光的时分复用.doc

通信0802083001030216霍娟
题目：光的时分复用
光的时分复用
在目前的光纤通信系统中，网络的各个节点要经过多次的光-电、电-光变换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。全光通信的特点全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。全光通信与传统通信网络和现有的光纤通信系统相比，具有如下特点：解决了“电子瓶颈”问题。在目前的光纤系统中，影响系统容量提高的关键因素是电子器件速率的限制。如：电子交换速率大概为每秒几百兆位。采用CMOS技术及ECL技术的交换机系统可以达到G级速率，不久的将来，采用砷化镓技术可使速率达到几十个Gb/s以上，但是电子交换的速率也似乎达到了极限。网络需要更高的速度则应采用光交换与光传输相结合的全光通信。降低成本。在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必需的，如果整个系统均采用光技术，就可以避免这些昂贵的光电转换器件。而且，在全光通信中，大多采用无源光学器件，从而降低了功耗和成本。光时分复用的基本原理光时分复用（OTDM）是在同一光载波波长上，把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的时隙分配原则，使每个ONU在每帧内只能按指定的时隙向上行信道发送信号，在满足定时和同步的条件下，光交换网络可以分别在各个时隙中接收到各ONU的信号而不混扰。其基本原理如图1所示。在发送侧，各ONU从光交换网络到ONU的下行信号中提取发送定时后，其工作波长为λ的锁模激光器产生一定宽度的连续脉冲串，经铌酸锂（LiNbO）调制器受到外加电信号调制，形成n路载有信息的光脉冲，再分别经可变光延时线调整至合适的位置后，即调整到规定的时隙，在光功率分配器中复用成一路光脉冲信号，再经放大送入光纤中传输。在接收端，首先实现全光解复用，即利用1×2光纤分路器取出部分光功率送入定时提取锁相环，提取时钟同步信号，并用此信号激励可调谐锁模激光器产生光控脉冲，去控制全光解复用器，实现光时分解复用，从而获得n路光脉冲信号。然后，送入时分光交换网络中进行交换。光时分复用是光纤通信的未来发展方向，它具有以下特点：（1）提高了传输速率。由于各ONU是在不同时隙依次进入光功率分配器，并合成一路光信号，其信号按时间既紧凑又不重叠地排列着，与各ONU的输入信号相比，提高了传输速率。（2）各ONU发射的信号是周期性的光脉冲信号，只在规定的时隙内发射光脉冲序列。（3）大大提高系统容量。光时分复用只利用一个光载波就可传送多路光脉冲信号，因此，可大幅度提高系统容量。另外，光时分复用还可同其他复用方式相结合，如与DWM相结合，即利用多个光载波来实现时分多路光脉冲信号的传送，可成倍地提高系统容量。（4）采用光时分复用技术比较容易实现信道的按需分配。光时分复用的关键技术为了在光纤通信系统中实现准确、有效、可靠的光时分复用通信，必须采用以下的关键技术。1精确的发送定时在光纤通信系统中，上行信道的光时分复用技术是将上行传输时间分为若干时隙，在每个时隙内只安排一个ONU以分组的方式向光交换网络发送分组信息，各ONU按光交换网络规定的顺序依次向上游发送。为避免各ONU向上游发送的码流在ODN（光配线网）合路时可能发生碰撞，这就要求光交换网络测定它与各ONU的距离后，对ONU进行严格的发送定时。2网络管理控制为了充分发挥全光通信的优势，必须研究开发行之有效的网络管理控制系统。网络的配置管理、信道的分配管理、管理控制协议、网络的性能测试等都是网络管理方面需要解决的技术。由于全光网络采用了先进的复用技术，因此如何根据当前的业务负载及信道的使用情况来动态地分配信道资源，对于全光网络尤为重要。只有高效地分配信道，才可使系统达到最大容量和最佳通信质量。3光放大技术由于光纤存在损耗，光信号在光纤的传输过程中，其幅度随传输距离按指数规律衰减。因此，必须采用放大技术来提高光信号的功率。目前，光信号的放大技术主要包括三种：一是半导体激光放大器。它是在半导体激光器芯片两端镀上增透膜形成的，其单程增益较高。二是非线性光纤放大器，是利用光纤中的非线性效应，即受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）制成的。已实现的有SRS光纤放大器和SBS光纤放大器。三是掺杂光纤放大器，即掺进许多稀土离子（如：Er3+、Pr3+等）。目前，最成熟、应用最广的是掺铒光纤放大器。光放大器在光时分复用通信系统中主要有四种应用：“在线”放大器；“功率”放大器；“前置”放大器；“分布”放大器。4全光信号再生技术在光纤通信中，除了光纤的损耗外，还存在光纤的色散。色散会导致光脉冲展宽，产生码间干扰，使系统的误码率增大，严重影响通信质量。因此，必须