密集波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

密集波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)摘要基于IP的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式發(fā)展帶來了對(duì)帶寬的無限需求，而密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)在滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求的同時(shí)還具有不可比擬的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞密集波分復(fù)用（DWDM）WDM光網(wǎng)絡(luò)全光聯(lián)網(wǎng)關(guān)健技術(shù)

WDM光網(wǎng)絡(luò)在不斷進(jìn)步的同時(shí)仍有大量問題需要解決，如設(shè)備價(jià)格昂貴，標(biāo)準(zhǔn)化問題，如何在不同用戶間分配波長(zhǎng)，如何對(duì)用戶鑒權(quán)以及保留性問題，串?dāng)_問題，一體化網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制和互操作問題等。光聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)主要取決于關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的成熟與否。研究或發(fā)明可用于WDM的新技術(shù)和新器件具有極其重要的意義，一種新技術(shù)或新器件可使整個(gè)系統(tǒng)的性能大大改善，有時(shí)會(huì)推翻整個(gè)舊系統(tǒng)。因此現(xiàn)在有許多大大小小新的老的公司，都投入了較大力量開發(fā)WDM新技術(shù)和新的光器件。

1關(guān)鍵器件

以光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建未來高速、大容量的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要重點(diǎn)解決高速光傳輸、復(fù)用與解復(fù)用技術(shù)?；诠獾姆植鍙?fù)用（OADM）技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)間的光交叉互連（OXC）技術(shù)，集成化的窄帶、高速、波長(zhǎng)可調(diào)的低噪聲探測(cè)器技術(shù)，以及可用于光纖網(wǎng)絡(luò)干線傳輸?shù)?、速率可達(dá)4OGbit／s的、波長(zhǎng)可調(diào)諧的、高穩(wěn)定的增益耦合DFB激光器／光調(diào)制器的集成光源。

1）光纖傳輸通常認(rèn)為單模光纖SMF色散很大，對(duì)減少四波混頻（FWM）引起的干擾有好處，但需要很多的補(bǔ)償光纖。實(shí)際的實(shí)驗(yàn)表明SMF（G.652）和DSF（G.653）用于WDM系統(tǒng)時(shí)，其SPM，XPM的危害較小，不像想象的那么嚴(yán)重。過去理論和實(shí)驗(yàn)表明DSF光纖的FWM干擾嚴(yán)重，不宜作WDM系統(tǒng)。然而采用喇曼放大后，其放大作用是沿光纖分布而不是集中的，因而發(fā)送的光功率可減小，從而FWM干擾可降低，因此WDM在DSF光纖中傳輸仍能取得較好的效果。偏陣模色做（PMD）、色散補(bǔ)償是長(zhǎng)距離大容量WDM系統(tǒng)必然遇到的問題，如果想得到一個(gè)又寬又平的波段。那么對(duì)色散補(bǔ)償器件的色散和色散斜率同時(shí)有一定要求。

2）DWDM光源WDM光網(wǎng)絡(luò)對(duì)光源的要求是高速（大容量）、低啁啾（以提高傳輸距離）、工作波長(zhǎng)穩(wěn)定，為此要研究開發(fā)高速、低啁啾、工作波長(zhǎng)可調(diào)且高度穩(wěn)定的光源。從世界范圍的發(fā)展趨勢(shì)上看集成光源是首選方案，激光器與調(diào)制器的集成兼有了激光器波長(zhǎng)穩(wěn)定、可調(diào)與調(diào)制器的高速、低啁啾等功能。有多種集成光源：其一是DFB半導(dǎo)體激光器與電吸收調(diào)制器的單片集成。其二是DFB半導(dǎo)體激光器與M-Z型調(diào)制器的單片集成：也有分布布拉格反射器（DBR）激光器與調(diào)制器的單片集成以及有半導(dǎo)體與光纖柵構(gòu)成的混合集成DBR激光器。

3）DWDM探測(cè)器波長(zhǎng)可調(diào)諧的窄帶光探測(cè)器是WDM光網(wǎng)絡(luò)中一種高效率、高信噪比的下載話路的光接收技術(shù)。為了使系統(tǒng)的尺寸大大降低，可考慮將前置放大電路和探測(cè)器集成在一起。該類器件的每個(gè)探測(cè)器必須對(duì)應(yīng)不同的信道，所以探測(cè)器必須是窄帶的，同時(shí)響應(yīng)的峰值波長(zhǎng)必須對(duì)準(zhǔn)信道的中心波長(zhǎng)，所以響應(yīng)帶寬必須在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧。此外要求探測(cè)器間的串?dāng)_要小。共振腔增強(qiáng)型（RCE）光探測(cè)器集窄帶可調(diào)諧濾波器與探測(cè)器于一體，是這類探測(cè)器的首選方案。

4）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換模塊在接入端應(yīng)用是對(duì)從路由器或其它設(shè)備來的光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將非匹配波長(zhǎng)上的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到符合ITU規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)上然后插入到光耦合器中；而當(dāng)它用于波長(zhǎng)交換節(jié)點(diǎn)時(shí)，它對(duì)光通路進(jìn)行交換和執(zhí)行波長(zhǎng)重用功能，因此它在波長(zhǎng)路由全光網(wǎng)中有著非常巨大的作用。寬帶透明性和快速響應(yīng)是波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的基本要求。在全光波長(zhǎng)交換的多種（包括交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻、非線性光學(xué)環(huán)鏡）技術(shù)中，最有前途的全光轉(zhuǎn)發(fā)器是在半導(dǎo)體光放大器（SOAs）中基于交叉相位調(diào)制原理集成進(jìn)Mach-Zehnder干涉儀（MZI）或Michelson干涉儀（MI）而構(gòu)成的帶波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，它被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高速、大容量光網(wǎng)絡(luò)中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的理想方案。

在大規(guī)模使用WDM組網(wǎng)時(shí)，特別是通道調(diào)度時(shí)，可能需要把某一波長(zhǎng)變換為另一波長(zhǎng)，或者需要整個(gè)波段的變換。Lucent研制的光波段變換器是利用LiNbO3的二階非線性系數(shù)x（2）：x（2）對(duì)光波長(zhǎng)進(jìn)行變換的。光波導(dǎo)是周期極狀LiNbO3光波導(dǎo)（Periodicallypoledwaveguide）。

5）光放大器為了克服光纖中的衰減就需要放大器。現(xiàn)在摻鉺光纖放大器EDFA已被廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)中，它能在1550nm窗口提供30nm左右的平坦增益帶寬。

對(duì)于寬帶EDFA放大器特別需要在整個(gè)WDM帶寬上的增益平坦特性。日前己有基于摻鉺光纖的雙帶光纖放大器DBFA（Dual-bandfiberamplifier），其帶寬可覆蓋1528～1610nm范圍。它由常規(guī)的EDFA和擴(kuò)展帶光纖放大器EBFA（Extendedbandfiberamplifer）共同組成。相類似的產(chǎn)品有BellLab的超寬帶光放大器UWOA（Ultra-WidebandOpticalAmplifier），它有80nm的可用帶寬可對(duì)單根光纖中多達(dá)100路波長(zhǎng)信道進(jìn)行放大。它覆蓋了C波段（1530～1656nm）和L波段（1565～1620nm）。

英國(guó)帝國(guó)學(xué)院（UKImperialCollege）研制了寬帶的喇曼放大器。受激拉曼放大（StimulatedRamanAmplify）是在常規(guī)光纖中直接加入光泵功率，利用光纖的非線性使光信號(hào)放大的。單光泵的喇曼放大的增益帶寬較窄，采用波長(zhǎng)為1420nm和1450nm兩個(gè)光泵的喇曼放大器可得到很寬的帶寬（1480～1620nm）。喇曼放大的增益可達(dá)30dB，噪聲系數(shù)小于6dB。光泵功率為860mW。

6）光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）光分插復(fù)用器OADMs（OpticalAddDropMuxs）實(shí)現(xiàn)在WDM光纖中有選擇地上／下（droporadd）特定的任何速率、格式和協(xié)議類型的所需光波長(zhǎng)信道。它是高速大容量WDM光纖網(wǎng)絡(luò)與用戶接口的界面。OADM一般是復(fù)用器、解復(fù)用器、光開關(guān)陣列的單片集成或混合集成?？烧{(diào)波長(zhǎng)工作的OADM器件正在開發(fā)之中，并且已取得突破性進(jìn)展。另外WDM光網(wǎng)絡(luò)間的交叉互連也將逐步過渡到完全采用光的形式進(jìn)行。國(guó)際上已經(jīng)有單片集成OXC的實(shí)驗(yàn)室工作報(bào)道，但是更多的工作是集中在其中的關(guān)鍵器件上，主要有為了解決網(wǎng)絡(luò)阻塞和合理利用網(wǎng)絡(luò)資源的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。AWG（ArrayWaveguideGrating）是最適于DWDM復(fù)用與解復(fù)用以及作為核心器件構(gòu)成OADM和OXC的新型關(guān)鍵器件。因?yàn)锳WG可與石英光纖高效耦合使插入損耗很低、能夠?qū)崿F(xiàn)低成本集成。此外，AWG減輕了對(duì)光源面陣的集成度的要求，采用多個(gè)單波長(zhǎng)激光器與其耦合就可以實(shí)現(xiàn)DWDM目標(biāo)。該研究的技術(shù)關(guān)鍵在于掌握厚層波導(dǎo)的制備技術(shù)，設(shè)法避免因應(yīng)力引入偏振色散，甚至導(dǎo)致器件破裂。

7）光開關(guān)光波導(dǎo)開關(guān)集成面陣也是構(gòu)成OXC和OADM的關(guān)鍵部件，目前實(shí)用的光開關(guān)陣列，大都是用LiNbO3光波導(dǎo)開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。這種光開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模單片集成難度較大，尤其難以與操作電路實(shí)現(xiàn)OEIC集成，也有采用SiO2／Si的熱光開關(guān)，但響應(yīng)速度較慢，約為毫秒量級(jí)，只適用于信道切換，對(duì)信元／包的交換，其響應(yīng)速度不能滿足要求，要實(shí)現(xiàn)信元／包交換至少響應(yīng)時(shí)間要達(dá)到微秒量級(jí)。而準(zhǔn)實(shí)時(shí)交換（如在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的交換）則要達(dá)到納秒量級(jí)。網(wǎng)絡(luò)中信息資源的利用率決定于OXC的集成規(guī)模和運(yùn)行的靈活程度，所以最終的OXC應(yīng)當(dāng)是單片集成的。技術(shù)關(guān)鍵是發(fā)展高速響應(yīng)Si基彼導(dǎo)光開關(guān)，而利用電注入折變效應(yīng)構(gòu)成的SOI型SiO2／Si波導(dǎo)光開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)小于微秒的光開關(guān)運(yùn)作，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模單片集成。

赫茨實(shí)驗(yàn)室研制了速度極高的光開關(guān)，它可在160Gbit／s的光數(shù)據(jù)流中取樣。其工作原理是：利用波長(zhǎng)分別為1302nm、1312nm的兩個(gè)光脈沖在半導(dǎo)體光放大器中產(chǎn)生的四波混頻可對(duì)照檢查155Onm的光信號(hào)脈沖取樣。這種高速開關(guān)適用于未來從光IP信號(hào)中直接提取路由地址，以便實(shí)現(xiàn)光IP（IPoverOptical）。

基于微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS（Micro-elecromechan-icalsystems）技術(shù)的微鏡陣列光開關(guān)技術(shù)也是目前發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在光網(wǎng)絡(luò)中使用MEMS技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的電子設(shè)備具有低成本、快速、體積小、通信容量大，而且具有體積小、靈活可變、對(duì)比特率和協(xié)議透明、跨越電子限制提高網(wǎng)絡(luò)速度等優(yōu)點(diǎn)。但目前的開關(guān)速度還達(dá)不到要求。微機(jī)械技術(shù)還可做可變光衰減器，其工作原理是利用靜電引力改變微機(jī)械中的遮蔽片的位置，以遮蔽光纖的導(dǎo)光面積，從而改變光衰減。該器件可由光信號(hào)控制，可用以制作：光衰減器、光功率穩(wěn)定器、光功率均衡器和光波段開關(guān)。

另一種光開關(guān)是高分子數(shù)字交換器件。近來采用Polymer高分子材料制作的光波導(dǎo)器件正趨于成熟。高分子材料易于加工，成本低，在電極上施加電壓就可控制光信號(hào)通過或不通過光波導(dǎo)。目前存在問題是易于從襯底硅片上脫落、易吸水和老化問題。

2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類

光網(wǎng)絡(luò)可按照物理連接分為環(huán)網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)、星型網(wǎng)和總線結(jié)構(gòu)。環(huán)型拓樸與網(wǎng)狀拓?fù)湎啾扔泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，例如：鏈路分?jǐn)偟某杀镜?，鏈路可共享，而且?dāng)出現(xiàn)大的突發(fā)數(shù)據(jù)流時(shí)可同時(shí)使用工作光纖和保護(hù)光纖降低路由器的負(fù)荷，從而避免了在路由器端的緩存需要。

多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)又可分為單跳網(wǎng)和多跳網(wǎng)。在單路網(wǎng)中從源端到目的地的數(shù)據(jù)流就像一個(gè)光流一樣穿過網(wǎng)絡(luò)，在中間任何節(jié)點(diǎn)無需電的轉(zhuǎn)換。從光網(wǎng)絡(luò)選路方式上劃分有兩種典型的單跳網(wǎng)絡(luò)：廣播與選擇網(wǎng)（Broadcastandselectnetwork）以及波長(zhǎng)選路網(wǎng)（Wavelengthroutednetwork）。

廣播與選擇網(wǎng)是通過無源星型耦合器件將多個(gè)節(jié)點(diǎn)按照星型拓樸結(jié)構(gòu)連接起來的?；驹硎且詮V播形式發(fā)送，接收端有選擇地濾波接收。這種網(wǎng)絡(luò)主要用于高速局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。有兩種工作方式：固定波長(zhǎng)光發(fā)送而使用可調(diào)諧的光接收或者接收波長(zhǎng)固定而發(fā)送波長(zhǎng)可調(diào)。廣播與選擇網(wǎng)有兩個(gè)不足之處：其一是浪費(fèi)了光功率。發(fā)射的光功享送到所有的接受器，不管這個(gè)接收器是否是通信對(duì)象。這樣，對(duì)實(shí)現(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)來說，增加了光分流引起的損耗。其二是可擴(kuò)展性差。N個(gè)節(jié)點(diǎn)至少需要用N個(gè)波長(zhǎng)，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)要增加一個(gè)波長(zhǎng)，每一個(gè)接收器的可調(diào)諧范圍也要相應(yīng)增加一個(gè)波長(zhǎng)，而且不能執(zhí)行波長(zhǎng)重用。

與之相反，波長(zhǎng)選路網(wǎng)關(guān)鍵元素是波長(zhǎng)途擇交換器，它也分為兩種：波長(zhǎng)遠(yuǎn)路交換方式和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換交換方式。前者是通過改變WDM路由動(dòng)態(tài)地在通信間交換數(shù)據(jù)信號(hào)。后者通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)倒換到另一個(gè)波長(zhǎng)通道上。

若在節(jié)點(diǎn)中采用光開關(guān)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、可調(diào)諧濾波器、陣列波導(dǎo)路由器等光子器件，就可構(gòu)成靈活的、可擴(kuò)展的、可重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3波長(zhǎng)路由

光網(wǎng)絡(luò)是由光通路將波長(zhǎng)路由器和端節(jié)點(diǎn)相互連接而構(gòu)成的。顯然每個(gè)鏈路可支持好多信號(hào)格式，但它們都被限定在波長(zhǎng)粒度上。波長(zhǎng)交換機(jī)（或波長(zhǎng)路由器）構(gòu)成形式有以下幾類：

·非重構(gòu)交換機(jī)：每個(gè)輸入端口和輸出端口對(duì)應(yīng)關(guān)系是固定的而且波長(zhǎng)一致，一旦建成就無法改變。

·與波長(zhǎng)元關(guān)型可重構(gòu)交換機(jī)：輸入端口和輸出端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以動(dòng)態(tài)重構(gòu)，但這種關(guān)系與波長(zhǎng)無關(guān)。即每一個(gè)輸入信號(hào)都有一些固定的輸出端口。

·波長(zhǎng)選擇型可重構(gòu)交換機(jī)：它同時(shí)兼有端口的動(dòng)態(tài)重構(gòu)和依據(jù)輸入波長(zhǎng)的選路功能。

給定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浜鸵惶仔枰诰W(wǎng)絡(luò)上建立的端到端光信道，而為每一個(gè)帶寬請(qǐng)求決定路由和分配波長(zhǎng)就是波長(zhǎng)途路由問題。光網(wǎng)絡(luò)中波長(zhǎng)路由問題主要有3類：

一是在不使用全光波長(zhǎng)變換模塊時(shí)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)和路由的動(dòng)態(tài)分配（RWA）問題，解決途徑是確定優(yōu)化判據(jù)、波長(zhǎng)和路由的分配算法。也包括在所需系統(tǒng)代價(jià)最小的情況下故障恢復(fù)路由的動(dòng)態(tài)自愈恢復(fù)算法。

二是在有全光波長(zhǎng)變換模塊時(shí)，利用波長(zhǎng)變換模塊如何降低波長(zhǎng)堵塞的算法研究，包括使用波長(zhǎng)變換模塊后系統(tǒng)性能增加和波長(zhǎng)路由光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)尺寸的關(guān)系。

另外要實(shí)現(xiàn)真正的自適應(yīng)路由和波長(zhǎng)分配，還必須考慮業(yè)務(wù)流量制約下的選路問題。最理想的情況是DWDM光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)光信道上的業(yè)務(wù)流量，根據(jù)使用情況按照相應(yīng)算法增加／減少光信道數(shù)量和提高／降低光信道數(shù)據(jù)速率。

光網(wǎng)絡(luò)獨(dú)一無二的屬性是可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)路由，通過網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)路徑由波長(zhǎng)、源信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)交換的狀態(tài)信息以及選路中的波長(zhǎng)改變信息等來共同決定。圖2表示了一種基于波導(dǎo)光柵路由器（WGR）的波長(zhǎng)選路網(wǎng)中光路的建立過程。WGR節(jié)點(diǎn)通過波長(zhǎng)路由算法分配波長(zhǎng)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用可增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

波長(zhǎng)分插復(fù)用（WADM）可與路由器直接連接，使得在兩者之間建立光路徑成為可能。由于Internet數(shù)據(jù)在發(fā)達(dá)和接收信道上具有很高的不對(duì)稱性，因此依據(jù)對(duì)稱的話音業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的現(xiàn)有通信系統(tǒng)不能適應(yīng)這種非對(duì)稱業(yè)務(wù)。而直接將路由器與分立波長(zhǎng)相連的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是光學(xué)系統(tǒng)能夠直接根據(jù)Internet數(shù)據(jù)的流量情況在以波長(zhǎng)為基礎(chǔ)的光域上執(zhí)行相應(yīng)的流量疏導(dǎo)功能。

4網(wǎng)絡(luò)同步和安全性

——由于DWDM系統(tǒng)提供的相互不存在時(shí)間關(guān)系的不同波長(zhǎng)的復(fù)用，因此不需類似于SONET中的時(shí)鐘系統(tǒng)。然而要保證傳輸質(zhì)量，也許在WDM系統(tǒng)中仍需要同步技術(shù)。

光纖可非常容易地實(shí)現(xiàn)安全性連接。量子密碼（Quantunmcryptography）技術(shù)使用最基本的量子互補(bǔ)（quantumcomplementarity：基于粒子與波在行為上互斥的同時(shí)又是完全描述一種現(xiàn)象的密不可分的兩個(gè)要素）原理就是其中之一，它允許相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)用戶使用共享的隨機(jī)比特序列作為密碼通信的密匙。十分復(fù)雜的傳統(tǒng)加密措施是通過復(fù)雜和強(qiáng)度很大的數(shù)學(xué)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的，與其相比分布量子密碼QKD（QuantumKeyDistribution）技術(shù)，正像它的名字所表示的那樣提供了一種新型的基于基本的物理原理來保護(hù)和加密有用信息的有效方法。

5功率均衡技術(shù)

與點(diǎn)到點(diǎn)WDM系統(tǒng)相比，WDM光網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中同一參考點(diǎn)各信道的功率不同。在端到端WDM系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)送端處各波長(zhǎng)的功率是相等的。而在光網(wǎng)絡(luò)中，從本地節(jié)點(diǎn)上路的光信號(hào)與其它傳輸了不同距離、從而有不同光功率的一些信號(hào)復(fù)用在一起傳輸。即使是復(fù)用在一起傳輸?shù)墓庑盘?hào)，傳輸一段距離后，由于EDFA、光濾波器和光開關(guān)等器件對(duì)各波長(zhǎng)的響應(yīng)略有不同，它們的功率也可能不同。不同功率的波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)過級(jí)聯(lián)EDFA系統(tǒng)后，某些波長(zhǎng)的功率將可能進(jìn)一步降低，使該信道性能惡化。此外由于光網(wǎng)絡(luò)的上下話路、重新配置或網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等原因。使進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的各個(gè)波長(zhǎng)通道的光功率也存在差異，由于光信號(hào)要經(jīng)歷多個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路，各個(gè)波長(zhǎng)通道之間的光功率差異產(chǎn)生累積，導(dǎo)致各個(gè)光信道的信噪比下一致，使得系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量受到影響，甚至使某些信道劣化到不可接受的水平。因此在光網(wǎng)絡(luò)中有必要在節(jié)點(diǎn)對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)的光功率進(jìn)行均衡，以保證通信質(zhì)量。

光網(wǎng)絡(luò)中通道的不均衡性可嚴(yán)重惡化網(wǎng)絡(luò)性能，因此通道的均衡性是光網(wǎng)絡(luò)性能好壞的重要依據(jù)，目前已經(jīng)提出了許多均衡方案，如AOTF濾波器、MZ濾波器、F-P濾波器調(diào)諧方案，以及衰減器調(diào)諧方案等，這些方案都是利用光元源器件如可調(diào)衰減器以及有源器件如SOA的基于通道級(jí)均衡。一種方法是在終端機(jī)上的OMUX盤對(duì)輸入的多路光信號(hào)進(jìn)行中斷檢測(cè)，這一消息被監(jiān)控系統(tǒng)處理后，將通過監(jiān)控信道通知到全線各站點(diǎn)，控制各站的光放大器的輸出動(dòng)率。另一種方法是在各種光放大器盤上均設(shè)計(jì)有輸入、輸出光信號(hào)監(jiān)視點(diǎn)，通過監(jiān)控子架，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路信號(hào)中各波長(zhǎng)通道的集中監(jiān)視和分析，即從光放大器盤的光監(jiān)視點(diǎn)引入光信號(hào)，進(jìn)行在線分析，可獲知任一波長(zhǎng)通道的工作狀態(tài)，如光功率大小、光波長(zhǎng)值、光通路的信噪比等重要參數(shù)。當(dāng)功率監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于0XC／OADM中功放EDFA之前，監(jiān)測(cè)并調(diào)整各個(gè)信道中的信號(hào)功牢或信號(hào)與噪聲的總功率時(shí)，這種方案對(duì)于各個(gè)通道的不均勻性具有很好的均衡效果。但是，如果整個(gè)復(fù)用段的光功率發(fā)生波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致所有受影響的通過都進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這不僅增加了調(diào)整時(shí)間，還使調(diào)節(jié)過程復(fù)雜化。鏈路支持的波長(zhǎng)數(shù)目增多時(shí)情況尤為突出。此外，在特定情況下（若通過均衡能力已經(jīng)達(dá)到極限），僅靠通道級(jí)均衡無法實(shí)現(xiàn)功率均衡。因此為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)各個(gè)光通道的影響，WDM光網(wǎng)絡(luò)中光功率均衡是WDM光網(wǎng)絡(luò)一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。

6開銷處理

光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要支持光聯(lián)網(wǎng)，必然要有對(duì)光通路的OAM（操作、管理與維護(hù)）信息，因此就必須具有開銷處理能力。目前對(duì)開銷的載送方式有隨路和共路兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。而提供開銷的方法有3種：副載波調(diào)制（SCM），例如利用引示音（PilotTones）；光監(jiān)視通道（OSC）；數(shù)字“包封器”（Digital“Wrapper”）。

WDM系統(tǒng)如何與IP網(wǎng)結(jié)合以傳送IP信息（通稱IP0verWDM），是一個(gè)極其重要的問題，因?yàn)椴痪玫膶鞩P數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)占主要地位。當(dāng)不使用SONET／SDH設(shè)備而要實(shí)現(xiàn)直接的IP0verWDM，則需要考慮在原來的SONET／SDH中執(zhí)行的某些功能（如各種開銷字節(jié)的處理）如何在新型系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)。目前一種方案是：光的通過開銷有兩部分，一部分在光容器幀結(jié)構(gòu)內(nèi)，它對(duì)應(yīng)SONET／SDH的段開銷，另一部分不在幀內(nèi)，而是用調(diào)制的導(dǎo)頻（pilottone）另外傳送，光層只具有WDM的復(fù)用功能。

光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供在光層上的傳送組網(wǎng)技術(shù)，例如在光通路（OCh）層上作OCh的快速路由和交換；為了以光通路組網(wǎng)，就需要具有管理頻（率）隙（slot）的能力（正像在現(xiàn)有網(wǎng)中管理時(shí)隙一樣），這里一個(gè)頻隙就是一個(gè)光通路。

7同頻串?dāng)_

在傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中，由于波長(zhǎng)選擇器件（如波分復(fù)用器／解復(fù)用器和可調(diào)諧光濾波器）性能的不完善，相鄰波長(zhǎng)信道之間會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，這種串?dāng)_被稱為異頻串?dāng)_。它是一種加性串?dāng)_，表現(xiàn)為在信號(hào)上疊加了一定功率的噪聲，惡化了信號(hào)的消光比。構(gòu)成光網(wǎng)絡(luò)時(shí)這種串?dāng)_的影響下去積累，且在接收機(jī)前加光濾波器可以將其濾掉，因此對(duì)系統(tǒng)的影響較小。

而在以波分復(fù)用傳輸和波長(zhǎng)交叉連接（OXC）為基礎(chǔ)的WDM光網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)不同輸入鏈路中同一波長(zhǎng)（頻率）的信號(hào)被送入同一光開關(guān)，根據(jù)需要完成光交叉連接后，再送入相應(yīng)的波分復(fù)用器中。由于器件性能的不完善，一個(gè)信道的信號(hào)經(jīng)過交叉器件后會(huì)包含其它信道的串?dāng)_。當(dāng)多個(gè)信道重新耦合到一起時(shí)異頻串?dāng)_就會(huì)轉(zhuǎn)化為同頻串?dāng)_，即與信號(hào)光頻率相同的串?dāng)_。它可以是不同鏈路中相同波長(zhǎng)間的串?dāng)_或同一信號(hào)與自身的串?dāng)_。當(dāng)