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全光网络的关键技术研究及其发展前景分析

作者: 发布时间:2020-02-04 13:44:24 阅读: 54 次

摘要:全光网络具有优越的系统性能,得到了多方面的重点关注。本文首先对全光网络的网络特点进行了分析,然后具体阐述了其中的关键技术,最后对全光网络今后发展过程中所需要解决的问题以及为通信系统带来的变革进行了讨论。

关键词:全光网络;关键技术;变革

 

二十世纪九十年代以来,光纤通信技术得到了飞速的发展,基于光纤通信技术的第三代通信网络全光网络也受到了广泛的关注。在全光网络中,信息完成端到端的传送过程中信息的传输、交换等功能都是在光域完成,中间无任何光电转换,其理论基础是光时分复用技术和密集波分复用技术。应用全光网络进行构建网络通信平台消除了原有的光纤通信在光电检测、调制解调环节对传输速率的影响,弥补了带宽限制、串话干扰、时钟偏移、系统功耗较高等缺陷,可控性和灵活性良好,有很好的应用前景。

1 全光网络的特点分析

相较于传统的通信网络而言,全光网络具有如下几方面特点。

首先是在网络架构成本方面,更加节约成本。由于全光网络去掉了传统网络中存在的光电转换过程,故其不需要使用额外的光电转换设备即可实现数据通信,这就节省了大量的设备购置费用。同时,全光网络中所使用的无源光学器件在成本和功耗方面同样较传统通信设备低。

其次,在通信协议方面更加多样。由于全光通信主要使用波分复用技术对光信息进行调制和传输,故其在路由选择、数据帧结构、调制解调方式等方面更加透明,可以应用多种通信协议业务。

再次,在组网性能方面更加灵活。全光网络的任意节点都可以用来对光信号进行添加或删除,这是传统的通信网络所无法实现的。故在出现突发业务时,可以根据网络通信需求在网络范围内任意节点添加新连接,在不损失现有传输信号的前提下对网络资源进行充分利用。

最后,在数据安全性能方面更加可靠。全光网络的整个数据传输过程不存在信息的存储和转换,且所使用的传输设备均为光器件,可受到的外接干扰非常小,因此光通道内的通信数据具有非常高的通信安全性能。

2 全光网络中的关键技术分析

全光网络中所使用的关键技术有:光交换技术、光信息再生技术、光分插复用技术和光交叉连接技术等。

2.1 光交换技术

光交换技术主要应用在光网络中的各节点部分,使用该技术能够在输入端输入的光信号直接交换到任意的光输出端,完成光信号的选路工作。其实质在于对光信号的波长进行处理。按照交换方式,光交换技术可分为空分光交换、波分/频分光交换、时分光交换以及他们组成的复合光交换等。其中,空分光交换技术应用开关矩阵对光信号的传输通路进行选择,完成光信号的交换;波分/频分光交换则是首先将波分信道空间进行分割,然后将复用信号中的某一波长信号转换为另一波长,最后将转换后的光信号进行复用输出;时分光交换应用时隙交换原理对光信号不同时隙位置的信息进行交换。

2.2 光信息再生技术

该技术主要用于解决传统光纤通信中存在的光色散和光损耗等问题。光色散会导致光脉冲变宽,对其相邻信号产生干扰,进而使得信号误码率增大。光损耗则是光在远距离传输时信号的能量产生的不可避免的衰减。为解决上述问题,必须使用光信息再生技术对光信号进行调整和维护。该技术的实现方式为:在光纤链路中间隔一定距离接入一个光滤波器和光调制器,然后提取光信道中的同步时钟信号,应用调制器对光信号重新进行同步调制,从而减小光脉冲宽度,降低频率漂移对信号传输带来的影响。其核心思想为应用一个可以直接再光通路中对光信号进行放大传输的全光传输型中继器替代传统的光再生中继器,应用最为广泛的光放大技术为EDFA

2.3 光分插复用技术

该技术可以对传输的光信号进行选择,但是不影响其他未选择信号传输。其核心思想为,选用适当的光滤波器件,利用该器件对光路中的不同波长的信号进行选择,实现波长的路由功能。但是该技术要求光分出口和插入口之间的隔离度以及光输入口与输出口之间的隔离度要大于25dB,以免出现干涉效应,影响光路中信号的传输性能。该技术可以对任意传输格式和传输速率的光信号进行复用或去复用。

3 光交叉连接技术

光交叉连接技术是全光网络的核心技术之一。应用光交叉连接设备,结合光纤可以组成全光网络。其技术思想为应用光器件对光信号进行波长重用,实现高速光信号的路由选择和网络恢复等功能。光交叉连接设备包括以下几部分:光交叉连接矩阵、输入输出接口、管控单元。光交叉连接位于全光网络的节点位置,当光缆出现业务中断或者业务失效时,应用该技术可以自动对故障部分进行技术隔离,并重新选择光路由和光网络,恢复网络的传输功能。

3 全光网络的发展趋势

目前的全光网络应用范围主要集中在局域网和城域网中,但是就其发展趋势来看,未来其应用范围必将扩展到广域网中;在全光网络中还存在不够完善的地方,如在光开关、光逻辑处理以及光计算等方面的自支持技术还不够成熟,但是其必然是今后全光网络研究和发展的方向;在光传输技术中,WDMOTDM以及OCDMA技术结构必然会成为全光网络的基本框架;在光传输容量方面,同样存在大量的提升空间;此外,全光通信网络中的各标准和通信规范的制定与统一也是今后其发展过程中必须要考虑的问题之一。

总体来看,随着光通信技术的不断发展,全光网络系统必然会成为具有超高传输速度、超大信息容量的多媒体通信平台,推动通信技术向更高水平发展。

 

参考文献

[1] 林金桐,左鹏.光通信技术的成就与展望[J].电信建设,2001(5)

[2] 申虹丽,马赛.全光网络概述和发展浅析[C].第四届全国城市有线电视技术研讨会暨第四届京、津、沪、渝有线电视技术研讨会,2006  

[3] 耿晶晶.全光网络的关键技术及其发展[J].企业导报,2010(7)

[4] 董海峰,杨淑雯.基于OCDMA的全光网络关键技术[J].光通信技术,2002,26(6)