通信學(xué)論文-淺談ＷＤＭ光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù).doc

通信學(xué)論文-淺談光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)論文關(guān)鍵詞:IP業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)容量；WDM傳輸論文摘要:隨著IP業(yè)務(wù)不斷增加，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量要求越來(lái)越高。WDM技術(shù)利用光纖的巨大帶寬，滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)容量要求，并降低傳輸數(shù)字信號(hào)的代價(jià)。這使WDM網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)代通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。一、WDM光傳送網(wǎng)概述伴隨著Internet業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)，寬帶高速率和多業(yè)務(wù)己經(jīng)成為通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)，但現(xiàn)有的通信傳輸技術(shù)和交換技術(shù)卻越來(lái)越不能滿(mǎn)足這種要求。于是利用光纖近30THz的巨大帶寬容量來(lái)傳輸信息就自然成為當(dāng)今通信發(fā)展的潮流。光纖波分復(fù)用技術(shù)(WavelengthDevisionMultiplexing)的發(fā)展，為光纖通信提供了廣闊的天地。（一）波分復(fù)用技術(shù)的概念波分復(fù)用技術(shù)，是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同的波長(zhǎng)信號(hào)復(fù)用起來(lái)，并藕合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將復(fù)用起來(lái)的光信號(hào)分開(kāi)(解復(fù)用)，并做進(jìn)一步處理后恢復(fù)出原信號(hào)以送入不同的終端。由于每個(gè)光源是以不同波長(zhǎng)工作的，因此當(dāng)其后在接收端轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)，可以完整地保持來(lái)自每個(gè)光源的獨(dú)立信息。WDM技術(shù)使光纖的傳輸容量得以極大提高，為高速大容量的寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳輸提供了有效的途徑。（二）WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)能利用光纖的巨大帶寬。WDM技術(shù)充分利用了光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加了幾倍至幾十倍。從而增加了光纖的傳輸容量，降低了成本，在很大程度上解決了帶寬緊張的問(wèn)題，基本能滿(mǎn)足未來(lái)高速寬帶通信網(wǎng)的要求。能同時(shí)傳輸多種不同類(lèi)型的信號(hào)。WDM技術(shù)中使用的各波長(zhǎng)相互獨(dú)立，因而可以將傳輸特性完全不同的信號(hào)(如數(shù)字信號(hào)、以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)等)混合在一起進(jìn)行傳輸，同時(shí)也是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段通過(guò)增加一個(gè)附加波長(zhǎng)即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量，如目前將要實(shí)現(xiàn)的IPoverWDM技術(shù)。單根光纖可進(jìn)行雙向傳輸。由于許多通信都是采用全雙工的方式，因此WDM技術(shù)采用單纖進(jìn)行雙向傳輸可以節(jié)約大量的線路投資。另外，對(duì)已建成的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容很方便，只要原系統(tǒng)的功率冗余度較大，就可以進(jìn)一步增容而不必對(duì)原系統(tǒng)做大的改動(dòng)。二、WDM光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)（一）WDM光網(wǎng)絡(luò)的分層體系現(xiàn)代電信網(wǎng)已變得越來(lái)越復(fù)雜，為了便于分析和規(guī)劃，ITU-T提出了網(wǎng)絡(luò)分層和分割的概念，即任意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)總可以從垂直方向分解為若干獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層(即層網(wǎng)絡(luò))，相鄰層網(wǎng)絡(luò)之間具有客戶(hù)/服務(wù)者關(guān)系。每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向又可以按照該層內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干部分，因而網(wǎng)絡(luò)分層和分割滿(mǎn)足正交關(guān)系。采用網(wǎng)絡(luò)分層模型后有下述主要優(yōu)點(diǎn):單獨(dú)地設(shè)計(jì)和運(yùn)行每一層網(wǎng)絡(luò)要比將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為單個(gè)實(shí)體來(lái)設(shè)計(jì)和運(yùn)行簡(jiǎn)單方便得多?？梢岳妙?lèi)似的一組功能來(lái)描述每一層網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了TM1V管理目標(biāo)的規(guī)定。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)某一層網(wǎng)絡(luò)的增加或修改不會(huì)影響其他層網(wǎng)絡(luò)，便于某一層獨(dú)立地引進(jìn)新技術(shù)和新拓?fù)洹２捎眠@種簡(jiǎn)單的建模方式便于容納多種技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)范與具體實(shí)施方法無(wú)關(guān)，使規(guī)范能保持相對(duì)穩(wěn)定性。這種功能分層模型摒棄了傳統(tǒng)的面向傳輸硬件的網(wǎng)絡(luò)概念，十分用于以業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)概念，使傳送網(wǎng)成為一個(gè)獨(dú)立于業(yè)務(wù)和應(yīng)用的動(dòng)態(tài)靈活、高度可靠和低成本的基礎(chǔ)網(wǎng)，而在此基礎(chǔ)平臺(tái)之上再組建各種各樣的業(yè)務(wù)網(wǎng)，適應(yīng)各式各樣的業(yè)務(wù)和應(yīng)用的需要。（二）WDM光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的拓?fù)涮匦允菦Q定網(wǎng)絡(luò)性能最基本的性能指標(biāo)，它將影響光信號(hào)質(zhì)量、光譜效率、潛在的連接、網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量和網(wǎng)絡(luò)生存性。任何通信網(wǎng)絡(luò)都存在兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)洹Ｎ覀冞@里以物理拓?fù)湮抑饕芯繉?duì)象。網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渚褪蔷W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與光纜鏈路的集合。隨著節(jié)點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展，OADM和OXC設(shè)備的出現(xiàn)使得光網(wǎng)絡(luò)的各種物理拓?fù)涞貙?shí)現(xiàn)成為可能，基本的物理拓?fù)渲饕幸韵聨追N:線形。在線形拓?fù)渲?，所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以非閉合的鏈路形式連接在一起，通常這種結(jié)構(gòu)的端節(jié)點(diǎn)是波分復(fù)用的終端，中間節(jié)點(diǎn)是光分插復(fù)用設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以靈活實(shí)現(xiàn)上下光載波，但其生存性較差。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)或鏈路的失效將把整個(gè)系統(tǒng)割裂成獨(dú)立的若干個(gè)部分而無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的網(wǎng)絡(luò)通信。星形。星形結(jié)構(gòu)又可稱(chēng)為樞紐結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中僅有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)與其他所有節(jié)點(diǎn)都有物理連接，而其他的各節(jié)點(diǎn)之間都沒(méi)有物理連接。中心節(jié)點(diǎn)使用具有OXC功能的網(wǎng)元，而其他的節(jié)點(diǎn)可以使用波分復(fù)用終端設(shè)備。除中心節(jié)點(diǎn)外，其他的從節(jié)點(diǎn)的通信都要經(jīng)過(guò)中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接，這為網(wǎng)絡(luò)帶寬的綜合利用提供了有利條件，但中心節(jié)點(diǎn)的失效必將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，另外還要求中心節(jié)點(diǎn)具有很強(qiáng)的業(yè)務(wù)處理能力。樹(shù)形。樹(shù)形拓?fù)涫切切闻c線性的結(jié)合，在對(duì)它進(jìn)行分析的時(shí)候，可采用分割概念將它分割成若干個(gè)星形與線形子網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)集合，再在子網(wǎng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合。它與星形結(jié)構(gòu)通常都應(yīng)用于業(yè)務(wù)分配網(wǎng)絡(luò)。環(huán)形。在環(huán)形拓?fù)渲腥魏蝺蓚€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間都有長(zhǎng)短兩條傳輸方向相反的路由，因而具有良好的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)性能，它的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，生存性強(qiáng)，可應(yīng)用于多種場(chǎng)合。網(wǎng)孔形。在保持連通的情況下，所有的節(jié)點(diǎn)之間至少存在兩條不同的物理連接的非環(huán)形拓?fù)渚褪蔷W(wǎng)孔形拓?fù)?。理想的網(wǎng)孔形拓?fù)渲兴泄?jié)點(diǎn)兩兩之間物理相連。構(gòu)成網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通常是OXC和OADM，它的可靠性高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相關(guān)的控制和管理也相對(duì)復(fù)雜，通常應(yīng)用于要求高可靠性能的骨干網(wǎng)中。三、WDM中的波長(zhǎng)變換技術(shù)隨著WDM網(wǎng)絡(luò)正在逐步形成，同時(shí)對(duì)WDM網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可擴(kuò)展性和自愈性的要求也越來(lái)越迫切。由于WDM系統(tǒng)中單信道的速率越來(lái)越高，信道數(shù)目越來(lái)越多，用傳統(tǒng)的單純基于電路的網(wǎng)管技術(shù)會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的增加和成本的提高。既簡(jiǎn)單又具有一定靈活性的方法是在WDM的通道層上應(yīng)用全光波長(zhǎng)變換技術(shù)和基于波長(zhǎng)或空分交換的方法來(lái)完成WDM網(wǎng)絡(luò)的路由調(diào)度和OXC，這其中的關(guān)鍵技術(shù)之一就是全光波長(zhǎng)變化(AOWC)。（一）波長(zhǎng)變換技術(shù)的分類(lèi)光波長(zhǎng)變換技術(shù)分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是采用光電光的方式，即先將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由電信號(hào)去驅(qū)動(dòng)另一個(gè)波長(zhǎng)的激光器，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換；另一類(lèi)為全光波長(zhǎng)變換方式，是指不經(jīng)過(guò)光一電轉(zhuǎn)換，直接在光域內(nèi)將某一波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)波長(zhǎng)上?，F(xiàn)在正在研究的全光波長(zhǎng)變換技術(shù)，根據(jù)其所采用的基木物理原理可分為:交叉增益調(diào)制型、交叉相位調(diào)制型、四波混頻效應(yīng)和差頻效應(yīng)等。（二）波長(zhǎng)變換技術(shù)對(duì)組網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)的影響傳送網(wǎng)的設(shè)計(jì)者常常用分層和分割技術(shù)組網(wǎng)，分層是指從垂直方向?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)分解為若干個(gè)獨(dú)立的層網(wǎng)絡(luò)，相臨層之間是客戶(hù)/服務(wù)者關(guān)系；分割是在分層的基礎(chǔ)上，在水平方向?qū)⒚恳粚泳W(wǎng)絡(luò)分為若干個(gè)相互獨(dú)立的子網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理。全光網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)由物理層、光層、電通道層組成的分層網(wǎng)絡(luò)。為了充分利用波長(zhǎng)變換技術(shù)，我們可以適時(shí)的將光層沿水平方向分割成幾個(gè)互相獨(dú)立的子網(wǎng)洛，可以大大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和管理。這主要是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)無(wú)波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)屬于全局資源，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)必須從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出發(fā)，合理分配資源。這樣建立一個(gè)透明的光通道是不可能的，造成阻塞率大，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)和擴(kuò)容更不可能。而對(duì)于具有波長(zhǎng)變換功能的節(jié)點(diǎn)，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有波長(zhǎng)變換的功能，波長(zhǎng)就成為局部資源?？梢岳貌ㄩL(zhǎng)變換器實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)的連接和通信，從而可對(duì)每個(gè)子網(wǎng)分別進(jìn)行資源