1、全光網絡的技術架構及其優缺點全光網絡的概念全光通信網就是信號傳輸與交換等主要功能均在光狀態下進行而不經過光電轉換變成電信號的通信網絡。在全光網絡中，由于沒有光電轉換的障礙，所以允許存在各種不同的協議和編碼形式，信息傳輸具有透明性，且無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難。全光網絡，是指信號只是在進出網絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。因為在整個傳輸過程中沒有電的處理，所以 PDHPDH、SDHSDH、ATMATM 等各種傳送方式均可使用，提高了網絡資源的利用率。全光網絡(AONAllOpticalNetwork)(AONAllOpticalNe

2、twork)所謂全光網絡,是指信號只是在進出網絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。全光網絡相關技術全光網絡的相關技術主要包括全光交換、光交叉連接、全光中繼和光復用/去復用等。(1)(1)全光交換目前在研究開發熱光、液晶光和聲光交換機。熱光交換機采用可調節熱量的聚合物波導，其交換機制是由分布在聚合物中的薄膜加熱元素控制。當電流通過加熱器時改變波導分支內的熱量分布，從而改變了折射率，將光從主波導耦合至分支波導中。它的優點是體積小、交換速度快；缺點是介入損耗高、串光大，且要求有良好的散熱器。液晶光交換機包含液晶片、極化光束分離器或光束調相器。液晶片的作用是

3、旋轉入射光的極化角，而角度受電極上的電壓控制。極化光束分離器或光束調相器起引導光信號到目的端口的作用。用此技術可構造多光路矩陣交換機，但接入損耗大，串光嚴重，驅動電路也較昂貴。聲光交換機以聲光技術為基礎，可實現微秒級的交換速度，但不適合矩陣交換機，因需要復雜的控制系統并需要通過改變波長來控制交換機。止匕外，介入損耗隨波長變化較大，驅動電路昂貴。由于在網絡的邊界，例如骨干網與城域網，它們所傳輸的波長是不一樣的，光路的交換必須改變波長，而不僅是改變光的傳輸方向或光纖，所以，開發技術成熟、商用的全光交換機好有很長的一段路程。(2)(2)光交叉連接 OXCOXCOXOX 狽備是光網絡的關鍵設備，用于光

4、層上的保護、回復和分布式網管，實現光網絡中光波之間的交換。19981998 年年底貝爾實驗室宣布一項專利成果微電子機械系統(MEMS(MEMS) )MEMMEM 豉術可以在極小的精片上排列大規模的機械陣列，其相應速度和可靠性很高。 利用 MEMS;MEMS;現的 OXCg?OXCg?際是一個二維的鏡片陣， 當需要將入射的光波進行改變時，可通過改變鏡片的角度，將光波反射到相應得光纖中，如圖 1 1 所示，用這種結構得 OXC1OXC1 以組成大型光交叉矩陣，具有極好的光學特性。當組成一個 256*256256*256 的 OXCOXC 時，其體積僅有 25*50*50mm25*50*50mm 狄

5、小，光路轉換時間小于 5m5ms s串光優于-50dB,-50dB,介入損耗為 6dR6dR 由于采用半導體光放大器陣列構成的 OXCOXC 隨陣列擴大接入損耗增加很多，從而在向容量大型化發展上遇到難于克服的障礙。(3)(3)光復用與解復用有光時分復用與解復用技術(同一波長但不同的時間間隔復用，目前仍處于實驗室研發階段),廣播分復用與解復用技術，光空間復用與解復用技術，光空間復用與解復用技術，例如用不同的光纖傳輸。上下光路(波長)復用(OAD(OADM M技術。 因為在 WDMtWDMt 網絡中人們的興趣越來越集中到 OADMbOADMb 它用于網絡節點僅上下所需的波長(光路)信號,而讓其他波

6、長信號光學透明地通過，實現動態靈活、經濟地重構配置網絡。OADMWOADMW 固定波長型和可變波長型。前者僅上下固定波長的光路，節點的路由是固定的；優點是性能可靠、延時小，缺點是缺乏組網靈活性。后者可在網絡節點任意上下光路，可實現光網絡的動態重構與配置，使網絡的波長資源得到最佳分配利用，其核心光器件是光開關與波長可調諧激光器。構成 OADMOADM 的方案有體光柵(BulkGrating)(BulkGrating), ,法布里泊羅(Fabry-Perot)(Fabry-Perot)、光纖光柵、平面波導 InPInP 或硅沉積二氧化硅(SilicaonSilicon)(SilicaonSilic

7、on),聲光等技術。最近傾向于采用貝爾實驗室的 MEMSMEMS 口可變波長變換器實現可變波長 OADMOADM 它作為光傳送網節點時多用于環狀網拓撲，實現單向或雙向自愈環功能。全光網絡技術承諾的美好前景很簡單：數據將以更快的速度傳輸，因為數據僅以光的形式進行編碼。僅”是個關鍵字。目前，光網絡設備從光纜中接收光脈沖，將它轉換為電信號進行處理，然后將電信號還原為光進行傳輸。即使處理時間為零，這種轉換也會增加時延光技術鼓吹者說，消除光電轉換將使數據傳輸速率達到萬億位級。一個經常引用的統計數據說光纖具有 2525 萬億到 7575 萬億位/秒的理論容量，并把這個數據與數據速率通常以百萬位計的銅線進行

8、比較，體現其優勢。但是，這種論點沒有涉及全光網絡的兩個基本要求：路由和緩沖。現在全光網絡中沒有路由協議這類東西。目前，光網絡設備運行在點到點或環路拓撲結構中。點到點是指，光脈沖要么由設備 A A 傳送到設備 B,B,要么不傳送。如果電纜出現中斷，點到點方式沒有后備連接。像SONETSONET 的自動保護交換這樣的環路技術提供了略好一些的冗余性：一旦電纜出現中斷，環路可以繞過去。而任何更復雜的拓撲結構都需要路由技術。一些光網絡技術鼓吹者說，路由決策屬于光網絡的邊緣。的確如此，只要全光網絡很小并且簡單。如果交換機制造商真正想增加銷售量，他們就需要在他們的設備中提供更多的智能。全光網絡的另一主要障礙

9、是找到一種緩沖光的方式。沒有一種光設備可以像電子設備緩沖數據包那樣減緩光的傳播速度或存儲光。無法緩沖光使得全光網絡設備在任何存在擁塞的環境中不具有實用性。假設有一臺光網絡交換機，兩個發向同一目的地的光脈沖同時到達到這臺設備。這臺交換機無法緩沖光則將只有拋棄其中一個脈沖。無法緩沖光的情況可能會改變。但是也有人估計，將需要 1010 到5050 年時間，這項研究才能投入實際應用。從網絡功能上講，全光網絡將由光核心網和光邊緣網組成。光邊緣網絡包括城域邊緣網絡，城域接入與農村接入，以及校園、企業等用戶駐地網絡；而光核心網絡則包括城市間骨干核心網絡與城域核心網絡。當然，作為網絡的運營維護手段還需要網絡管

10、理層面，有關運行、管理與維護所需要的功能應符合 ITU-TG.872ITU-TG.872 建議。通常理想情況下的全光網絡應具備以下特征：* 光路的起始、終結點應不受限制，例如，不受光噪聲累積效應的限制，不受廠商的特定波長的限制等；* 與光路傳輸的信號種類、速率無關；* 波長變換所需的設備愈少、容量愈小愈好；* 支持多廠商產品的光網絡環境；* 易于升級擴容，可按需求隨時擴展帶寬。全光網絡的優點全光網絡能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質量好，開放性，易于實現網絡的動態結構，可擴展性，結構簡單，透明性，可靠性高,可維護性好。全光通信網的主要優勢：1 1 ）全光網絡通過波長選擇器來實現路由選擇，即以波長來選擇路由，對傳輸碼率、數據格式以及調制方式均有透明性，可提供多種協議業務，可不受限制、地提供端到端以業務。透明性是指網絡中的信息在從源地址到目的地址的過程中，不受任何干涉。由于全光網中信號的全書全是在光域中進行，信號速率、格式等僅受限于接收端和發射端，因此全光網是對信號透明的。2 2 ）全光網不僅可以與現有的通信網絡兼容，而且還可以支持未來的寬帶綜合業務數字網以及網絡的升級。3 3 ）全光網絡具備可擴展性，加入新的網絡節點時，不影響原有網絡結構和設備，降低了網絡成本。4 4 ）可根據通信業務量的需求，動態地改變網絡結構，充分利用網絡資源，具有網絡的可重組性。5 5 ）