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1、全光网络技术及其发展前景摘要随着光光纤通信信的飞速速发展，光光纤通信信有向全全光网发发展的趋趋势。文文中介绍绍了全光光网的概概念、优优点及一一些关键键技术，展展望了未未来光通通信的发发展前景景。在以光光的复用用技术为为基础的的现有通通信网中中，网络络的各个个节点要要完成光光电光的转转换，仍仍以电信信号处理理信息的的速度进进行交换换，而其其中的电电子件在在适应高高速、大大容量的的需求上上，存在在着诸如如带宽限限制、时时钟偏移移、严重重串话、高高功耗等等缺点，由由此产生生了通信信网中的的“电子子瓶颈”现现象。为为了解决决这个问问题，人人们提出出了全光光网（AAON）的的概念，全全光网以以其良好好的
2、透明明性、波波长路由由特性、兼兼容性和和可扩展展性，已已成为下下一代高高速宽带带网络的的首选。1、全全光网的的概念所谓全全光网，是是指从源源节点到到终端用用户节点点之间的的数据传传输与交交换的整整个过程程均在光光域内进进行，即即端到端端的完全全的光路路，中间间没有电电信号的的介入。全全光网的的结构示示意如图图1所示示。图1 全光网网的结构构示意图图 2、全全光网的的优点基于波波分复用用的全光光通信网网可使通通信网具具备更强强的可管管理性、灵灵活性、透透明性。它它具备如如下以往往通信网网和现行行光通信信系统所所不具备备的优点点：（1）省省掉了大大量电子子器件。全全光网中中光信号号的流动动不再有有
3、光电转转换的障障碍，克克服了途途中由于于电子器器件处理理信号速速率难以以提高的的困难，省省掉了大大量电子子器件，大大大提高高了传输输速率。（2）提提供多种种协议的的业务。全全光网采采用波分分复用技技术，以以波长选选择路由由，可方方便地提提供多种种协议的的业务。（3）组组网灵活活性高。全全光网组组网极具具灵活性性，在任任何节点点可以抽抽出或加加入某个个波长。（4）可可靠性高高。由于于沿途没没有变换换和存储储，全光光网中许许多光器器件都是是无源的的，因而而可靠性性高。3、全全光网中中的关键键技术3.11光交换换技术光交换换技术可可以分成成光路交交换技术术和分组组交换技技术。光光路交换换又可分分成3
4、种种类型，即即空分（SSD）、时时分（TTD）和和波分频分（WWDFFD）光光交换，以以及由这这些交换换形式组组合而成成的结合合型。其其中空分分交换按按光矩阵阵开关所所使用的的技术又又分成两两类，一一是基于于波导技技术的波波导空分分，另一一个是使使用自由由空间光光传播技技术的自自由空分分光交换换。光分分组交换换中，异异步传送送模式是是近年来来广泛研研究的一一种方式式。3.22光交叉叉连接（OOXC）技技术OXCC是用于于光纤网网络节点点的设备备，通过过对光信信号进行行交叉连连接，能能够灵活活有效地地管理光光纤传输输网络，是是实现可可靠的网网络保护护恢复复以及自自动配线线和监控控的重要要手段。O
5、OXC主主要由光光交叉连连接矩阵阵、输入入接口、输输出接口口、管理理控制单单元等模模块组成成。为增增加OXXC的可可靠性，每每个模块块都具有有主用和和备用的的冗余结结构，OOXC自自动进行行主备倒倒换。输输入输出出接口直直接与光光纤链路路相连，分分别对输输入输出出信号进进行适配配、放大大。管理理控制单单元通过过编程对对光交叉叉连接矩矩阵、输输入输出出接口模模块进行行监测和和控制、光光交叉连连接矩阵阵是OXXC的核核心，它它要求无无阻塞、低低延迟、宽宽带和高高可靠，并并且要具具有单向向、双向向和广播播形式的的功能。OOXC也也有空分分、时分分和波分分3种类类型。3.33光分插插复用在波分分复用（
6、WWDM）光光网络领领域，人人们的兴兴趣越来来越集中中到光分分插复用用器上。这这些设备备在光波波长领域域内具有有传统SSDH分分插复用用器（SSDHAADM）在在时域内内的功能能。特别别是OAADM可可以从一一个WDDM光束束中分出出一个信信道（分分出功能能），并并且一般般是以相相同波长长往光载载波上插插入新的的信息（插插入功能能）。对对于OAADM，在在分出口口和插入入口之间间以及输输入口和和输出口口之间必必须有很很高的隔隔离度，以以最大限限度地减减少同波波长干涉涉效应，否否则将严严重影响响传输性性能。已已经提出出了实现现OADDM的几几种技术术：WDDMDEE-MUUX和MMUX的的组合；
7、光循环环器或在在Macch-ZZehnnderr结构中中的光纤纤光栅；用集成成光学技技术实现现的串联联Macch-ZZehnnderr结构中中的干涉涉滤波器器。前两两种方式式使隔离离度达到到最高，但但需要昂昂贵的设设备如WWDMMMUXDE MUXX或光循循环器。MMachh-Zeehndder结结构（用用光纤光光栅或光光集成技技术）还还在开发发之中，并并需要进进一步改改进以达达到所要要求的隔隔离度。上上面几种种OADDM都被被设计成成以固定定的波长长工作。3.44光放大大技术光纤放放大器是是建立全全光通信信网的核核心技术术之一，也也是密集集波分复复用（DDWDMM）系统统发展的的关键要要素。
8、DDWDMM系统的的传统基基础是掺掺饵光纤纤放大器器（EDDFA）。光光纤在115500nm窗窗口有一一较宽的的低损耗耗带宽，可可以容纳纳DWDDM的光光信号同同时在一一根光纤纤上传输输。采用用这种放放大器的的多路传传输系统统可以扩扩展，经经济合理理。EDDFA出出现以后后，迅速速取代了了电的信信号再生生放大器器，大大大简化了了整个光光传输网网。但随随着系统统带宽需需求的不不断上升升，EDDFA也也开始显显示出它它的局限限性。由由于可用用的带宽宽只有330nmm，同时时又希望望传输尽尽可能多多的信道道，故每每个信道道间的距距离非常常小，一一般只有有O.881.6nmm，这很很容易造造成相邻邻信
9、道间间的串话话。因此，实实际上EEDFAA的带宽宽限制了了DWDDM系统统的容量量。最近近研究表表明，115900nm宽宽波段光光纤放大大器能够够把DWWDM系系统的工工作窗口口扩展到到16000nmm以上。贝贝尔实验验室和NNH的研研究人员员已研制制成功实实验性的的DBFFA。这这是一种种基于二二氧化硅硅和饵的的双波段段光纤放放大器。它它由两个个单独的的子带放放大器组组成：传传统15550nnmEDDFA（115300nm15660nmm）；115900nm的的扩展波波段光纤纤放大器器EBFFA。EEBFAA和EDDFA的的结合使使用，可可使DWWDM系系统的带带宽增加加一倍以以上（775n
10、mm），为为信道提提供更大大的空间间，从而而减少甚甚至消除除了串话话。因此此，15590nnmEBBFA对对满足不不断增长长的高容容量光纤纤系统的的需求迈迈出了重重要的一一步。4、全全光网面面临的挑挑战及发发展前景景4.11面临的的挑战（1）网网络管理理。除了了基本的的功能外外，核心心光网络络的网络络管理应应包括光光层波长长路由管管理、端端到端性性能监控控、保护护与恢复复、疏导导和资源源分配策策略管理理。（2）互互连和互互操作。IITU和和光互连连网论坛坛（OIIF）正正致力于于互操作作和互连连的研究究，已取取得了一一些进展展。ITTU的研研究集中中在开发发光层内内实现互互操作的的标准。OOI
11、F则则更多的的关注光光层和网网络其他他层之间间的互操操作，集集中进行行客户层层和光层层之间接接口定义义的开发发。（3）光光性能监监视和测测试。目目前光层层的性能能监视和和性能管管理大部部分还没没有标准准定义，但但正在开开发之中中。4.22发展前前景全光网网是通信信网发展展的目标标，分两两个阶段段完成。第第一个阶阶段为全全光传送送网，即即在点对对点光纤纤传输系系统中，全全程不需需要任何何光电转转换。长长距离传传输完全全靠光波波沿光纤纤传播，称称为发端端与收端端间点对对点全光光传输。第第二个阶阶段为完完整的全全光网。在在完成上上述用户户间全程程光传送送网后，有有不少的的信号处处理、储储存、交交换以及及多路复复用分分用、进进网出出网等功功能都要要由光子子技术完完成。完完成端到到瑞的光光传输、交交换和处处理等功功能，这这是全光光网发展展的第二二阶段，即即完整的的全光网网