全光网络(全光网络解决方案)

全光网络

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全光网，又称宽带高速光联网，它以波长路由光交换技术和波分复用传输技术为基础，在光域上实现信息的高速传输和交换，数据信号从源节点到目的节点的整个传输过程中始终使用光信号，在各节点处无光/电、电/光转换。全光网，从原理上讲就是网中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。

全光网技术是光纤通讯领域的前沿技术，是21世纪真正的高速公路。目前，许多国家都把全光网作为建设“信息高速公路”的基础，将其提升到战略地位的高度。

全光网的优点

全光网与现有光纤网的区别之一在于其波长路由，通过波长选择性器件实现路由选择。其二是信号传输无电中继，具有信号透明性，即数据速率透明和信号格式透明。另外全光网还具有可扩展性、可重构性和可操作性。具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点：

1．简单可靠。全光网结构简单，端到端采用透明光通路连接，沿途没有光电转换与存储，网中许多光器件都是无源的，便于维护、可靠性高。

2．可扩展性好。加入新的网络节点时，不影响原有的网络结构和设备，降低成本，具有网络可扩展性。

3．透明传输。全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议业务，可不受限制地提供端到端业务。

4．灵活重组。可根据通信业务量的需求，动态地改变网络结构，充分利用网络资源，具有网络可重组性。

5．快速恢复。实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms，对绝大多数业务无损伤。

6．提供多种业务。全光网提供多种宽带信息业务，包括数据、音频和视频通信，可以把全光网支持的业务及应用分为3类：

传统数字信号业务，其数据速率范围从低速Kbps至高速Gpbs，如异步传送模式（ATM）、局域网的互连、多路数字电话、以太网等。

模拟信号业务，如有线电视（CATV）节目的多路传送。

用户需要光接口业务，高速数据和多媒体业务，包括视频工作站、大规模数据库和多路高清晰度电视等，这将是全光网业务的主流。

全光网的网络结构

全光通信网络的结构分为服务层（Service layer）和传送层（Transport layer），网络传送层分为SDH层、ATM层和光传送层。光传送层由光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）组成。在光传送层，通过迂回路由波长（Rerouting wavelength），在网络中形成大带宽的重新分配。在光缆断开时，光传送层起网络恢复（Restoration）的作用。在远端，光纤环中的光分插复用器OADM插入/分离所确定的波长通道至ATM复用器，而OXC则连接两个光WDM环路到ATM交换机。利用波分复用技术的全光网将采用三级体系结构。0级（最低一级）是众多单位各自拥有的局域网（LAN），它们各自连接若干用户的光终端（OT）。每个0级网的内部使用一套波长，但各个0级网多数也可重复使用同一套波长，1级可看作许多城域网（MAN），它们各自设置波长路由器连接若干个0级网。2级可以看作全国或国际的骨干网，它们利用波长转换器或交换机连接所有的1级网。

关键技术

全光网是通信网发展的目标，分两个阶段完成。第一个阶段为全光传送网，即在点对点光纤传输系统中，全程不需要任何光/电和电/光的转换。长距离传输完全靠光波沿光纤传播，称为发端与收端间点对点全光传输。第二个阶段为完整的全光网。在完成上述用户间全程光传送网后，有不少的信号处理、储存、交换以及多路复用/分用、进网/出网等功能都要由光子技术完成。完成端到端的光传输、交换和处理等功能，这是全光网发展的第二阶段，即完整的全光网。

由此，实现全光网大致有以下几种关键技术。为了补偿传输上的光功率损耗，需要光放大器，但是光放大器方面存在带宽限制，限制了可用的波长资源。为了实现从传输设备中上下路某个波长信号，需要光分插复用器。为了直接在光域内实现路由选择、网络恢复等，需要使用光交叉连接器件。光分插复用器和光交叉连接器件因为存在大量的光开关和光滤波器，光信号串扰严重，在网络中会积累。另外还有光滤波器的级联会影响总通带特性；波长转换技术不成熟；网络运行、管理和控制方案不成熟等。这些障碍都限制了全光网络的规模。

目前世界各国正在计划和开发中的全光网主要集中在美国、欧洲和日本。实验网有多种，其中METON（城域光网络）是现在全光网研究中的一个典型代表。实验网采用8个波长、8个节点的波分复用环形网，码率为2.5Gbit/s和10Gbit/s，系统最大容量为80Gbit/s。