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）是指本地交換機或遠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)點與功能優(yōu)點：（1）減少網(wǎng)路的維護運行費用，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)，加強競爭力，提高業(yè)務(wù)收入。（3）大大延長傳輸距離，擴大交換機的覆蓋范圍。（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度很短，可實現(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)），并能升級提供圖像和數(shù)據(jù)等寬帶業(yè)務(wù)。6.1.2無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）1．無源光網(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）?？芍С謱拵I(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。（1）光接收機靈敏度高，中繼距離長（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、光纖和光接收機組成。（1）光發(fā)射機光發(fā)射機的組成框圖如圖所示。光發(fā)射機框圖（2）光接收機光接收機的組成框圖如圖所示。

光接收機框圖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，可以實現(xiàn)超長距離、超大容量的光通信。

6.3.3

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

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

6.3.4

光孤子通信實用化研究進程

20世紀90年代前，孤子技術(shù)在實驗室完成的.1995年后開始現(xiàn)場試驗和實用化研究。現(xiàn)已經(jīng)日趨成熟并已引起工業(yè)界和電信運營商的高度重視，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傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程都在光域內(nèi)進行，而其在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點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)層的拓撲結(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、時分或波分光交換。目前國際上所試驗的全光網(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）光分插復用器（OADM）

（3）摻鉺光纖放大器（EDFA）（4）全光網(wǎng)的管理、控制和運作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)超長波長光纖通信石英光纖的衰耗目前已接近理論極限值，再無多大潛力可挖。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氟化物光纖在波長3.4微米處的衰耗理論極限，可低達10－3dB/km;而金屬鹵化物光纖的衰耗理論極限可低達10－2～10－5dB/km，若真的實現(xiàn)光纖衰耗小于10－3dB/km，中繼距離可達三萬多公里，那么實現(xiàn)全球無中繼的光纖通信就會成為現(xiàn)實。人們把波長大于2微米的通信稱為超長波長光纖通信。其他：光集成技術(shù)它和電子技術(shù)中的集成電路相類似，是把許多微型光學元件如光源器件、光檢測器件、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雜功能的光電部件如光發(fā)送機與光接收機等。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的小信號增益大，噪聲小，并可以實現(xiàn)相位再生，這些特性使得PSA對于未來的1T+系統(tǒng)較有吸引力。光纖放大器發(fā)展動向現(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、擴展傳輸窗口等特性的新型光纖，以改進