《全光通信》PPT课件
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光通信培训课件
偏振复用技术
偏振复用原理
利用光的偏振态不同，将多个独立信号在同一波长上进行复用，提高传输速率和 容量。
偏振复用技术分类
包括偏振复用直接调制和偏振复用外调制两种方式。
前向纠错技术
前向纠错原理
在发送端对数据进行一定的编码处理，在接收端对接收到的数据进行解码处理，从而纠正传输过程中可能出现的 错误。
前向纠错技术分类
案例四：智慧城市中的光传输技术应用
总结词
详细描述
智慧城市对于光传输技术的需求主要体现在 城市管理和公共服务方面。通过使用光纤和 无线相结合的方式，智慧城市可以实现更高 效、更智能和更便捷的数据传输。
在智慧城市中，光传输技术被广泛应用于城 市管理和公共服务领域。例如，通过使用光 纤传感器和高速光模块，智慧城市可以实现 实时监控和管理城市的交通、公共安全和环 境质量等方面的问题。同时，光纤的无线通 信网络也可以为市民提供高速、便捷的网络
将电信号转换为光信号，通过改变光源的 发光强度或相位来实现。
驱动电路
发送模块
为光源提供合适的偏置和调制电流，以控 制光信号的幅度和相位。
将电信号转换为光信号，并进行电光转换 、调制、发送等操作。
光接收机
01
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号 。
限幅放大器
进一步放大电信号，并消除噪声 干扰。
03
02
案例三：电力通信网中的光传输技术应用
总结词
电力通信网对于光传输技术的需求主要体现在高可靠性和安全性方面。通过使用光纤和光器件，电力通信网可以 实现更稳定、更可靠和更安全的数据传输。
详细描述
在电力通信网中，光传输技术被广泛应用于电力线路和变电站之间的互联。通过使用光纤和光器件，电力通信网 可以实现高速、大容量的数据传输，满足电力通信网对于高可靠性和安全性的需求。另外，光纤的物理特性也使 得电力通信网在遭受自然灾害或其他干扰因素时能够保持相对稳定的数据传输服务。
全光通信
（1）全光通信是历史发展的必然。电子交换机代替了模拟传输，在数字传输之后，引入了数字交换。采用光 传输技术是历史的螺旋上升，光络是下一步必然的发展对象。
（2）降低成本。在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必要的，如果整个采用光 技术可以避免这些昂贵的光电转换器材。而且，在全光通信中，大多采用无源光学器件，从而降低了成本和功耗。
1．简单可靠。全光结构简单，端到端采用透明光通路连接，沿途没有光电转换与存储，中许多光器件都是无 源的，便于维护、可靠性高。
2．可扩展性好。加入新的络节点时，不影响原有的络结构和设备，降低成本，具有络可扩展性。
3．透明传输。全光以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议业务， 可不受限制地提供端到端业务。
关键技术
为了实现准确、有效、可靠的全光通信，应采用以下关键技术：
光多址技术
光多址技术是光纤通信系统的关键技术之一。选用哪一种光多址方式直接影响到系统的频谱利用率、系统容 量、设备的复杂度及成本等。光多址方式主要有3种：光波分多址、光时分多址、副载波多址。
（1）光波分多址(WDMA)是将多个不同波长且互不交叠的光载波分配给不同的光络单元（ONU），用以实现上 行信号的传输，即各ONU根据所分配的光载波对发送的信息脉冲进行调制，从而产生多路不同波长的光脉冲，然 后利用波分复用方法经过合波器形成一路光脉冲信号来共享传输光纤并送入到光交换局。在WDMA系统中为了实现 任何允许节点共享信道的多波长接入，必须建立一个防止或处理碰撞的协议。该协议包括固定分配协议、随机接 入协议（包括预留机制、交换和碰撞预留技术）及仲裁规程和改装发送许可等。
系统概述
全光通信，又称宽带高速光联，它以波长路由光交换技术和波分复用传输技术为基础，在光域上实现信息的 高速传输和交换，数据信号从源节点到目的节点的整个传输过程中始终使用光信号，在各节点处无光/电、电/光 转换。全光，从原理上讲就是中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间 没有光电转换器。这样，内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率 难以提高的困难。
（2）降低成本。在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必要的，如果整个采用光 技术可以避免这些昂贵的光电转换器材。而且，在全光通信中，大多采用无源光学器件，从而降低了成本和功耗。
1．简单可靠。全光结构简单，端到端采用透明光通路连接，沿途没有光电转换与存储，中许多光器件都是无 源的，便于维护、可靠性高。
2．可扩展性好。加入新的络节点时，不影响原有的络结构和设备，降低成本，具有络可扩展性。
3．透明传输。全光以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议业务， 可不受限制地提供端到端业务。
关键技术
为了实现准确、有效、可靠的全光通信，应采用以下关键技术：
光多址技术
光多址技术是光纤通信系统的关键技术之一。选用哪一种光多址方式直接影响到系统的频谱利用率、系统容 量、设备的复杂度及成本等。光多址方式主要有3种：光波分多址、光时分多址、副载波多址。
（1）光波分多址(WDMA)是将多个不同波长且互不交叠的光载波分配给不同的光络单元（ONU），用以实现上 行信号的传输，即各ONU根据所分配的光载波对发送的信息脉冲进行调制，从而产生多路不同波长的光脉冲，然 后利用波分复用方法经过合波器形成一路光脉冲信号来共享传输光纤并送入到光交换局。在WDMA系统中为了实现 任何允许节点共享信道的多波长接入，必须建立一个防止或处理碰撞的协议。该协议包括固定分配协议、随机接 入协议（包括预留机制、交换和碰撞预留技术）及仲裁规程和改装发送许可等。
系统概述
全光通信，又称宽带高速光联，它以波长路由光交换技术和波分复用传输技术为基础，在光域上实现信息的 高速传输和交换，数据信号从源节点到目的节点的整个传输过程中始终使用光信号，在各节点处无光/电、电/光 转换。全光，从原理上讲就是中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间 没有光电转换器。这样，内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率 难以提高的困难。
第八讲：全光通信
• 光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次 重要革命与卫星通信、移动通信并列为20 世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于 因特网业务的迅速发展和音频、视频、数 据、多媒体应用的增长，对大容量（超高 速和超长距离）光波传输系统和网络有了 更为迫切的需求。
• 1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话 音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波 传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步。
• 光纤入户接入技术1 • 光纤入户接入技术2
光纤通信技术的发展趋势
• 对光纤通信而言，超高速度、超大容量和 超长距离传输一直是人们追求的目标，而 全光网络也是人们不懈追求的梦想。下面 主要介绍几种在未来极具潜力的光纤通信 技术。
光孤子通信技术
• 光孤子是一种特殊的ps（一兆分之一秒）数量级 上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区， 群速度色散和非线性效应相互平衡，因而，经过 光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光 孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无 畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万 里之遥。
（3）按传输信号形式划分
类别
特点
数字光纤通信系统
传输信号：数字；抗干扰；可中继
模拟光纤通信系统
传输信号；模拟；短距离；成本低
(4) 按光调制的方式划分
类别 强度调制直接检测系统
外差光纤通信系统
特点 简单、经济、但通信容量受到限制
技术难度大，传输容量大
（5）其它
类别
特点
相干光纤通信系统 光波分复用通信系统 光时分复用通信系统
• 1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为 20db/公里(光波沿光纤传输１公里后,光损耗为原 有的1%)的石英光纤，它是一种理想的传输介质。
光通信培训课件
对称加密、非对称加密、公钥加密等
应用场景
保护数据传输安全、防止数据泄露、 确保通信内容不被篡改
防火墙技术及其部署策略
防火墙技术
包过滤防火墙、代理服务 器防火墙、应用层网关防 火墙等
部署策略
根据网络拓扑结构、安全 需求等因素，选择合适的 防火墙技术和部署位置
配置规则
根据安全策略，配置防火 墙的访问控制规则，确保 内外网络的隔离和访问控 制
根据业务需求和技术发展趋势，设计合理的城域网架构调整方案 。
实施过程与效果评估
详细介绍实施过程，包括设备替换、配置变更、网络调试等，并 对实施效果进行评估。
某大型活动网络保障方案设计与实施过程回顾
活动背景与需求分析
介绍活动背景、规模和影响范围，分析网络保障需求。
网络保障方案设计
设计合理的网络保障方案，包括带宽保障、网络安全、应 急预案等。
根据信道特性和传输距离选择合适的调制方式，如QAM、PSK等 ，以提高传输速率和可靠性。
编码方式优化
采用高效的编码方式，如前向纠错编码、重复码等，以降低误码率 和提高传输性能。
多级调制和编码组合
结合多种调制方式和编码方式，实现多级调制和编码的组合，进一 步提高传输性能。
故障诊断与排除技巧
01
02
03
光通信培训课件
汇报人： 日期:
目录
• 光通信基础知识 • 光通信设备与器件 • 光通信网络架构与协议 • 光通信系统设计与优化 • 光通信安全与防护技术 • 实际案例分析与实践操作演示
01
光通信基础知识
光通信定义与发展
光通信定义
光通信是一种利用光波作为信息 载体进行传输的通信方式。
光通信发展历程
应用场景
保护数据传输安全、防止数据泄露、 确保通信内容不被篡改
防火墙技术及其部署策略
防火墙技术
包过滤防火墙、代理服务 器防火墙、应用层网关防 火墙等
部署策略
根据网络拓扑结构、安全 需求等因素，选择合适的 防火墙技术和部署位置
配置规则
根据安全策略，配置防火 墙的访问控制规则，确保 内外网络的隔离和访问控 制
根据业务需求和技术发展趋势，设计合理的城域网架构调整方案 。
实施过程与效果评估
详细介绍实施过程，包括设备替换、配置变更、网络调试等，并 对实施效果进行评估。
某大型活动网络保障方案设计与实施过程回顾
活动背景与需求分析
介绍活动背景、规模和影响范围，分析网络保障需求。
网络保障方案设计
设计合理的网络保障方案，包括带宽保障、网络安全、应 急预案等。
根据信道特性和传输距离选择合适的调制方式，如QAM、PSK等 ，以提高传输速率和可靠性。
编码方式优化
采用高效的编码方式，如前向纠错编码、重复码等，以降低误码率 和提高传输性能。
多级调制和编码组合
结合多种调制方式和编码方式，实现多级调制和编码的组合，进一 步提高传输性能。
故障诊断与排除技巧
01
02
03
光通信培训课件
汇报人： 日期:
目录
• 光通信基础知识 • 光通信设备与器件 • 光通信网络架构与协议 • 光通信系统设计与优化 • 光通信安全与防护技术 • 实际案例分析与实践操作演示
01
光通信基础知识
光通信定义与发展
光通信定义
光通信是一种利用光波作为信息 载体进行传输的通信方式。
光通信发展历程
全光通信网课件第6章OADM
×1
OCCr OChr
×i
×1
OTM-nr.m×1OCG-nr.m×j
×1 OCCr OChr ×1
×1
OTU3[V]
ODU3
×1
OPU3
客户信号
×k
1≤i+j+k ≤n
×1 OCCr OChr×1
k=3对应40Gbit/s
×1
OTU2[V]
ODU2
×1
OPU2
客户信号
×1
OTM-n.m OCG-
n.m
光 保 护 模 块
保护 光纤
解复 用器 模块
光上下 路模块
复用 模块
光发发射射接收接模收块模块
复用 模块
光上下 路模块
解复 用器 模块
工作 光纤
光 保 护 模 块
保护 光纤
2023/12/24
《全光通信网》
光开关型OADM节点工作原理图
传输速率 2048kb/s 1510nm信号
EDFA
MUX/ 分插 MUX/ DEMUX 模块 DEMUX
23 1
2023/12/24
《全光通信网》
3.光纤光栅和光环形器的OADM
这种类型的OADM由于结构简单，价格便宜而受到人们的关注， 由光环行器和光纤布喇格光栅(FBG)构成。
λ1λ2…λn 1
λi 2
输入 3
2 3 λ1λ2…λn 1 输出
λi
λi
2023/12/24
《全光通信网》
λ1λ2…λn 1
(少量分下费用低，大量分下费用高)
输入光纤 1 2 …… w
输出光纤 1 2 …… w
分下 1 插入 2
2023/12/24
全光通信网(总复习)PPT课件
.
1177
单个光开关的性能参数
插入损耗
串扰
开关时间
隔离度
消光比
.
1188
1. 光开关 MEMS光开关工作原理
➢ 在硅晶上可出若干微小的镜片，通过静电力 或电磁力的作用，使可以活动的微镜产生升 降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方 向以实现光路通断的功能。
.
1199
1. 光开关 二维MEMS光开关示意图
全光通信网
复习串讲
.
1
1
内容提要
❖ 概述
❖ 全光通信网组网关键网元 ❖ 光交换技术 ❖ 光传送网技术 ❖ IP over WDM ❖ 自动交换光网络
.
22
一. 概述
❖理解全光网络的概念、特点 ❖理解光网络的热点研究问题、组成和
技术发展方向 ❖掌握波分复用系统的工作原理
.
33
光网络的基本概念
光网络（ON，Optical Network） • 代表由光纤提供的大容量、长距离、 高可靠的链路传输手段。
3311
2. 光交叉连接设备 几种主要的OXC结构
❖ 基于可调谐滤波器的OXC结构
星型
耦合器
1
可调谐 空间光 滤波器开关矩阵
N×N
1
星型
耦合器
1
2
N×N
2
2
Nf
Nf
N×N
M 发送模块 接收模块
OX理解OADM的主要功能 ❖理解OADM的主要指标 ❖理解几种常用的OADM结构 ❖知道几种主要的ROADM
二维MEMS开关需要N2个微镜来完. 成N×N自由空间光交叉连接 2200
1. 光开关 MZI型热光开关工作原理
不加热时为交叉连接 3dB定向耦合器 加热时为平行连接
《光通信原理》课件
《光通信原理》PPT课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
目录
CONTENTS
光通信概述光波的传播原理光通信系统原理光通信的关键技术光通信的发展趋势光通信的应用案例
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
光通信概述
激光器的发明为光通信奠定了基础。
应用场景
大容量光通信技术广泛应用于骨干网、城域网、海底光缆等领域，为全球信息高速公路的建设提供了强有力的支撑。
01
02
03
04
总结词
新型光器件是实现超高速和大容量光通信的关键，包括光调制器、光放大器、光检测器等。
发展趋势
新型光器件不断发展，性能不断提升。未来，随着新材料、新工艺的研发和应用，新型光器件的性能还有望进一步提升。
03
02
01
光波在真空中传播，不受介质限制，传播速度最快。
自由空间传播
光波在介质中传播时，会受到介质的折射、反射和散射等作用，传播路径和速度会发生改变。
介质中的传播
光纤是一种特殊介质，光波在其中传播时能量损耗较小，传输距离远，是现代光通信的主要传输方式。
光纤中的传播
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
总结词
大容量光通信技术是实现大规模信息传输的关键技术，通过多通道、多波长等方式提升通信容量。
详细描述
随着信息社会的不断发展，通信网络需要传输的数据量越来越大，传统的单通道光通信技术已经无法满足需求。大容量光通信技术通过多通道、多波长等方式，实现了通信容量的大幅提升。
发展趋势
大容量光通信技术不断发展，通道数和波长数不断增加。未来，随着光学器件和信号处理技术的进步，大容量光通信技术的通信容量还有望进一步提升。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
目录
CONTENTS
光通信概述光波的传播原理光通信系统原理光通信的关键技术光通信的发展趋势光通信的应用案例
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
光通信概述
激光器的发明为光通信奠定了基础。
应用场景
大容量光通信技术广泛应用于骨干网、城域网、海底光缆等领域，为全球信息高速公路的建设提供了强有力的支撑。
01
02
03
04
总结词
新型光器件是实现超高速和大容量光通信的关键，包括光调制器、光放大器、光检测器等。
发展趋势
新型光器件不断发展，性能不断提升。未来，随着新材料、新工艺的研发和应用，新型光器件的性能还有望进一步提升。
03
02
01
光波在真空中传播，不受介质限制，传播速度最快。
自由空间传播
光波在介质中传播时，会受到介质的折射、反射和散射等作用，传播路径和速度会发生改变。
介质中的传播
光纤是一种特殊介质，光波在其中传播时能量损耗较小，传输距离远，是现代光通信的主要传输方式。
光纤中的传播
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
总结词
大容量光通信技术是实现大规模信息传输的关键技术，通过多通道、多波长等方式提升通信容量。
详细描述
随着信息社会的不断发展，通信网络需要传输的数据量越来越大，传统的单通道光通信技术已经无法满足需求。大容量光通信技术通过多通道、多波长等方式，实现了通信容量的大幅提升。
发展趋势
大容量光通信技术不断发展，通道数和波长数不断增加。未来，随着光学器件和信号处理技术的进步，大容量光通信技术的通信容量还有望进一步提升。
第2章 全光通信网-光开关(2)
低电压处于关断(OFF)状态时，SOA对入射光不透明， 即光信号在SOA内部被吸收；高电压泵浦处于导通 (ON) 状态时，允许入射光线穿过SOA,并同时可获得增益。
SOA开关是一种有源器件，泵浦增益补偿了开关损耗，在实 现无插损的同时可以提供大约12dB（数据由Alcatel提供）的 典型增益。SOA开关还具有消光比高 （大于50dB）、偏振 不敏感（小于1dB）、开关速度快（小于1ns）、易于集成等 特点，在未来的光联网应用中（尤其是构造高速分组光网络） 代表了一类颇具潜力的光交换技术。
作 业
1、简述MZI型热光开关(见图2-9)的工作原理.
双MZ型热光开关
数字式光开关
原理：加热时下面的波导折射率减小，从而阻止光沿 着该分支传输（即处于“关”的状态）
薄膜加热器 i 输出1 输入 c 输出2 j
Y分支器型热光开关一般功耗比较大(200mW左右)， 插损约3 - 4dB消光比约20dB。
数字光开关的原理和结构都很简单，最基本的1x2热光开 关由在硅基底上制作的Y形分支矩形波导构成。在波导分 支表面沉积金属钛或铬形成微加热器。当对Y形的一个分 支加热时，相应波导的折射率会发生改变，从而阻止光沿 该分支的传输。数字光开关的性能稳定，在于只要加热到 一定温度，光开关就保持同样的状态。它通常用硅或高分 子聚合物制备，聚合物的导热率较低而热光系数高，因此 需要的功耗小，但插人损耗较大，一般为 4dB
液晶光开关通过电场控制液晶分子的方向实 现开关功能。其典型工作原理如图
2.9
半导体光放大器开关
半导体光放大器开关利用半导体光放大器 （Semiconductor Optical Amplifier，简写为 SOA）的放大特性，实现特定波长的交换。 半导体光放大器（SOA）是采用通信用激光 器相类似的工艺制作而成的一种行波放大器， 当偏置电流低于振荡阈值时，激光二极管就 能对输入相干光实现光放大作用。
全光通信技术讲座第四讲全光中继技术
全光通信技术讲座第四讲全光中继技术电子工业部第三十四研究所原荣摘要:本文对组成全光中继器的关键器件掺铒光纤放大器获得信号光增益的机理作了阐述,介绍了掺铒光纤放大器(EDFA)的卓越放大特性,并对EDFA在级联应用时可能出现的问题及其对策进行了讨论,最后对光中继器的监控技术也进行了介绍。
关键词:全光中继器掺铒光纤放大器监控技术一、引言传统的光纤长途传输系统需要每隔一定的距离就增加一个再生中继器以保证信号的质量。
这种再生中继器的基本功能是进行光)电)光转换,并在光信号转换为电信号时进行再生、整形和定时处理,恢复信号形状和幅度,然后再转换回光信号沿光纤线路继续传输。
这种方式有许多缺点。
首先,通信设备很复杂,系统的稳定性和可靠性不高,特别是在多信道的光纤通信系统中更为突出。
其次,传输容量受到一定的限制。
多年来人们一直在探索能否去掉上述光)电)光转换过程,直接在光路上对信号进行放大,然后再传输,即用一个全光传输型中继器代替目前这种光)电)光型再生中继器。
经过多年的努力,科学家们已经发明了几种光放大器,其中掺铒光纤放大器(ED-FA)技术已变得相当成熟,国外多家公司已有商品出售。
使用稀土离子作为增益介质的光纤放大器是相当新的放大器。
这些离子在光纤制作时被掺入光纤芯中,用泵浦光直接对光信号放大,提供光增益。
放大器的特性,如工作波长、带宽由掺杂剂所决定。
EDFA因为工作波长在靠近光纤损耗最小的1550nm波长区,它比其他光放大器更引人注意。
掺铒光纤放大器的研制成功,是光纤通信领域内的一次革命。
二、全光中继技术全光中继器的关键部件是光纤放大器。
光纤放大器由掺铒光纤、高功率泵浦源、作为信号和泵浦光复用的波分复用器(WDM)以及为了防止反馈和减小系统噪声在输入和输出端使用的光隔离器组成,EDFA的构成如图1所示。
除此之外,为了使EDFA稳定可靠工作,泵浦光源的自动温度和功率控制也很重要。
11光纤放大器的工作原理及其特性(1)泵浦特性EDFA的增益特性与泵浦方式及光纤掺杂剂(如锗和铝)有关。
全光通信网课件第5章OXC
不具有广播发送能力：由于使用波分复用/解复用器对，一个输 入的光信号只能唯一地被交叉连接到一条输出光通道中，而不能 被广播发送到多条输出光通道中。
2023/12/24
《全光通信网》
① 无波长变换功能的OXC结构
波分解复用器
1
2
Nf
空间光开关矩阵
N×N
λ1
N×N
λ2 λM
N×N
发送模块 接收模块
波分复用器
，就能增加每条链路中复用的波长数。
2023/12/24
《全光通信网》
连接时间
OXC处理信息的颗粒度比较大，因此交叉连接、保护 和恢复操作都需要尽量提高速度，尽量减少交叉连接矩阵 的开关时间，减少保护倒换/恢复时间，这样才能尽量减 小对业务的影响。
广播发送能力
指输入光信道中的信号经过OXC节点后，可以被广 播发送到多个输出光通道中。
道，反映OXC的连接能力。
2023/12/24
《全光通信网》
阻塞性
交叉连接结构的构成可有：严格无阻塞、可重构 无阻塞和有阻塞三种。
模块性：指当业务量增加时，在不改动现有OXC结构连接
的情况下，只需增加模块就可实现节点吞吐量的扩容。 链路模块性：除增加新模块外，不需改动现有的OXC结
构，就能增加节点的输入/输出链路数； 波长模块性：除增加新模块外，不需改动现有OXC结构
扩展性差、封装不容易
保 护 、 OXC 、 OADM
封装不容易
OXC
《全光通信网》
1.基于空间交换的OXC结构
1)基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的OXC结构 基本原理：利用波分解复用器将链路中的WDM信号在空间上 分开，然后利用空间光开关矩阵在空间上实现交换。完成 空间交换后各波长信号直接经波分复用器复用到输出链路 中。可完成不同波长信号的分出和插入。
2023/12/24
《全光通信网》
① 无波长变换功能的OXC结构
波分解复用器
1
2
Nf
空间光开关矩阵
N×N
λ1
N×N
λ2 λM
N×N
发送模块 接收模块
波分复用器
，就能增加每条链路中复用的波长数。
2023/12/24
《全光通信网》
连接时间
OXC处理信息的颗粒度比较大，因此交叉连接、保护 和恢复操作都需要尽量提高速度，尽量减少交叉连接矩阵 的开关时间，减少保护倒换/恢复时间，这样才能尽量减 小对业务的影响。
广播发送能力
指输入光信道中的信号经过OXC节点后，可以被广 播发送到多个输出光通道中。
道，反映OXC的连接能力。
2023/12/24
《全光通信网》
阻塞性
交叉连接结构的构成可有：严格无阻塞、可重构 无阻塞和有阻塞三种。
模块性：指当业务量增加时，在不改动现有OXC结构连接
的情况下，只需增加模块就可实现节点吞吐量的扩容。 链路模块性：除增加新模块外，不需改动现有的OXC结
构，就能增加节点的输入/输出链路数； 波长模块性：除增加新模块外，不需改动现有OXC结构
扩展性差、封装不容易
保 护 、 OXC 、 OADM
封装不容易
OXC
《全光通信网》
1.基于空间交换的OXC结构
1)基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的OXC结构 基本原理：利用波分解复用器将链路中的WDM信号在空间上 分开，然后利用空间光开关矩阵在空间上实现交换。完成 空间交换后各波长信号直接经波分复用器复用到输出链路 中。可完成不同波长信号的分出和插入。
第6章全光通信网-OADM课件
3. 光纤光栅和光环形器的OADM
光纤光栅和光环形器的OADM结构如图6-5所示。由光环行 器、光纤布喇格光栅（FBG）和光开关构成。
1×N 光开关
N×1 光开关
λ1-n
λ3
λ2
λ1
λ
λ
输入的WDM信号经开关选路，送入某FBG。每个FBG对准波分复用的一个 波长，被FBG反射的波长经环形器下路到本地，其他的信号波长通过FBG， 经环形器跟本地节点的上路信号波长合波后输出。若节点不需要上下路，两 个光开关置在最下端，信号直通过去。这个方案同样可以根据开关状态和 FBG来任意选择上下话路的波长，但只能选择一个波长下路。
1. 支持波长级业务开展的需要 2. 便于进行网络规划，降低运营费用的需要
3. 便于维护，降低维护成本的需要
6.2.1 几种主要的ROADM
1．基于波长阻塞器（WB）的ROADM 基于波长阻塞器（Wavelength Blocker ，WB）的ROADM 结构，如图6-7所示，它由分光器、WB、光耦合器、接 收／发送光转发单元、网元管理等部分组成。
Input port
ch31 ch33 ch35 ch37
ch31 ch33 ch35 ch37
Output port
OADM unit (set#1)
Single wavelength Single wavelength
add ports
drop ports
2. OADM的主要性能 衡量OADM的性能主要有：
。 可调谐滤波器等组成，上路复用部分使用单片PLC
Inpu t
PLC
光开关
1
解 splitter 复
用 器N
复 用 器
下路解复用
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（2）系统易于实现波分复用，例如传送N路波分复用信号。 （3）提高系统的发射光功率和光接收灵敏度。
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关实 键现 技全 术光
通 信 的
早在20世纪80年代，人们就开始了光放大器的研究，先后进 行一系列的光放大实验、随着在1.55μm波段的激光技术的不断成 熟，零色散波长移至1.55μm的色散位移光纤的开发成功，使掺铒 光纤放大器的发展应用前景十分好看，目前已商用的EDFA产品的 指标可达到：增益大于400dB，饱和输出功率大于17dBm，噪声指 数小于4dB，一些光传输网络已应用EDFA进行光中继或光功率补偿， 最高的传输率已超过1000Gbit/s（波分复用方式），最长的传输距 离已达10 000km量级。
又不为零的光纤作为传输光纤为最佳方案，而对于现有已铺设的大量
标准光纤系统来说，可通过采用量子阱激光器和外调制技术，减小使 用DFB激光器和直接调制所带来的高速信号的啁啾声，从而减小色散 影响，除此之外，还可以利用色散值和为负的色散补偿光纤来补偿标 52021/3/3准光纤的正色散，以达到减小色散的目的。
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通 信 的
全光通信中采用了光复用、光交换和其他光处理技术，从而实 现任何点与点之间的全程光信号的交互与传输。这意味着点对点的 信息传递，只由光载波来完成，中间无需任何光- 电- 光的变换。它 的进展完全取决于光直接放大、光补偿（色散和非线性）以及高速 光调制等一系列技术的进展。下面逐一加以探讨。
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3．光交换
关实 键现 技全 术光
通 信 的
光交换技术是实现一光通信的关键技术之一，与电子式交换相 比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间的设置光/电或电/光 变换，不存在“电子瓶颈”问题，它能允分发挥光信号的高速度、 宽带和无电磁感应的等优点，综合迄今为止的研究成果，已有光交 换方式大致可分为五种：光空分交换、光时分交换、光波分交换、 复合型光交换和自由空间关交换（上述概念交在光交换一节中详细 阐述），因自由空间光交换具有1mm范围高达10μm量级的分辨率 等显著特点，而被认为是一种很有前途的光交换方式。
1．光放大与全光中继
实现点对点全光通信的关键之一是要以光放大器作为全光中继 器取代传统的光-电-光中继器，它一方面起到了克服光/电、电/光 转换中继器造成的“电子瓶颈”问题之外，还能使传输线路对所传 送的信号“透明”，即与信号的传输率和调制方式无关，由此可知
（1）系统易于实现升级，比如提高线路的传输速率，只需要 通过变换光端机便可实现。
光放大器用于光通信中作为全光中继器时，还有一个不可忽视
的问题，即全光中继器的监控技术。由于全光中继器远离端站，
它的工作状态和状态控制对于保证系统正常工作具有十分重要的
意义，目前研究实施的监控制方案种类很多，相信在未来的几年
里，随着光中继器监控技术的发展，在全光通信系统中，会实现 实是时、可靠、完善的监控任务。
目前已经研制出了从4×4到128×128甚至更多端口数的交换 机模型，但由于不少关键技术还没有完全突破，例如光逻辑控制 （通过光信号自身的处理去控制光信号的交换）等技术还没有得 到很好的解决，所以光交换技术的真正实用化还尚需时日。
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4．光复用
关实 键现 技全 术光
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2．色散补偿和制光纤非线性效应
光纤损耗、色散和非线性效应是影响光纤传输的能力的三大因
素，随光放大器的研制成功，在系统中采用光放大器已经能够基
关实 键现 技全 术光
通 信 的
本解决光纤损耗的影响，但点对点的光纤传输系统性能仍受限于光 纤色散和非线性效应
（1）色散补偿和抑制光纤非线性效应
第九章 全光通信
9.1 全光通信的概念及关键技术 9.1.2 实现全光通信的关键技术
9.2 光纤的非线性效应 9.2.1 光纤中产生非线性效应的 机理 9.2.2 非线性效应的应用
9.3 光孤子通信
9.3.1 光孤子
9.3.2 光孤子形成机理
9.3.3 光孤子的传输
9.4 光交换技术
9.4.1 光交换的特点
9.4.2光交换技术的基本原理
9.4.3光交换器件
9.4.4 光交换系统
1
9.1
9.1.1 全光通信的概念
及全 关光 键通 技信 术的
概 念
众所周知，在光纤通信的系统中，限制传输距离的因系是光
纤的损耗和色散，除此之外，光纤的非线性效应也是影响光纤传 输特性的一另重要因素。但在光放大器（特别是EDFA的研制成功） 基本解决了光纤损耗问题之后，系统中无需在每个中继站进行信 号定时再生，而直接将光信号放大，取代传统的经过光/电转换、 电放大和电/光转换的电子中继器，从而实现自始至终的光传输方 式，再加之光复用、光交换和光的信息处理技术，使之实现任何 点到点之间的光信息或交互传递过程，好实现全光通信
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关实 键现 技全 术光
通 信 的
（2）光纤的非线性效应
当入纤光功率比较大时，光与光纤介质相互作用而产生的非 线性高阶极化，会导致受激喇曼散射（SRS）、受激布里渊散射 （SBS），四波混频（FWM）及光克尔（Kerr）效应，这就是所谓 光纤非性效应。
特别高容量的全光通信系统中，都采用了波分复用加光放大 器方式，由于光放大器中存在被放大的自发辐射（ASE），因而 当光纤处于非线性工和状态时，会造成信道串音、ASE的迅速增 加，从而影响系统性能，由此可见，光纤非线性严重限制全光传 输系统优势的充分发挥，因而抑制光纤非线性效应是很必要的。 然而任何事物都是一分为二的，在某种情况下，可以利用光纤的 非线性效应和光纤的色散效应的相互抵消作用一实现光孤子的传 输等。
由于标准单模光纤的零色散波长在1.31μm处，而在1.55μm波长 处的色散值高达16~20ps/(km·nm)，因而对于采用1.55μm工作波长的 EDFA的传输系统而言，似乎最佳方案是选择色散位移光纤作为传输 光纤，然而由于在波分复用系统中存在光纤非线性效应而产生的四波 混频，从而限制了WDM技术的运用，因此选择色散系数尽量小，而
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早在20世纪80年代，人们就开始了光放大器的研究，先后进 行一系列的光放大实验、随着在1.55μm波段的激光技术的不断成 熟，零色散波长移至1.55μm的色散位移光纤的开发成功，使掺铒 光纤放大器的发展应用前景十分好看，目前已商用的EDFA产品的 指标可达到：增益大于400dB，饱和输出功率大于17dBm，噪声指 数小于4dB，一些光传输网络已应用EDFA进行光中继或光功率补偿， 最高的传输率已超过1000Gbit/s（波分复用方式），最长的传输距 离已达10 000km量级。
又不为零的光纤作为传输光纤为最佳方案，而对于现有已铺设的大量
标准光纤系统来说，可通过采用量子阱激光器和外调制技术，减小使 用DFB激光器和直接调制所带来的高速信号的啁啾声，从而减小色散 影响，除此之外，还可以利用色散值和为负的色散补偿光纤来补偿标 52021/3/3准光纤的正色散，以达到减小色散的目的。
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关实 键现 技全 术光
通 信 的
全光通信中采用了光复用、光交换和其他光处理技术，从而实 现任何点与点之间的全程光信号的交互与传输。这意味着点对点的 信息传递，只由光载波来完成，中间无需任何光- 电- 光的变换。它 的进展完全取决于光直接放大、光补偿（色散和非线性）以及高速 光调制等一系列技术的进展。下面逐一加以探讨。
62021/3/3
9.1.2
3．光交换
关实 键现 技全 术光
通 信 的
光交换技术是实现一光通信的关键技术之一，与电子式交换相 比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间的设置光/电或电/光 变换，不存在“电子瓶颈”问题，它能允分发挥光信号的高速度、 宽带和无电磁感应的等优点，综合迄今为止的研究成果，已有光交 换方式大致可分为五种：光空分交换、光时分交换、光波分交换、 复合型光交换和自由空间关交换（上述概念交在光交换一节中详细 阐述），因自由空间光交换具有1mm范围高达10μm量级的分辨率 等显著特点，而被认为是一种很有前途的光交换方式。
1．光放大与全光中继
实现点对点全光通信的关键之一是要以光放大器作为全光中继 器取代传统的光-电-光中继器，它一方面起到了克服光/电、电/光 转换中继器造成的“电子瓶颈”问题之外，还能使传输线路对所传 送的信号“透明”，即与信号的传输率和调制方式无关，由此可知
（1）系统易于实现升级，比如提高线路的传输速率，只需要 通过变换光端机便可实现。
光放大器用于光通信中作为全光中继器时，还有一个不可忽视
的问题，即全光中继器的监控技术。由于全光中继器远离端站，
它的工作状态和状态控制对于保证系统正常工作具有十分重要的
意义，目前研究实施的监控制方案种类很多，相信在未来的几年
里，随着光中继器监控技术的发展，在全光通信系统中，会实现 实是时、可靠、完善的监控任务。
目前已经研制出了从4×4到128×128甚至更多端口数的交换 机模型，但由于不少关键技术还没有完全突破，例如光逻辑控制 （通过光信号自身的处理去控制光信号的交换）等技术还没有得 到很好的解决，所以光交换技术的真正实用化还尚需时日。
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4．光复用
关实 键现 技全 术光
42021/3/3
9.1.2
2．色散补偿和制光纤非线性效应
光纤损耗、色散和非线性效应是影响光纤传输的能力的三大因
素，随光放大器的研制成功，在系统中采用光放大器已经能够基
关实 键现 技全 术光
通 信 的
本解决光纤损耗的影响，但点对点的光纤传输系统性能仍受限于光 纤色散和非线性效应
（1）色散补偿和抑制光纤非线性效应
第九章 全光通信
9.1 全光通信的概念及关键技术 9.1.2 实现全光通信的关键技术
9.2 光纤的非线性效应 9.2.1 光纤中产生非线性效应的 机理 9.2.2 非线性效应的应用
9.3 光孤子通信
9.3.1 光孤子
9.3.2 光孤子形成机理
9.3.3 光孤子的传输
9.4 光交换技术
9.4.1 光交换的特点
9.4.2光交换技术的基本原理
9.4.3光交换器件
9.4.4 光交换系统
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9.1.1 全光通信的概念
及全 关光 键通 技信 术的
概 念
众所周知，在光纤通信的系统中，限制传输距离的因系是光
纤的损耗和色散，除此之外，光纤的非线性效应也是影响光纤传 输特性的一另重要因素。但在光放大器（特别是EDFA的研制成功） 基本解决了光纤损耗问题之后，系统中无需在每个中继站进行信 号定时再生，而直接将光信号放大，取代传统的经过光/电转换、 电放大和电/光转换的电子中继器，从而实现自始至终的光传输方 式，再加之光复用、光交换和光的信息处理技术，使之实现任何 点到点之间的光信息或交互传递过程，好实现全光通信
9.1.2
关实 键现 技全 术光
通 信 的
（2）光纤的非线性效应
当入纤光功率比较大时，光与光纤介质相互作用而产生的非 线性高阶极化，会导致受激喇曼散射（SRS）、受激布里渊散射 （SBS），四波混频（FWM）及光克尔（Kerr）效应，这就是所谓 光纤非性效应。
特别高容量的全光通信系统中，都采用了波分复用加光放大 器方式，由于光放大器中存在被放大的自发辐射（ASE），因而 当光纤处于非线性工和状态时，会造成信道串音、ASE的迅速增 加，从而影响系统性能，由此可见，光纤非线性严重限制全光传 输系统优势的充分发挥，因而抑制光纤非线性效应是很必要的。 然而任何事物都是一分为二的，在某种情况下，可以利用光纤的 非线性效应和光纤的色散效应的相互抵消作用一实现光孤子的传 输等。
由于标准单模光纤的零色散波长在1.31μm处，而在1.55μm波长 处的色散值高达16~20ps/(km·nm)，因而对于采用1.55μm工作波长的 EDFA的传输系统而言，似乎最佳方案是选择色散位移光纤作为传输 光纤，然而由于在波分复用系统中存在光纤非线性效应而产生的四波 混频，从而限制了WDM技术的运用，因此选择色散系数尽量小，而