第9章(光纤通信相关技术)概述.ppt

（1）在光网络层实现动态业务分配，缩短了业务提供时间，提高了网络资源的利用率，可根据业务需要提供带宽，是面向业务的网络。 （2）具有端对端网络监控保护、恢复能力，使网络变得更可靠、更安全。 （3）实现了实时的流量工程控制，网络可根据客户层的业务需求，实时动态地调整网络的逻辑拓扑，以避免拥塞，实现了网络资源的最佳配置。 （4）可根据客户的业务等级（SLA）来决定所需要的保护等级。 （5）发现机制；包括邻居发现、拓扑发现和业务发现。 （6）良好的生存性，它可以通过传输网实现（如格形、环形或点到点保护），也可以通过智能光网络的控制平面实现（如动态路由选择）。 （7）为用户提供波长批发、波长出租、带宽运营、按使用量付费、光虚拟专用网（OVPN）、光拨号、基于SLA的业务等。 2）零差接收机 当信号光的角频率ωs和本振光的角频率ωL相等时就构成零差接收机。其组 成框图和外差异步解调接收机相同，其频谱如下图所示：　 ωS ω ES ω EL ωL ω E 9.3 光孤子通信 光孤子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光孤子作 为载体的通信方式称为光孤子通信。光孤子通信的传输距离可达上万公里，甚至几万 公里，目前还处于试验阶段。 光孤子是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲（ps数量级）。 光纤非线性效应和色散单独起作用时，在光纤中传输的光信号都要产生脉冲展宽， 对传输速率的提高是有害的。但是如果适当选择相关参数，使两种效应相互平衡，就 可以保持脉冲宽度不变，因而形成光孤子。 1.光孤子的形成 设波长为λ，光强为|E|2的光脉冲在长度为L的光纤中传输，则光强感应的折 射率变化会使相位发生变化，这种使脉冲不同部位产生不同相移的特性，称为自 相位调制（SPM）。 SPM会引起脉冲载波频率随时间而变化，如图所示，在脉冲上升部分，频率下 移；在脉冲顶部，频率不变（频移为0）；在脉冲下降部分，频率上移。这种由于 频移使脉冲频率改变分布，其前部（头）频率降低，后部（尾）频率升高，就称脉 冲被线性调频，也称频率啁啾（Chrip）。其中，光载波脉冲前部（头）频率降低， 后部（尾）频率升高，称为正啁啾；若光载波脉冲前部（头）频率升高而后部（尾）频率降低，则称为负啁啾。如下图所示的负啁啾现象： 光强 时间/ps 0 0.5 1.0 -15 -10 -5 0 5 10 频率/cm-1 时间/ps -25 0 25 -15 -10 -5 0 5 10 当光脉冲在光纤的反常色散区中传输时（设λD为零色散波长，在λλD时， 称为光纤正常色散区；在λλD时，称为光纤反常色散区），由于非线性效应 产生的啁啾被压缩或展宽，在光纤反常色散区，群速度与光载波频率成正比， 在脉冲中载频高的部分传播得快，而载频低的部分则传播得慢；而在光纤的正 常色散区，群速度与光载波频率仍成正比，但在脉冲中载频高的部分传播得慢， 而载频低的部分则传播得快。如下图所示： 正啁啾（红头紫尾） 前沿 (头) 后沿 (尾) 反常色散 （红慢紫快） 压缩 ( a ) 负啁啾（紫头红尾） 前沿 (头) 后沿 (尾) 反常色散 （红慢紫快） 展宽 ( b ) 由图中可见，脉冲会发生压缩或展宽。因此，适当选择相关参数，可以 使光脉冲宽度保持不变。 2.光孤子通信系统的构成和性能 1）光孤子通信系统的构成 光孤子通信系统主要由光孤子源、光放大器光检测器、脉冲信号发生器、光隔 离器组成，其中，光孤子源是光孤子通信系统的关键。要求光孤子源提供的脉冲宽 度为ps数量级，并有规定的形状和峰值。光孤子通信系统的构成如下图所示： 调制 —→ 探测 —→ 孤子源 EDFA 脉冲源 光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲，即光孤子流，作为信息的载体 进入光调制器，使信息对光孤子流进行调制。被调制的光孤子流经EDFA和光隔离 器后，进入光纤进行传输。在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光孤子所 承载的信息。 2）光孤子通信系统的性能 光孤子通信系统的传输带宽很大，传输速率很高，虽然它的传输距离与常规 的零色散波长系统相比没有太大的优势，但零色散波长系统只能用于单信道传输， 而光孤子系统则可用于WDM系统，使传输速率大幅增加，因而具有广阔的前景。 9.4 光交换技术 所谓光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换，而勿需通过光/电/光的变换。 随着社会的进步，信息量逐年增大，对传送高速数据、活动图象以及高清晰 度电视的需要日益迫切。以电子数字程控技术为主的交换方式已很难满足这一宽 带、高速传输特性的要求，宽带ISDN交换系统迫切希望实现