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老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃
（10 级电子与通信工程 丁 彦 学号：）
随着通信网传输容量的不断增加，光纤通信也发展到了一定的高度。
但是目前的光纤通信技术存在不少弊端， 急需对其进行改进。 为了解
决这些弊端，人们提出了光网络。光网络以其良好的透明性、波长路
由特性、兼容性和可扩展性，已成为下一代高速宽带网络的首选。这
里的光网络，是指全光网络（ All Optical Network ，AON）。
全光网络的概念
全光网络是指光信息流从源节点到目的节点之间进行传输与交
换中均采用光的形式， 即端到端的完全的光路， 中间没有电信号的介
入，在各网络节点的交换， 则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交
叉连接设备（OXC ）。它是建立在光时分复用（OTDM ）或者密集波分
复用（DWDM）基础上的高速宽带信息网。
2 全光网络的特点
全光网络的发明与运用，可以不用在源节点与目的节点之间的各 : .
士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎? ——《论语》
电光交换，弥补了传统光纤通信中存在的带宽限
制、严重串话、 时钟偏移、 高功耗等一些不足， 拥有更强的可管理性、
透明性、灵活性。
全光网络与传统通信系统相比，具有以下一些特点：
1) 节约成本。
由于全光网络中不需要进行光电转换，这就避免使用传统通
信系统中需要的光电转换器材，节省这些昂贵的器材费用，也克
服了传输途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难，大大
提高了传输速率。此外，在全光网络中，大多会采用无源光学器
件，这也带来了成本和功耗的降低。
2) 组网灵活。
全光网络可以根据通信容量的需求，在任何节点都能抽出或
加入某个波长，动态地改变网络结构，组网极具灵活性。当出现
突发业务时，全光网络可以提供临时连接，达到充分利用网络资
源的目的。
3) 透明性好。
全光网络采用波分复用技术， 以波长选择路由， 对传输码率、
数据格式以及调制方式等具有透明性。可方便地提供多种协议的
业务。
4) 可靠性高。
在全光网络中不需要光电转换，在传输过程中没有存储和变
换，采用的许多光器件都是无源的， 极大地提高了传输的可靠性。 : .
太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
全光网络的主要技术、发展及其应用
光纤技术
光纤是光网络的传输媒质， 光纤技术的发展， 直接决定着光网络
技术的发展。光纤可以简单分为单模光纤和多模光纤。 当光纤的直径
减小到一个光波波长的时， 光在其中无反射地沿直线传播， 即只能传
输一个传播模式的光纤，通常称为单模光纤。与多模光纤相比，单模
光纤传输具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩容和成本低的优点。
早期由于技术原因，多使用多模光纤，现在以单模光纤为主。
单模光纤传输的特性及对传输速率的影响如下：
1) 频带宽，通信容量大。目前可用 85 nm 波长区、 1310nm 波长区
和 1550nm 波长区所对应的固定带宽就有约 60 THz，巨大的频带带宽
是光纤最突出的优点，这对传输各种宽频带信息意义十分重要。
2) 损耗低，中继距离长。单模光纤的衰减特性有随波长递增而减小
的总趋势，除了靠近 1385nm 附近由 OH根造成的损耗峰外，在 1310
~1600nm 间都趋于平坦。现在一般都使用 1310nm 波长区和 1550nm
波长区，由于最低衰减常数（ ）位于 1550nm 附近，因此长
距离光纤传输系统都采用 1550nm 波长区。
3) 色散。色散是指光脉冲在光纤中传播的过程中会散开的现象，随
着传输速率的提高， 色散成为传输系统中不可忽视的因素， 它会导致
脉冲间的干扰，造成不可接受的误码率，其数量和波长有关。
4) 非线性效应。系统中使用 EDFA ，使送进光纤的光功率增强很多，
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老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃
从而影响信噪比。
光交换技术
光交换是指不经过任何光 / 电转换，将输入端光信号直接交换
到任意的光输出端。光交换技术作为全光网中的一个重要支撑技术，
在全光网络中发挥着重要的作用。 其中最关键工作是波长变换， 光交
换实质上也是对光的波长进行处理，也可称为波长交换。
光交换技术能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台，
尽管现有的通信系统都采用电路交换技术， 但发展中的全光网络却需
要由纯光交换技术来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议
透明性。光交换技术为进入节点的高速信息流提供动态光域处理， 仅
将属于该节点及其子网的信息上下路并交由电交换设备继续处理，这
样做具有以下几个优点：
1) 可以克服纯电子交换的容量瓶颈问题；
2) 可以大量节省建网和网络升级成本。如果采用全光网技术，将使
网络的运行费用节省 70% ，设备费用节省 90%；
3) 可以大大提高网络的重构灵活性和生存性，以及加快网络恢复的
时间。
光交换可分为光路光交换和分组光交换 2 类。光路交换又可分
成 3 种类型，即空分（ SD）、时分（ TD）和波分 / 频分（ WD/FD）光
交换，以及由这些交换形式组合而成的结合型。 : .
先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹
空分光交换是使光信号的传输通路在空间上发生改变， 基本原理
是将光交换元件组成门阵列开关， 并适当控制门阵列开关， 即可在任
一路输入光纤和任一路输出光纤之间构成通路。 空分光交换按光矩阵
开关所使用的技术又分成基于波导技术的波导空分与使用自由空间
光传播技术的自由空分光交换。
时分光交换是以时分复用为基础， 运用时隙互换原理来实现交换
的功能。即把一条复用信道划分成若干个时隙， 每个基带数据光脉冲
流分配占用一个时隙，N 个基带信道复用成高速光数据流信号进行传
输。时分光交换的关键是开发高速光逻辑器件。
波分/ 频分光交换是以波分复用为基础， 信号的实现是通过不同
波长，选择不同网络通路完成，由波长开关进行交换。波分光交换由
波长复用器、波长选择空间开关和波长互换器组成。
混合光交换是指在一个交换网络中同时应用 2 种以上的光交换
方式。常用混合交换方式有空分+时分，空分 +波分，空分 +时分 +波分
等复合方式。
目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的，随着
光交换技术的不断发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术
的光交换机将会逐步被研究和开发出来。
由光电交换技术实现的交换机通常在输入输出端各有两个有光
电晶体材料的波导， 而最新的光电交换机则采用了钡钛材料， 这种交
换机使用了一种分子束取相附生的技术， 与波导交换机相比， 该交换
机消耗的能量比较小。
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海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐
液晶光交换机将会成为光网络系统中的一
个重要设备，该交换设备主要由液晶片、极化光束分离器、成光束调
相器组成， 而液晶在交换机中的主要作用是旋转入射光的极化角。 当
电极上没有电压时，经过液晶片的光线极化角为90°，当有电压加
在液晶片的电极上时，入射光束将维持它的极化状态不变。
另外，市场上目前又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交
换机，这种类型的交换机可以由小型化的机械系统激活， 而且它的体
积小，集成度高， 可大规模生产，我们相信这种类型的交换机在生产
工艺水平不断提高的将来，一定能成为市场的主流。
随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和
自愈功能在光通信领域中越来越重要。采用光交换技术可以克服电子
交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的
重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。
光交叉连接（ OXC ）技术
光交叉连接 （OXC ） 是用于光纤网络节点的设备， 是全光网络的
关键器件。 光交叉连接技术是通过对光信号进行交叉连接， 能够灵活
有效地管理光纤传输网络，实现可靠的网络保护 /恢复以及自动配线
和监控的重要手段。
光交叉连接（ OXC ）主要由光交叉连接矩阵、输入接口、输出接
口、 管理控制单元等模块组成 （如 错误 未找到引用源。 ）。为增加 OXC
的可靠性，每个模块都具有主用和备用的冗余结构；为增加 OXC 的 : .
吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎? ——《论语》
可靠性。 OXC 会自动进行主用和备用的倒换。光交叉连接矩阵是 OXC
的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠，并且要具有单向、
双向和广播形式的功能。 输入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。管理控制单元通过编程对光交叉连接
矩阵、输入输出接口模块进行监测和控制。
输入
光交叉 输出
端口
连接矩阵 端口
管理控制单元
1 OXC 的一般构成
通常根据 OXC 是否具有疏导低速业务流的能力以及疏导能力的