全光網(wǎng)概述資料

1、第第0章章 全光網(wǎng)概述6/19/20226/19/2022All optical communication network東華大學東華大學 信息學院信息學院主講主講：官洪運官洪運第第0章章 全光網(wǎng)概述電電 話：話-mail：Q Q: 41039812答答 疑：疑：每周三每周三10點，信息學院點，信息學院618室室第第0章章 全光網(wǎng)概述第第0章章 全光網(wǎng)概述課程教學目標 本課程是一門涉及理論性深、實用性強，本課程是一門涉及理論性深、實用性強，知識面廣且極具發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)課程。它從光知識面廣且極具發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)課程。它從光纖通信的起源、現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢纖通信

2、的起源、現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢等方面，系統(tǒng)地闡述了光纖通信的組成，著重等方面，系統(tǒng)地闡述了光纖通信的組成，著重講敘光纖的結(jié)構(gòu)與傳播原理；激光收、發(fā)射機講敘光纖的結(jié)構(gòu)與傳播原理；激光收、發(fā)射機的工作原理；的工作原理；EDFA及及WDM；以及；以及全光網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、光交叉連接和分插復用節(jié)點結(jié)構(gòu)、光網(wǎng)絡(luò)的管理方案以及影響全光網(wǎng)傳輸性能的限制因素和下一代光網(wǎng)（智能光網(wǎng)）的發(fā)展趨勢。讓讓同學們能系統(tǒng)掌握這門新興的技術(shù)，為即將走同學們能系統(tǒng)掌握這門新興的技術(shù)，為即將走向工作崗位，奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)。向工作崗位，奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)。 第第0章章 全光網(wǎng)概述使用教材使用教材 主教材：主教材： 1、全光通信網(wǎng)顧

3、畹儀，張杰 編著 【北京郵電大學出版社】 2001-11-1 參考教材：參考教材： 1、光纖通信劉增基等編 【西安電子科技大學出版社】 2001年8月 第一版 2、光纖通信（第三版） 李玉權(quán)等譯 【電子工業(yè)出版社】 2005年1月第第0章章 全光網(wǎng)概述第第0章章 全光網(wǎng)概述11全光通信網(wǎng)全光通信網(wǎng)http:/ 4 4 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)現(xiàn)代光纖通信技術(shù)http:/ 全光網(wǎng)概述作業(yè)：作業(yè)：不少于3000字1、影響全光通信的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？2、智能光網(wǎng)的發(fā)展趨勢是什么？3、查找教材以外的一種光纖放大器，并 闡述其工作原理。4、最后一公里的解決方案5、全光網(wǎng)的攻擊與防御技術(shù)研究 創(chuàng)新思維，獨立完成。創(chuàng)

4、新思維，獨立完成。第第0章章 全光網(wǎng)概述平時成績: 期末成績: 論文/試卷 成績評定第第0章章 全光網(wǎng)概述第第0 0章章 全光網(wǎng)概述全光網(wǎng)概述第第0章章 全光網(wǎng)概述 全光通信網(wǎng)是光纖通信未來發(fā)展的主要方向之一。由于光網(wǎng)絡(luò)不僅具有寬帶、大容量的特點，而且對傳輸信號的速率和格式透明，具有靈活的波長選路和網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重構(gòu)能力，被認為是通信網(wǎng)升級的首選方案。第第0章章 全光網(wǎng)概述一、一、 全光網(wǎng)（全光網(wǎng)（AON）的概念）的概念引言引言 光纖通信以其獨特的優(yōu)點被認為是通信史上的一次革命性變革，縱觀影響當今電信業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)，很少有像光纖和光波傳輸系統(tǒng)那樣能夠引發(fā)如此劇烈的變革。 被列為三大通信的光纖通信，

5、其發(fā)展僅僅只有四十幾年的時間，較傳統(tǒng)的科學還很年輕，且正在日新月異地改變著世界，這正是新人輩出的時代，因為我們已進入光的時代。第第0章章 全光網(wǎng)概述全光網(wǎng)系統(tǒng)第第0章章 全光網(wǎng)概述FLAGFiber Optic Link around the Globe架空光纜架空光纜直埋光纜直埋光纜北京北京上海上海至歐洲至歐洲至日本至日本FLAG至韓國至韓國至朝鮮至朝鮮至俄羅斯至俄羅斯我國光纜骨干網(wǎng)分布圖我國光纜骨干網(wǎng)分布圖至東南亞至東南亞第第0章章 全光網(wǎng)概述National Backbone Providere.g. BBN/GTE US backbone network第第0章章 全光網(wǎng)概述光纖究竟敷

6、設(shè)到那里？ -到家門口，到桌面(desktop)！FTTD WAN+ MAN+ LAN InternetLeased LineService NodesFrame/Cell RelayInteractive VideoTelephone ONUFTTHOptical FiberTP,ADSL OLTONUONUNTNTONUPassive Optical SplitterFTTxOps業(yè)務(wù)節(jié)點業(yè)務(wù)節(jié)點FTTBFTTCFTTCabCoax, HFC第第0章章 全光網(wǎng)概述SONETDataCenterSONETSONETSONETDWDMDWDMAccessLong HaulAccessMetro

7、Metro全光網(wǎng)地域分布第第0章章 全光網(wǎng)概述第第0章章 全光網(wǎng)概述Point-to-Point Fibre TransmissionDense Wavelength Division MultiplexingDWDM + Optical ADMsDWDM + OADMs + OXCs All Optical Networks第第0章章 全光網(wǎng)概述光網(wǎng)的演進方向1 st Generation: 物理層上光纖傳輸取代電傳輸物理層上光纖傳輸取代電傳輸SONET (synchronous optical) in TDM Gbit Ethernet，F(xiàn)TTH，etc.2 nd Generation:

8、光交換光交換 和光波長復用和光波長復用 WDMWDM 環(huán)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)波長路由網(wǎng)絡(luò)（節(jié)點以波長為單位交換路由）波長路由網(wǎng)絡(luò)（節(jié)點以波長為單位交換路由） 3 th Generation: 光包交換（全光處理光包交換（全光處理+光包交換）光包交換）第第0章章 全光網(wǎng)概述 現(xiàn)在大多數(shù)光纖網(wǎng)絡(luò)中,只是在點-點傳輸; 節(jié)點交換與包頭處理-電處理; 正向全光傳輸,全光節(jié)點交換與處理方向發(fā)展.Links-光纖Nodes-O/E/O光?Source: Master 7_7光組網(wǎng)技術(shù)第第0章章 全光網(wǎng)概述 每個節(jié)點需要 (O/E/O)轉(zhuǎn)換 速度遠低于傳輸速度SDH Optical OutSDH T/XSDH R/XEl

9、ectricallevelsSDH Optical inSDHT/XSDH R/XElectricallevelsSDH Optical inSDH Optical OutSDHProc. & SwitchingSDH NodeO/E/O 節(jié)點處理的缺點第第0章章 全光網(wǎng)概述 光傳輸光傳輸+光節(jié)點交換光節(jié)點交換; 交換不再是交換不再是 O/E/O , 而是而是 O/O/O 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換; 但是控制依然電控但是控制依然電控;Source: Master 7_7Optical NetworkOXC: Optical Cross ConnectOADM: Optical Add-drop mul

10、tiplexer現(xiàn)有的光組網(wǎng)第第0章章 全光網(wǎng)概述All-Optical Switching 光波長交叉互聯(lián)光波長交叉互聯(lián) (OXC)波長交換路由波長交換路由 (WRS)DWDMFibersinDWDMDemuxDWDMDemuxDWDMFibersoutDWDMMuxDWDMMuxAll-opticalOXC波長交換波長交換與波長變換與波長變換第第0章章 全光網(wǎng)概述光空間交換1-D MEMSMicro-mirror ArrayDigital MirrorControl Electronics1011Wavelength Dispersive ElementInput FiberOutput

11、Fiber 1Output Fiber 2Input & Output fiber array第第0章章 全光網(wǎng)概述 允許波長的上下路復用允許波長的上下路復用 Wavelengths 1 2 3 41 2 3 41 2 3 4Wavelengths 1 2 3 4OADMDropped Wavelength(s) Added Wavelength(s) WDM 波長上下路分插復用第第0章章 全光網(wǎng)概述132132DemuxMuxDrop WavelengthsAdd WavelengthsInput Circulator (IC)Output Circulator (OC)Input

12、Fibre Gratings (IFG)Output Fibre Gratings (OFG)DWDM outDWDM inOADM光上下路分插復用器第第0章章 全光網(wǎng)概述光波長變換光波長變換 (WC)No WC123New request 1 3With WC 123New request 1 3WC第第0章章 全光網(wǎng)概述Source: Master 7_7OADMOADMOADMOADMWavelengths 1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4NodeANodeDNodeBNodeCNote wavelength reuse of blue wavelength (n

13、o. 3), links Node A and B as well as Node C and A OADM: Optical Add-Drop MultiplexerSimple Optical Network Example第第0章章 全光網(wǎng)概述Point-to-Point Fibre TransmissionDense Wavelength Division MultiplexingDWDM + Optical ADMsDWDM + OADMs + OXCs All Optical Networks 全光網(wǎng)的演進 All Optical 大粒度包交換大粒度包交換 All Optical

14、IP 包交換包交換光交換光交換電處理電處理電交換電交換電處理電處理光交換光交換光處理光處理第第0章章 全光網(wǎng)概述二、二、 全光網(wǎng)（全光網(wǎng)（AON）定義）定義 全光網(wǎng)全光網(wǎng)(all optical network )是指網(wǎng)絡(luò)中是指網(wǎng)絡(luò)中用戶與用戶之間的信號傳輸全部采用光波技術(shù)，用戶與用戶之間的信號傳輸全部采用光波技術(shù)，即端到端保持全光路，中間沒有光即端到端保持全光路，中間沒有光/電轉(zhuǎn)換器。電轉(zhuǎn)換器。這樣這樣數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目標節(jié)點的傳輸都在光域數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目標節(jié)點的傳輸都在光域內(nèi)完成，內(nèi)完成，而在網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點上使用的是具有高而在網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點上使用的是具有高可靠性、大容量和高度靈活的光交叉連接設(shè)備

15、可靠性、大容量和高度靈活的光交叉連接設(shè)備（OXC）來實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間信息的交換。）來實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間信息的交換。第第0章章 全光網(wǎng)概述 全光光纖網(wǎng)全光光纖網(wǎng)( (簡稱全光網(wǎng)簡稱全光網(wǎng)) )意指在光域上實現(xiàn)傳意指在光域上實現(xiàn)傳輸和交換的網(wǎng)絡(luò)。輸和交換的網(wǎng)絡(luò)。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 全光網(wǎng)相對于傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)的突出特點全光網(wǎng)相對于傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)的突出特點是沒有是沒有“電子瓶頸電子瓶頸”； 對信號的傳輸和交換都是在光域上進行，對信號的傳輸和交換都是在光域上進行，實現(xiàn)從源節(jié)點到目的地節(jié)點的端到端的實現(xiàn)從源節(jié)點到目的地節(jié)點的端到端的全光的傳輸和交換；全光的傳輸和交換； 具有很好的透明性、存活性、可重構(gòu)性、

16、具有很好的透明性、存活性、可重構(gòu)性、可擴展性和對現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性?？蓴U展性和對現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。 第第0章章 全光網(wǎng)概述三、全光網(wǎng)的性能三、全光網(wǎng)的性能1、透明性、透明性(transparency) (transparency) ： 在全光網(wǎng)中，由于沒有電信號參與處理，所以可以使用各種不同的協(xié)議和編碼形式，是信號具有透明性的特點(對于業(yè)務(wù)層信號而言，波長就像虛擬光纖一樣)；2、可擴展性、可擴展性 (scalability) (scalability) ： 全光網(wǎng)具有分區(qū)分層的拓撲結(jié)構(gòu)，OADM及OXC節(jié)點采用模塊化設(shè)計。在原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和OXC結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，就能方便地增加網(wǎng)絡(luò)的光信道復用數(shù)、路徑數(shù)

17、和節(jié)點數(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴充。第第0章章 全光網(wǎng)概述3、可重構(gòu)性：、可重構(gòu)性：當新的節(jié)點接入到網(wǎng)絡(luò)中來或舊的節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中刪除時，不會影響原有網(wǎng)絡(luò)和原有設(shè)備的正常工作，因此網(wǎng)絡(luò)能夠隨時實現(xiàn)對用戶、容量、種類的擴展。另外，還可以根據(jù)通信容量的要求，能夠通過建立、恢復拆除波長連接來達到動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的目的。這種網(wǎng)絡(luò)非常適應突發(fā)業(yè)務(wù)的連接要求（抗毀性、自愈性、靈活性和生存性）。4、可靠性：、可靠性：由于光網(wǎng)絡(luò)層中使用了許多無源器件，其可靠性高，便于對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備配置、波長分配、協(xié)議控制、網(wǎng)絡(luò)性能進行實時監(jiān)控與管理，同時也可降低網(wǎng)絡(luò)的維護費用。第第0章章 全光網(wǎng)概述5.5.存活性存活性(su

18、rvivability)(survivability) 0101* * 全光網(wǎng)通過全光網(wǎng)通過OXCOXC可以靈活地實現(xiàn)可以靈活地實現(xiàn)光光信道的動態(tài)重構(gòu)信道的動態(tài)重構(gòu)功能，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中功能，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)流量的動態(tài)變化流量的動態(tài)變化和需要，動態(tài)地調(diào)整光和需要，動態(tài)地調(diào)整光層中的資源和光纖路徑資源配置，使網(wǎng)層中的資源和光纖路徑資源配置，使網(wǎng)絡(luò)資源得到最有效的利用。絡(luò)資源得到最有效的利用。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 6. 6.兼容性兼容性(compatibility)(compatibility) 全光網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是完全兼容的。全光網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是完全兼容的。光層作為新的網(wǎng)絡(luò)層加到傳統(tǒng)網(wǎng)的結(jié)光層作為新

19、的網(wǎng)絡(luò)層加到傳統(tǒng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，對構(gòu)中，對IPIP、SDHSDH、ATMATM等業(yè)務(wù)，均可等業(yè)務(wù)，均可將其融合進光層，而呈現(xiàn)出巨大的包將其融合進光層，而呈現(xiàn)出巨大的包容性，從而滿足各種速率、各種媒體容性，從而滿足各種速率、各種媒體寬帶綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的需求。寬帶綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的需求。 第第0章章 全光網(wǎng)概述四、全光網(wǎng)類型四、全光網(wǎng)類型 A A、按照網(wǎng)絡(luò)的、按照網(wǎng)絡(luò)的多址方式多址方式的不同進行分類的不同進行分類 ：1.1.光波分多址光波分多址(OWDMA)(OWDMA)全光網(wǎng)全光網(wǎng) 光波分多址光波分多址(OWDMA)(OWDMA)全光網(wǎng)利用不同的全光網(wǎng)利用不同的光載頻，實現(xiàn)光信道的多路復用和多址組光載頻，

20、實現(xiàn)光信道的多路復用和多址組網(wǎng)，利用密集波分復用網(wǎng)，利用密集波分復用(DWDM)(DWDM)技術(shù)和光放技術(shù)和光放大大(EDFA)(EDFA)技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的全光傳輸。技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的全光傳輸。第第0章章 全光網(wǎng)概述 優(yōu)點：優(yōu)點： 容量大，可成倍地擴展；傳輸速率高，容量大，可成倍地擴展；傳輸速率高，可運作在可運作在10Gbit/s10Gbit/s和更高的速率信道上；和更高的速率信道上；兼容性好，適用于兼容性好，適用于ATMATM、SONETSONET、IPIP以及其以及其他信息制式；具有對傳輸和交換的速率、他信息制式；具有對傳輸和交換的速率、波長和協(xié)議的透明性；網(wǎng)絡(luò)的抗毀恢復性波長和協(xié)議的透

21、明性；網(wǎng)絡(luò)的抗毀恢復性能好；網(wǎng)絡(luò)易于升級，可擴展性好。能好；網(wǎng)絡(luò)易于升級，可擴展性好。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 2. 2.光時分多址光時分多址(OTDMA)(OTDMA)全光網(wǎng)全光網(wǎng) 光時分多址是將光時分多址是將光信道光信道在時間上化分在時間上化分成若干時隙，將時隙作為地址，不同用戶成若干時隙，將時隙作為地址，不同用戶分配給不同的時隙，進行復用和組網(wǎng)。分配給不同的時隙，進行復用和組網(wǎng)。 特點：可以將特點：可以將低速信道低速信道轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為高速信道高速信道，多址性能好。多址性能好。第第0章章 全光網(wǎng)概述 3. 3.光碼分多址光碼分多址(OCDMA)(OCDMA)全光網(wǎng)全光網(wǎng) 光碼分多址全光網(wǎng)是通

22、過給不同的用戶分光碼分多址全光網(wǎng)是通過給不同的用戶分配不同的地址碼來實現(xiàn)多路信道復用和組網(wǎng)的。配不同的地址碼來實現(xiàn)多路信道復用和組網(wǎng)的。 基于擴頻通信、碼分多址接入和全光網(wǎng)絡(luò)基于擴頻通信、碼分多址接入和全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有抗干擾能力強、保密性好、實現(xiàn)多技術(shù)，具有抗干擾能力強、保密性好、實現(xiàn)多址連接靈活方便、動態(tài)分配帶寬、網(wǎng)絡(luò)易于擴址連接靈活方便、動態(tài)分配帶寬、網(wǎng)絡(luò)易于擴展，并直接進行光編碼和光解碼。展，并直接進行光編碼和光解碼。 第第0章章 全光網(wǎng)概述B B、按照網(wǎng)絡(luò)的、按照網(wǎng)絡(luò)的功能與作用功能與作用的不同進行分類的不同進行分類 ：1.1.全光核心網(wǎng)全光核心網(wǎng) 全光核心網(wǎng)絡(luò)用作長途骨干網(wǎng)，是當前

23、研全光核心網(wǎng)絡(luò)用作長途骨干網(wǎng)，是當前研究的主流，重點解決多媒體全業(yè)務(wù)信息的超大究的主流，重點解決多媒體全業(yè)務(wù)信息的超大容量、超高速的全光傳輸和交換，基于光放大容量、超高速的全光傳輸和交換，基于光放大技術(shù)、光調(diào)制技術(shù)、光多路復用技術(shù)、光交換技術(shù)、光調(diào)制技術(shù)、光多路復用技術(shù)、光交換技術(shù)，以及新型光纖及色散補償?shù)燃夹g(shù)，構(gòu)成技術(shù)，以及新型光纖及色散補償?shù)燃夹g(shù)，構(gòu)成多種類型的全光網(wǎng)絡(luò)。多種類型的全光網(wǎng)絡(luò)。第第0章章 全光網(wǎng)概述全光核心網(wǎng)的發(fā)展過程 第第0章章 全光網(wǎng)概述 2. 2.全光接入網(wǎng)全光接入網(wǎng) 全光接入網(wǎng)是最終實現(xiàn)光纖到家全光接入網(wǎng)是最終實現(xiàn)光纖到家(FTTH)(FTTH)的網(wǎng)絡(luò)形式，利用全光多

24、址接入的網(wǎng)絡(luò)形式，利用全光多址接入和抗多址干擾技術(shù)，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)服務(wù)，和抗多址干擾技術(shù)，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)服務(wù)， 實現(xiàn)實現(xiàn)AllOpticaAllOptical PONl PON(Passive Optical Network:無源光纖網(wǎng)絡(luò)) ，以及，以及IP over IP over OpticalOptical（光互聯(lián)網(wǎng)）。（光互聯(lián)網(wǎng)）。第第0章章 全光網(wǎng)概述 3. 3.全光互聯(lián)網(wǎng)全光互聯(lián)網(wǎng) 全光互聯(lián)網(wǎng)基于各類全光網(wǎng)之間的光全光互聯(lián)網(wǎng)基于各類全光網(wǎng)之間的光互聯(lián)以及互聯(lián)以及IPIP技術(shù)，構(gòu)成全透明的技術(shù)，構(gòu)成全透明的AllAllOptical InternetOptical Internet，實現(xiàn)，實

25、現(xiàn)任何人任何人、在、在任任何地方何地方、在、在任何時候任何時候都可以與都可以與任何人任何人進行進行任何方式任何方式的實時的、無阻塞的通信，并可的實時的、無阻塞的通信，并可以享用全光互聯(lián)網(wǎng)平臺上的信息資源。以享用全光互聯(lián)網(wǎng)平臺上的信息資源。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 C C、按照網(wǎng)絡(luò)的、按照網(wǎng)絡(luò)的工作方式工作方式的不同進行分類的不同進行分類 ： 1.1.廣播和選擇網(wǎng)絡(luò)廣播和選擇網(wǎng)絡(luò) 廣播和選擇網(wǎng)絡(luò)具有廣播和組播功能，所需播廣播和選擇網(wǎng)絡(luò)具有廣播和組播功能，所需播送的信息可以到達網(wǎng)上的全部用戶或指定的一組用送的信息可以到達網(wǎng)上的全部用戶或指定的一組用戶，用戶可以對播送來的信息有選擇地接收和使用。戶，

26、用戶可以對播送來的信息有選擇地接收和使用。 星型和線型網(wǎng)多采用這種工作方式。星型和線型網(wǎng)多采用這種工作方式。第第0章章 全光網(wǎng)概述 2. 2.路由尋徑網(wǎng)路由尋徑網(wǎng) 在路由尋徑網(wǎng)中，單跳網(wǎng)的信息傳在路由尋徑網(wǎng)中，單跳網(wǎng)的信息傳 遞按遞按照所給定的地址照所給定的地址直接直接從從信源信源送到送到信宿信宿，多跳網(wǎng)，多跳網(wǎng)的信息傳遞要經(jīng)的信息傳遞要經(jīng)多個節(jié)點多個節(jié)點，每個節(jié)點按照所，每個節(jié)點按照所給給定的地址選擇路由定的地址選擇路由，逐段傳送和交換，最終將，逐段傳送和交換，最終將信息從信源送到信宿。信息從信源送到信宿。 網(wǎng)狀網(wǎng)型多采用這種方式。網(wǎng)狀網(wǎng)型多采用這種方式。第第0章章 全光網(wǎng)概述五、全光網(wǎng)的構(gòu)

27、成五、全光網(wǎng)的構(gòu)成全光網(wǎng)由光節(jié)點、光鏈路、光網(wǎng)絡(luò)管理單元等構(gòu)成全光網(wǎng)由光節(jié)點、光鏈路、光網(wǎng)絡(luò)管理單元等構(gòu)成 第第0章章 全光網(wǎng)概述1.1.光節(jié)點光節(jié)點 光節(jié)點是重要的網(wǎng)元，主要有兩種類型光節(jié)點是重要的網(wǎng)元，主要有兩種類型: :光接入節(jié)點光接入節(jié)點: :具有光信道的選擇特性具有光信道的選擇特性. .光交換節(jié)點光交換節(jié)點: :適用于作為網(wǎng)狀型網(wǎng)的光節(jié)點適用于作為網(wǎng)狀型網(wǎng)的光節(jié)點及兩個環(huán)形網(wǎng)之間的連接節(jié)點及兩個環(huán)形網(wǎng)之間的連接節(jié)點. .第第0章章 全光網(wǎng)概述(1)(1)光接入節(jié)點功能：光接入節(jié)點功能：1)1)光信道進入網(wǎng)絡(luò)和從網(wǎng)絡(luò)下路。光信道進入網(wǎng)絡(luò)和從網(wǎng)絡(luò)下路。2)2)非本地信息直接旁路，不在本地

28、節(jié)點上進非本地信息直接旁路，不在本地節(jié)點上進行處理，貫通而過。行處理，貫通而過。第第0章章 全光網(wǎng)概述3)3)光信道的性能監(jiān)測、故障檢測、保護和光信道的性能監(jiān)測、故障檢測、保護和恢復?；謴?。4)4)對網(wǎng)絡(luò)的管理和控制。對網(wǎng)絡(luò)的管理和控制。5)5)具有好的透明性，適應不同種類的、不具有好的透明性，適應不同種類的、不同格式的、不同傳輸速率的本地信息，同格式的、不同傳輸速率的本地信息，暢通地進出網(wǎng)絡(luò)。暢通地進出網(wǎng)絡(luò)。第第0章章 全光網(wǎng)概述 ( (2 2) )光接入節(jié)點組成：光接入節(jié)點組成： 光分插復用器光分插復用器(OADM)可以作為全光網(wǎng)絡(luò)的可以作為全光網(wǎng)絡(luò)的接入節(jié)點，由光復用器、光解復用器、光信

29、道監(jiān)接入節(jié)點，由光復用器、光解復用器、光信道監(jiān)控等部分組成控等部分組成。 第第0章章 全光網(wǎng)概述( (3 3) )光交換節(jié)點基本功能：光交換節(jié)點基本功能：1)1)路由選擇。路由選擇。2)2)按其所選擇的路由，建立各輸入端和輸出按其所選擇的路由，建立各輸入端和輸出端之間的全光連接，將輸入端的光信號在端之間的全光連接，將輸入端的光信號在所建立的全光通道上無阻塞地達到所指定所建立的全光通道上無阻塞地達到所指定的任意輸出端。的任意輸出端。3)3)可實現(xiàn)光信號交換功能?？蓪崿F(xiàn)光信號交換功能。第第0章章 全光網(wǎng)概述4)4)可以進行光信號的放大、處理?？梢赃M行光信號的放大、處理。5)5)光信道的性能監(jiān)測、故

30、障檢測、保護及光信道的性能監(jiān)測、故障檢測、保護及 恢復?；謴?。6)6)控制、管理。控制、管理。第第0章章 全光網(wǎng)概述( (4 4) )光交換節(jié)點的組成：光交換節(jié)點的組成： 光交換節(jié)點由光輸入接口、光輸出接口、光交換節(jié)點由光輸入接口、光輸出接口、光交換單元、控制及管理單元組成光交換單元、控制及管理單元組成 第第0章章 全光網(wǎng)概述光交換節(jié)點可以是光交換節(jié)點可以是光交叉連接光交叉連接(Optical Cross-Connect, OXC)(Optical Cross-Connect, OXC)光路由器光路由器 (Optical Router(Optical Router，OR)OR)光交換機光交換機

31、(Optical Switching(Optical Switching，OS)OS)第第0章章 全光網(wǎng)概述 光路由器光路由器/ /光交換機光交換機具有光路由和光交換具有光路由和光交換功能功能, ,在光分插復用器和光交叉連接器中在光分插復用器和光交叉連接器中, ,具有具有少量的路由和光信道交換功能。少量的路由和光信道交換功能。 對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，如網(wǎng)狀型網(wǎng)，用光路由對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，如網(wǎng)狀型網(wǎng)，用光路由器光交換機作為光節(jié)點是一種可選方案，特器光交換機作為光節(jié)點是一種可選方案，特別是運作別是運作IPIP數(shù)據(jù)包的全光網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)包的全光網(wǎng)絡(luò)。第第0章章 全光網(wǎng)概述2.2.光鏈路光鏈路 光鏈路一般指光纖鏈

32、路。光纖鏈路中可光鏈路一般指光纖鏈路。光纖鏈路中可設(shè)置光放大器設(shè)置光放大器，用以提高鏈路性能。采用，用以提高鏈路性能。采用空間光信道作為全光網(wǎng)的光鏈路?？臻g光信道作為全光網(wǎng)的光鏈路。 第第0章章 全光網(wǎng)概述3.3.光網(wǎng)絡(luò)管理單元光網(wǎng)絡(luò)管理單元 光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是全光網(wǎng)絡(luò)的頭腦和指光網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是全光網(wǎng)絡(luò)的頭腦和指揮系統(tǒng)，具有性能管理、設(shè)備管理、故障揮系統(tǒng)，具有性能管理、設(shè)備管理、故障管理等功能，還應包括網(wǎng)絡(luò)的安全體系、管理等功能，還應包括網(wǎng)絡(luò)的安全體系、安全管理，確保網(wǎng)絡(luò)的存活性、可靠性和安全管理，確保網(wǎng)絡(luò)的存活性、可靠性和安全性，以及計費管理等實用化功能。安全性，以及計費管理等實用化功能。第第

33、0章章 全光網(wǎng)概述六、全光網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)六、全光網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù) 要使全光網(wǎng)具有透明性、可重構(gòu)性要使全光網(wǎng)具有透明性、可重構(gòu)性傳輸和可管理性的特性，它的進展完全傳輸和可管理性的特性，它的進展完全取決于取決于光交換技術(shù)光交換技術(shù)、光中繼技術(shù)光中繼技術(shù)的發(fā)展、的發(fā)展、全光器件全光器件的開發(fā)以及的開發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理的實現(xiàn)等。的實現(xiàn)等。第第0章章 全光網(wǎng)概述 關(guān)鍵技術(shù)之一：關(guān)鍵技術(shù)之一： 光交叉連接光交叉連接(OXC)： OXC是全光網(wǎng)中的核心器件，它與光纖組成了一個全光網(wǎng)絡(luò)。OXC交換的是全光信號，它在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處，對指定波長進行互連，從而有效地利用波長資源，實現(xiàn)波長重用，也就是使用較少數(shù)量的波長

34、，互連較大數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。當光纖中斷或業(yè)務(wù)失效時，OXC能夠自動完成故障隔離、重新選擇路由和網(wǎng)絡(luò)重新配置等操作，使業(yè)務(wù)不中斷。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 光交叉連接設(shè)備相當于一個模塊，它具有多個標準的光纖接口，它可以把輸入端的任一光纖信號(或其各波長信號)可控地連接到輸出端的任一光纖(或其各波長)中去，并且這一過程是完全在光域中進行的。 第第0章章 全光網(wǎng)概述OXCOXC的特點及應用的特點及應用1.OXC的特點 OXC與DXC( Digital Cross Connect ）在網(wǎng)絡(luò)中的作用相同，但功能和實現(xiàn)的方法不同。主要的不同點是：（1）OXC是對光信號交叉連接，DXC是對電信號交叉連接。（2

35、）OXC具有透明的傳輸代碼格式和比特率，可以對不同傳輸代碼格式和不同比特速率等級的信號進行交叉，設(shè)備型號少。 DXC設(shè)備針對不同傳輸代碼格式和不同比特速率等級的信號要進行不同的處理。第第0章章 全光網(wǎng)概述（3）OXC交叉容量、交叉連接速率和接入速率高，交叉總?cè)萘靠蛇_到peta bit/s（Pbps千萬億位=1000M） 級別，交叉連接速率和接入速率范圍寬。（4）OXC無需進行時鐘同步和開銷處理；DXC必須進行時鐘同步和開銷處理。 第第0章章 全光網(wǎng)概述（5）0XC易于網(wǎng)絡(luò)升級，網(wǎng)絡(luò)升級時一般無需更換； DXC在網(wǎng)絡(luò)升級時需要隨之更換。（6）0XC設(shè)備型號少，監(jiān)控維護參數(shù)少，易于標準化； DXC

36、設(shè)備型號多，監(jiān)控維護參數(shù)多，標準化難度較大。（7）OXC適用于高比特率信號的交叉連接； DXC能夠?qū)π盘栠M行更細致的處理，適用于低比特率信號的交叉連接。 （8）OXC一般用于替代現(xiàn)有的光總配線架； DXC一般用于替代現(xiàn)有的數(shù)字配線架。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 雖然OXC和DXC在網(wǎng)絡(luò)中的作用相同，但由于兩者的功能和實現(xiàn)的方法不同，因此它們各有不同的應用范圍。理想的方式是將傳輸節(jié)點分為光層和數(shù)字層，光層的OXC和數(shù)字層的DXC配合使用。 第第0章章 全光網(wǎng)概述2.OXC的結(jié)構(gòu)及其工作原理 如圖所示，OXC主要由輸入部分(放大器EDFA，解復用DMUX)，光交叉連接部分(光交叉連接矩陣)，輸出部分

37、(波長變換器OTU，均功器，復用器)，控制和管理部分及其分插復用這五大部分組成。 第第0章章 全光網(wǎng)概述輸入部分光交叉連接部分輸出部分第第0章章 全光網(wǎng)概述 假設(shè)圖中輸入輸出OXC設(shè)備的光纖數(shù)為M，每條光纖復用N個波長。這些波分復用光信號首先進入放大器EDFA放大，然后經(jīng)解復用器DMUX把每一條光纖中的復用光信號分解為單波長信號(1-N),M條光纖就分解為M*N個單波長光信號。第第0章章 全光網(wǎng)概述 所以信號通過(M*N)*(M*N)的光交叉連接矩陣，在控制和管理單元的操作下進行波長配置，交叉連接。由于每條光纖不能同時傳輸兩個相同波長的信號(即波長爭用)，所以為了防止出現(xiàn)這種情況，實現(xiàn)無阻塞交

38、叉連接，在連接矩陣的輸出端每波長通道光信號還需要經(jīng)過波長變換器OTU進行波長變換。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 然后再進入均功器把各波長通道的光信號功率控制在可允許的范圍內(nèi)，防止非均衡增益經(jīng)EDFA放大導致比較嚴重的非線性效應。最后光信號經(jīng)復用器MUX把相應的波長復用到同一光纖中，經(jīng)EDFA放大到線路所需的功率完成信號的匯接。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 光交叉連接矩陣的結(jié)構(gòu): 光交叉連接矩陣是0XC的核心，是技術(shù)的關(guān)鍵，要求無阻塞、低延遲、寬帶和高可靠，并且要具有單向、雙向和廣播形式的連接功能。 對光信號進行交叉連接比較成熟的技術(shù)是波分復用技術(shù)和空分技術(shù)。如果將波分復用技術(shù)和空分技術(shù)相結(jié)合，就大大提

39、高了交叉連接矩陣的容量和靈活性。如圖所示。第第0章章 全光網(wǎng)概述 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4動態(tài)交叉連接動態(tài)交叉連接光開關(guān)光開關(guān) 1 1第第0章章 全光網(wǎng)概述3、OXC的3種實現(xiàn)方式： 光纖交叉連接、波長交叉連接、波長變換交叉連接。（1）光纖交叉連接 以一根光纖上所有波長的總?cè)萘繛榛A(chǔ)進行交叉連接，容量大但不靈活。第第0章章 全光網(wǎng)概述（2）波長交叉連接 可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用相同波長的任何光纖上。比如，波長(l)、(2)、(3)和(4)從輸入端1號纖輸入，波長交叉連接可以將這4個波長選路到輸出端口的1、2、3

40、和4號纖上去。（3）波長變換交叉連接 可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用不同波長的任何光纖上，具有最高的靈活性。它和波長交叉連接的區(qū)別是可以進行波長轉(zhuǎn)換。第第0章章 全光網(wǎng)概述OXC在網(wǎng)絡(luò)中的應用 第第0章章 全光網(wǎng)概述 朗訊公司已研制了1296*1296端口的MEMS。其單端口傳送容量為1.6Tb/s(單纖復用40信道，每路信道傳送40Gb/s信號)，總傳送容量達到2.07Peta(G)bit/s。具有嚴格無阻塞特性,介入損耗為5.1dB，串擾(最壞情況)為38dB。使光開關(guān)的交換總?cè)萘窟_到新的數(shù)量級。(1.6*1296=2070Tbit/s)第第0章章 全光網(wǎng)概述 關(guān)鍵技術(shù)之二：關(guān)鍵技

41、術(shù)之二： 光分插復用光分插復用(OADM) ： OADM具有選擇性，可以從傳輸設(shè)備中選擇下路信號或上路信號，也可僅僅通過某個波長信號，但不要影響其他波長信道的傳輸。OADM在光域內(nèi)實現(xiàn)了SDH中的分插復用器在時域內(nèi)完成的功能，且具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號，能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，降低節(jié)點成本，提高網(wǎng)絡(luò)運行效率，是組建全光網(wǎng)必不可少的關(guān)鍵性設(shè)備。 第第0章章 全光網(wǎng)概述第第0章章 全光網(wǎng)概述 光分插復用系統(tǒng)是在光域?qū)崿F(xiàn)支路信號的分插和復用。 主要實現(xiàn)技術(shù)有WDM、O-CDMA、OTDM?；赪DM技術(shù)的OADM系統(tǒng)的功能、節(jié)點結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)品和應用，其分插復用的支路信號以波長為單位，稱為光

42、通道。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 OADM的基本功能： 是從WDM傳輸線路上選擇性地分插和復用某些光通道，而不影響其它光通道的透明傳輸。 固定波長OADM：選擇某個或某些固定的波長通道進行分插復用。 可配置OADM：分插復用的波長通道是可配置的。 半可配置OADM：前兩種情況的綜合。第第0章章 全光網(wǎng)概述完整的OADM系統(tǒng)具有以下附加功能：1.線路（或稱復用段）及通道保護倒換功能。 支持各種自愈環(huán)，包括二纖單向復用段保護環(huán)、二纖單向通道保護環(huán)、二纖雙向復用段保護環(huán)、二纖雙向通道保護環(huán)、四纖雙向復用段保護環(huán)，和鏈型組網(wǎng)等。第第0章章 全光網(wǎng)概述2.光中繼放大和均衡功能。 每個OADM節(jié)點根據(jù)需要可

43、具有光功率放大功能，以彌補光線路和OADM節(jié)點本身帶來的光功率損耗，使OADM節(jié)點設(shè)備適應不同跨距的應用；同時OADM節(jié)點也可根據(jù)需要配置光功率均衡功能（包括線路光功率均衡和通道光功率均衡），以提高傳輸系統(tǒng)的性能。第第0章章 全光網(wǎng)概述 3.上路光通道波長指配、下路光通道端口指配功能。 具有這種功能的OADM可以使某一上路信號以不同的波長接入光網(wǎng)絡(luò)，相當于接入OTU具有可調(diào)偕波長變換功能；而下路信號可以指配到不同的光纖端口；具有這一功能可以極大地擴展OADM在實際組網(wǎng)應用中地靈活性。 4.多業(yè)務(wù)接入功能。 如STM-N系列SDH信號的接入和千兆以太網(wǎng)信號的接入。第第0章章 全光網(wǎng)概述 關(guān)鍵技術(shù)

44、之三：關(guān)鍵技術(shù)之三： 全光網(wǎng)的管理、控制和運作全光網(wǎng)的管理、控制和運作 ：02* 全光網(wǎng)對管理和控制提出了新的問題： 現(xiàn)行的傳輸系統(tǒng)(SDH)有自定義的表示故障狀態(tài)監(jiān)控的協(xié)議，這就存在著要求網(wǎng)絡(luò)層必須與傳輸層一致的問題； 由于表示網(wǎng)絡(luò)狀況的正常數(shù)字信號不能從透明的光網(wǎng)絡(luò)中取得，所以存在著必須使用新的監(jiān)控方法的問題； 在透明的全光網(wǎng)中，有可能不同的傳輸系統(tǒng)共享相同的傳輸媒質(zhì)，而每一不同的傳輸系統(tǒng)會有自己定義的處理故障的方法，這便產(chǎn)生了如何協(xié)調(diào)處理好不同系統(tǒng)、不同傳輸層之間關(guān)系的問題。 第第0章章 全光網(wǎng)概述網(wǎng)絡(luò)管理和控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理和控制技術(shù) 從現(xiàn)階段的WDM全光網(wǎng)發(fā)展來看，網(wǎng)絡(luò)的控制和管理要比

45、網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)更具挑戰(zhàn)性，網(wǎng)絡(luò)的配置管理、波長的分配管理、管理控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)的性能測試等都是網(wǎng)絡(luò)管理方面需解決的技術(shù)。 為了充分發(fā)揮全光網(wǎng)的優(yōu)勢，必須具有行之有效為了充分發(fā)揮全光網(wǎng)的優(yōu)勢，必須具有行之有效的網(wǎng)絡(luò)管理和控制系統(tǒng)。包括網(wǎng)絡(luò)配置管理、信道的的網(wǎng)絡(luò)管理和控制系統(tǒng)。包括網(wǎng)絡(luò)配置管理、信道的分配管理、控制協(xié)議管理、網(wǎng)絡(luò)性能測試分配管理、控制協(xié)議管理、網(wǎng)絡(luò)性能測試，否則，否則，全光網(wǎng)無法商用，只能進行實驗室的相關(guān)試驗。，全光網(wǎng)無法商用，只能進行實驗室的相關(guān)試驗。第第0章章 全光網(wǎng)概述 關(guān)鍵技術(shù)之四：關(guān)鍵技術(shù)之四： 光交換技術(shù)：光交換技術(shù)： 光交換技術(shù)可以分成光交換技術(shù)可以分成光路交換光路交換

46、技術(shù)和技術(shù)和分組交換分組交換技術(shù)。技術(shù)。光路交換光路交換又可分成又可分成3種類型，即空分（種類型，即空分（SD）、時分（）、時分（TD）和波分和波分/頻分（頻分（WD/FD）光交換，以及由這些交換形式組）光交換，以及由這些交換形式組合而成的結(jié)合型。其中空分交換按光矩陣開關(guān)所使用的技合而成的結(jié)合型。其中空分交換按光矩陣開關(guān)所使用的技術(shù)又分成兩類，一是基于波導技術(shù)的波導空分，另一個是術(shù)又分成兩類，一是基于波導技術(shù)的波導空分，另一個是使用使用自由空間光傳播自由空間光傳播技術(shù)的自由空分光交換。技術(shù)的自由空分光交換。 光分組交換光分組交換中，異步傳送模式是近年來廣泛研究的一種方中，異步傳送模式是近年來廣

47、泛研究的一種方式。式。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 日本開發(fā)了兩種空分光交換系統(tǒng)日本開發(fā)了兩種空分光交換系統(tǒng)多媒體交換系統(tǒng)多媒體交換系統(tǒng)和和模塊光互連器模塊光互連器。多媒。多媒體光交換系統(tǒng)支持體光交換系統(tǒng)支持G4傳真、傳真、10Mbit/s局局域網(wǎng)和域網(wǎng)和400Mbit/s的高清晰度電視。兩種的高清晰度電視。兩種系統(tǒng)均采用系統(tǒng)均采用88二氧化硅光開關(guān)。二氧化硅光開關(guān)。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 關(guān)鍵技術(shù)之五關(guān)鍵技術(shù)之五 ： 全光中繼技術(shù)：全光中繼技術(shù)： 在傳輸方面，光纖放大器是建立全光通信網(wǎng)在傳輸方面，光纖放大器是建立全光通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一。的核心技術(shù)之一。DWDM系統(tǒng)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)是摻餌光系統(tǒng)的傳統(tǒng)

48、基礎(chǔ)是摻餌光纖放大器（纖放大器（EDFA）。光纖在）。光纖在1.55m窗口有一較寬窗口有一較寬的低損耗帶寬（的低損耗帶寬（30THz），可以容納），可以容納DWDM的光信的光信號同時在一根光纖上傳輸。最近研究表明，號同時在一根光纖上傳輸。最近研究表明，1590nm寬波段光纖放大器能夠把寬波段光纖放大器能夠把DWDM系統(tǒng)的工作窗口擴系統(tǒng)的工作窗口擴展到展到1600nm以上。以上。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 貝爾實驗室和NH（全日空航空公司）的研究人員已研制成功實驗性的EBFA(1590nm的擴展波段光纖放大器 )。這是一種基于二氧化硅和餌的雙波段光纖放大器，它由兩個單獨的子帶放大器組成(亦稱雙帶光

49、纖放大器 )：一個是傳統(tǒng)1550nm EDFA（1530-1560nm），另一個是1590nm的擴展波段光纖放大器EBFA和EDFA（工作波長1570-1605nm），EBFA和EDFA的結(jié)合使用，可使DWDM系統(tǒng)的帶寬增加一倍以上（75nm），為信道提供更大的空間，從而減少甚至消除了串話。因此，1590nmEBFA對滿足不斷增長的高容量光纖系統(tǒng)的需求邁出了重要的一步。 第第0章章 全光網(wǎng)概述 光有源器件光有源器件光源光源光放大器光放大器光檢測器光檢測器光無源器件光無源器件光耦合器光耦合器光開關(guān)光開關(guān)光隔離器光隔離器光衰減器光衰減器光調(diào)制器光調(diào)制器光器件的分類光器件的分類光連接器光連接器關(guān)鍵技術(shù)之六：關(guān)鍵技術(shù)之六： 全光網(wǎng)絡(luò)器件全光網(wǎng)絡(luò)器件: 第第0章章 全光網(wǎng)概述產(chǎn)品領(lǐng)域領(lǐng)導廠商光纖Corning,Lucent,Alcatel,Sumitomo,Fujikura,Furukara光纜Siemens,Lucent,Pirelli,Alcatel,Sumitomo,Corning光纖放大器Lucen