第10章光纖通信新技術(shù)new

1、1 2 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v 光孤子通信 v 下一代光網(wǎng)絡(luò) v 光交換技術(shù) v 智能光網(wǎng)絡(luò) v 全光網(wǎng)絡(luò)通信 v 量子通信技術(shù) 3 光孤子光孤子(Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后，其幅度和寬度都 不變的超短光脈沖(ps數(shù)量級)。 光孤子的形成是光纖的群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡 的結(jié)果。利用光孤子作為載體的通信方式稱為光孤子通信。光孤子通信。 光孤子通信的傳輸距離可達(dá)上萬公里，甚至幾萬公里，目前還 處于試驗階段。 我們知道，光纖通信的光纖通信的傳輸距離傳輸距離和和傳輸速率傳輸速率受到受到光纖損耗光纖損耗 和和色散色散的限制的限制。光纖放大器投入應(yīng)用后，克服了損耗的限制， 增加了傳輸距離。

2、此時，光纖傳輸系統(tǒng)，尤其是傳輸速率在 Gb/s以上的系統(tǒng)，光纖色散光纖色散引起的脈沖展寬，對傳輸速率的限 制，成為提高系統(tǒng)性能的主要障礙。成為提高系統(tǒng)性能的主要障礙。 4 為了增加傳輸距離，在光纖線路上，每隔一定的距離， 可設(shè)置一個光纖放大器，以周期地補(bǔ)充光功率的損耗。但是多 個光纖放大器產(chǎn)生的噪聲累積又妨礙了傳輸距離的增加，因而 要求提高傳輸信號的光功率，這樣便產(chǎn)生非線性效應(yīng)非線性效應(yīng)。非線性 效應(yīng)對光纖通信有害也有利，事實(shí)表明，克服其害還不如利用 其利。 光纖非線性效應(yīng)和色散單獨(dú)起作用時，在光纖中傳輸?shù)墓?信號都要產(chǎn)生脈沖展寬，對傳輸速率的提高是有害的。但是如 果適當(dāng)選擇相關(guān)參數(shù)，使兩種效

3、應(yīng)相互平衡，就可以保持脈沖 寬度不變， 因而形成光孤子。 5 10.1.1 光孤子的形成光孤子的形成 在討論光纖傳輸理論時，假設(shè)了光纖折射率n和入射光強(qiáng) (光功率)無關(guān)，始終保持不變。這種假設(shè)在低功率條件下是正 確的，獲得了與實(shí)驗良好一致的結(jié)果。然而，在高功率條件 下，折射率n隨光強(qiáng)而變化，這種特性稱為非線性效應(yīng)非線性效應(yīng)。 6 在強(qiáng)光作用下，光纖折射率n可以表示為 n=n0+ |E|2 2 n 式中，E為電場，n0為E=0時的光纖折射率，約為1.45。這種光 纖折射率n隨光強(qiáng)|E|2而變化特性，稱為克爾克爾(Kerr)效應(yīng)效應(yīng)， =10-22(m/V)2，稱為克爾系數(shù)。雖然光纖中電場較大，

4、為 106(V/m)，但總的折射率變化n=n-n0= |E|2還是很小(10-10)。 即使如此，這種變化對光纖傳輸特性的影響還是很大的。 2 n 2 n 7 10.1.2 光孤子通信系統(tǒng)的構(gòu)成和性能光孤子通信系統(tǒng)的構(gòu)成和性能 光孤子源產(chǎn)生一系列脈沖寬度很窄的光脈沖，即光孤子光孤子 流流，作為信息的載體進(jìn)入光調(diào)制器， 使信息對光孤子流進(jìn)行 調(diào)制。被調(diào)制的光孤子流經(jīng)摻鉺光纖放大器和光隔離器后， 進(jìn)入光纖進(jìn)行傳輸。 為克服光纖損耗引起的光孤子減弱，在光纖線路上周期 地插入EDFA， 向光孤子注入能量，以補(bǔ)償因光纖傳輸而引起 的能量消耗，確保光孤子穩(wěn)定傳輸。在接收端，通過光檢測 器和解調(diào)裝置，恢復(fù)光

5、孤子所承載的信息。 8 孤子源孤子源調(diào)制調(diào)制 脈沖源脈沖源 EDFA 隔離器隔離器 探測探測 光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng) EDFAEDFAEDFA (a) 光孤子通信系統(tǒng)光孤子通信系統(tǒng) 9 光孤子源光孤子源是光孤子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵。是光孤子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵。要求光孤子源提供的 脈沖寬度為ps數(shù)量級，并有規(guī)定的形狀和峰值。光孤子源有很光孤子源有很 多種類，主要有摻鉺光纖孤子激光器、多種類，主要有摻鉺光纖孤子激光器、 鎖模半導(dǎo)體激光器等鎖模半導(dǎo)體激光器等 。 目前，光孤子通信系統(tǒng)已經(jīng)有許多實(shí)驗結(jié)果。例如，對光 纖線路直接實(shí)驗系統(tǒng)，在傳輸速率為10 Gb/s時，傳輸距離達(dá)到 1000 km；在傳輸速率為2

6、0 Gb/s時， 傳輸距離達(dá)到350 km。 對 循環(huán)光纖間接實(shí)驗系統(tǒng)(參看圖7.37(b)，傳輸速率為2.4 Gb/s， 傳輸距離達(dá)12 000 km；改進(jìn)實(shí)驗系統(tǒng)，傳輸速率為10 Gb/s， 傳輸距離達(dá)106 km。 10 下一代網(wǎng)絡(luò)（下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN,Next Generation NetworkNGN,Next Generation Network） 是以軟交換為中心，以智能OTN為光傳輸?shù)拈_放的寬帶IP網(wǎng) 絡(luò)，是一種綜合、開放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。 從業(yè)務(wù)上看，應(yīng)支持話音和視頻業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù) 從網(wǎng)絡(luò)上看，在垂直方向應(yīng)包括業(yè)務(wù)層和傳送層，在水平方 向應(yīng)覆蓋核心網(wǎng)和邊緣網(wǎng)。 是一個極其松散定義

7、的術(shù)語，泛指不同于目前的數(shù)據(jù)為中心 的融合網(wǎng)絡(luò) 如果特指業(yè)務(wù)層則下一代網(wǎng)絡(luò)指下一代業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)， 如果特指傳送層，則下一代網(wǎng)絡(luò)指下一代傳送網(wǎng)絡(luò)。 泛指的下一代網(wǎng)可以指兩者，也可單指下一代業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是因特網(wǎng)與電信網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，即IP十 QoS=NGN 11 NGNNGN的特點(diǎn)的特點(diǎn) 業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)將是基于軟交換的體系；業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)將是基于軟交換的體系； 傳送網(wǎng)絡(luò)將是自動交換傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)絡(luò)將是自動交換傳送網(wǎng)(ASTN)(ASTN)； 城域網(wǎng)技術(shù)將是多業(yè)務(wù)傳送平臺城域網(wǎng)技術(shù)將是多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)(MSTP) 移動通信將是移動通信將是3G3G和超和超3G3G技術(shù)技術(shù) 協(xié)議將是協(xié)議將是IPv6

8、IPv6 12 Optical (Photonic Network) ATM SDH IP IP Optical (Photonic Network) SDH IP Optical (Photonic Network) MPLS 網(wǎng)絡(luò)的分層及其演化 光傳送網(wǎng)的功能：為透明傳送光傳送網(wǎng)的功能：為透明傳送SDHSDH、PDHPDH、ATMATM、IPIP等業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù) 信號提供光通道。信號提供光通道。 13 光傳輸段層光傳輸段層OTSOTS 光復(fù)用段層光復(fù)用段層OMSOMS 光信道層光信道層OCHOCH ( (沒有沒有 虛道層虛道層 虛道層虛道層 電路層電路層 電路層電路層 PDHPDH通道層通道層

9、 SDHSDH 通道層通道層 電復(fù)用段層電復(fù)用段層 電復(fù)用段層電復(fù)用段層 光傳送網(wǎng)絡(luò)光傳送網(wǎng)絡(luò) 電路層電路層 通道層通道層 復(fù)用段層復(fù)用段層 再生段層再生段層 SDHSDH網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 物理層物理層( (光纖光纖) ) 物理層物理層( (光纖光纖) ) IP業(yè)務(wù)的傳送 IP包封成光分組、 光通路連接信息適 配、光通路監(jiān)控 光分組的復(fù)用、段 信息適配、段監(jiān)控 在光纖介質(zhì)上提供 傳輸功能 IPIP層層 采用波長交換路由技術(shù) 光信道層光信道層 需要有全光交換技術(shù)、全光路由等； 光復(fù)用段層光復(fù)用段層 需采用光波復(fù)用技術(shù)，如OCDMOCDM、OTDMOTDM、DWDMDWDM； 光傳輸段層光傳輸段層 需解決

10、光信號的放大、色散管理。 IP頭處理、分段、 轉(zhuǎn)發(fā)（光域） 14 由于IP業(yè)務(wù)量本身的不確定性和不可預(yù)性、自相似性和不 對稱性，IP業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配要求越來越迫切。 傳統(tǒng)的主要靠人工配置網(wǎng)絡(luò)連接,原始方法耗時費(fèi)力，不 僅難以適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和新業(yè)務(wù)提供拓展的需要，也難以適 應(yīng)市場競爭的需要。 自動交換傳送網(wǎng)(ASTN)：能夠自動完成網(wǎng)絡(luò)連接 以O(shè)TN為基礎(chǔ)的ASTN稱為自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASON （簡稱智能 光網(wǎng)絡(luò)）。 引入動態(tài)交換是傳送網(wǎng)概念重大突破，是傳送網(wǎng)一次革命 15 現(xiàn)狀：現(xiàn)狀： 全光網(wǎng)（全光網(wǎng)（AONAON）: :光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時

11、 始終以光的形式存在，不需要經(jīng)過始終以光的形式存在，不需要經(jīng)過O/E/OO/E/O。 光域?qū)崿F(xiàn)放大、整形、時鐘提取、波長變換等十分困難光域?qū)崿F(xiàn)放大、整形、時鐘提取、波長變換等十分困難 無法在光域上增加開銷對信號進(jìn)行監(jiān)視，管理和維護(hù)還無法在光域上增加開銷對信號進(jìn)行監(jiān)視，管理和維護(hù)還 必須依靠電信號進(jìn)行必須依靠電信號進(jìn)行 不能組成全球性全國性的網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)內(nèi)的波長調(diào)度不能組成全球性全國性的網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)內(nèi)的波長調(diào)度 和傳輸和傳輸 目前的光傳送網(wǎng)目前的光傳送網(wǎng)智能性智能性很低，大部分采用的都是固定的很低，大部分采用的都是固定的 光鏈路連接模式，對高速帶寬的指配基本上是靜態(tài)的，不能光鏈路連接模式，對高速

12、帶寬的指配基本上是靜態(tài)的，不能 滿足可預(yù)見的客戶層需求。滿足可預(yù)見的客戶層需求。 光傳送網(wǎng)絡(luò)的全光化和智能化光傳送網(wǎng)絡(luò)的全光化和智能化 16 主要發(fā)展趨勢：主要發(fā)展趨勢： 組網(wǎng)方式組網(wǎng)方式開始從簡單的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸向光層聯(lián)網(wǎng)方開始從簡單的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸向光層聯(lián)網(wǎng)方 式前進(jìn)，改進(jìn)組網(wǎng)效率和靈活性；式前進(jìn)，改進(jìn)組網(wǎng)效率和靈活性； 光聯(lián)網(wǎng)將從靜態(tài)聯(lián)網(wǎng)開始向智能化動態(tài)聯(lián)網(wǎng)方向光聯(lián)網(wǎng)將從靜態(tài)聯(lián)網(wǎng)開始向智能化動態(tài)聯(lián)網(wǎng)方向 發(fā)展，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)和生存性是未來發(fā)展的一項主要發(fā)展，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)和生存性是未來發(fā)展的一項主要 任務(wù)；任務(wù)； 智能網(wǎng)絡(luò)對于運(yùn)營商在競爭中推出與眾不同的服智能網(wǎng)絡(luò)對于運(yùn)營商在競爭中推出與眾不同的服

13、務(wù)，以及節(jié)省運(yùn)營開支起著至關(guān)重要的作用。務(wù)，以及節(jié)省運(yùn)營開支起著至關(guān)重要的作用。 17 能能 功功 絡(luò)絡(luò) 網(wǎng)網(wǎng) 時間時間 1996201020002005 WDM點(diǎn)到點(diǎn)傳輸 OADM 具有靜態(tài)光上下路功 能的W D M點(diǎn) 到 點(diǎn)傳輸 DWDM點(diǎn)到點(diǎn)傳輸 OADM OADM OADM OADM 具有動態(tài)光上下路功 能的D W DM傳 送 網(wǎng) OADM OADM OADM OXC 具有動態(tài)光上下路和靜態(tài)光交 叉互連功能的D W D M 傳送網(wǎng) OADM O A D M OXC O X C OADMOADM O A D M O A D M O A D M OXC O A D M O A D M O

14、A D M 全動態(tài)光上下路/ 光交 叉互連D W D M傳 送 網(wǎng) OADM 具有靜態(tài)光上下路功能 的D WDM點(diǎn) 到點(diǎn)傳輸 18 光交換：對送來的光信號直接進(jìn)行交換，無需光光交換：對送來的光信號直接進(jìn)行交換，無需光/ /電電/ /光變換光變換 實(shí)現(xiàn)全光通信的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)全光通信的關(guān)鍵技術(shù) n 光的“電路”交換（OCS:Optical Circuit Switching） 空分光交換 時分光交換 波分/頻分光交換 碼分光交換 n 光分組交換（OPS: Optical Packet Switching） ATM光交換 IP包光交換 光突發(fā)交換 n 復(fù)合光交換：采用兩種或多種交換方式 19 空分光

15、交換（Space Division Optical Switching）技術(shù)是指通過 控制光選通元件的通斷，實(shí)現(xiàn)空間任意兩點(diǎn)（點(diǎn)到點(diǎn)、一點(diǎn)到多點(diǎn)、 多點(diǎn)到一點(diǎn)）的直接光通道連接。 實(shí)現(xiàn)的方法是通過空間光路的轉(zhuǎn)換加以實(shí)現(xiàn)， 關(guān)鍵器件：光開關(guān)及相應(yīng)的光開關(guān)陣列矩陣。 光 耦 合 器 呼叫處理中心 用 戶 監(jiān)控電路 88 光開關(guān)矩陣 光 耦 合 器 用 戶 用 戶 光 耦 合 器 20 時分光交換（Time Division Optical Switching）是以時分復(fù)用 為基礎(chǔ)，用時隙互換原理來實(shí)現(xiàn)交換功能。 時隙互換是指把N路時分復(fù)用信號中各個時隙的信號互換位置。 時分光交換中最核心的工作是將

16、時分復(fù)用信號順序地存入存儲器并 將經(jīng)過時隙互換操作后形成的另一時隙陣列順序地取出。 關(guān)鍵器件：光開關(guān)和光存儲器 1 2 . N 1 2 . N 1 2 N 時隙 幀 輸出 復(fù) 接 器 1 2 4 3 3 4 4 3 1 1 延遲 2 2 延遲 延遲 延遲 4 1 3 2 輸入 1 2 3 4 1 2 3 4 分 接 器 分 接 器 復(fù) 接 器 時分復(fù)用原理 時隙互換原理等效的空分交換 21 波分光交換（Wavelength Division Optical Switching）技術(shù)是 以波分復(fù)用原理為基礎(chǔ)，結(jié)合空分光交換技術(shù)，通過波長選擇或波 長變換的方法實(shí)現(xiàn)交換功能 關(guān)鍵器件：光交叉連接器（

17、OXC）和光波長轉(zhuǎn)換器。 波長變換法交換 波長選擇法交換 每個空分交換機(jī)可能提供的連接數(shù)為NN， 故整個交換機(jī)可提供的連接數(shù)為N2W。 每個空分交換機(jī)可能提供的連接數(shù)為NWNW， 故整個交換機(jī)可提供的連接數(shù)為N2W2。 22 碼分光交換的原理就是將某個正交碼上的光信號交換到另一個正交 碼上，實(shí)現(xiàn)不同碼字之間的交換。 在光碼分復(fù)用多址(OCDMA)網(wǎng)絡(luò)中，每個用戶都分配有一個惟一的 地址碼，可以用來進(jìn)行地址識別、路由選擇，即可利用用戶的地址 碼實(shí)現(xiàn)全光自路由和光交換 光碼分交換原理 23 光分組交換(OPS)：從信源到信宿的過程中數(shù)據(jù)包的凈荷部分都 保持在光域中，而依據(jù)交換/控制的技術(shù)不同，數(shù)據(jù)

18、包的控制部分 (開銷)可以在中間交換節(jié)點(diǎn)處經(jīng)過或不經(jīng)過O/E/O變換。 目前解決方案：傳輸與交換在光域?qū)崿F(xiàn)，路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能以電 的方式實(shí)現(xiàn)。 光分組交換完成功能：選路；流量控制與競爭解決方案；同步 分組頭的產(chǎn)生/插入 光分組交換具有巨大的競爭力： 光分組交換具有大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性 等特點(diǎn) 光分組交換把大量的交換業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到光域?qū)崿F(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)交換 容量與WDM的傳輸容量相匹配。 光分組技術(shù)與OXC、MPLS等新興技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu) 化與資源的合理利用。 24 ION（智能光網(wǎng)絡(luò)）：在光路由和信令控制下完成自動交 換連接功能的新一代的光網(wǎng)絡(luò)，是一種具備標(biāo)準(zhǔn)化智能的 光傳送網(wǎng)

19、ASON(自動交換光網(wǎng)絡(luò))的關(guān)鍵技術(shù)指在專門信令網(wǎng)控制 之下完成光傳送網(wǎng)內(nèi)光網(wǎng)元連接的、具有自動交換功能的 一種新型網(wǎng)絡(luò)，可以被看作是新一代光傳送網(wǎng)或下一代光 傳送網(wǎng)，目前已成為光通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 ASONOTN+標(biāo)準(zhǔn)化智能 n 可以動態(tài)分配光通路 n 實(shí)現(xiàn)端到端連接的保護(hù)和恢復(fù) n 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元與光層網(wǎng)元的控制協(xié)調(diào)，將光網(wǎng)絡(luò)資 源與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分布自動地聯(lián)系起來 25 A B C TMN 請求建立請求建立 的通道的通道 網(wǎng)絡(luò)操作者網(wǎng)絡(luò)操作者 用戶用戶 用戶用戶 傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的通道建立方式：通過網(wǎng)管系統(tǒng)人工配置 26 TMN 連接建立連接建立 連接拆除連接拆除 A B TMN for O&

20、M LER LER LERLER ACC 專用記費(fèi)系統(tǒng)專用記費(fèi)系統(tǒng) 通道的自動建立：按帶寬需求需建立通道，自動選擇路由 ASON: Automatic Switch Optical Network 自動交換光網(wǎng)絡(luò) 27 2000年3月在國際電聯(lián)ITU-T SG13工作會議上正式提出 ASON,適應(yīng)光傳送網(wǎng)OTN的自動化和智能化的發(fā)展 ITU-T SGl3命名為ASTN，主要從高層描述 ITU-T SGl5命名為ASON，主要從相對細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)描述 在ITU-T的20012004研究期由SG15承擔(dān) 光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF）主要從用戶節(jié)點(diǎn)接口方面提出業(yè) 務(wù)和相關(guān)信令的要求 Internet 工程任務(wù)

21、組（IETF）主要從信令和選路方面 對自動交換光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行要求 光域業(yè)務(wù)互聯(lián)（ODSI）組加快定義與智能光網(wǎng)絡(luò)的開 放式接口 28 有兩種基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有兩種基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即重疊模型結(jié)構(gòu)和對等模型結(jié)構(gòu)。即重疊模型結(jié)構(gòu)和對等模型結(jié)構(gòu)。 重疊模型重疊模型又稱客戶又稱客戶- -服務(wù)者模型（服務(wù)者模型（ITUITU、光互聯(lián)論壇（、光互聯(lián)論壇（OIFOIF）和光域業(yè)務(wù)互）和光域業(yè)務(wù)互 聯(lián)（聯(lián)（ODSIODSI）等支持）。）等支持）。 實(shí)施方法實(shí)施方法：將光層特定的控制智能完全放在光層獨(dú)立實(shí)施，無須客戶層干 預(yù)。光層將成為一個統(tǒng)一、透明、開放的通用傳送平臺，可以為包括IP層在 內(nèi)的多種客戶層提供動態(tài)互連。這

22、種模型有兩個獨(dú)立的控制平面，一個在核 心光網(wǎng)絡(luò)即光網(wǎng)絡(luò)層，另一個在客戶層，兩者之間不交換信息，獨(dú)立選路， 最大限度地實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)層和客戶層的控制分離。 對等模型對等模型也稱集成模型和混合模型（也稱集成模型和混合模型（IETFIETF所支持）所支持） 實(shí)施方法實(shí)施方法：將光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)看成一個集成的網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行同樣的控制層面進(jìn) 程，實(shí)現(xiàn)一體化的管理和流量工程。其基本思路是將IP層用于MPLS通道的選 路和信令經(jīng)適當(dāng)修改后直接應(yīng)用于包括光傳送層在內(nèi)的各個層面的連接控制。 29 30 在光層實(shí)現(xiàn)動態(tài)業(yè)務(wù)分配，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要提供帶寬，是面向業(yè) 務(wù)的網(wǎng)絡(luò)； 具有端對端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控保護(hù)、恢復(fù)能力； 具有分布式處

23、理功能； 與所傳送客戶層信號的比特率和協(xié)議相獨(dú)立，可支持多種客戶層 信號； 實(shí)現(xiàn)了控制平臺與傳送平臺的獨(dú)立； 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)元和光層網(wǎng)元的協(xié)調(diào)控制，將光網(wǎng)絡(luò)資料和數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)的分布自動地聯(lián)系在一起； 與所采用的技術(shù)相獨(dú)立； 網(wǎng)元具有智能性；（智能配線架、智能光放大器等） 可根據(jù)客戶層信號的業(yè)務(wù)等級(CoS)來決定所需要的保護(hù)等級。 31 三個平面：三個平面： 控制平面、傳送平面、管理平面控制平面、傳送平面、管理平面 PI：物理接口 I-NNI：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口 CCI：連接控制接口 NMI-T：網(wǎng)絡(luò)管理接口T UNI：用戶網(wǎng)絡(luò)接口 E-NNI：外部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口 ISI：內(nèi)部信令接口 NMI-A：網(wǎng)

24、絡(luò)管理接口A 32 33 控制層面：利用實(shí)時信令和協(xié)議系統(tǒng)，動態(tài)控制OTN的端到端 光通道連接（建立、拆除和修改等）。 控制平面的引入是ASON不同于傳統(tǒng)OTN的一個根本點(diǎn)，它包括了 一系列實(shí)時的信令及協(xié)議系統(tǒng)，負(fù)責(zé)快速有效地對網(wǎng)絡(luò)中的端到端 連接進(jìn)行動態(tài)控制，如連接的建立、刪除及修改等等。 管理層面：類似OTN網(wǎng)管系統(tǒng)，通過控制層面對ASON進(jìn)行監(jiān)測 和管理。 與傳統(tǒng)OTN中的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、組成結(jié)構(gòu)相當(dāng)。 傳送層面：系列的傳送實(shí)體組成，它是業(yè)務(wù)傳送的通道，可 提供端到端用戶信息的單向或者雙向傳輸。 光節(jié)點(diǎn)使用具有智能的光交叉連接(OXC)和光分插復(fù)用(OADM)等 光交換設(shè)備 34 全光網(wǎng)絡(luò)

25、(AON) ：光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交 換時始終以光的形式存在，即信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的 整個過程中都處在光域內(nèi)，電光轉(zhuǎn)換與光電轉(zhuǎn)換僅僅存在 于信源端(發(fā)送端)和接收端。 特點(diǎn) n 帶寬不再受制于電子器件的“瓶頸”極限，能提供更為巨大的帶寬 容量 n 所有信息處理都在光域進(jìn)行，節(jié)省成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn) 行速度 n 具有業(yè)務(wù)和協(xié)議透明性，允許采用不同的速率和協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)靈活性 高、可擴(kuò)展性好。 35 OADM TM ：終端復(fù)用 EMS ：網(wǎng)元管理系統(tǒng) NMS ：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 0 1 N OADM WDM-TM 0 OXC 0 NMS/EMS WDM-TM 基于WDM技術(shù)的全光網(wǎng)絡(luò)結(jié)

26、構(gòu)（端到端 ） 36 OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM 接入層光路信號速率： 2.5Gbps 以上 816 OADM 接入網(wǎng) OLS:光線路通信系統(tǒng) 40 OXC 城域網(wǎng) 核心層光路信號速率： 10Gbps 以上 OXC 網(wǎng)狀網(wǎng) 自愈環(huán) OADM OADM 核心網(wǎng) （長途干線） OLS OLS 4080 4080 OXCOLSOLS OXC OLS OADM 37 光復(fù)用 充分利用光纖的傳輸帶寬資源，完成各分層網(wǎng)絡(luò)之間的分路、合路與 組網(wǎng)。 從復(fù)用原理來劃分，光復(fù)用方式可采用光波分復(fù)用、光時分復(fù)用和光 碼分復(fù)用等方式。 光交換和路由 全光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵

27、光節(jié)點(diǎn)技術(shù)，主要完成光節(jié)點(diǎn)處任意光纖端口之間的 光信號交換及選路。 波分復(fù)用全光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵工作就是波長變換(WC) 從功能上劃分OADM是OXC的特例，OXC是光交換/光路由的特例 高速、遠(yuǎn)距離傳輸 解決光纖線路衰減和光分路損耗導(dǎo)致的光功率下降問題（OA） 解決光纖色散和非線性效應(yīng)導(dǎo)致的脈沖波形展寬問題（色散補(bǔ)償） 38 光信息處理 光交換、光復(fù)用、光調(diào)制和光放大等 全光信息再生、全光時鐘提取、光集成、光存儲、光計算 全光器件 高功率、窄譜線、高調(diào)制速率的激光光源 低損耗、小色散、更寬傳輸窗口的光纖 高速率高靈敏度低噪聲的探測器 高性能的光交換/光路由器和光放大器 全光通信的一個發(fā)展方向是器件的

28、全光纖化 39 利用光在微觀世界中的粒子特性，讓一個個光子傳利用光在微觀世界中的粒子特性，讓一個個光子傳 輸輸“0”0”和和“1”1”的數(shù)字信息。的數(shù)字信息。 用量子態(tài)來表示信息是量子信息的出發(fā)點(diǎn)，有關(guān)信 息的所有問題都采用量子力學(xué)理論來處理。 原理原理 n量子態(tài)是信息的載體，量子信息的加工處理歸根到底 是一種量子態(tài)的操縱過程 信息傳輸就是量子態(tài)在量子通道中的傳送， 信息處理（計算）是量子態(tài)的幺正變換， 信息提取便是對量子系統(tǒng)實(shí)行量子測量。 n量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通 道和量子測量裝置 40 亞泊松態(tài)激光器 光纖 信號 信號 量子無破壞檢測 調(diào)制器 光纖 亞泊松激光 規(guī)定電平 QND LD 比較器 量子無破壞（QND）檢測的原理：讓信號光通過光學(xué)克爾介質(zhì)，該介質(zhì)具有 克爾效應(yīng)，因而可以使折射率隨著信號的強(qiáng)弱變化而變化。當(dāng)探測光通過介質(zhì) 時，會受到變化的折射率的調(diào)制，將信號轉(zhuǎn)載到探測光上，通過對探測光的解 調(diào)，得到原始信號。 亞泊松態(tài)激光器的工作原理：激光二極