【正文】 擾， 信道串?dāng)_包括： ?線性串?dāng)_ ?非線形串?dāng)_ 線性串?dāng)_： 起源 ：解復(fù)用器（或光濾波器）對(duì)帶外信道有限的損耗、信道波長(zhǎng)的漂移 非線性串?dāng)_： 源于光纖非線性效應(yīng)引起的信道串?dāng)_， 包括： XPM ( 交叉相位調(diào)制 )、 SRS ( 受激喇曼散射 )、 FWM ( 四波混頻 ) WDM系統(tǒng)性能 47 WDM系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ? 單路超高速 ?40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s ? 超密信道間距 ?10GHz even Zero 信道數(shù)攀升 ?1022 Channel ? 展寬波長(zhǎng)范圍 ?CBand,LBand,SBand ? 超長(zhǎng)無(wú)中繼 ?450km with remote Amp ? 超長(zhǎng)傳輸距離 ?單路 27,000km(Loop) 104*10G over 10000km 80*10G over 3400km ? 網(wǎng)絡(luò)化 48 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 49 一，為什么這時(shí)候提出光網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題 二， WDM光網(wǎng)絡(luò)是怎樣的一個(gè)概念 三， WDM通信光網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn) (OADM/OXC)方案 四， WDM光網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 50 一、為什么這時(shí)候提出 光網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題 ? 通信業(yè)務(wù)量急劇增長(zhǎng)與格式多樣化的需求 ? 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的 WDM傳輸系統(tǒng)已接近每光纖太比特、 為組成高速寬帶通信網(wǎng)提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ) ? 對(duì)新型網(wǎng)絡(luò)有迫切要求、組網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生 ? 光網(wǎng)絡(luò)能滿足網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展、重構(gòu)、及 IP兼容 ? 光網(wǎng)絡(luò)所需的新型光電子器件有顯著進(jìn)展 ? 光網(wǎng)絡(luò)本身的基礎(chǔ)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)演示試驗(yàn)有進(jìn)展 51 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 光帶寬 9 個(gè)月 幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度 存儲(chǔ)器 12 個(gè)月 摩爾定律 18 個(gè)月 性能價(jià)格比翻番速度 近幾年： 52 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的三大基本定律 摩爾定律 (MOORE): CPU性能 18個(gè) 月翻番， 10年 100倍。 帶寬需求無(wú)限 制增加 邁特卡爾夫 定律 （ Metcalfe） : 網(wǎng)絡(luò)價(jià)值隨用戶數(shù) 平方成正比?，F(xiàn)在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 數(shù)增加 N倍，效率 增加 N2倍 53 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化趨勢(shì) ? 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量何時(shí)超過(guò)傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)量？ 1995年： Pacific Bell 1996年： World, 1997年： MCI 1998年： Ameritech, Telstra等，日本國(guó) 際 IP流量為電話兩倍，美日太平洋海纜 數(shù)據(jù)為電話 3倍 2022 2022年： ATamp。 在每一個(gè)局站 ， 所有的大容量通道（ Gb/s， 即 STM1 STM64量級(jí) ） 都被解復(fù)用到更低的速率 （ 如 STM1或更低 ） ， 這些低速率的信道還可能被分成更細(xì)的支路 ， 然后在本地下路 ，或被交叉連接到它們所要到的終端 ， 然后再傳往下一站 。 56 對(duì)新型網(wǎng)絡(luò)有迫切要求 (2) ? 而隨著點(diǎn) —點(diǎn)的 WDM系統(tǒng)的普及 ，如果在節(jié)點(diǎn)處依舊采用電交叉連接設(shè)備 （ 如： DXC） 和電分插復(fù)用設(shè)備 ，會(huì)造成速率上越來(lái)越嚴(yán)重的失配 ， 即：WDM巨大的線路傳輸速率 （ 容量 ）與速率 （ 容量 ） 嚴(yán)重滯后的電交叉連接設(shè)備 、 電分插復(fù)用設(shè)備之間的失配 57 對(duì)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 ” 。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。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 。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)，因此又稱為全光網(wǎng)。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 。 ? 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 。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。 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。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。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。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。 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。 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。 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。如果找不到這樣一條路由，就會(huì)發(fā)生波長(zhǎng)阻塞 。 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)的阻塞特性可分為嚴(yán)格無(wú)阻塞型、可重構(gòu)無(wú)阻塞型和阻塞型三種。 當(dāng)不同輸入鏈路中同一波長(zhǎng)的信號(hào)要連接到同一輸出鏈路時(shí)，只支持波長(zhǎng)通道的 OXC結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生阻塞，當(dāng)然這種阻塞可以通過(guò)選路算法來(lái)一定程度解決。完成交換功能的光開(kāi)關(guān)器件有：機(jī)械（含光學(xué)轉(zhuǎn)鏡等）光開(kāi)關(guān)，聚合物波導(dǎo)開(kāi)關(guān)、硅波導(dǎo)開(kāi)關(guān)、微光機(jī)開(kāi)關(guān)，及半導(dǎo)體光放大器開(kāi)關(guān)等。 目前功能完備的 OXC產(chǎn)品還不太成熟，正在快速研發(fā)中。它有兩個(gè)主要功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能。除了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)主要功能外， OXC還應(yīng)具有可擴(kuò)展性和模塊性等。 87 波分復(fù)用技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展 ? 目前商用系統(tǒng)主要為 (1640)x 。 Qtera的 ULTRA系統(tǒng)可