通信与网络中的全光OCDMA技术分类及发展
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2020-12-08
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通信与网络中的全光通信与网络中的全光OCDMA技术分类及发展技术分类及发展
全光通信系统中，光复用技术是不可缺少的一部分。已有的光复用技术有波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、
时分复用(TDM)、空分复用、副载波复用(SCM)、码分复用(CDMA)等。现在大部分研究工作集中于WDM系统、
OTDM系统或二者混合方法。但是，随着编码技术的发展，OCDMA因具有其他复用方式所不具备的优点，如异
步、高速、宽带，可靠及随机接人性等，而具有广阔的应用前景。从1990年开始，就有人投入到OCDMA系统
的研究工作中，至今实验室已成功实现了64码片1．25Gb／s的传输速率。专家预言OCDMA系统的商业化将成
为通信发展史的又一重大里程碑。 1 OCDMA系统基本原理 CDMA技
全光通信系统中，光复用技术是不可缺少的一部分。已有的光复用技术
有波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、空分复用、副
载波复用(SCM)、码分复用(CDMA)等。现在大部分研究工作集中于
WDM系统、OTDM系统或二者混合方法。但是，随着编码技术的发
展，OCDMA因具有其他复用方式所不具备的优点，如异步、高速、宽
带，可靠及随机接人性等，而具有广阔的应用前景。从1990年开始，就
有人投入到OCDMA系统的研究工作中，至今实验室已成功实现了64码
片1．25Gb／s的传输速率。专家预言OCDMA系统的商业化将成为通信
发展史的又一重大里程碑。
1 OCDMA系统基本原理 CDMA技术在移动通信中已经取得了很大成
功，将这种码分多址技术应用到光纤通信系统中，就得到了OCDMA通
信系统，两者的技术原理相似。在发送节点，编码器对数据流的每个比
特"1"按规律编码，形成光脉冲序列，比特"0"不编码，由全0序列代替。
每个节点的码型不同，代表不同用户地址。通过光纤和星形耦合器，将
编码后的光序列发送到每个接收节点。在接收端，如果译码器与编码器
匹配，译码信号为自相关输出，得到大自相关峰(同时伴有小的旁瓣)，
否则为互相关输出。译码信号通过光阈值开关或高速光电接收器接收，
在比较器中，输出的电信号与阈值相比较，若信号值大于阈值，输?
quot;1"，反之则输出"0"，从而恢复原始数据。
按编码方式的不同，可分为时域编码(DS-CDMA)和频域编码(FH-
CDMA)。在DS-CDMA中，每一个传输比特用脉冲时域序列组成的码字
来定义，FH-CDMA中，码片或字节的载频相应于定义好的码序列而变
化。与光纤的巨大带'宽相结合，RCDMA所需解决的许多问题，如：噪
音干扰能力、克服远近效应、抗多径衰落能力等都不再重要，人们更关
心的是他的多址功能码型选择时，更强调的是其正交性和容纳用户能
力。在这方面OCDMA具有其新的特点和优势。
2 OCDMA技术发展
OCDMA的发展在某种意义上是编码技术的发展。20世纪80年代中期，
国外有人提出采用双极性Gold码对用户数据进行电CDMA编码，光电转
换后之后再由光纤传输。这种编／解码方式不可避免地受限于电子"瓶
颈"问题，只能在中、低速光通信中应用。后来有人采用光延迟线编码
技术对光信号直接进行光编／解码，实现了真正意义上的OCDMA编／
解码。早期的编码器仅对光强进行编码，从而OCDMA技术也只能应用
于非相干光系统，不能使用RCDMA中性能优良的双极性码。这使得
OCDMA系统的码型设计一度成为一个关键问题。码型设计的发展经历
了素数码(PC)、光准正交码(OOC)、扩展素数码(EPC)、二次同余码
(QC)、扩展二次同余码(EQC)和混合码(HC)等。这些都是单极性码，通
常应用于一维非相干OCDMA系统中。随着光源技术及光栅编码器技术
的发展，与相干光通信技术相结合的双极性码OCDMA系统日益受到重
视，并在实验室取得成功。此外有关二维OCDMA系统的研究也日见深
入。
目前OCDMA技术在实验室内已取得重大成就。将OCDMA技术与time-
gating技术相结合，可实现在50km NZ-DSF上以160 Gchip／s码片速
率、1．25Gb／s速率的无误码传输。但该系统的商用化还存在许多问
题。1998年，CodeStream technologies公司宣布实现了OCDMA商用
产品，但3年后该公司即提出破产保护申请。2001年11月6日APN公司
推出的APN-1008OCDMA多路复用器引起轰动。该产品以OCDMA技术
为核心，支持多种速率(10Mb／s～10Gb／s)，多路协议
(TDM，cell，packet)和多种拓扑结构(ring，mesh，bus，tree)，并可
在保持当前光网现有投资状况下，增加用户容量和网络冗余量。这被专
家们称之为通信史上一大创举，其实用前景还有待进一步考察。
3 OCDMA系统优点
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