摘 要:本文介绍了全光通信网络的概念及优点,重点对全光通信网在未来通信应用中,急需解决的几项关键技术做了初步的探讨。
关键词:全光通信网 WDM EDFA 光交换
中图分类号:TN929.1文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)11-0015-01
光纤通信的巨大容量和抗干扰等优越性能早已为人们所认识,并正在逐步取代传统的电子通信而成为现代通信的主要方式。但光通信系统中的电子线路却极大地限制了光纤通信优势的充分发挥。
1 光纤通信面临的主要问题
在光纤通信系统中,光纤作为一种很好的传输介质所具有的优良特性已被大家所共识,但是,只有当光纤通过适当的、合理的、科学的体系结构互联以后才能组成真正理想的网络体系,以提供高速、宽带、高质量的业务服务。但光通信系统中的电子线路却极大地限制了光纤通信优势的充分发挥,即出现光纤通信中所谓的“电子瓶颈”问题。而全光通信是解除“电子瓶颈”的最根本的途径。它的发展取决于实际通信的需要和有关技术的进步。这就是目前通信网络的发展目标——全光通信网络(AON)。
2 全光通信网的主要优点
未来的全光网是在网络中从发送端到接收端之间的信号通道始终保持着光的形式,中间没有电转换的介入。信号从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行,而在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备。
从技术上看,目前全光通信网的发展趋势是“波分复用〈WDM〉+掺饵光纤放大器(EDFA)”,能比传统的电信网提供更为巨大的通信容量,概括起来主要有透明性、灵活性、扩展性、重组性、稳定性五大优点,因此必将成为宽带通信网发展的目标。
3 实现全光通信网需解决的关键技术
3.1 全光传输技术
观察几十年通信的发展史很容易发现,多路通信技术经历了几次大的变迁,即频分多路(FDM)、时分多路(TDM)和波分多路(WDM)。
在模拟通信时代,采用明线和电缆的多路载波电话就是利用频分多路技术。使用了很多年,效果良好,通信质量也满意。后来进入电的数字通信时代,电话的模拟信号经过脉码调制(PCM)转换为数字信号,即每一4KHZ频带的模拟电话转换为64Kb/s速率的数字电话。在信号转换后,由若干路数字信号经过时分多路系统组成数字群。后来,通信网过渡为数字通信网,不仅电话信号数字化,其它信息的信号都实行了数字化。就是说,其它音频和视频信息都要分别从各自的模拟信号转换为数字信号,甚至采用适当的压缩编码过程,使它们的数字信号不致占用过高的数字速率。这样,几种不同信息和不同速率的数字信号,可以按需要经过时分多路技术复合在一起,成为某级数字群,传输到接收端后,分解为各不同信息的数字信号。为了使光纤上WDM系统真正能够实现和推广使用,必须对几种必要的光器件精心研制,使各路信号之间在使用和传输过程中不出现互相串扰,确保通信的正常可靠。这些关键器件包括发送端的激光管及其外部调制器、接收端的检测滤波器、以及系统的合波器/分波器等。另外,WDMM又需要新型光放大器,使多路光载波连同各自的信号能在同一放大器内获得相等的增益,避免过去那样传输一定距离后每路各自经过光/电转换、放大再生和电/光转换等的繁复装置,从而使WDM在经济成本上获得优势。WDM系统真正在实际的光纤传输线路上装置运行,效果良好。
3.2 全光中继技术
光纤通信采用WDM技术能实现超大容量、超高速的光传输。而掺饵光纤放大器(EDFA)的出现使全光中继成为了现实,保证了WDM系统能够真正的实用化。
掺饵光纤放大器(EDFA)是90年代初发展起来的一种新型光放大器件,它具有高增益、低噪声、宽频带,以及对数据速率与格式透明等特点。它可以对波长在1530～1570nm的光信号同时放大,放大增益可达30～40dB。EDFA不但结构简单,与光纤耦合方便,而且连接损耗小,可用于100个信道以上的密集波分复用传输系统、接入网中的光图像信号分配系统、空间光通信,以及用于研究非线性现象等。EDFA是目前光放大技术的主流,它能简化系统,降低传输成本,增加中继距离,提高光信号传输的透明性,是实现全光网的关键器件,而避免了过去使用再生中继机的光/电和电/光转换过程。
3.3 全光交换技术
通信网中传统的交换过程存在光变电、电变光,而且它们的交换容量都要受到电子器件工作速度的限制,使得整个光通信系统的带宽受到限制。在全光通信网络中,我们必须在交换节点上直接进行光交换,略去光/电、电/光的交换过程,这样才能充分利用光通信的宽带特性,体现全光通信高速率、大容量的特点。因此,光交换被认为是未来宽带通信网最具潜力的新一代交换技术。
光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)都是全光网中的必不可少的交换设备,其中光交叉连接器是核心器件,它们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,从而有效地利用波长资源,实现波长重用,也就是使用较少数量的波长,互连较大数量的网络节点。当光纤中断或业务失效时,OXC能够自动完成故障隔离、重新选择路由和网络重新配置等操作,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。OXC除了提供光路由选择外,还允许光信号插入或分离出电网络层。
3.4 全光通信网的管理技术
基于WDM的全光通信网络完全不同于以前的电信网。光信号传输不同于电子信号的传输,波长选择路由不同于电系统中的路由选择,因此,全光网对管理和控制提出了新的问题:(1)现行的传输系统(SDH体制)有自定义的表示故障状态监控的协议,这就存在着要求网络层必须与传输层一致的问题;(2)由于表示网络状况的正常数字信号不能从透明的光网络中取得,所以存在着必须使用新的监控方法的问题;(3)在透明的全光网中,有可能不同的传输系统共享相同的传输媒质,而每一不同的传输系统会有自己定义的处理故障的方法,这便产生了如何协调处理好不同系统、不同传输层之间关系的问题。
对于以上每一种问题都应有相应的处理方案。从现阶段的WDM全光网发展来看,网络的控制和管理要比网络的实现技术更具挑战性,网络的配置管理、波长的分配管理、管理控制协议、网络性能测试等都是网络管理方面需解决的技术问题。若没有行之有效的网管控制系统,则全光网是无法商用的。
参考文献
[1] 鲜继清,张德民.现代通信系统.西安电子科技大学出版社,2002:233.
[2] 孙学康,张金菊等.光纤通信技术.北京邮电大学出版社,2000:297.
[3] 韦乐平.通信工程丛书 接入网.中国通信学会主编.人民邮电出版社,1998:36-41.
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