浅谈光通信网络技术及发展趋势

[摘要]光通信就是以光波为载波的通信,是将光信号先转换成为电信号,经传输后再还原成光信号。随着近年来全光网络及光开关技术的应用,光通信网络技术得到飞速发展。

[关键词]全光网络光开关通信设备发展

中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710030-01

一、全光网络技术及发展趋势

全光通信网络是指信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在,而不需要经过光/电、电/光变换。因此,全光网络具有对信号的透明性。它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络还应具有扩展性,可重构性和可操作性。

(一)密集波分复用设备(DWDM)

光波分复用是用多个信源的电信号调制各自的光载波,经复用后。在一根光纤上传输,在接收端实现信道的选择,DWDM技术实质上是在频域对高速信号复用,从而达到提高网络容量的目的。

WDM系统除了波长数和传输总容量不断突破以外,全光传输距离(即无电中继传输距离)也在大幅度扩展。而随着技术的进展和业务的发展,WDM技术正在从长途传输领域向本地网领域扩展。首先,低成本是本地网WDM系统的最重要的特点,特别是按每波长成本必须明显低于长途网用的WDM系统。本地网WDM系统能提供透明的以波长为基础的业务,这样用户可以灵活的传送任何格式的信号而不必受限于SDH的结构和格式。包括SDH、ATM、IP、FDDI、千兆比以太网和光纤通路等。而对于应用在本地网核心的系统,可能要求支持10Gb/s的SDH信号和10Gb/s

的以太网信号。

(二)光分插复用设备(OADM)

除了使用WDM系统之外,另一个能提高网络效率的选择是在网络中使用OADM,其优势在于:

1.更加经济,对通过在线光放大器的业务可灵活地分插。

2.可提供通道光层的保护。

光分插复用(OADM)设备的基本功能是在波数为4、8、16或32渡的复用波长中插入或从其中取出单个或多个作为信道的波长。根据OADM设备上下波长的方式,OADM设备可分为信道固定型(POQDM)和信道灵活型(DOADM)。信道固定型OADM设备能够上下一个或N个固定信道,而信道灵活型OADM设备能够灵活地选择上下指定的一个或N个信道。目前具有固定波长上下的POADM已经商用,具有软件可配置的DOADM也即将商用。

(三)光交叉连接设备(OXC)

光交叉连接设备(OXC)是提供端到端光连接及在全光层提高网络效率的最关键急需的设备之一。光交叉连接(OXC)设备的基本功能是以波长为信道的基本单位完成信道的交叉连接;当网络话务量的变化或者网络失效需要恢复时,依靠OXC设备能够根据需要对光传送网进行网络重组。

建立交叉连接是为了提供比特率及规程的透明,并无阻塞,在光网络中使用的交叉连接设备的关键要求包括:

1.模块化结构的扩容能力;

2.高速连接切换;

3.低插人损耗(与通道无关);

4.集成式OAM功能如光故障检测,光通道跟踪及Q值监视;

5.高速光通道恢复。

二、光开关技术及发展趋势

光开关和光开关阵列是OADM和OXC的关键器件,也是影响光网络性能的主要因素之一。光开关作为新一代全光网络的关键器件,主要用来实现光层面上的路由波长选择等功能。与电开关相比,光开关省去了光/电、电/光的转换过程,设备相应简化,能够提高网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台。尽管目前通信系统中均采用光电交换,但未来的光网络却需要纯光开关消除光电转换,完成信号路由功能,以实现网络的高速率和协议的透明性。因此光开关技术对于通信网络来说就变得日益重要了。

光开关采用的主要技术有机械式、MEMS、铁电液晶、气泡、热光、全息、声光、热毛细管等。在光开关的性能上,主要指标有插损、隔离度、消光比、偏振敏感性、开关时间、开关规模及开关尺寸等。

(一)光模式检测

光模式检测是光信号处理的关键功能,适用于光信息包辨认、错误控制、波长分配和路由。同步或异步的数据帧根据一定的标准进行格式化,比如互联网协议(IP)等。帧由帧头和数据体组成。帧头非常重要,它包括同步模式、路由信息字段、维护、保护、错误控制、补偿,还包括了目标地址、数据长度、生存时间。帧头中的一个或多个这样的字节/字必须被实时的检测和解码,现在的实现方法需要OEO转换。以下是一种光模式检测器(OPD)在光的形式下通过一步简单的操作对8位字节或字进行识别。OPD检测器不只适用于信息包或帧头检测、错误控制和保护还适用于直接数模信号转换。

(二)0PD

二进制编码信息通过光的形式在固定比特速率和一定比特周期T下以帧/信息包的形式传输。假设帧模式如下:

...01010|11111111|O0001111|000...

这里的分隔符“|”表示按时间顺序从左到右的二进制或八进制字节的分界。模式11111111(全1)定义了帧开始的八位字节,它后面跟着八位字节00001111(非全1),这种模式每一帧重复(在SONET/SDH下帧模式每隔125us重复)。

模式检测器由N个分流器排成一串组成。假设输入的串行信号在第一个分流器上的光功率是Pin。在第一个分流器上,两个输出是PO1和P1,其中P1是PO1的一部分。第二个分流器和其他后面的分流器一样由短的光波导相互连接,对于穿过它的每一位有延时T。第二个分流器把输入的功率PO1分离为功率P02和P2,其中P2又是P02的一部分,以此类推,第j个分流器的输出就是POJ和PJ。这样,通过八个光分流器队列,每8T的时间读出一个完整的八比特字节。

三、结束语

从上述全光网络及光开关技术分析及发展趋势来看,光通信发展涉及的范围、技术和影响面已远远超越其本身,势必对整个电信网和信息产业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定着电信网和信息业的未来格局,同时也将对社会经济发展产生巨大的影响。

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