2000年3月JournalofNanjingUniversityofPostsandTelecommunications(NaturalScience)Mar.2000文章编号:100021972(2000)0120086205全光网中的光交叉连接技术潘志文,尤肖虎(东南大学无线电工程系,江苏南京210096)摘要:光交叉连接技术是实现全光网的关键技术。分析了全光网中的光交叉连接的作用、技术特点以及国际上的进展。关键词:全光网;交叉连接;波分复用中图分类号:TN929111文献标识码:B引言1随着全球通信业务量的飞速增长,业务形式的多样化,高速大容量的宽带综合业务数字网(B2IS2DN)已成为现代通信网络发展的必然趋势。普通单模光纤具有30THz的低损耗带,如能充分利用这一巨大的带宽,就能满足未来宽带通信的需要。基于电子技术的传统通信网,由于电子器件的速率已经越来越接近物理和技术上的极限,进一步提高速率将使系统成本大大增加。电子信号处理速率上限约10Gbit/s,因此,必须克服目前光纤传输网中由于存在光/电-电/光转换而引起的电子瓶颈1,出路是采用全光网。在全光网中,信息从源节点到宿节点的整个传输过程包括交叉连接过程中始终以光的形式存在,抛弃了传统通信网中中继放大过程中的光/电-电/光转换和电的交叉连接设备,从而能够提高网络的速度,并且使整个网络对光信号透明2。图1是全光网的概念化示意图。各用户终端发送的信息(电信号)先汇总到某一个中心节点处,形成高速电信号,再通过接入节点进行电/光转换,以光信号的形式进入光网络层,在此后,信息始终以光信号的形式在网络中进行传输和交叉连接,直至目图1全光网的概念化示意图全光网可以通过多种复用方式来实现,如时分复用(TDM),波分复用(WDM),码分复用(CDM),频分复用(FDM)2。就目前的技术条件来看,发展WDM网是最合适的。因为:首先,WDM网的技术复杂性相对来说比较小;其次,WDM网的传输技术、器件技术等比较成熟,有的已经实现了实用化。所谓WDM,就是将光纤的可用波段分成若干个小信道,每一个信道对应一个波长,使光纤上单波长传输变成多波长同时传输,增加光纤的传输容量3。例如,若每个波长信道的传输速率为10Gbit/s,WDM网中有N个波长信道,则总的传输容量为10NGbit/s。由于WDM具有许多潜在的优点,例如:能有效利用光纤的宽带特性,网络的管理和控制更加灵活,具有透明的代码格式和比特率,更好的网络配置和生存能力。从80年代开始,WDM网引起了国际通信界的广泛关注,各研究机构纷纷开展研究,并且建立了第1期潘志文等:全光网中的光交叉连接技术87的IBM的RAINBOW、欧洲的RACE计划、法国的Al2catel全光网等等4。WDM全光网通常由以下几部分组成5。(1)WDM传输系统:包括发射/接收部分、光纤,以及在线光放大器等。(2)光分插复用器。用来以光的形式上/下路本地信息。(3)光交叉连接(OXC)。WDM网的网络节点设备,通过对光信号进行交叉连接,能灵活地管理光传输网络,是实现可靠的网络保护/恢复,自动化配线,以及网络监控、管理的重要手段。(4)接入节点。电网络层与光网络层的接口,主要负责整个网络的光/电、电/光转换并负责将信息汇总成高速码流,或将高速码流分配到每一个低一级的节点或终端用户。在WDM的组成部分中,OXC是网络中最复杂的节点。它不仅应具备网络间的信息耦合功能,并且还应具备光分插复用功能。此外,网络的可重构性,自愈能力及可扩性等需通过OXC节点实现,所图2为OXC在WDM网中作为网络节点的例。子8图2OXC在全光网中作为网络节点图2中,每条光纤传输N个波长(λ1,,λN)的信号。OXC可以对指定的波长进行处理,以完成对网络进行管理的功能。在WDM网中,受器件响应特性不理想的影响,必然导致信道串扰。为了防止信道串扰,信道间隔必须足够大,因此WDM网中可用的波长数目受到限制。为了解决这个问题,必须对波长进行重用,使较少数目的可用波长能实现较大数目的网络节点的互连。这个功能由OXC来实现。OXC在网络节点通过对指定波长进行互连来实现波212OXC的体系结构一般来说,OXC主要由光交叉连接矩阵、输入接WDM网中OXC的作用和结构2口、输出接口、管理控制单元等模块组成,如图3所示。其中输入接口、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,光交叉连接矩阵对光信号进行交叉连接,管理控制单元负责对光交叉连接矩阵和输入输出接...