全光网络的技术架构及其优缺点.pdfVIP

全光网络的技术架构及其优缺点

全光网络的概念

全光通信网就是信号传输与交换等主要功能均在光状态下进行

而不经过光电转换变成电信号的通信网络。在全光网络中，由于没有

光电转换的障碍，所以允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传

输具有透明性，且无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。

全光网络，是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，

而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传

输过程中没有电的处理，所以PDH、SDH、ATM等各种传送方式均可使

用，提高了网络资源的利用率。

全光网络(AONAllOpticalNetwork)

所谓全光网络，是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电

的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。

全光网络相关技术

全光网络的相关技术主要包括全光交换、光交叉连接、全光中继

和光复用/去复用等。

（1）全光交换

目前在研究开发热光、液晶光和声光交换机。热光交换机采用可

调节热量的聚合物波导，其交换机制是由分布在聚合物中的薄膜加热

元素控制。当电流通过加热器时改变波导分支的热量分布，从而改变

了折射率，将光从主波导耦合至分支波导中。它的优点是体积小、交

换速度快；缺点是介入损耗高、串光大，且要求有良好的散热器。

液晶光交换机包含液晶片、极化光束分离器或光束调相器。液

晶片的作用是旋转入射光的极化角，而角度受电极上的电压控制。极

化光束分离器或光束调相器起引导光信号到目的端口的作用。用此技

术可构造多光路矩阵交换机，但接入损耗大，串光严重，驱动电路也

较昂贵。

声光交换机以声光技术为基础，可实现微秒级的交换速度，但不

适合矩阵交换机，因需要复杂的控制系统并需要通过改变波长来控制

交换机。此外，介入损耗随波长变化较大，驱动电路昂贵。

由于在网络的边界，例如骨干网与城域网，它们所传输的波长是

不一样的，光路的交换必须改变波长，而不仅是改变光的传输方向或

光纤，所以，开发技术成熟、商用的全光交换机好有很长的一段路程。

(2)光交叉连接OXC

OXC设备是光网络的关键设备，用于光层上的保护、回复和分布

式网管，实现光网络中光波之间的交换。

1998年年底贝尔实验室宣布一项专利成果微电子机械系统

(MEMS)。MEMS技术可以在极小的精片上排列大规模的机械阵列，其

相应速度和可靠性很高。利用MEMS实现的OXC实际是一个二维的镜

片阵，当需要将入射的光波进行改变时，可通过改变镜片的角度，将

光波反射到相应得光纤中，如图1所示，用这种结构得OXC可以组成

大型光交叉矩阵，具有极好的光学特性。当组成一个256*256的OXC

时，其体积仅有25*50*50mm3大小，光路转换时间小于5ms，串光优

于-50dB，介入损耗为6dB。由于采用半导体光放大器阵列构成的OXC，

随阵列扩大接入损耗增加很多，从而在向容量大型化发展上遇到难于

克服的障碍。

(3)光复用与解复用

有光时分复用与解复用技术(同一波长但不同的时间间隔复用，

目前仍处于实验室研发阶段),广播分复用与解复用技术，光空间复用

与解复用技术，光空间复用与解复用技术，例如用不同的光纤传输。

上下光路(波长)复用(OADM)技术。因为在WDM光网络中人们的兴趣越

来越集中到OADM上。它用于网络节点仅上下所需的波长(光路)信号，

而让其他波长信号光学透明地通过，实现动态灵活、经济地重构配置

网络。OADM有固定波长型和可变波长型。前者仅上下固定波长的光

路，节点的路由是固定的；优点是性能可靠、延时小，缺点是缺乏组

网灵活性。后者可在网络节点任意上下光路，可实现光网络的动态重

构与配置，使网络的波长资源得到最佳分配利用，其核心光器件是光

开关与波长可调谐激光器。构成OADM的方案有体光栅(Bulk

Grating)，法布里泊罗(Fabry-Perot)、光纤光栅、平面波导InP或

硅沉积二氧化硅(SilicaonSilicon)，声光等技术。最近倾向于采

用贝尔实验室的MEMS和可变波长变换器实现可变波长OADM。它作为

光传送网节点时多用于环状网拓扑，实现单向或双向自愈环功能。

全光网络技术承诺的美好前景很简单：数据将以更快的速度传

输，因为数据仅以光的形式进行编码。

“仅”是个关键字。目前