全光网络技术发展趋势研究

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1、课程报告科目现代通信系统姓名江海蓉学号2013358专业信号与信息处理指导老师李晖全光通信网目前，光通信的发展主要向更大的容量发展，但是，在向大容量进军的同时，如何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经逐渐被人们关注。为此人们提出了全光通信网的概念，指出了未来光通信的发展方向。1.1全光网概述随着社会的进步，可以极大丰富和改善人们通信效果和质量的宽带视频、多媒体业务、基于IP的实时/准实时业务等新兴数据业务的社会需求不断增长。由于新兴业务占用的带宽资源较多，高速宽带综合业务网络已成为本世纪通信网络的发展趋势

2、，而光纤具有巨大的带宽，1.55μm波长附近200nm范围内，传输损耗较低。由公式f=c/λ，其中f为频率、λ为波长、c=3×108m/s为光速，可得知200nm的对应带宽约为25THz（1THz=1012Hz）。在1.3μm波长附近，也有约25THz可利用的带宽。这样，一根光纤可提供的理论传输带宽约为50THz。但是，目前串行电信号传输速率上限为40Gbps，即使用此速率在光纤上传输，也仅利用了光纤容量的千分之一。在众多的网络技术实现方案中，基于电子技术的网络方案由于受限于器件工作上限速率40G，难以完成高速

3、宽带综合业务的传送和交换处理，网络中还会出现带宽“瓶颈”。只有基于光纤的全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理能力，打破信息传输的“瓶颈”，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求。全光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络的最基本单元。由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络以其良好的透

4、明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。未来光通信网络发展的主要趋势为：组网方式开始从简单的点到点传输向光层联网方式前进，改进组网效率和灵活性；光联网将从静态联网开始向智能化动态联网方向发展，改进网络响应和生存性是未来发展的一项主要任务；智能网络对于运营商在竞争中推出与众不同的服务，以及节省运营开支起着至关重要的作用。1.2通信网络的发展概况1.第一代网络———电缆网络电缆网络采用传输电缆将各网络节点连接在一起，该传输网络技术已经相当成熟，根据传输信号不同，传输电缆可以是同

5、轴电缆也可以是双绞线电缆，该网络传输损耗大，频带较窄，主要利用频分复用技术(FDM)来提高带宽。电缆网络具有以下特点:主要用于传输模拟信号；各传输节点对信号产生一定的时延、噪声和失真；传输距离较短；可靠性较低，25这些特点是由于整个网络都是在电信号领域完成信号的传输、交换、处理等功能，必然受到电子器件自身物理参数极限的限制。2.第二代网络———光电混合网络光电混合传输网络是在各个节点之间用光缆代替电缆，实现节点之间传输光缆化，节点仍采用电子处理与交换设备，节点至用户终端之间仍采用电缆网络，这是目前广泛采用的网络

6、。光缆与电缆比较具有如下优点:通信容量大，传输距离远，抗电磁干扰性能好，传输质量佳，节省金属材料资源。特别是数字传输干线采用时分复用(OTDM)技术，充分挖掘光纤的带宽资源，实现大容量信息在网络节点上的交换。目前应用最广的是数字同步复接体系(SDH)，这种网络实现了传输干线信息的远距离高速大容量传输。3.第三代网络———全光网络全光网络以光节点代替电节点，光节点之间采用光纤互联在一起，实现信息完全在光领域的传输与交换，是未来信息网络的核心。全光网络最显著的优点是它的开放性，它对所有不同调制频率、不同速率和协议、

7、不同制式的信号都同时兼容，是完全透明的，并允许几代传输设备(PDH/SDH/ATM)共存于一个传输网络系统；全光网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点(包括无源分路/合路器)而不必安装新的信号交换与处理设备。全光网络与光电混合网络的最大区别在于它具有最少量的电/光-光/电转换设备，任何一个光节点都无需为其他节点处理信息与服务，光节点与用户终端之间的信号传输与处理均在光域进行。全光网络具有如下优点：1)提供巨大的带宽。2)与无线或铜线比，处理速度高且误码率低。3)采用光路交换的全光网络具有协议透明性，即对

8、信号形式无限制。允许采用不同的速率和协议，有利于网络应用的灵活性。4)全光网中采用了较多无源光器件，省去了庞大的光/电/光转换工作量及设备，提高网络整体的交换速度，降低了成本并有利于提高可靠性。对于全光网络的发展来说，目前还存在一些技术挑战，如光网络的网络管理、网络的互连和互操作、光性能的监视和测试等。网络管理除了基本的功能外，核心光网络的网络管理应包括下列功能：光波长路由管理、端到端