全光網絡光開關技術運用研究論文

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[關鍵詞]全光網絡光開關通信設備發展

[摘要]光通信就是以光波為載波的通信，是將光信號先轉換成為電信號，經傳輸后再還原成光信號。隨著近年來全光網絡及光開關技術的應用，光通信網絡技術得到飛速發展。

一、全光網絡技術及發展趨勢

全光通信網絡是指信息流在網絡中的傳輸及交換時始終以光的形式存在，而不需要經過光/電、電/光變換。因此，全光網絡具有對信號的透明性。它通過波長選擇器件實現路由選擇。全光網絡還應具有擴展性，可重構性和可操作性。

(一)密集波分復用設備(DWDM)

光波分復用是用多個信源的電信號調制各自的光載波，經復用后。在一根光纖上傳輸，在接收端實現信道的選擇，DWDM技術實質上是在頻域對高速信號復用，從而達到提高網絡容量的目的。

WDM系統除了波長數和傳輸總容量不斷突破以外，全光傳輸距離(即無電中繼傳輸距離)也在大幅度擴展。而隨著技術的進展和業務的發展，WDM技術正在從長途傳輸領域向本地網領域擴展。首先，低成本是本地網WDM系統的最重要的特點，特別是按每波長成本必須明顯低于長途網用的WDM系統。本地網WDM系統能提供透明的以波長為基礎的業務，這樣用戶可以靈活的傳送任何格式的信號而不必受限于SDH的結構和格式。包括SDH、ATM、IP、FDDI、千兆比以太網和光纖通路等。而對于應用在本地網核心的系統，可能要求支持10Gb/s的SDH信號和10Gb/s的以太網信號。

(二)光分插復用設備(OADM)

除了使用WDM系統之外，另一個能提高網絡效率的選擇是在網絡中使用OADM，其優勢在于：更加經濟，對通過在線光放大器的業務可靈活地分插。可提供通道光層的保護。光分插復用(OADM)設備的基本功能是在波數為4、8、16或32渡的復用波長中插入或從其中取出單個或多個作為信道的波長。根據OADM設備上下波長的方式，OADM設備可分為信道固定型(POQDM)和信道靈活型(DOADM)。信道固定型OADM設備能夠上下一個或N個固定信道，而信道靈活型OADM設備能夠靈活地選擇上下指定的一個或N個信道。目前具有固定波長上下的POADM已經商用，具有軟件可配置的DOADM也即將商用。

(三)光交叉連接設備(OXC)

光交叉連接設備(OXC)是提供端到端光連接及在全光層提高網絡效率的最關鍵急需的設備之一。光交叉連接(OXC)設備的基本功能是以波長為信道的基本單位完成信道的交叉連接;當網絡話務量的變化或者網絡失效需要恢復時，依靠OXC設備能夠根據需要對光傳送網進行網絡重組。

建立交叉連接是為了提供比特率及規程的透明，并無阻塞，在光網絡中使用的交叉連接設備的關鍵要求包括:模塊化結構的擴容能力；高速連接切換；低插人損耗(與通道無關)；集成式OAM功能如光故障檢測，光通道跟蹤及Q值監視；高速光通道恢復。

二、光開關技術及發展趨勢

光開關和光開關陣列是OADM和OXC的關鍵器件，也是影響光網絡性能的主要因素之一。光開關作為新一代全光網絡的關鍵器件，主要用來實現光層面上的路由波長選擇等功能。與電開關相比，光開關省去了光/電、電/光的轉換過程，設備相應簡化，能夠提高網絡的可靠性和提供靈活的信號路由平臺。盡管目前通信系統中均采用光電交換，但未來的光網絡卻需要純光開關消除光電轉換，完成信號路由功能，以實現網絡的高速率和協議的透明性。因此光開關技術對于通信網絡來說就變得日益重要了。

光開關采用的主要技術有機械式、MEMS、鐵電液晶、氣泡、熱光、全息、聲光、熱毛細管等。在光開關的性能上，主要指標有插損、隔離度、消光比、偏振敏感性、開關時間、開關規模及開關尺寸等。

(一)光模式檢測

光模式檢測是光信號處理的關鍵功能，適用于光信息包辨認、錯誤控制、波長分配和路由。同步或異步的數據幀根據一定的標準進行格式化，比如互聯網協議(IP)等。幀由幀頭和數據體組成。幀頭非常重要，它包括同步模式、路由信息字段、維護、保護、錯誤控制、補償，還包括了目標地址、數據長度、生存時間。幀頭中的一個或多個這樣的字節/字必須被實時的檢測和解碼，現在的實現方法需要OEO轉換。以下是一種光模式檢測器(OPD)在光的形式下通過一步簡單的操作對8位字節或字進行識別。OPD檢測器不只適用于信息包或幀頭檢測、錯誤控制和保護還適用于直接數模信號轉換。

(二)0PD

二進制編碼信息通過光的形式在固定比特速率和一定比特周期T下以幀/信息包的形式傳輸。假設幀模式如下:...01010|11111111|O0001111|000...這里的分隔符“|”表示按時間順序從左到右的二進制或八進制字節的分界。模式11111111(全1)定義了幀開始的八位字節，它后面跟著八位字節00001111(非全1)，這種模式每一幀重復(在SONET/SDH下幀模式每隔125us重復)。模式檢測器由N個分流器排成一串組成。假設輸入的串行信號在第一個分流器上的光功率是Pin。在第一個分流器上，兩個輸出是PO1和P1，其中P1是PO1的一部分。第二個分流器和其他后面的分流器一樣由短的光波導相互連接，對于穿過它的每一位有延時T。第二個分流器把輸入的功率PO1分離為功率P02和P2，其中P2又是P02的一部分，以此類推，第j個分流器的輸出就是POJ和PJ。這樣，通過八個光分流器隊列，每8T的時間讀出一個完整的八比特字節。公務員之家

三、結束語

從上述全光網絡及光開關技術分析及發展趨勢來看，光通信發展涉及的范圍、技術和影響面已遠遠超越其本身，勢必對整個電信網和信息產業產生深遠的影響。它的演變和發展結果將在很大程度上決定著電信網和信息業的未來格局，同時也將對社會經濟發展產生巨大的影響。