全光通信及其关键技术的分析

能够极大地提高信息传输效率。本文对全光通信的基本概念进行了介绍，分析了全光通信中的关键技术，并对其实际应用效果进行了评估，以
期为全光通信的进一步发展提供参考。
【关键词】全光通信网；关键技术；光交换；光交叉连接
【中图分类号】TN929.1
【文献标识码】A
【文章编号】1006-4222（2018）03-0130-02
渊4冤具有可拓展性遥 目前通信网络还处于不断扩张的发展 趋势之中袁 网络的可拓展性是衡量通信网络整体性能的重要 指标遥 全光通信具有良好的可拓展性袁新的网络节点的接入不 会影响全光通信网的整体结构袁具有良好的适应能力遥
渊5冤具有可重构性遥 全光通信网的网络结构并非是一成不 变的袁而是可以根据网络状况尧通信容量进行灵活重构袁对网 络的整体性能进行优化袁实现信息传输效率的最大化遥
渊3冤波分光交换遥 波分光交换的依据是信号的波长袁根据 波长的不同为信号选择相应的通路遥 这种交换方式能够对光 路的带宽进行充分利用袁是最常用的交换方式遥
渊4冤复合型光交换遥 在光交换过程中同时使用两种或以上 交换方式遥
3.2 光交叉连接技术
光交叉连接渊OXC冤是全光通信中最重要的设备袁用于连 接不同光纤之间的信号袁并实现对全光通信网的管理尧保护和 恢复遥 光交叉连接分为三种袁分别是空分光交叉连接尧时分光 交叉连接尧波分光交叉连接袁其中应用最广泛尧未来发展前景 最广阔的是波分光交叉连接遥 波分光交叉连接根据信号的波 长进行连接袁能够避免信号波长的浪费袁提高资源利用率遥 在 实际应用中袁光交叉连接的输入输出接口用于连接光纤袁光纤 中的光信号通过交叉连接矩阵进行适配尧连接袁并由管理控制 模块进行监测和控制遥
Байду номын сангаас
1 引言
从 20 世纪 70 年代开始袁光纤逐渐取代了电缆尧电线袁成 为了应用最广泛的通信传输媒介遥 现代通信业务涉及到的数 据量十分巨大袁对通信的速度尧可靠性要求也越来越高袁传统 的光纤通信开始显露缺点遥 光纤通信过程中需要用到光电转 换器袁这一环节成为制约光纤通信速度提高的最大障碍袁被称 为光纤通信的野电子瓶颈冶遥 这是由于信号以光的形式在光线 中传输袁但在网络的各个节点处袁需要依靠光电转换器将光信 号转化为电信号进行处理袁 随后再由电信号转化为光信号继 续传输袁这个过程使得光纤通信的传输速度有所下降遥 为了克 服传统光纤的这一缺点袁充分发挥光纤高速传输的优良性能袁 提出了全光通信的概念遥 所谓全光通信袁就是在信息传输过程 中不涉及光-电-光的转换袁 信号始终以光的形式进行传播与 处理遥 从理论上分析袁全光通信的应用可以极大地提升信息传 输效率遥
2 全光通信的特点
采用全光通信技术构成的传输网成为全光通信网袁 全光 通信的最显著特点就是在通信通道中始终以光信号作为传输
信号袁没有光-电-光的转换过程遥 网络内各个节点间的信息处 理依靠光转换技术完成遥 与传统光纤通信网络相比袁全光通信 网具有如下特点院
渊1冤成本低遥 传统光纤通信需要进行光电转换袁因此需要投 入大量光电转换器袁提高了信息传输的成本遥 而全光通信的全 过程都依靠光信号袁不需要进行光电转换袁而且全光通信中采 用的光学器件大部分是无源器件袁因此大大节省了设备成本遥
渊6冤抗干扰能力强遥 全光通信全程采用光信号传输袁中间 没有光电转换过程袁因而不会受到电磁干扰的影响袁与传统光 纤通信相比具有更强的抗干扰能力袁 对恶劣天气有更好的适 应性遥 正因如此袁全光通信网的布设过程更为简单灵活袁不必 刻意避开电磁干扰较强的区域遥
3 全光通信中的关键技术
3.1 光交换技术
全光通信中采用了波分复用技术袁 根据光的波长选择路 由遥 该技术的应用使得光通信网中存在着大量的待交换信息遥 全光通信网的信息在传输过程中始终以光信号的形式存在袁 在各个网络节点处需要对信号进行处理遥 传统光纤通信采用 光电转换器进行信号的处理与传输袁 在全光通信中则是采用 光交换技术对信号进行处理遥 光交换的方式主要有以下几种院
渊1冤空分光交换遥 空分光交换是基于空间划分的交换方 式遥 该方式将光开关按一定形式构成阵列袁在数据交换时控制 门阵列的开关状态袁在相应的两个光开关之间建立连接遥 典型 的空分光交换原理如图 1 所示遥
图 1 空分光交换原理图
渊2冤时分光交换遥 该交换方式由空分光交换模块与时分元 件结合而成袁通过时分元件对光交换的时间进行控制遥
渊2冤传输速度快遥 光纤通信存在明显的野电子瓶颈冶袁电子 器件的性能在很大程度上决定了信息的传输速度遥 全光通信 中没有光电转换过程袁且对电子器件的依赖程度不高袁因此可 以大大提高网络传输速度遥
渊3冤透明性尧兼容性好遥 全光通信根据光的波长为信号选 择路由路径袁在端对端的传输过程中袁信号的特征由发送端和 接收端决定袁采用直接到达的传输方式袁期间不受任何干扰袁 因此能够实现传输速度尧数据格式尧调制方式的全透明化遥 全 光通信的透明性决定了其兼容性袁 在端到端的传输过程中支 持多种协议袁能够很好地适应各种情景下的信息传输需求遥
2018 年 3 月
通信设计与应用 131
3.3 全光中继技术
无论哪种信号袁 在长距离的传输过程中都会出现一定的 衰减和畸变袁因此需要在传输通道的合适位置安装中继器袁对
信号进行重新整合和放大操作遥 传统光纤通信采用的中继器 需要进行光电转换袁设备构造复杂袁效率不够高遥 全光通信中 采用了全光中继技术袁充分利用光放大器对光信号进行放大袁 能够有效提高信号的传输容量尧中继距离和可靠性袁是全光通 信网的关键技术遥
3.4 光分插复用技术
光分插复用渊OADM冤技术是全光通信中的关键技术之一袁
其功能是对指定波长的信号进行接收尧发送操作遥 OADM 的一 个显著优点是基于波长对信号进行划分袁 无论数据的传输速 率尧格式尧调制方式是否相同袁都能对每个波段的信号独立地 进行收发操作袁且不影响其他波段的信号传输袁这一技术在光 域中实现了传统 SDH 设备的时域功能袁能够大大提高全光通 信网的信息处理效率遥
130 通信设计与应用
全光通信及其关键技术的分析
吴家力，肖 星 ，孙桂龙（广东南方通信建设有限公司）
2018 年 3 月
【摘 要】现阶段，我国通信网络的规模越来越大，对信息传输的速度、容量、可靠性、传输成本的要求也越来越高。光纤已成为目前最常用的传
输手段，但随着上述要求的提高，其缺点也逐渐暴露出来。与传统的光纤通信相比，全光通信在许多方面有着独特的优点，全光通信的广泛应用