光纖通信第六章2014

光纖通信第六章光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù)光纖通信的發(fā)展方向主要內(nèi)容光接入技術(shù)相干光通信全光通信（光交換、光放大器）（空間光通信）100G6.1.1基本概念

1．光接入網(wǎng)基本概念及位置所謂接入網(wǎng)就是指端局到用戶環(huán)路之間的所有機(jī)線設(shè)備，通常又稱為用戶網(wǎng)，如圖所示。光接入網(wǎng)（OAN）是指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端交換模塊與用戶設(shè)備之間采用光傳輸或部分采用光傳輸?shù)南到y(tǒng)。接入網(wǎng)在電信網(wǎng)中的位置6.1光接入技術(shù)2．OAN的優(yōu)點(diǎn)與功能優(yōu)點(diǎn)：（1）減少網(wǎng)路的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用，降低故障率。（2）利于開發(fā)新業(yè)務(wù)，特別是寬帶多媒體業(yè)務(wù)，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高業(yè)務(wù)收入。（3）大大延長(zhǎng)傳輸距離，擴(kuò)大交換機(jī)的覆蓋范圍。（4）引入OAN后，連接到用戶設(shè)備的雙絞線或同軸電纜段的長(zhǎng)度很短，可實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸，充分利用現(xiàn)有的巨大的網(wǎng)絡(luò)投資。

功能：OAN可為企事業(yè)單位和居民住宅用戶服務(wù)；OAN工作于多廠家、多類型交換機(jī)環(huán)境；OAN能提供所有原來銅纜網(wǎng)所提供的業(yè)務(wù)（主要是2Mbit/s以下速率的業(yè)務(wù)），并能升級(jí)提供圖像和數(shù)據(jù)等寬帶業(yè)務(wù)。6.1.2無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）1．無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的應(yīng)用類型與組網(wǎng)

應(yīng)用類型：按ONU所處的位置不同，可將PON分為3種基本的應(yīng)用類型，光纖到路邊（FTTC），光纖到大樓（FTTB），光纖到家（FTTH）和/或光纖到辦公室（FTTO）。2．PON的業(yè)務(wù)支持能力

PON可支持2.048Mbit/s以下速率的窄帶業(yè)務(wù)，基本業(yè)務(wù)有下面7種：普通電話業(yè)務(wù)（POTS）、租用線、分組數(shù)據(jù)、ISDN基本速率接入（BRA）、ISDN基群速率接入（PRA）、n×64kbit/s和2.048Mbit/s（成幀和不成幀）。可支持寬帶業(yè)務(wù)，諸如單向廣播式業(yè)務(wù)（如CATV業(yè)務(wù)）、雙向交互式業(yè)務(wù)（如VOD或數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)）和模擬廣播業(yè)務(wù)等。6.2相干光通信技術(shù)相干光通信系統(tǒng)：利用先進(jìn)的調(diào)制方式和外差接收構(gòu)成的一種新型系統(tǒng)。相干光通信系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）光接收機(jī)靈敏度高，中繼距離長(zhǎng)（2）頻率選擇性好，通信容量大（3）具有多種調(diào)制方式

相干光通信系統(tǒng)的組成與基本原理相干光通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纖和光接收機(jī)組成。（1）光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)的組成框圖如圖所示。光發(fā)射機(jī)框圖（2）光接收機(jī)光接收機(jī)的組成框圖如圖所示。

光接收機(jī)框圖6.3光孤子通信技術(shù)

8.3.1光孤子通信技術(shù)的起源孤子（Soliton）又稱孤立波，是一種特殊形式的超短脈沖，或者說是一種在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變的脈沖狀行波。有人把孤子定義為：孤子與其他同類孤立波相遇后，能維持其幅度、形狀和速度不變。

1834年英國(guó)海軍工程師ScottRussel觀察到河面上船過后隆起的水波可以保形傳輸，從此揭開了孤子理論的研究序幕。

1973年，Hasegawa與Tappert一起從理論上證明了光孤子脈沖能在光纖中保形傳輸這一現(xiàn)象，這種發(fā)現(xiàn)誘發(fā)了人們將光孤子作為一種信息載體用于高速通信的遐想。

6.3.2

光孤子通信技術(shù)的基本原理光孤子(OpticalSoliton)就是一種具有雙曲正割形狀的光脈沖，這種脈沖在光纖中傳輸是利用光纖的群速度色散（GVD）和非線性作用中的自相位調(diào)制（SPM）兩種影響達(dá)到平衡的情況下，從而能保持原來的形狀傳輸。利用光孤子的這種特性，可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離、超大容量的光通信。

6.3.3

光孤子通信技術(shù)的新進(jìn)展（1）理論研究進(jìn)展（2）色散管理孤子（DMS）

DMS比普通孤子系統(tǒng)具有更長(zhǎng)的光中繼距離，可達(dá)120～140km，而普通孤子系統(tǒng)僅為30～50km。

6.3.4

光孤子通信實(shí)用化研究進(jìn)程

20世紀(jì)90年代前，孤子技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室完成的.1995年后開始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)用化研究?，F(xiàn)已經(jīng)日趨成熟并已引起工業(yè)界和電信運(yùn)營(yíng)商的高度重視，它將是下一代光纖通信的主流方式。6.4全光通信網(wǎng)

6.4.1

全光網(wǎng)的概念全光網(wǎng)是指用戶與用戶之間的信號(hào)傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程都在光域內(nèi)進(jìn)行，而其在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的交換則使用高可靠、大容量和高度靈活的光交叉連接設(shè)備（OXC）。

6.4.2

全光網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)可以分為光網(wǎng)絡(luò)層和電網(wǎng)絡(luò)層。光網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)形、星形和網(wǎng)孔形等，交換方式各采用空分、時(shí)分或波分光交換。目前國(guó)際上所試驗(yàn)的全光網(wǎng)更注重于波分光交換的應(yīng)用。

6.4.3全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)（1）光交叉連接設(shè)備（OXC）（2）光分插復(fù)用器（OADM）

（3）摻鉺光纖放大器（EDFA）（4）全光網(wǎng)的管理、控制和運(yùn)作①網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層一致的問題。②使用新的監(jiān)控方法的問題。③協(xié)調(diào)處理好不同系統(tǒng)、不同傳輸層之間關(guān)系的問題。6.5智能光網(wǎng)絡(luò)

智能光網(wǎng)絡(luò)

智能光網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)及功能

ASON的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

ASON控制平面及其核心技術(shù)超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信石英光纖的衰耗目前已接近理論極限值，再無(wú)多大潛力可挖。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氟化物光纖在波長(zhǎng)3.4微米處的衰耗理論極限，可低達(dá)10－3dB/km;而金屬鹵化物光纖的衰耗理論極限可低達(dá)10－2～10－5dB/km，若真的實(shí)現(xiàn)光纖衰耗小于10－3dB/km，中繼距離可達(dá)三萬(wàn)多公里，那么實(shí)現(xiàn)全球無(wú)中繼的光纖通信就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。人們把波長(zhǎng)大于2微米的通信稱為超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信。其他：光集成技術(shù)它和電子技術(shù)中的集成電路相類似，是把許多微型光學(xué)元件如光源器件、光檢測(cè)器件、光透鏡、光濾波器、光柵等集成在一塊很小的芯片上，構(gòu)成具有復(fù)雜性能的光器件；還可以和集成電路等電子元件集成在一起形成功能更復(fù)雜功能的光電部件如光發(fā)送機(jī)與光接收機(jī)等。采用光集成技術(shù)，不僅使設(shè)備的體積、重量大大減少，而且提高了穩(wěn)定性與可靠性。Tbit以太網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)相比傳統(tǒng)商用的摻鉺光纖放大器（EDFA），拉曼光放大器（RamanOA）和相位敏感型放大器（PSA）具有更低的噪聲指數(shù)，是未來通信系統(tǒng)中低噪聲放大的重要光放技術(shù)。PSA的小信號(hào)增益大，噪聲小，并可以實(shí)現(xiàn)相位再生，這些特性使得PSA對(duì)于未來的1T+系統(tǒng)較有吸引力。光纖放大器發(fā)展動(dòng)向現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)大多基于G.652/655單模光纖，為了適應(yīng)諸如Terabit高速傳輸系統(tǒng)，研究者正致力開發(fā)具有大有效面積/低非線性、低損耗、擴(kuò)展傳輸窗口等特性的新型光纖，以改進(jìn)