【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 新型網(wǎng)絡(luò)有迫切要求 (3) ? 光纖通信網(wǎng)絡(luò)的 WDM光上 /下路設(shè)備和交叉連接設(shè)備可以充分解決相應(yīng)電子設(shè)備的“ 電子瓶頸 ” 。 WDM網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn)（如：光上 /下路復(fù)用節(jié)點(diǎn)， OADM和光交叉連接節(jié)點(diǎn)， OXC），是基于波長(zhǎng)路由的設(shè)備。OADM和 OXC目的是在光域上實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)信道上 /下路和交叉連接的功能，不需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。這樣就使 WDM網(wǎng)絡(luò)可以基于波長(zhǎng)路由對(duì)業(yè)務(wù)、阻塞率、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和生存性進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì) 58 二、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)是怎樣的 一個(gè)概念 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)充分利用光纖傳輸帶寬 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)概念的圖示 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與分層結(jié)構(gòu) 59 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)充分利用光纖 (損耗 )傳輸帶寬 (1) ? 光纖具有約 50Tb/s的潛在帶寬，而波分復(fù)用（ WDM）可以較好地利用光纖的寬帶能力，是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的擴(kuò)大傳輸容量的方法，因而在近年來(lái)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在成功地應(yīng)用到點(diǎn) —點(diǎn)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)后， WDM正向更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、功能和更大地域跨度發(fā)展 60 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)充分利用光纖 (損耗 )傳輸帶寬 (2) 第三傳輸窗口 第二傳輸窗口 第一傳輸窗口 1300 1550 850 紫外吸收 紅外吸收 瑞利散射 損 耗 (dB/km) 波 長(zhǎng) (nm) 光 纖 損 耗 譜 特 性 61 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)概念的圖示 (1) 62 The optical work layer is all optical. It includes backbone transport layer and local distribution layer. The later is more flexible in work structure. It can be ring, bus, star and mesh. The electronic switching layer provides access and switching functions of various services in the form of ATM, SDH, etc. The applications layer is serviceoriented. RINGADMBU SX CX CX CA D MBACKBONETRANSPORTLOCALDISTRIBUTIONROUTERSTARATMTSTMSTMATMTTATMATMMOSTLYSDH/SONETOPTICAL, WDM LAYERSELECTRONICSWITCHING LAYERSD A T AV I D EOAP P L I CAT I O NSL A Y E RM U L TI M EDI AV O I C EI M A G EO P TI C A L A C C ES S O P TI C A L A C C ES SLA NA D M : 上/ 下路復(fù)用（A D D / D R O P M U L T I P L E X I N G )X C : 交叉互連（C R O S S C O N N E C T I O N )A T M : 異步轉(zhuǎn)移模式（A S Y N C H R O N O U S T R A N S F E R M O D E )S T M : 同步轉(zhuǎn)移模式( S D H / S O N E T , S Y N C H R O N O U S T R A N S F E R M O D E ) T : 終端（T E R M I N A L )WDM 光網(wǎng)絡(luò)的層次模型 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)概念的圖示 (3) 63 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的定義 (1) ? 國(guó)際電信聯(lián)盟 （ ITUT） 在 1997年 4月公布了的關(guān)于光傳輸網(wǎng)絡(luò)的 協(xié)議草案中對(duì)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)有這樣的建議：光學(xué)網(wǎng)絡(luò)由一些功能塊組成 ， 這些功能塊實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)信號(hào)的傳輸 、 復(fù)用 、路由 、 監(jiān)控管理和自愈保護(hù) ， 而這些功能都完全在光域中進(jìn)行 ， 從網(wǎng)絡(luò)級(jí)的觀點(diǎn)對(duì)光傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述 。 64 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的定義 (2) ? 目前的光網(wǎng)絡(luò)是指，在光傳送網(wǎng)中存在一個(gè)鏈路骨干光層。鏈路信息可以光信息的形式直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，因此又稱(chēng)為全光網(wǎng)。光網(wǎng)絡(luò)將（以光接入的形式）與現(xiàn)有的傳統(tǒng)通信網(wǎng)包括SDH網(wǎng)、 ATM網(wǎng)、有線電視網(wǎng)（ CableTV）等、以及計(jì)算機(jī)互連協(xié)議網(wǎng)（即 IP網(wǎng)）兼容 65 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的定義 (3) 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn) (上下路節(jié)點(diǎn)、交叉互連節(jié)點(diǎn) ) 以 (全 )光工作方式運(yùn)作 ,不需以現(xiàn)有的 ?光 電 光 ?傳統(tǒng)方式工作，壓縮了工作量及設(shè) 備規(guī)模 以光波長(zhǎng) ?n (可以輔以信道開(kāi)銷(xiāo)標(biāo)志、或 光包標(biāo)志 )實(shí)現(xiàn)路由運(yùn)作、及節(jié)點(diǎn)站名運(yùn)作； 現(xiàn)有 WDM系統(tǒng)中、光波長(zhǎng) ?n沒(méi)有這樣的職 能，增加為 n個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，容量增為 n倍 66 WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (0) ? WDM技術(shù)使光纖通信傳輸容量大大提高，以 WDM傳輸和光波長(zhǎng)路由為物理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息在光層內(nèi)的光上下路和光交叉互連的 WDM光網(wǎng)絡(luò)在新世紀(jì)來(lái)臨時(shí)提到日程。和傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)比，光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)集中在幾點(diǎn)： 67 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (1) ? 1） 透明性：全光網(wǎng)的 OADM和 OXC與光信號(hào)的內(nèi)容無(wú)關(guān) ， 對(duì)于信息的調(diào)制方式 、 傳送模式和傳輸速率透明 。 目前相互獨(dú)立的SDH傳送網(wǎng) 、 PDH傳送網(wǎng) 、 ATM網(wǎng)絡(luò)及模擬視頻網(wǎng)絡(luò)都可以建立在同一光網(wǎng)絡(luò)上 ， 共享底層資源 ， 并提供統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)和恢復(fù)等網(wǎng)管能力 ， 降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本 。 ? 在全光網(wǎng)中 ， 各上 /下路節(jié)點(diǎn)只需要對(duì)屬于本地的波長(zhǎng)信道信息進(jìn)行處理 ， 而其余大部分波長(zhǎng)信道均可直通傳輸 ， 從而大大 減小節(jié)點(diǎn)工作量和對(duì)設(shè)備的需求 。 同時(shí)克服了在傳統(tǒng)的交換系統(tǒng)中 ， 電子線路的有限帶寬造成的 “ 電子瓶頸 ” 限制 68 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (2) ? 2）波長(zhǎng)路由：波長(zhǎng)路由是指在實(shí)際的光纖物理連接的 WDM網(wǎng)絡(luò)上 通過(guò)不同的波長(zhǎng) 在各個(gè)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)之間 建立的一種拓?fù)溥B接 ，具體是通過(guò)波長(zhǎng)選擇性器件實(shí)現(xiàn)路由選擇。這是目前全光網(wǎng)的主要方式 69 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (3) ? 3）重構(gòu)性：全光網(wǎng) 通過(guò) OXC靈活地實(shí)現(xiàn)光信道的動(dòng)態(tài)重構(gòu)功能，根據(jù)傳送網(wǎng)中業(yè)務(wù)流量的變化（也可能是幾個(gè)月的統(tǒng)計(jì)結(jié)果）和需要、動(dòng)態(tài)地調(diào)整光層中的波長(zhǎng)資源和光纖路徑資源分配 ，使網(wǎng)絡(luò)資源得到最有效的利用 70 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (4) ? 4）可擴(kuò)展性：全光網(wǎng)具有分區(qū)、分層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， OADM及 OXC節(jié)點(diǎn)采用模塊化設(shè)計(jì) ， 在不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和 OXC結(jié)構(gòu)時(shí)就能方便地增加網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)數(shù)、光纖路徑數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充。 ? 同時(shí)當(dāng)發(fā)生器件失效、斷線及節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可以通過(guò)波長(zhǎng)信道的重新（迂回）配置或切換保護(hù)開(kāi)關(guān)運(yùn)作，為發(fā)生故障的信道重新尋找路由，完成網(wǎng)絡(luò)連接的重構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)迅速達(dá)到自愈，上層用戶(hù)業(yè)務(wù)不受影響，因此全光網(wǎng)具有很強(qiáng)的生存能力(Survivability) 71 ? WDM光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) (5) ? 5） 兼容性：全光網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)傳送網(wǎng)是完全兼容的 。 它作為一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)層加入到傳統(tǒng)傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)中而滿(mǎn)足高速率 、 大容量 、 多媒體 BISDN的需求 72 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) (OADM/OXC)方案 (1) ? ? 光上下路節(jié)點(diǎn) (OADM) 其節(jié)點(diǎn)功能是 從傳輸中、選擇性地下路或上路某（一個(gè)或兩三個(gè)）波長(zhǎng)信號(hào)，同時(shí)不影響其余波長(zhǎng)信道的傳輸。 也就是說(shuō) OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的電 SDH分插復(fù)用器在時(shí)域內(nèi)完成的功能，而且具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號(hào)，這一點(diǎn)比電 ADM更優(yōu)越。這是克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的電子瓶頸問(wèn)題的關(guān)鍵器件之一，目前已有多種OADM方案。 73 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OADM方案 (1)A 1， 分波器 +波長(zhǎng)交換單元 +合波器 在這種方案中分波器是 多層介質(zhì)膜型或 陣列波導(dǎo)光柵 (AWG)等解復(fù)用器，波長(zhǎng)交換單元一般采用開(kāi)關(guān)陣列，合波器可以采用耦合器或復(fù)用器，如圖 1， OADM的串?dāng)_水平主要決定于解復(fù)用器，一般 30/25dB甚至更好（通道間隔 ），復(fù)用器再度采用同種器件時(shí)，竄擾可達(dá)到 50～60dB，因此可以滿(mǎn)足系統(tǒng)竄擾要求。OADM的 損耗水平 約為 5～ 10dB， 開(kāi)關(guān)時(shí)延 1～ 10ms 74 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OADM方案 (1)B 圖 1 基于解復(fù)用器和開(kāi)關(guān)的 OADM 上路信號(hào) 復(fù)用器 光開(kāi)關(guān) 干線信號(hào) 下路信號(hào) 干線信號(hào) 解復(fù)用器 75 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OADM方案 (2) ? 2， 耦合單元 + 濾波單元 + 合波器 ? 在這種類(lèi)型的方案中，耦合單元是個(gè)一般性的概念，根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)的 OADM的方案不同而有一定的差別，一般為普通的耦合器 (Coupler)或光環(huán)行器(Optical Circulator)等，濾波單元有光纖光柵(FBG)、琺 泊腔 (FP)或帶通濾波器等，合波器為普通的耦合器或復(fù)用器。 ? 這類(lèi)方案的 OADM性能主要取決于濾波單元的性能，目前，光纖光柵的隔離度可以做到 20dB以上（通道間隔 ），而 FP腔隔離度性能更好，甚至可以達(dá)到 40dB。但是前者溫度性能比較好，特別是可以很容易做到溫度補(bǔ)償，而后者的波長(zhǎng)隨溫度的漂移比較大。圖 圖 4和圖 5給出了此類(lèi)方案的三個(gè)典型例子 。 76 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OADM方案 (2) 圖 3 基于光柵和開(kāi)關(guān)的 OADM光環(huán)型器 光環(huán)型器上路信號(hào)光纖光柵下路信號(hào)干線信號(hào) 干線信號(hào)干線 WDM信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)選路，每路的光柵對(duì)準(zhǔn)一個(gè)波長(zhǎng)，被光柵反射的波長(zhǎng)經(jīng)環(huán)型器下路到本地，其他的干線信號(hào)波長(zhǎng)通過(guò)光柵經(jīng)環(huán)型器跟本地節(jié)點(diǎn)的上路信號(hào)波長(zhǎng)合波，繼續(xù)在干線上傳輸。這個(gè)方案同樣可以根據(jù)開(kāi)關(guān)和光柵來(lái)任意選擇上下話路的波長(zhǎng)。 77 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OXC方案 (0) ? OXC節(jié)點(diǎn)更主要的是要能完成網(wǎng)間信道的交叉互連（兼具實(shí)現(xiàn)上 /下路功能）， 即具有波長(zhǎng)路由選擇、動(dòng)態(tài)重構(gòu)，具有可擴(kuò)充性、波長(zhǎng)分區(qū)重用等特點(diǎn)，它是全光網(wǎng)的核心，也是目前最迫切需要研究和取得突破的課題。 ? 當(dāng)前國(guó)外眾多的對(duì) OXC的研究中，需要的器件除了已有的用于 WDM傳輸?shù)陌l(fā)射、接收、解復(fù)用器、增益平坦的放大器以外，最重要的器件是具有空間光開(kāi)關(guān)、可調(diào)諧濾波器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。 78 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OXC方案 (0) ? (1) 支持 波長(zhǎng)通道 （ wavelength path） 與支持虛波長(zhǎng)通道 （ virtual wavelength path）： ? 根據(jù) OXC節(jié)點(diǎn)能否提供波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，光通道可以分為兩種。 波長(zhǎng)通道 是指 OXC節(jié)點(diǎn)沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，為了建立一條波長(zhǎng)通道，光層必須找到一條路由，在這條路由的所有光纖中，有一個(gè)共同的波長(zhǎng)是空閑的。如果找不到這樣一條路由，就會(huì)發(fā)生波長(zhǎng)阻塞 。 虛波長(zhǎng)通道 是指 OXC節(jié)點(diǎn)具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，光通道在不同的光纖可以占用不同的波長(zhǎng)，從而提高了波長(zhǎng)的利用率，降低了阻塞概率。 79 三、 WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) OXC方案 (0) ? (2) 阻塞特性：交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性可分