【正文】 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 通信網(wǎng)的發(fā)展 SDH傳送網(wǎng) WDM光網(wǎng)絡 光接入網(wǎng) 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 第 14講 全光通信網(wǎng) 一、 全光網(wǎng)絡的興起與發(fā)展 二、 全光網(wǎng)的分層結構和網(wǎng)絡結構 三、 OXC和 OADM 四、全光網(wǎng)的網(wǎng)絡管理 五、全光網(wǎng)的傳輸限制 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 TxTxTxTxD X CRxRxRxRxD X CD M u xM u xTxTxTxTxRxRxRxRxD X CD M u xM u xD X CO A D Md r o p a d dRx TxD X C( a ) W D M 點到點傳輸系統(tǒng)( b ) 固定波長 O A D M 完成上下波長功能一、 全光網(wǎng)絡的興起與發(fā)展 從 WDM傳輸系統(tǒng) 到光網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 OADMOADMOADMOADMDXCDXCDXCDXC( c ) 可變波長O A D M 組成W D M 環(huán)網(wǎng)絡第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光傳送網(wǎng)絡第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 發(fā)展的驅動力 市場的需求 : 人類社會對通信容量的需求持續(xù)增長；光纖傳輸容量已達到 Tb/s量級；網(wǎng)絡的瓶徑越來越集中在交換節(jié)點上，對光交換需求迫切。 技術上的成熟程度 ： ATM光交換或分組光交換技術上尚不成熟； WDM技術成熟，且可以提供波長路由。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光子交換的類型 （ 1）空分交換 （ 2）時分交換 （ 3）波分交換 （ 4）混合交換 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 1）空分交換 2?2 空間光開關的實現(xiàn)方案 (a) (b) (c) o p t i c a l g a t e c o m b i n e ro p t i c a l s w i t c h s p l i t t e ro p t i c a l s w i t c h2 2 1 2第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 機械光開關 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 2維 MOEMS 微鉸鏈把微鏡鉸接在硅基底上，微鏡兩邊有兩個推桿，推桿一端連接微鏡鉸接點，另一端連接平移盤鉸接點。轉換狀態(tài)通過 SDA（ Scratch Drive Actuator）調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)平移盤使微鏡發(fā)生轉動，當微鏡為水平時，可使光束通過該微鏡，當微鏡旋轉到與硅基底垂直時，它將反射入射到它表面的光束，從而使該光束從該微鏡對應的輸出端口輸出。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 三維主要靠兩個 N微鏡陣列完成兩個光纖陣列的光波空間連接，每個微鏡都有多個可能的位置，為確保任何時刻微鏡都處于正確的位置，其控制電路需要十分復雜的模擬驅動方法，較二維復雜的多。 三維 MOEMS 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 熱光開關 MZI型熱光開關 Y型分支熱光開關結構 加熱器下面的波導的折射率減小，相應的，光功率被轉向另一分支即處于開的狀態(tài)，而在有源加熱器的分支則處于關的狀態(tài) 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 8 8熱光開關矩陣 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 2）時分交換 111T / 2 T / 4 1 T / 4 T / 2( a )( b )123TT / 2 T / 4 1 T / 4 T / 2( c )( d )2 2 光開關t1?tttT TTttt12 1?T 1 光開關或耦合器1 T 光開關1 T 光開關T 1 光開關或耦合器? 時隙交換器 (time slot interchanger) ? 緩存器 四種時隙交換器 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光突發(fā)交換集中了較大粒度的波長（電路）交換和較細粒度的光分組交換兩者的優(yōu)點，并避免兩者的不足，因此能有效地支持上層協(xié)議或高層用戶產(chǎn)生的突發(fā)業(yè)務。在 OBS中，首先在控制波長上發(fā)送控制（連接建立）分組，然后在另一個不同的波長上發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)。 光突發(fā)交換 （ BOS） 網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 3） 波分交換 WCWCWC波分解復用器 耦合器WC 波長轉換器λ 1? λ wλ 1? λ wλ 1λ 2λ w? 波分光交換需要波長交換器 WC（ Wavelength converter) ? 波分交換和波長路由 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 4）空分＋波分光交換 S1SwS2λ 1? λ wλ 1λ 1? λ wλ 1? λ wλ 1? λ wλ wλ 2λ wλ 2λ 1λ 1λ 1λ 2λ 2λ wλ w波分解復用器 波分復用器第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 WDM全光網(wǎng)的優(yōu)點 （ 1） 極大地提高網(wǎng)絡的傳輸容量和節(jié)點的吞吐量 ， 適應未來信息社會對容量和帶寬的需求； （ 2） WDM全光網(wǎng)對信號的速率和格式透明 ， 從而提供透明的光平臺； （ 3） 提供靈活的波長選路 、 動態(tài)資源配置能力 ， 使組網(wǎng)更加靈活； （ 4） 可以在光層實現(xiàn)網(wǎng)絡的重構 、 故障的自動恢復和自愈 ， 從而建成具有高度透明性 、 靈活性和生存性的光網(wǎng)絡 。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 WDM全光網(wǎng)的發(fā)展情況 （ 1） 美國 MONET網(wǎng)絡試驗 MONET是“多波長光網(wǎng)絡”計劃的簡稱。該計劃由 ATamp。T、 Bellcore和朗訊科技牽頭，參加單位包括 Bell亞特蘭大、南 Bell公司、太平洋 Telesis、美國國家安全局（ NSA）和美國海軍研究所（ NRL）。 MONET項目的試驗目標是把網(wǎng)絡結構、先進的技術、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡經(jīng)濟綜合在一起，以實現(xiàn)一種高性能的、經(jīng)濟有效的、可靠的多波長光網(wǎng)絡，并且該網(wǎng)絡的規(guī)模最終可以擴展為全國網(wǎng)。 MONET的現(xiàn)場試驗網(wǎng)由三部分組成，即 MONET NJ網(wǎng)、華盛頓 DC網(wǎng)以及連接兩個試驗區(qū)的長途多波長光纖鏈路。 MONET項目定義和開發(fā)了一組 MONET網(wǎng)絡單元的概念。包括波長終端復用器（ WTM）、波長分插復用器（ WADM）、多波長放大器（ WAMP）、波長路由器（ WR）、波長選擇交叉連接（ WSXC）和波長互換交叉連接（ WIXC）。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 2） PHOTON網(wǎng)絡試驗 PHOTON即 “ 泛歐光子傳送疊加網(wǎng) ” 的縮寫 ， 是歐共體 ACTS開發(fā)計劃關于光網(wǎng)絡研究領域的一個子項目 。 PHOTON項目的主要試驗目標包括 ： 精確地定義未來基于全光方式的泛歐傳送網(wǎng)的概念； 在現(xiàn)有的標準單模光纖傳輸設施基礎上建立現(xiàn)場試驗網(wǎng) ， 用于演示關鍵技術的實現(xiàn)； 演示全光 WDM傳輸 ， 每波長傳輸比特速率可達 10Gb/s， 傳輸距離最長為500km； 演示 WDM交叉連接以及光網(wǎng)絡的監(jiān)視； 通過邊緣交叉高比特率傳送數(shù)據(jù)試驗 WDM光傳送網(wǎng)的應用 。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 3）全光網(wǎng)正走向實用化 （ 99國際電信博覽會 ） 廠家 設備 復用情況 組網(wǎng)技術 NEC OADM 16波，任選波長分叉 雙向線路倒換和雙向通道保護自愈環(huán)， 50ms NTT OXC 512個波長，用波長選擇開關，一個機架交換容量 ， 可實現(xiàn)波長保護， 聚合物波導開關， 2ms Fujitsu OADM 8個端口，每端 16波， 選擇波長分插 ECI OADM 可工作于 40波的 DWDM系統(tǒng)，可以分插 16個波長 Lucent WAD 40~80波之間， 用 Nortel OADM 160 10Gb/s， 40 1280 ， 2560 622Mb/s。 采用 FEC， BER低于1 10 –15 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 4）我國的研究情況 96~98年 863317立項進行全光實驗網(wǎng)的前期研究； 95~98年原郵電部立項并由北郵完成 的研制； 99~2022年 NSFC將全光網(wǎng)的基礎研究立為重大項目； 99~2022年 863300將“中國高速信息示范網(wǎng)”立為重大研究項目； 99~2022年 NSFC立重大項目“中國高速互連網(wǎng)”。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 北大、清華、北郵完成的全光實驗網(wǎng)（ 1998， 4） O X CO X CO A D M 1O A D M 2?1?2?3?4? ? ? ?1 2 3 4? ? ? ?1 2 3 4? ? ? ?1 2 3 4? ?1 4~ ? ?1 4~?1?1?3?3? ?1 3? ?1 3? ?1 3?1?1第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 二、 WDM全光網(wǎng)的 分層結構和網(wǎng)絡結構 WDM全光網(wǎng)的分層結構 光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡節(jié)點接口 WDM全光網(wǎng)的拓撲結構 WDM環(huán)網(wǎng)結構 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光傳送網(wǎng)的分層結構 （ 1） WDM全光網(wǎng)的分層結構 在現(xiàn)存的傳送網(wǎng)的電復用段層和物理層之間加入光層； 光層又分為：光信道層（ OCH） 光復用段層（ OMS） 光傳輸段層（ OTS） 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 SDH網(wǎng)絡 WDM網(wǎng)絡 電路層 電路層 通道層 電通道層 復用段層 電復用段層 再生段層 光層 物理層 物理層 光傳送網(wǎng) 電路層 電路層 虛通道 PDH通道層 SDH通道層 虛通道 電復用段層 電復用段層 光信道層 光復用段層 光傳輸段層 物理層 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 2） 各層的功能 光信道層 (OCH， Optical Channel Layer) 光信道層負責為來自電復用段層的客戶信息選擇路由和分配波長 ， 為靈活的網(wǎng)絡選路安排光信道連接； 處理光信道開銷 ， 提供光信道層的檢測 、 管理功能； 并在故障發(fā)生時 ， 通過重新選路或直接把工作業(yè)務切換到預定的保護路由來實現(xiàn)保護倒換和網(wǎng)絡恢復 。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光復用段層 (OMS， Optical Multiplexing Section Layer) 該層保證相鄰兩個波長復用傳輸設備間多波長復用光信號的完整傳輸 ，為多波長信號提供網(wǎng)絡功能 。 主要包括： 為靈活的多波長網(wǎng)絡選路重新安排光復用段連接； 為保證多波長光復用段適配信息的完整性處理光復用段開銷； 為段層的運行和維護提供光復用段的檢測和管理功能 。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 光傳輸段層 (OTS， Optical Transmission Section Layer) 該層為光信號在不同類型的光媒質(zhì) （ 如 、 、 ） 上提供傳輸功能 ， 同時實現(xiàn)對光放大器或中繼器的檢測和控制功能等 。 通常會涉及以下問題： – EDFA增益控制和增益均衡問題 –色散的積累和補償問題 。 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡 （ 3） 各層的定界 OCSOCSOCSOCSmmmmmocsOTUmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmocsocrots ots otsotr otrotroms omsomromr omsmmmmmots otsotr otrotromrots ots otsotr otrotromrocrmmmmmocrocrocrocrocrocs光復用段層O M S 光傳輸段層O T S光信道層O C hoc s O pt i c a l C ha nne l S ou r c eoc r O pt i c a l C ha nne l R e c i e ve rom s O pt i c a l M u l t i pl e x S e c t i on S ou r c eot s O pt i c a l T r a ns m i s s i on S e c t i on S ou r c eot r O pt i c a l T r a ns m i s s i on S