(shè)備中選擇下路信號或上路信號,也可僅僅通過某個波長信號,但不要影響其他波長信道的傳輸。OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了SDH中的分插復(fù)用器在時域內(nèi)完成的功能,且具有透明性,可以處理任何格式和速率的信號,能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,降低節(jié)點(diǎn)成本。提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率,是組建全光網(wǎng)必不可少的關(guān)鍵性設(shè)備。

  3.摻餌光纖放大器(EDFA)。在光纖通信中采用WDM技術(shù)能實(shí)現(xiàn)超大容量、超高速的光傳輸。而EDFA的商用可以使全光中繼成為現(xiàn)實(shí)。EDFA是80年代末發(fā)展起來的一種新型光放大器件,它具有高增益、低噪聲、寬頻帶,以及對數(shù)據(jù)速率與格式透明等特點(diǎn)。它可以對波長在1530~1575mm的光信號同時放大。在1550mm波段,EDFA的放大增益可達(dá)30~40dB。EDFA不但結(jié)構(gòu)簡單,與光纖耦合方便,而且連接損耗小。EDFA可用于100個信道以上的密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)、接入網(wǎng)中的光圖像信號分配系統(tǒng)、空間光通信,以及用于研究非線性現(xiàn)象等。EDFA是目前光放大技術(shù)的主流,它能簡化系統(tǒng),降低傳輸成本,增加中繼距離,提高光信號傳輸?shù)耐该餍裕菍?shí)現(xiàn)全光網(wǎng)的關(guān)鍵器件。

  4.全光網(wǎng)的管理、控制和運(yùn)作。全光網(wǎng)對管理和控制提出了新的問題: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題;②由于表示網(wǎng)絡(luò)狀況的正常數(shù)字信號不能從透明的光網(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)系的問題。對于以上每一種問題都要有相應(yīng)的處理方案。從現(xiàn)階段的WDM全光網(wǎng)發(fā)展來看,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、波長的分配管理、管理控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)的性能測試等都是網(wǎng)絡(luò)管理方面需解決的技術(shù)。若沒有行之有效的網(wǎng)管控制系統(tǒng),則全光網(wǎng)是無法商用的。

  五、全光網(wǎng)的兩個發(fā)展階段

  全光通信網(wǎng)是通信網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)分兩個階段完成。

  1.全光傳送網(wǎng)。在點(diǎn)到點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)中,整條線路中間不需要作任何光/電和電/光的轉(zhuǎn)換。這樣的長距離傳輸完全靠光波沿光纖傳播,稱為發(fā)端與收端間點(diǎn)到點(diǎn)全光傳輸。那么整個光纖通信網(wǎng)任一用戶地點(diǎn)應(yīng)該可以設(shè)法做到與任一其它用戶地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全光傳輸,這樣就組成全光傳送網(wǎng)。

  2.完整的全光網(wǎng)。在完成上述用戶間全程光傳送網(wǎng)后,有不少的信號處理、儲存、交換,以及多路復(fù)用/分接、進(jìn)網(wǎng)/出網(wǎng)等功能都要由電子技術(shù)轉(zhuǎn)變成光子技術(shù)完成,整個通信網(wǎng)將由光實(shí)現(xiàn)傳輸以外的許多重要功能,完成端到端的光傳輸、交換和處理等,這就形成了全光網(wǎng)發(fā)展的第二階段,將是更完整的全光網(wǎng)。

  六、目前全光網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r

  現(xiàn)階段全光通信網(wǎng)的研究與試驗(yàn)明顯地以波分復(fù)用技術(shù)為核心,即主要對波分復(fù)用傳輸、交換和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究與試驗(yàn),構(gòu)成波分復(fù)用全光通信試驗(yàn)網(wǎng)。在傳輸方面,摻鉺光纖放大器加波分復(fù)用,再加上光纖色散補(bǔ)償技術(shù)是走向全光通信網(wǎng)的合理途徑。帶光放大的波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成熟,并已投入商用。在交換技術(shù)方面,波長路由選擇的引入使波分復(fù)用全光網(wǎng)在交換節(jié)點(diǎn)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢:可以實(shí)現(xiàn)光層上的信息交換,克服了電子交換瓶頸現(xiàn)象,且結(jié)構(gòu)簡單靈活,易于網(wǎng)絡(luò)升級。預(yù)計在全光通信網(wǎng)中,波分復(fù)用光交換技術(shù)將會得到廣泛應(yīng)用。

  在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面,近幾年波分復(fù)用傳輸技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化和商用階段,世界許多國家已經(jīng)開始利用波分復(fù)用技術(shù)和現(xiàn)有的、以及即將鋪設(shè)的光纖聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行全光通信網(wǎng)試驗(yàn),以尋求一個具有透明性、可擴(kuò)性、可重構(gòu)性的全光通信網(wǎng)的全面解決方案,為實(shí)現(xiàn)未來的寬帶通信網(wǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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