【正文】 C / W I X C的光纖光纖出 ( 去網(wǎng)絡(luò) )E X CW S X C / W I X CF X C 為了加深對(duì) WDM光網(wǎng)絡(luò)的了解 ， 我們簡(jiǎn)單地介紹一下美國(guó)的 MONET網(wǎng) 。 圖 所示為交叉連接的多層結(jié)構(gòu) ， 最上層是電的交叉連接(EXC)， 中間層是波長(zhǎng)交叉連接 ， 可以是波長(zhǎng)固定交叉連接(WSXC)， 也可以是波長(zhǎng)可變交叉連接 (WIXC)， 底層是光纖交叉連接 (FXC)。 若要提高波長(zhǎng)變換器的利用率 ， 可采取所有端口共用一組波長(zhǎng)變換器的辦法 ， 圖 換器情況 。 這種結(jié)構(gòu)中每一個(gè)波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)空分交換后都配備有波長(zhǎng)變換器 。 而波長(zhǎng)可變的交叉連接可以解決波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題 。 在這種交叉連接器中 ， 只有空分交換開(kāi)關(guān) ， 交換的基本單位是一路光纖 ， 并不對(duì)多波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用 ， 而是直接對(duì)波分復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行交叉連接 。 如果不在本結(jié)點(diǎn)作分插復(fù)用的波長(zhǎng)就再連接到右側(cè)的光纖環(huán)行器 ， 然后依次經(jīng)過(guò)環(huán)行器和多層介質(zhì)膜帶通濾波器 ， 一直傳輸?shù)蕉嗖ㄩL(zhǎng)輸出端口 。 多層介質(zhì)膜濾波器由于其良好的溫度穩(wěn)定性目前已經(jīng)在商業(yè)的波分復(fù)用系統(tǒng)中使用 。 如果采用可調(diào)諧光纖光柵 ， 就可以得到在調(diào)諧范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)信號(hào) 。 要實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的特殊制作工藝 ， 因而不適宜大量制作 。 3. 基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的 OADM 圖 示出基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADM。 在理想情況下 ， 耦合器的分束比為 1∶ 1， MZI的兩臂等長(zhǎng) ， 兩光柵寫入在等長(zhǎng)位置上并接近全反射 ， 因此與光纖布喇格光柵的峰值波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng) ， 將在分下 (drop)口取出 ， 而其它光波長(zhǎng)信號(hào)將全部通過(guò) ， 并從輸出 (output)口輸出 。 是 ， 隨著波分復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)的增加 ， 用于連接每個(gè)波長(zhǎng)的光纖連線也會(huì)相應(yīng)地增加 ， 例如如果是 32路波長(zhǎng)的光分插復(fù)用器 ， 考慮到雙向傳輸總共需要 64根光纖連線 ， 這肯定會(huì)給設(shè)備管理帶來(lái)困難 。 光分插復(fù)用器的核心部件是一個(gè)具有波長(zhǎng)選擇能力的光學(xué)或光子學(xué)元件 ， 例如本書(shū)第 7章介紹的幾種光濾波器等 。 光分插復(fù)用器可以分為光 /電 /光和全光兩種類型 。 與此類似 ， 在WDM光網(wǎng)絡(luò)也存在光分插復(fù)用器 (OADM)， 其功能是在波分復(fù)用光路中對(duì)不同波長(zhǎng)信道進(jìn)行分下與插入操作 。 光復(fù)用段層為多波長(zhǎng)信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)功能 ， 它包括：為靈活的多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)選路重新安排光復(fù)用段連接；為保證多波長(zhǎng)光復(fù)用段適配信息的完整性處理光復(fù)用段開(kāi)銷；為段層的運(yùn)行和管理提供光復(fù)用段監(jiān)控功能 。 與 SDH傳送網(wǎng)相對(duì)應(yīng) ， 實(shí)際上是將光網(wǎng)絡(luò)加到 SDH傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)的段層和物理層之間 ， 如圖 。 由于 WDM全光網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活的波長(zhǎng)選路能力 ， 又稱為波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò) (Wavelength Routing Network)。 自愈環(huán)種類的選擇應(yīng)考慮初建成本 、 要求恢復(fù)業(yè)務(wù)的比例 、 用于恢復(fù)業(yè)務(wù)所需要的額外容量 、 業(yè)務(wù)恢復(fù)的速度和易于操作維護(hù)等因素 。 同樣 ， 光纖 S2和光纖 P1上的信號(hào)也可以置于一根光纖 (稱S2/P1光纖 )上 。 故障排除后 ， 倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置 。 故障排除后 ， 倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置 。 每根光纖上都有一個(gè)保護(hù)倒換開(kāi)關(guān) 。 例如在B結(jié)點(diǎn) S1光纖上的信號(hào) (AC)經(jīng)倒換開(kāi)關(guān)從 P1光纖返回 ， 沿逆時(shí)針?lè)较蚪?jīng) A結(jié)點(diǎn)和 D結(jié)點(diǎn)仍然可以到達(dá) C結(jié)點(diǎn) ， 并經(jīng) C結(jié)點(diǎn)的倒換開(kāi)關(guān)環(huán)回到 S1光纖后落地分路 。 當(dāng) BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷 ， 兩根光纖同時(shí)被切斷 ， 與光纜切斷點(diǎn)相鄰的兩個(gè)結(jié)點(diǎn) B 和 C 的保護(hù)倒換開(kāi)關(guān)將利用APS(Automatic Protection Switching)協(xié)議執(zhí)行環(huán)回功能 。 2. 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖 。 正常情況下 ， S1傳送的信號(hào)為主信號(hào) 。 1. 二纖單向通道倒換環(huán) 二纖單向通道倒換環(huán)如圖 。 正常情況下 ， 單向環(huán)中所有業(yè)務(wù)信號(hào)按同一方向在環(huán)中傳輸 。 通道倒換環(huán)屬于子網(wǎng)連接保護(hù) ， 其業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ) ， 是否倒換以離開(kāi)環(huán)的每一個(gè)通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而定 ， 通常利用通道 AIS信號(hào)來(lái)決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換 。 改善網(wǎng)絡(luò)生存性的最好辦法是將網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)連成一個(gè)環(huán)形 ， 形成所謂的自愈環(huán) (Self healing Ring)。 其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新確立通信的能力 。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇要考慮的因素很多 ， 如網(wǎng)絡(luò)的生存性是否高 ， 網(wǎng)絡(luò)配置是否容易 ， 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否適于引進(jìn)新業(yè)務(wù)等 。 如果所有的點(diǎn)都直接互連時(shí)就稱為理想的網(wǎng)孔形 。 將線形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)首尾開(kāi)放點(diǎn)相連就變成了環(huán)形網(wǎng) 。 3. 樹(shù)形 將點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)鋯卧哪┒它c(diǎn)連接到幾個(gè)特殊點(diǎn)就形成樹(shù)形拓?fù)?。 圖 (a) 線形； (b) 星形； (c) 樹(shù)形 。 除了最簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)的物理拓?fù)渫?， 網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湟话阌?5種類型 ， 即線形 、星形 、 樹(shù)形 、 環(huán)形和網(wǎng)孔形 ， 如圖 。 2. 圖 。 分割往往是從地理上將層網(wǎng)絡(luò)再細(xì)分為國(guó)際網(wǎng) 、 國(guó)內(nèi)網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)等 ， 并獨(dú)立地對(duì)每一部分行使管理 。 一個(gè)完整的 SDH傳送網(wǎng)分層模型如圖 。 通道層網(wǎng)絡(luò)用于通道層接入點(diǎn)之間的信息傳遞并支持不同類型的電路層網(wǎng)絡(luò) ， 為電路層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù) ， 其提供傳輸鏈路的功能與 PDH中的 2 Mb/s、 34 Mb/s和 140Mb/s， SDH中的 VC1 VC1 VC VC3 和 VC4， 以及 BISDN中的虛通道功能類似 。 圖 SDH傳送網(wǎng)的分層模型 電路層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)6 4 k b / s 電路交換網(wǎng)分組交換 網(wǎng)租用線電路網(wǎng)S D H V C － 1 n 通道網(wǎng)S D H V C － 3 通道網(wǎng)光傳輸網(wǎng) 無(wú)線傳輸網(wǎng)傳送網(wǎng) 示例n ＝ 1 , 2 電路層網(wǎng)絡(luò)涉及到電路層接入點(diǎn)之間的信息傳遞并直接為用戶提供通信業(yè)務(wù) ， 如電路交換業(yè)務(wù) 、 分組交換業(yè)務(wù) 、 租用線業(yè)務(wù)和 BISDN虛通路等 。 每一層網(wǎng)絡(luò)為其相鄰的高一層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù) ， 同時(shí)又使用相鄰的低一層網(wǎng)絡(luò)所提供的傳送服務(wù) 。 傳送網(wǎng)主要指邏輯功能意義上的網(wǎng)絡(luò) ， 是一個(gè)復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò) 。 因此接入網(wǎng)和核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)寬帶化的技術(shù)途徑是不同的 。 因此寬帶化意味著光纖將成為主要的傳輸媒質(zhì) 。 （ 3） 寬帶化 。 通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì) SDH傳送網(wǎng) WDM光網(wǎng)絡(luò) 光接入網(wǎng) 第 8 章 光纖通信網(wǎng)絡(luò) 返回主目錄 第 8章 光纖通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)總的發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)字化 、 綜合化和寬帶化 。 接入網(wǎng)的情況比較復(fù)雜 ， 模擬的東西還大量存在 ， 如電話網(wǎng)從核心網(wǎng)邊緣的端局交換機(jī)到用戶終端的用戶環(huán)路 ， 大量使用的還是模擬二線；有線電視系統(tǒng)也基本上是模擬的；新近采用的非對(duì)稱數(shù)字用戶線(ADSL)實(shí)際上是模數(shù)混合體制 。 如果雙絞銅線的傳輸帶寬按 2 Mb/s估計(jì) ， 一根光纖采用 DWDM技術(shù) ， 傳輸容量可達(dá)到 20～ 200 Gb/s， 也就是說(shuō) ， 光纖的傳輸容量是銅線的一萬(wàn)至十萬(wàn)倍 。 當(dāng)然 ， 從帶寬需求和經(jīng)濟(jì)性考慮 ， 接入網(wǎng)采用光纖沒(méi)有必要也不可能如同核心網(wǎng)那樣采用 DWDM技術(shù) ， 而是采用比較簡(jiǎn)單和廉價(jià)的光纖通信設(shè)備 。 所謂傳送網(wǎng)就是完成傳送功能的手段 ， 當(dāng)然傳送網(wǎng)也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息 。 1. 傳送網(wǎng)的分層和分割 傳送網(wǎng)是分層的 ， 由垂直方向的連續(xù)的傳送網(wǎng)絡(luò)層 (即層網(wǎng)絡(luò) )疊加而成 ， 從上而下分別為電路層 、 通道層和傳輸媒質(zhì)層 (又分為段層和物理層 )。 自上而下依次為電路層網(wǎng)絡(luò) 、 通道層網(wǎng)絡(luò)和傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò) 。 電路層網(wǎng)絡(luò)與相鄰的通道層網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的 。 SDH網(wǎng)中的段層網(wǎng)絡(luò)還可以進(jìn)一步細(xì)分為復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)和再生段層網(wǎng)絡(luò) ， 其中復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)涉及復(fù)用段終端之間的端到端的信息傳遞 ， 再生段層網(wǎng)絡(luò)涉及再生器之間或再生器與復(fù)用段終端之間的信息傳遞 。 為了便于管理 ， 在分層的基礎(chǔ)上 ， 將每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向上按照該層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分割為若干個(gè)子網(wǎng)和鏈路連接 。 鏈路是代表一對(duì)子網(wǎng)之間有固定拓?fù)潢P(guān)系的一種拓?fù)湓?， 用來(lái)描述不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接點(diǎn)間的聯(lián)系 ， 例如兩個(gè)交叉連接設(shè)備之間的多個(gè)平行的光纜線路系統(tǒng)就構(gòu)成了鏈路 。 圖 S N CS N CTC P CPLCCPLCCPLCCP TC PAPAPS N CAPAP路徑網(wǎng)絡(luò)連接鏈路連接路徑路徑終端客戶層到服務(wù)層適配TC P路徑終端 路徑終端客戶層到服務(wù)層適配TC P路徑終端客戶層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)AP ： 接入點(diǎn)CP ： 連 接點(diǎn)LC ：鏈路 連 接TC P ： 終端連接點(diǎn)S N C ： 子網(wǎng)連接CP 網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浞褐妇W(wǎng)絡(luò)的形狀 ， 即網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列 ， 它反映了物理上的連接性 。 這是SDH早期應(yīng)用的比較經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?， 首末兩端使用終端復(fù)用器 (TM)， 中間各點(diǎn)使用分插復(fù)用器 (ADM)。 這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢詫⑻厥恻c(diǎn) (樞紐站 )的多個(gè)光纖終端綜合成一個(gè) ， 具有靈活的帶寬管理 ， 能節(jié)省投資和運(yùn)營(yíng)成本 ， 但是在特殊點(diǎn)存在失效問(wèn)題和瓶頸問(wèn)題 。 4. 環(huán)形 將通信網(wǎng)的所有站點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)首尾相連 ， 而且沒(méi)有任何點(diǎn)開(kāi)放 ， 就形成了環(huán)形網(wǎng) 。 5. 當(dāng)通信網(wǎng)的許多點(diǎn)直接互連時(shí)就形成了網(wǎng)孔形拓?fù)?。 上述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有各自的特點(diǎn) ， 在網(wǎng)中都有不同程度的應(yīng)用 。 所謂自愈網(wǎng)就是無(wú)需人為干預(yù) ， 網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù) ， 使用戶感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障 。 但是當(dāng)光纜被切斷時(shí) ， 往往是同一纜內(nèi)的所有光纖 (包括主用和備用 )都被切斷 ， 在這種情況下上述保護(hù)方式就無(wú)能為力了 。 自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可分為兩大類：通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán) 。 如果按照進(jìn)入環(huán)的支路信號(hào)與由該支路信號(hào)分路結(jié)點(diǎn)返回的支路信號(hào)方向是否相同 ， 又可以將自愈環(huán)分為單向環(huán)和雙向環(huán) 。 下面以四個(gè)結(jié)點(diǎn)的環(huán)為例 ， 介紹 4種典型的自愈環(huán)結(jié)構(gòu) 。 例如 ， 在結(jié)點(diǎn) A進(jìn)入環(huán)傳送給結(jié)點(diǎn) C的支路信號(hào) (AC)時(shí)饋入 S1和 P1向兩個(gè)不同方向傳送到 C點(diǎn) ， 其中 S1光纖按順時(shí)針?lè)较?， P1光纖按逆時(shí)針?lè)较?， C點(diǎn)的接收機(jī)同時(shí)收到兩個(gè)方向傳送來(lái)的支路信號(hào) ， 擇優(yōu)選擇其中一路作為分路信號(hào) 。 故障排除后 ， 倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置 。 正常情況下 ， S1光纖傳送業(yè)務(wù)信號(hào) ， P1光纖是空閑的 。 圖 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán) CA ACS1P1ABDCP1S1CA AC( a ) ( b )倒換CA ACS1P1ABDCP1S1CA AC 當(dāng) BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷 ， 兩根光纖同時(shí)被切斷 ， 與光纜切斷 點(diǎn) 相 鄰 的 兩 個(gè) 結(jié) 點(diǎn) B 和 C 的 保 護(hù) 倒 換 開(kāi) 關(guān) 將 利 用APS(Automatic Protection Switching)協(xié)議執(zhí)行環(huán)回功能 。 四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖 ， 它由兩根業(yè)務(wù)光纖 S1與 S2(一發(fā)一收 )和兩根保護(hù)光纖 P1與 P2(一發(fā)一收 )構(gòu)成 ， 其中 S1光纖傳送順時(shí)針業(yè)務(wù)信號(hào) ， S2光纖傳送逆時(shí)針業(yè)務(wù)信號(hào) ， P1與 P2分別是和 S1與 S2反方向傳輸?shù)膬筛Ｗo(hù)光纖 。APS協(xié)議 ， B和 C結(jié)點(diǎn)中各有兩個(gè)倒換開(kāi)關(guān)執(zhí)行環(huán)回功能 ， 從而環(huán)工作的連續(xù)性得以維持 。 根據(jù)APS協(xié)議 ， B和 C結(jié)點(diǎn)中各有兩個(gè)倒換開(kāi)關(guān)執(zhí)行環(huán)回功能 ， 從而環(huán)工作的連續(xù)性得以維持 。 如果