光纖通信第八單元課件

第8章未來的全光網(wǎng)絡(luò)

8.1全光網(wǎng)絡(luò)（AON）的基本概念

8.2光交叉連接器（OXC）

8.3光分插復(fù)用器（OADM）

8.4光傳送網(wǎng)（OTN）的基本形式

8.5全光網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展第8章未來的全光網(wǎng)絡(luò)

8.1全光網(wǎng)絡(luò)（AON）的基本概念

8.1.1通信網(wǎng)發(fā)展過程

第一代通信網(wǎng)——純電型通信網(wǎng)

第二代通信網(wǎng)——光電混合型通信網(wǎng)

第三代通信網(wǎng)——未來的全光型光纖通信網(wǎng)即全光網(wǎng)絡(luò)（AON）

三代通信網(wǎng)比較第一代通信網(wǎng)第二代通信網(wǎng)第三代通信網(wǎng)名稱純電型通信網(wǎng)光電混合型通信網(wǎng)全光型通信網(wǎng)傳輸介質(zhì)銅線光纖光纖信息傳輸?shù)妮d體電信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)信息發(fā)送、接收、復(fù)用、中繼、交換、監(jiān)控的設(shè)備純電子設(shè)備光電型設(shè)備純光學(xué)設(shè)備全部信號(hào)處理在電域進(jìn)行在電域進(jìn)行在光域進(jìn)行8.1.2全光通信網(wǎng)的基本特點(diǎn)

采用波分復(fù)用（WDM或DWDM）方式

——能夠提供巨大的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。采用純光域處理方式，去掉了龐大的光/電/光轉(zhuǎn)換設(shè)備

——能夠提高網(wǎng)絡(luò)交換速度，降低成本，有利于提高可靠性。采用光路交換方式

——允許采用不同的速率和協(xié)議的信號(hào)，有利于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性。8.1.3全光通信網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概述(1)波分復(fù)用技術(shù)

光纖技術(shù)的研究

光纖放大器技術(shù)的研究

波分復(fù)用和解復(fù)用器件的研究(2)光分插復(fù)用和光交叉連接技術(shù)光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）的研究(3)高速遠(yuǎn)距離光傳輸技術(shù)

色散補(bǔ)償光纖（DCF）補(bǔ)償

自相位調(diào)制（SPM）補(bǔ)償

預(yù)啁啾補(bǔ)償（PCC）(4)光集成技術(shù)

介質(zhì)光集成器件（介質(zhì)光波導(dǎo)、波導(dǎo)型合波/分波器、光隔離器、波導(dǎo)型調(diào)制器和光波導(dǎo)開關(guān)矩陣等）

半導(dǎo)體光集成器件（光子集成線路、光電子集成線路)8.2光交叉連接器（OXC）

8.2.1光交叉連接器的基本概念

(1)光交叉連接器分類(a)光纖交叉連接器（左圖）(b)波長選擇交叉連接器（中圖）(c)波長變換交叉連接器（右圖）圖8-2光交叉連接器的種類光纖交叉連接器（FXC）是以一根光纖內(nèi)的所有波長信道的總體為單位來進(jìn)行交叉連接。

波長選擇交叉連接器（WSXC）是將一根光纖內(nèi)的任意波長信道交叉連接到使用相同波長的任意光纖中去。

波長變換交叉連接器（WIXC）是將一根光纖內(nèi)的任意波長信道交叉連接到使用不同波長的任意光纖中。(2)光交叉連接器的實(shí)現(xiàn)由光交叉連接矩陣模塊、輸入接口、輸出接口、管理控制單元等模塊組成。核心部件是光交叉連接矩陣模塊光交叉連接矩陣模塊所用技術(shù)：光交換技術(shù)波長變換技術(shù)8.2.2光交換技術(shù)

空分光交換（已實(shí)用化）波分光交換（已實(shí)用化）時(shí)分光交換（在研究中）光交換8.2.2.1空分光交換（SDOS）

功能：在空間域上完成光傳輸通路的改變.空分光交換器件:

光開關(guān)機(jī)械型光開關(guān)晶體型光開關(guān)電光型磁光型聲光型等插入損耗、隔離度、偏振敏感性：機(jī)械型優(yōu)開關(guān)速度、器件尺寸：晶體型優(yōu)晶體型光開關(guān)分為波導(dǎo)型和非波導(dǎo)型光開關(guān)。波導(dǎo)型光開關(guān)的主要類型：

(1）波導(dǎo)型耦合器光開關(guān)

圖8-3波導(dǎo)型耦合器光開關(guān)（俯視圖）(2）波導(dǎo)型M-Z干涉儀光開關(guān)圖8-4波導(dǎo)型M-Z干涉儀光開關(guān)8.2.2.2波分光交換（WDOS）

功能:利用波長選擇或波長變換的方法改變光傳輸通路。

（1）波長選擇光交換來自不同上游光纖的同一波長光信號(hào)只允許分別復(fù)用到不同的下游光纖中進(jìn)行傳輸。

（2）波長變換光交換

每一根上游光纖中的每一個(gè)波長都可以轉(zhuǎn)換成任意一根下游光纖中的任意一個(gè)波長。

8.2.3波長變換技術(shù)

功能：將信息從一個(gè)光載波轉(zhuǎn)換到另一個(gè)不同波長(符合ITU-TG.692規(guī)定的WDM使用的標(biāo)準(zhǔn)波長)的光載波上.（1）光-電-光型波長變換器方法：在電域進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，能整形再生缺點(diǎn)：造成帶寬甁頸(2)全光型波長變換器方法：在光域進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)：不造成帶寬甁頸缺點(diǎn)：不能整形再生全光型波長變換器的主要類型

SOA-XGM（半導(dǎo)體光放大器交叉增益調(diào)制）型波長變換器

SOA-XPM（半導(dǎo)體光放大器交差相位調(diào)制）型波長變換器

SOA-FWM（半導(dǎo)體光放大器四波混頻）型波長變換器8.3光分插復(fù)用器（OADM）

功能：在波分復(fù)用光路中有選擇性地對(duì)某些波長信道進(jìn)行上、下路的操作，這個(gè)操作對(duì)其他波長信道不能產(chǎn)生影響。OADM的類型：光-電-光型OADM（在電域進(jìn)行分插操作，不適合全光網(wǎng)）全光型OADM（在光域進(jìn)行分插操作，適合全光網(wǎng)），典型結(jié)構(gòu)有分波/合波器+光開關(guān)、多層介質(zhì)膜濾波器+光開關(guān)+光環(huán)行器、光纖光柵+光環(huán)行器+分波/合波器8.4光傳送網(wǎng)（OTN）的基本形式

目前研究開發(fā)的全光網(wǎng)絡(luò)，其信息流在傳輸和交換過程中以光波的形式進(jìn)行，而用戶接入和監(jiān)控部分基本上仍用電路方法實(shí)現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并非全部光學(xué)化，所以只是一個(gè)準(zhǔn)全光網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)實(shí)情況，ITU-T于1998年提出光傳送網(wǎng)（OTN）的概念，用來取代過去全光網(wǎng)的稱謂。8.4.1光傳送網(wǎng)的分層體系結(jié)構(gòu)

(1)電層是電域內(nèi)的處理過程，其中：電路層提供各種數(shù)字業(yè)務(wù)信號(hào)電通道層包括PDH通道、SDH通道和ATM通道等，為電路層提供尋址、交換、上下路和差錯(cuò)檢驗(yàn)等功能。(2)光層是光域內(nèi)的處理過程，其中：光信道層提供路由交換和分配波長的功能。光復(fù)用段層提供同步和復(fù)用功能。光傳輸段層為光中繼段信號(hào)提供傳輸放大和監(jiān)控功能。(3)光纖介質(zhì)層為光層的光信號(hào)提供物理傳輸?shù)慕橘|(zhì)8.4.2光層的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

(1)光傳輸鏈路的基本結(jié)構(gòu)光傳輸鏈路的三種基本結(jié)構(gòu)：合波/分波器+光纖構(gòu)成的鏈路合波/分波器+OADM+光纖構(gòu)成的鏈路合波/分波器+OXC+光纖構(gòu)成的鏈路(2)光層網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光傳輸鏈路的三種基本結(jié)構(gòu)可以組合成格形光網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形光網(wǎng)絡(luò)，以及其他形狀的光網(wǎng)。8.4.3光傳送網(wǎng)的應(yīng)用——IP光網(wǎng)

8.4.3.1基本概念承載IP業(yè)務(wù)信號(hào)的WDM光傳送網(wǎng)，即IPoverWDM或IPoverOptical，稱為IP光網(wǎng)。其分層模型為：各層功能(1）IP層提供用戶需要的各種IP數(shù)據(jù)信息（包括IPv4和IPv6）；(2）IP適配層提供IP多協(xié)議封裝、分組定界、差錯(cuò)檢測以及QoS控制等功能；(3）光信道層提供電/光和光/電轉(zhuǎn)換、選路、監(jiān)控和帶寬管理等功能；(4）光復(fù)用段層提供復(fù)用、保護(hù)倒換以及其他維護(hù)功能；(5）光傳輸段層提供遠(yuǎn)距離高速傳輸?shù)裙δ埽?6）光纖介質(zhì)層提供光傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)。8.4.3.2IP光網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方式IPoverATMoverSDHoverWDMIPoverATMoverWDMIPoverSDHoverWDMIPoverGbEoverWDM（GbE表示千兆位以太網(wǎng)）以上幾種方式的層次結(jié)構(gòu)是簡單拼盤式的組合結(jié)構(gòu)，缺少統(tǒng)一管理電層與光層并使光層功能最大發(fā)揮的協(xié)議，以致在許多IP光網(wǎng)中路由尋址仍在電層，而在光域只有點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸和復(fù)用功能，因而節(jié)點(diǎn)處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的速度慢，影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。IPwithMPLSoverWDM的實(shí)現(xiàn)方式該方式在光域進(jìn)行傳輸和復(fù)用，而路由尋址和轉(zhuǎn)發(fā)交換是在電域進(jìn)行的。所以，節(jié)點(diǎn)處理也要耗費(fèi)一些時(shí)間。

IPwithMPλ/LSoverWDM的實(shí)現(xiàn)方式該方式在光域除了能進(jìn)行波長選路外，還支持各種流量工程和提供多種多樣的保護(hù)恢復(fù)能力，能夠靈活地管理和分配網(wǎng)絡(luò)資源，有