光通信簡(jiǎn)介

光通信就是以光波為載波的通信。增加光路帶寬的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率；二是增加單光纖中傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。

目前寬帶城域網(wǎng)（BMAN）正成為信息化建設(shè)的熱點(diǎn)，DWDM（密集波分復(fù)用）的巨大帶寬和傳輸數(shù)據(jù)的透明性，無疑是當(dāng)今光纖應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)。然而，MAN等具有傳輸距離短、拓?fù)潇`活和接入類型多等特點(diǎn)，如照搬主要用于長(zhǎng)途傳輸?shù)腄WDM，必然成本過高；同時(shí)早期DWDM對(duì)MAN等靈活多樣性也難以適應(yīng)。面對(duì)這種低成本城域范圍的寬帶需求，CWDM（粗波分復(fù)用）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并很快成為一種實(shí)用性的設(shè)備。

對(duì)光通信來說，其技術(shù)基本成熟，而業(yè)務(wù)需求相對(duì)不足。以被譽(yù)為“寬帶接入最終目標(biāo)”的FTTH為例，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)EPON已經(jīng)完全成熟，但由于普通用戶上網(wǎng)需要的帶寬不高，使FTTH的商用只限于一些試點(diǎn)地區(qū)。但是，在2006年，隨著IPTV等三重播放業(yè)務(wù)開展，運(yùn)營(yíng)商提供的帶寬已經(jīng)不能滿足用戶對(duì)高清晰電視的要求，隨之FTTH的部署也提上了日程。無獨(dú)有偶，ASON對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)控制靈活，可為企業(yè)客戶提供個(gè)性化服務(wù)，不少運(yùn)營(yíng)商為發(fā)展和維系企業(yè)客戶，不惜重金投資建設(shè)ASON。

全光網(wǎng)絡(luò)未來傳輸網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)，是構(gòu)建全光網(wǎng)絡(luò)，即在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)完全實(shí)現(xiàn)“光纖傳輸代替銅線傳輸”。而目前的一切研發(fā)進(jìn)展，都是“逼近”這個(gè)目標(biāo)的過程。

1960年7月8日，美國(guó)科學(xué)家梅曼發(fā)明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得性質(zhì)和電磁波相似而頻率穩(wěn)定的光源。研究現(xiàn)代化光通信的時(shí)代也從此開始。激光器的英文簡(jiǎn)稱叫LASER，意思是“受激發(fā)射的光放大”。這種激光器產(chǎn)生的光與普通的燈光不一樣，它是受物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)本質(zhì)決定的光，頻率穩(wěn)定，約為100太赫。這種光的頻率比已經(jīng)廣泛應(yīng)用的微波（頻率約為10兆赫）的頻率高1萬倍。因此，用這種光來傳送信息從理論上來說，通信的容量可以比微波通信的容量也大1萬倍！因此，激光器的發(fā)明對(duì)光通信的研究工作產(chǎn)生了重大的影響。但是最初發(fā)明的激光器在室溫下不能連續(xù)工作，因此，還不可能在通信中獲得實(shí)際應(yīng)用。

最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號(hào)源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號(hào)；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，先后用過的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。下面是光通信系統(tǒng)圖。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們提出了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的三大定律:

第一定律：摩爾定律。

早在1964年，英特爾公司創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)在一篇很短的論文里斷言：每18個(gè)月，集成電路的性能將提高一倍，而其價(jià)格將降低一半。這就是著名的摩爾定律。由此，微處理器的速度會(huì)每18個(gè)月翻一番。這就意味著每5年它的速度會(huì)快10倍，每10年會(huì)快100倍。同等價(jià)位的微處理器會(huì)越變?cè)娇?，同等速度的微處理器?huì)越變?cè)奖阋恕？梢韵胍?，在未來，世界各地的人不但都可以通過自己的計(jì)算機(jī)上網(wǎng)，而且還可以通過他們的電視、電話、電子書和電子錢包上網(wǎng)。作為迄今為止半導(dǎo)體發(fā)展史上意義最深遠(yuǎn)的定律，摩爾定律被集成電路近40年的發(fā)展歷史準(zhǔn)確無誤地驗(yàn)證著。

第二定律：吉爾德定律。

喬治·吉爾德曾預(yù)測(cè)，在未來25年，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加一倍。其增長(zhǎng)速度超過摩爾定律預(yù)測(cè)的ＣＰＵ增長(zhǎng)速度的3倍。今天，幾乎所有知名的電訊公司都在樂此不疲地鋪設(shè)纜線。當(dāng)帶寬變得足夠充裕時(shí)，上網(wǎng)的代價(jià)也會(huì)下降。在美國(guó)，今天已經(jīng)有很多的ＩＳＰ向用戶提供免費(fèi)上網(wǎng)的服務(wù)。

第三定律：麥特卡爾夫定律。

以太網(wǎng)的發(fā)明人鮑勃·麥特卡爾夫告訴我們：網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比。如果將機(jī)器聯(lián)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上，每一個(gè)人可以看到所有其他人的內(nèi)容，100人每人能看到100人的內(nèi)容，所以效率是10000。10000人的效率就是100000000。

聯(lián)合國(guó)“1999世界電信論壇會(huì)議” 副主席約翰·羅斯 (John Roth)在10日論壇開幕演說時(shí)提出“新摩爾定律”――光纖定律，互聯(lián)網(wǎng)帶寬每9個(gè)月會(huì)增加一倍的容量，但成本降低一半，比晶片變革速度的每18個(gè)月還快。

摩爾定律(Moore's Law)用來形容半導(dǎo)體科技的快速變革，平均每18個(gè)月，晶片的容量會(huì)成長(zhǎng)一倍，成本卻減少一半；“光纖定律”(OpticalLaw)則用來形容網(wǎng)絡(luò)科技。左面是幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度示意圖。

美國(guó)是世界上開展空間光通信最早的國(guó)家,主要研究部門是美國(guó)宇航局(NASA)和美國(guó)空軍。美國(guó)宇航局選擇噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JetPulsionLab-JPL)進(jìn)行衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的研制,1995年完成了激光通信演示系統(tǒng)(LaserCommunicationDemonstrationSystems-LCDS),數(shù)據(jù)率為750Mbps。

該室目前正在進(jìn)行激光通信演示系統(tǒng)(OpticalCommunicationdemonstration-OCD)研究,主要進(jìn)行航天飛機(jī)與地面間通信鏈路的性能演示,傳輸速率為100Mbps。在工業(yè)界的資助下,JPL還正在開發(fā)500Mbps激光通信設(shè)備,已完成分析和設(shè)計(jì)工作,一些關(guān)鍵子系統(tǒng)也已研制成功,并正在進(jìn)行子系統(tǒng)的工程組裝工作。JPL目前還正在研制高功率(315W)Nd-YAG激光器、窄帶激光濾波器及地面和空間的激光衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)絡(luò)。

此外,美國(guó)宇航局還支持JPL進(jìn)行其他衛(wèi)星通信計(jì)劃,如實(shí)現(xiàn)圖像功能的窄帶激光濾波器以及地面和空間的激光衛(wèi)星通信跟蹤網(wǎng)絡(luò)。 美國(guó)的戰(zhàn)略導(dǎo)彈防御組織(BMDO)也正在積極進(jìn)行空間激光通信的研制開發(fā)工作,該工程由空軍提供主要經(jīng)費(fèi),由MIT林肯實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究?，F(xiàn)已研制出激光通信終端設(shè)備,并進(jìn)行了作用距離42km、信息率1Gbps、誤碼率Pe為10-6的全天候跟瞄實(shí)驗(yàn)。

林肯實(shí)驗(yàn)室還研制出了窄帶并且具有空間搜索和跟蹤功能、達(dá)到量子限的收發(fā)光端機(jī),該端機(jī)采用單模光纖進(jìn)行內(nèi)部連接。新近又研制出藍(lán)綠光接收系統(tǒng)的快速原子諧振濾波器,相關(guān)合成技術(shù)的光多孔排列裝置,寬角多址系統(tǒng)的碼分多址技術(shù),高功率(315W)半導(dǎo)體激光功率放大器,1~2Gbps高速編碼芯片,摻鉺光纖功放/發(fā)信機(jī),10Gbps高速調(diào)制器和具有近量子

全光通信的實(shí)現(xiàn)將使上述問題迎刃而解。實(shí)現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光通信網(wǎng)是寬帶通信網(wǎng)未來發(fā)展目標(biāo)，而要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)需要有先進(jìn)的技術(shù)來支撐，下面就是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、有效、可靠的全光通信應(yīng)采用的技術(shù)：

1、光層開銷處理技術(shù)：該技術(shù)是用信道開銷等額外比特?cái)?shù)據(jù)從外面包裹Och客戶信號(hào)的一種數(shù)字包封技術(shù)，它能在光層具有管理光信道（Och）的OAM（操作、管理、維護(hù)）信息的能力和執(zhí)行光信道性能監(jiān)測(cè)的能力，該技術(shù)同時(shí)為光網(wǎng)絡(luò)提供所有SONET/SDH網(wǎng)所具有的強(qiáng)大管理功能和高可靠性保證。

2、光監(jiān)控技術(shù)：在全光通信系統(tǒng)中，必須對(duì)光放大器等器件進(jìn)行監(jiān)視和管理。一般技術(shù)采用額外波長(zhǎng)監(jiān)視技術(shù)，即在系統(tǒng)中再分插一個(gè)額外的信道傳送監(jiān)控信息。而光監(jiān)控技術(shù)采用1510nm波長(zhǎng)，并且對(duì)此監(jiān)控信道提供ECC的保護(hù)路由，當(dāng)光纜出現(xiàn)故障時(shí)，可繼續(xù)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（DCN）傳輸監(jiān)控信息。

3、信息再生技術(shù)：大家知道，信息在光纖通道中傳輸時(shí)，如果光纖損耗大和色散嚴(yán)重將會(huì)導(dǎo)致最后的通信質(zhì)量很差，損耗導(dǎo)致光信號(hào)的幅度隨傳輸距離按指數(shù)規(guī)律衰減，這可以通過全光放大器來提高光信號(hào)功率。色散會(huì)導(dǎo)致光脈沖發(fā)生展寬，發(fā)生碼間干擾，使系統(tǒng)的誤碼率增大，嚴(yán)重影響了通信質(zhì)量。因此，必須采取措施對(duì)光信號(hào)進(jìn)行再生。目前，對(duì)光信號(hào)的再生都是利用光電中繼器，即光信號(hào)首先由光電二極管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)電路整形放大后，再重新驅(qū)動(dòng)一個(gè)光源，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的再生。這種光電中繼器具有裝置復(fù)雜、體積大、耗能多的缺點(diǎn)。而最近，出現(xiàn)了全光信息再生技術(shù)，即在光纖鏈路上每隔幾個(gè)放大器的距離接入一個(gè)光調(diào)制器和濾波器，從鏈路傳輸?shù)墓庑盘?hào)中提取同步時(shí)鐘信號(hào)輸入到光調(diào)制器中，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行周期性同步調(diào)制，使光脈沖變窄、頻譜展寬、頻率漂移和系統(tǒng)噪聲降低，光脈沖位置得到校準(zhǔn)和重新定時(shí)。全光信息再生技術(shù)不僅能從根本上消除色散等不利因素的影響，而且克服了光電中繼器的缺點(diǎn)，成為全光信息處理的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

4、動(dòng)態(tài)路由和波長(zhǎng)分配技術(shù)：給定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浜鸵惶仔枰诰W(wǎng)絡(luò)上建立的端到端光信道，而為每一個(gè)帶寬請(qǐng)求決定路由和分配波長(zhǎng)以建立光信道的問題也就是波長(zhǎng)選路由和波長(zhǎng)分配問題（RWA）。目前較成熟的技術(shù)有最短路徑法、最少負(fù)荷法和交替固定選路法等。根據(jù)節(jié)點(diǎn)是否提供波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，光通路可以分為波長(zhǎng)通道（WP）和虛波長(zhǎng)通道（VWP）。WP可看作VMP的特例，當(dāng)整個(gè)光路都采用同一波長(zhǎng)時(shí)就稱其為波長(zhǎng)通道反之是虛波長(zhǎng)通道。在波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò)中，由于給信號(hào)分配的波長(zhǎng)通道是端到端的，每個(gè)通路與一個(gè)固定的波長(zhǎng)關(guān)聯(lián)，因而在動(dòng)態(tài)路由和分配波長(zhǎng)時(shí)一般必須獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，因此其控制系統(tǒng)通常必須采用集中控制方式，即在掌握了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有波長(zhǎng)復(fù)用段的占用情況后，才可能為新呼叫選一條合適的路由。這時(shí)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由和波長(zhǎng)分配所需時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。而在虛波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò)中，波長(zhǎng)是逐個(gè)鏈路進(jìn)行分配的，因此可以進(jìn)行分布式控制，這樣可以大大降低光通路層選路的復(fù)雜性和選路所需的時(shí)間但卻增加了節(jié)點(diǎn)操作的復(fù)雜性。由于波長(zhǎng)選路所需的時(shí)間較長(zhǎng)，近期提出了一種基于波長(zhǎng)作為標(biāo)記的多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)記交換（MPLS）的方案，它將光交叉互聯(lián)設(shè)備視為標(biāo)記交換路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和管理。在基于MPLS的光波長(zhǎng)標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中的光路由器有兩種：邊界路由器和核心路由器。邊界路由器用于與速率較低的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)接入，同時(shí)電子處理功能模塊完成MPLS中較復(fù)雜的標(biāo)記處理功能，而核心路由器利用光互聯(lián)和波長(zhǎng)變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)標(biāo)記交換和上下路等比較簡(jiǎn)單的光信號(hào)處理功能。它可以更靈活地管理和分配網(wǎng)絡(luò)資源，并能較有效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理及網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)、恢復(fù)。

5、光時(shí)分多址（OTDMA）技術(shù)：該技術(shù)是在同一光載波波長(zhǎng)上，把時(shí)間分割成周期性的幀，每一個(gè)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙（無論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），然后根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）在每幀內(nèi)只按指定的時(shí)隙發(fā)送信號(hào)，然后利用全光時(shí)分復(fù)用方法在光功率分配器中合成一路光時(shí)分脈沖信號(hào)，再經(jīng)全光放大器放大后送入光纖中傳輸。在交換局，利用全光時(shí)分分解復(fù)用。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確，可靠的光時(shí)分多址通信，避免各ONU向上游發(fā)送的碼流在光功率分配器合路時(shí)可能發(fā)生碰撞，光交換局必須測(cè)定它與各ONU的距離，井在下行信號(hào)中規(guī)定光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的嚴(yán)格發(fā)送定時(shí)。

6、光突發(fā)數(shù)據(jù)交換技術(shù)：該技術(shù)是針對(duì)目前光信號(hào)處理技術(shù)尚未足夠成熟而提出的，在這種技術(shù)中有兩種光分組技術(shù)：包含路由信息的控制分組技術(shù)和承載業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組技術(shù)。控制分組技術(shù)中的控制信息要通過路由器的電子處理，而數(shù)據(jù)分組技術(shù)不需光電/電光轉(zhuǎn)換和電子路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，直接在端到端的透明傳輸信道中傳輸。

7、光波分多址（WDMA）技術(shù)：該技術(shù)是將多個(gè)不同波長(zhǎng)且互不交疊的光載波分配給不同的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），用以實(shí)現(xiàn)上行信號(hào)的傳輸，即各ONU根據(jù)所分配的光載波對(duì)發(fā)送的信息脈沖進(jìn)行調(diào)制，從而產(chǎn)生多路不同波長(zhǎng)的光脈沖，然后利用波分復(fù)用方法經(jīng)過合波器形成一路光脈沖信號(hào)來共享傳輸光纖并送入到光交換局。在WDMA系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)任何允許節(jié)點(diǎn)共享信道的多波長(zhǎng)接入，必須建立一個(gè)防止或處理碰撞的協(xié)議，該協(xié)議包括固定分配協(xié)議、隨機(jī)接入?yún)f(xié)議（包括預(yù)留機(jī)制、交換和碰撞預(yù)留技術(shù)）及仲裁規(guī)程和改裝發(fā)送許可等。

8、光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：在全光通信系統(tǒng)中，對(duì)光信號(hào)的波長(zhǎng)、色散和功率等都有特殊的要求，為了滿足ITU-T標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，必須采用光-電-光的光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)對(duì)輸入的信號(hào)光進(jìn)行規(guī)范，同時(shí)采用外調(diào)制技術(shù)克服長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)中色散的影響。光纖傳輸系統(tǒng)所用的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要有直接調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊和外調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊兩種。外調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括電吸收（EA）調(diào)制和LiNbO3調(diào)制等。在光纖傳輸系統(tǒng)中，選用那種光發(fā)模塊要根據(jù)實(shí)際傳輸距離和光纖的色散情況而定。在全光通信系統(tǒng)中，可以采用多種調(diào)制類型的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊，色散容限有1800/4000/7200/12800ps/nm等諸多選擇，滿足不同的傳輸距離的需求，為用戶提供從1km至640km各種傳輸距離的最佳性能價(jià)格比解決方案，并且光轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)射部分的波長(zhǎng)穩(wěn)定度在0~60°C范圍內(nèi)小于±3GHz。

9、副載波多址（SCMA）技術(shù)：該技術(shù)的基本原理是將多路基帶控制信號(hào)調(diào)制到不同頻率的射頻（超短波到微波頻率）波上，然后將多路射頻信號(hào)復(fù)用后再去調(diào)制一個(gè)光載波。在ONU端進(jìn)行二次解調(diào)，首先利用光探測(cè)器從光信號(hào)中得到多路射頻信號(hào)，并從中選出該單元需要接收的控制信號(hào)，再用電子學(xué)的方法從射頻波中恢復(fù)出基帶控制信號(hào)。在控制信道上使用SCMA接入，不僅可降低網(wǎng)絡(luò)成本，還可解決控制信道的競(jìng)爭(zhēng)。

10、空分光交換技術(shù)：該技術(shù)的基本原理是將光交換元件組成門陣列開關(guān)，并適當(dāng)控制門陣列開關(guān)，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構(gòu)成通路。因其交換元件的不同可分為機(jī)械型、光電轉(zhuǎn)換型、復(fù)合波導(dǎo)型、全反射型和激光二極管門開關(guān)等，如耦合波導(dǎo)型交換元件鑰酸鉀，它是一種電光材料，具有折射率隨外界電場(chǎng)的變化而發(fā)生變化的光學(xué)特性。以鈮酸鉀為基片，在基片上進(jìn)行鈦擴(kuò)散，以形成折射率逐漸增加的光波導(dǎo)，即光通路，再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當(dāng)將兩條很接近的波導(dǎo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)合，通過這兩條波導(dǎo)的光束將發(fā)生能量交換。能量交換的強(qiáng)弱隨復(fù)合系數(shù)。平行波導(dǎo)的長(zhǎng)度和兩波導(dǎo)之間的相位差變化，只要所選取的參數(shù)適當(dāng)，光束就在波導(dǎo)上完全交錯(cuò)，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。由此可見，通過控制電極上的電壓，可以得到平行和交叉兩種交換狀態(tài)。

11、光放大技術(shù)：為了克服光纖傳輸中的損耗，每傳輸一段距離，都要對(duì)信號(hào)進(jìn)行電的“再生”。隨著傳輸碼率的提高，“再生”的難度也隨之提高，成了信號(hào)傳輸容量擴(kuò)大的“瓶頸”。于是一種新型的光放大技術(shù)就出現(xiàn)了，例如摻鉺光纖放大器的實(shí)用化實(shí)現(xiàn)了直接光放大，節(jié)省了大量的再生中繼器，使得傳輸中的光纖損耗不再成為主要問題，同時(shí)使傳輸鏈路“透明化”，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，成幾倍或幾十倍地?cái)U(kuò)大了傳輸容量，促進(jìn)了真正意義上的密集波分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展，是光纖通訊領(lǐng)域上的一次革命。

12、時(shí)分光交換技術(shù)：該技術(shù)的原理與現(xiàn)行的電子程控交換中的時(shí)分交換系統(tǒng)完全相同，因此它能與采用全光時(shí)分多路復(fù)用方法的光傳輸系統(tǒng)匹配。在這種技術(shù)下，可以時(shí)分復(fù)用各個(gè)光器件，能夠減少硬件設(shè)備，構(gòu)成大容量的光交換機(jī)。該技術(shù)組成的通信技術(shù)網(wǎng)由時(shí)分型交換模塊和空分型交換模塊構(gòu)成。它所采用的空分交換模塊與上述的空分光交換功能塊完全相同，而在時(shí)分型光交換模塊中則需要有光存儲(chǔ)器（如光纖延遲存儲(chǔ)器、雙穩(wěn)態(tài)激光二極管存儲(chǔ)器）、光選通器（如定向復(fù)合型陣列開關(guān)）以進(jìn)行相應(yīng)的交換。

13、無源光網(wǎng)技術(shù)（PON）：無源光網(wǎng)技術(shù)多用于接入網(wǎng)部分。它以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式為光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）P這間提供光傳輸媒質(zhì)，而這又必須使用多址接入技術(shù)。目前使用中的有時(shí)分多址接入（TDMA）、波分復(fù)用（WDM）、副載波多址接入（SCMA）3種方式。PON中使用的無源光器件有光纖光纜、光纖接頭、光連接器、光分路器、波分復(fù)用器和光衰減器。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用總線形、星形、樹形等多種結(jié)構(gòu)。

全光通信網(wǎng)的概念圖如圖1所示。由圖可見,這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是透明的光網(wǎng)絡(luò),能容納多種業(yè)務(wù)格式。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以通過選擇合適的波長(zhǎng)進(jìn)行透明的發(fā)送或接收。通過對(duì)光交叉連接(0XC)的適當(dāng)配置,可以進(jìn)一步擴(kuò)展透明光傳輸?shù)木嚯x。在全光網(wǎng)的外部還有一個(gè)通用網(wǎng)絡(luò)控制部分,用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu),使得波長(zhǎng)和容量能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,以適應(yīng)通信和業(yè)務(wù)性能不斷變化的需要。

全光網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。按照分層的概念,全光網(wǎng)絡(luò)一般由業(yè)務(wù)層、適配層和光層組成。而光傳輸網(wǎng)又可以垂直劃分為3個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層,即光通路層、光復(fù)用段層和光傳輸段層。光通路層為透明傳輸各種不同格式的客戶層信號(hào)的光通路提供端到端的聯(lián)網(wǎng)功能;光復(fù)用段層為多波長(zhǎng)光信號(hào)提供聯(lián)網(wǎng)功能;光傳輸段層為光信號(hào)提供在各種不同類型的光傳輸媒質(zhì)中傳輸?shù)墓δ堋Ｕ麄€(gè)光傳輸網(wǎng)由光纖構(gòu)成的物理媒質(zhì)層所支持。

全光網(wǎng)絡(luò)由于從端到端采用透明的光通路連接,因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、可靠性高以及具有網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn);它以波長(zhǎng)選擇路由,對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式均具有透明性,可提供多種協(xié)議的業(yè)務(wù)。此外,由于它能根據(jù)業(yè)務(wù)量需求的變化改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有網(wǎng)絡(luò)的可重組性,因而有利于網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。

圖1全光網(wǎng)絡(luò)概念圖

圖2全光網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)

NMS:網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

EMS:網(wǎng)元管理系統(tǒng)

TM:終端復(fù)用

WDM:波分復(fù)用器

OADM:光分插復(fù)用器

OXC:光交叉連接