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1、2004.9.7,全 光 网 络,内容提要,复习相关内容；全光网络关键技术简介：全光网络关键器件之光连接器,全光网络的概念,全光网络的概念：是指网络中直到用户端节点之间的信号通路仍保持着光的形式，即：端到端的链路中间没有光电转换。换句话说，只有信号在进入和离开网络时才进行电/光（E/O）和光/电（O/E）转换，而在网络中的传输和交换过程始终以光的形式存在。,全光网络的概念,全光网络的特性：1.开放的、能够支持各种业务的光网络；2.光网络灵活、易升级；3.由于没有电/光（E/O）和光/电（O/E）转换，允许存在各种不同的传输协议和编码形式，使信息传输更具透明性，并突破“电子瓶颈”的限制。4.具有
2、更高效的保护和恢复能力；5.具有简单、有效的网络控制和管理功能。,全光网络的概念,光多址技术 光波分多址 光时分多址 副载波多址,全光网络的概念,光波分多址技术的原理。将多个不同波长且互不交叠的光载波分配给不同的光网络单元（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时钟进行调制，从而产生不同波长的光脉冲。然后利用波分复用技术形成一路光脉冲信号来共享传输光纤，并送人交换局。,全光交换技术,传统的光交换：传统的光交换，交换过程中存在光/电、电/光，交换容量受到电子器件工作速度的限制，导致光通信系统带宽受限制。,IN,电/光,光/电,节点1,节点2,OUT,全光交换
3、技术,全光交换特点：全光交换在传输线路及交换机之间无需设立（）、（），能够充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应等优点。,全光交换技术,全光交换的5种方式：空分（SD）光交换；时分（TD）光交换；波分（WD）光交换；复用型光交换；自由空间光交换。,空分（SD）光交换,是指：空间划分的交换。基本原理是将光交换元件组成门阵列开关，并适当控制门阵列开关。即：可在任一路输入光纤和任一路输出光纤之间构成通路。,时分（TD）光交换,时分光交换的原理与现行电子程控交换中的时分交换完全相同在时间轴上将复用的光信号的时间位置 ti 转换成另一时间 tj.时分光交换系统能与传输系统很好地配构成全光网。时分光交换网
4、由时分型交换模块和空分型交换模块构成。,波分（WD）光交换,是指：信号不同的波长（或频率）选择不同的通路来实现光交换。优点：能充分利用光路的宽带特性。基本元件：可调波长滤波器和波长变转器 从输入的复用光信号中选出所需波长的光信号。将选出的光信号变换成适当的波长后 输出。,波长变转器,可调波长滤波器,复用型光交换,是指：在一个交换网络中同时应用两种以上的光交换方式。如：空分波分复用性光交换系统、波分时分复用型光交换系统。如若波分和时分的复用数均为16，那么最终可实现的复用数可达256(1616)。,自由空间光交换,可以看作是一种空分光交换。具有很高的分辨率（如在1mm范围内具有高达10um量级的
5、分辨率），因此把它归为一种光交换。,全光交换技术小结,在理想的全光网中，信号的交换、选路、传输、恢复等功能均是以光的形式进行。然而目前的全光网络并非整个网络的全部光学化，而是指光信息在传输和交换过程中以光的形式存在，用电学方法实现控制部分。,光插/分复用,光插/分复用器（OADM）是全光网络的核心技术之一。它可以处理任何格式和速率的信号，能够提高网络的可靠性、降低节点成本、提高网络运行效率，是组建全光网络必不可少的关键设备。,DEM,MUX,Drop,Add,光监控信道（OSC）,OA,OA,OADM的节点结构,W-C,开关阵列,光插/分复用器,器件简介（OADM）：该器件位于多节点光纤通信网
6、中间节点处，作用是下载（Drop)光通道中通往本地信号，同时上载（Add)本地用户发往其他节点用户的信号进入复用光通道。基本要求：使所需波长上/下路的同时，保证其他波长无阻塞的通过！,光插/分复用器,光插/分复用器是以波长为基本操作单位，使用户可以方便地在节点处加载和下载信号，从而大大地提高整个光网络的吞吐量，增加网络的灵活性。分类：非重构型 重 构 型,光交叉连接,OXC是用于光纤网络节点的设备，通过它对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光纤传输网络。OXC是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。,光交叉连接,光交叉连接简介：OXC主要由光交叉连接矩阵、输入/输出接口管理
7、控制单元等模块组成。为了增加OXC的可靠性，每个模块都具有主用和备用的冗余结构，OXC自动进行主/备倒换。输入/输出接口直接与光纤链路相连，分别对输入/输出信号进行适配、放大。,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,1,2,3,4,1,2,3,4,动态交叉连接,光开关,光交叉连接,OXC核心：光交叉连接矩阵要求：无阻塞、低串扰、低延迟、无偏振依赖、宽带、可靠性高，并具有单向、双向和广播形式的功能。OXC类型：空分、时分、波分三种,用DWDM+光开关可构成OADM、OXC等光交换系统,本节点信息,输入光纤1234,DEM,MUX,输出光纤1234,1,1,2,2,3,3
8、,4,4,Drop,Add,OADM,波长变换,WC是指：将一个调制在载波上信息变换成不同波长的光载波的技术，这样的变换可以允许在几个全光网段中的波长得到重新使用。为什么需要波长变换？,波长变换原因？,第一次缺席的同学的第一次作业。,信道争夺解决技术,在全光网络中，急需解决的问题是输出端的信道争夺问题。信道争夺往往发生在从两个输入口进入的同一波长的数据信息要求从同一输出端口输出时。三种解决方案：本地缓冲、偏转迂回、波长变换,方案一本地缓冲,Ch.1,1,Ch.1,1,Ch.2,1,Ch.2,1,节点1,节点2,缓冲器,方案二偏转迂回,Ch.1,1,Ch.1,1,Ch.2,1,Ch.2,1,节点
9、1,节点2,节点3,方案三波长变换,Ch.1,1,Ch.1,1,Ch.2,1,Ch.2,1,节点1,节点2,进入数据信号的同步技术,是保证光网络中有效开关和路由以及传输信息正确复原的关键技术。,前端识别技术,光网络和电网络都需要在中间节点处进行前端识别。典型代表：使用光纤中孤子的相位依赖的相互作用；使用进入的信息包地址来探测并给开关发送控 制信号；使用延迟线译码器、时隙交换执行开关等；TOAD高速光解复用器读出地址比特；空间频率处理；可调谐Bragg光栅。,全光信息再生技术,光纤的损耗和色散严重影响通信的质量。损耗导致光信号幅度随传输距离按指数规律衰减；色散导致光脉冲展宽，造成码间干扰，使系统
10、的误码率增大，严重影响通信质量。因此，必须采取措施对光信号进行再生。,全光信息再生技术,目前对光信号的再生利用光电中继器。（装置复杂、体积大、耗能多）全光信息再生技术不仅能从根本上消除色散等不利影响，而且克服了光电中继器的缺点，使之成为全光信息处理的基础技术之一。,全光信息再生技术,其中一种是：在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器，从链路传输的光信号中提取同步时钟信号并输入到光调制器中，对光信号进行周期性同步调制，从而使光脉冲变窄，并使光脉冲位置得到校准和重新定时，从根本上消除色散等不利因素影响。,网络管理和控制技术,为了充分发挥全光网的优势，必须具有行之有效的网络管理和控
11、制系统。（网络配置管理、信道的分配管理、控制协议管理、网络性能测试）否则，全光网无法商用，只能进行实验室的相关试验。,全光网络的关键器件,*,光有源器件,光源,光放大器,光检测器,光无源器件,光耦合器,光开关,光隔离器,光衰减器,光调制器,光器件的分类,光连接器,第一节、光连接器,功能,用于光纤设备和光纤之间，光纤和光纤之间,光纤与其它部件之间，设备和设备之间的连接。又叫活接头。,光源,光中继,光检测器,尾纤,光耦合器,光测试仪器,光跳线,1、平面对接型光纤连接器（FC型face connect）,FC 型光纤连接器,使用方法：将带有接收光纤和发射光纤的插针体分别插入套筒中，将螺旋拧紧，就实现了光纤的耦合。,螺旋式连接,问题所在：FC 型光纤连接器的接头时平面型，产生菲涅尔反射，形成损耗和引入噪声。,菲涅耳反射：光在不同折射率的介质平面的交界面上会发生入射光的部分反射。,
