四廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)(1)

1、第四講第四講 廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)v 網(wǎng)絡(luò)基本術(shù)語和技術(shù)及分類v WDM廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)v 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點v 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)v 業(yè)務(wù)流量模型v 網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)的基本術(shù)語網(wǎng)絡(luò)的基本術(shù)語 一些網(wǎng)絡(luò)的基本術(shù)語：o數(shù)據(jù)終端設(shè)備：計算機、終端、電話o網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)終端設(shè)備通過傳輸信道進行互聯(lián)的產(chǎn)物o節(jié)點：網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)匯集和轉(zhuǎn)接的設(shè)備，如路由器、交換機o網(wǎng)絡(luò)拓撲：信道連接節(jié)點或數(shù)據(jù)終端的邏輯關(guān)系o交換：通過中間節(jié)點將信息從源傳到目的站點的過程o路由：為信息傳遞尋找通過網(wǎng)絡(luò)路徑的過程o協(xié)議：信息的傳遞規(guī)則 光復(fù)用技術(shù)光復(fù)用技術(shù) ： WDM 、OTDM 光放大技術(shù)：光放大技術(shù)：EDFA、SOA、FRA 光分

2、插復(fù)用（光分插復(fù)用（OADM） 光交叉連接光交叉連接(OXC)技術(shù)技術(shù) 光交換技術(shù)光交換技術(shù) ：空分（：空分（SD）、時分（）、時分（TD）、波分）、波分/頻分（頻分（WD/FD）光交換光交換 全光中繼全光中繼 控制和管理技術(shù)控制和管理技術(shù) ：結(jié)構(gòu)管理：結(jié)構(gòu)管理 、光學(xué)特性管理、光學(xué)特性管理 、差錯管理差錯管理 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)99-00年 上?？萍季W(wǎng)改造八縱八橫光纖網(wǎng)接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類WDM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)角度：靜態(tài)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)波長變化角度：無波長變換網(wǎng)絡(luò)和有波長變換網(wǎng)絡(luò)有無光電轉(zhuǎn)化過程：單跳網(wǎng)絡(luò)和多跳網(wǎng)絡(luò)物理拓撲：星型、總線型、環(huán)型、網(wǎng)狀型如何提供連接：WDM廣播選擇網(wǎng)和

3、波長選路網(wǎng)WDM廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇光網(wǎng)絡(luò) u廣播選擇網(wǎng)廣播選擇網(wǎng)提供連接是方便的，網(wǎng)絡(luò)無需提供選路 由功能，這主要得益于網(wǎng)絡(luò)接收每一個結(jié)點發(fā)出的 信息然后將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點，即廣播。u目的結(jié)點根據(jù)是否是發(fā)送給自己的有選擇性地接收 發(fā)來的信息。u目前大多數(shù)局域網(wǎng)如以太網(wǎng)、令牌環(huán)，甚至FDDI均 屬于廣播選擇網(wǎng)。根據(jù)通信網(wǎng)是如何提供連接的可以將網(wǎng)絡(luò)分為兩大類，即廣播選擇網(wǎng)絡(luò)和選路由網(wǎng)絡(luò)廣播選擇網(wǎng)絡(luò)和選路由網(wǎng)絡(luò)。WDM廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)u選路由網(wǎng)絡(luò)選路由網(wǎng)絡(luò)提供結(jié)點之間的連接沒有廣播選擇網(wǎng)直觀，相對 復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)接收每一個結(jié)點發(fā)出的信息不是廣播到網(wǎng)絡(luò)，而 是根據(jù)源結(jié)點發(fā)出的信息有

4、選擇地發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的其余部分，直 至到達目的結(jié)點為止。u目前大多數(shù)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)屬于選路由網(wǎng)絡(luò)，它們由許多結(jié)點構(gòu)成， 結(jié)點由點到點之間的鏈路互連在一起，信號在包含有目的結(jié) 點的鏈路子集上選路。o 廣播選擇網(wǎng)是WDM網(wǎng)絡(luò)的一種形式， 一般采用無源星形、 總線形光耦合器或波長路由器實現(xiàn)本地應(yīng)用。 o 廣播選擇網(wǎng)可以分為單跳和多跳兩種網(wǎng)絡(luò)。單跳是指網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸以光的形式到達目的地， 而無需在中間節(jié)點轉(zhuǎn)換成電的形式; 而多跳只在中間節(jié)點存在光電變換。 WDM廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇網(wǎng)絡(luò) (本地應(yīng)用)單跳網(wǎng)絡(luò)單跳網(wǎng)絡(luò)：信號全光地從源發(fā)送到目的，無需在中間節(jié)點 轉(zhuǎn)換成電的形式。 總線拓撲 星型拓

5、撲多跳網(wǎng)絡(luò)多跳網(wǎng)絡(luò)：信息到達目的前經(jīng)過若干次電處理sdsidWDM廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)廣播選擇光網(wǎng)絡(luò)星型結(jié)構(gòu)的N組收/發(fā)送機與一個星型耦合器相連廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)有星型和總線型兩種結(jié)構(gòu)星 形耦 合 器TXRXTXRXTXRXTXRXTXRXTXRXTXRX(a)(b)12N123N星型耦合器星型耦合器 廣播選擇單跳網(wǎng) （a） 星型; （b） 總線型廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)總線型結(jié)構(gòu)中N組收/發(fā)送機通過一個無源總線相連，每個發(fā)送機采用一個固定的波長發(fā)送信息，經(jīng)耦合器或總線匯集，然后分流到達各個節(jié)點接收端。接收端的每個節(jié)點都用可調(diào)諧接收器選擇濾波出尋址到自身的那個波長，此時的

6、接收機需要把接收波長調(diào)諧到與所要接收信息的發(fā)送波長上，這就要用到某種介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC協(xié)議）。 星 形耦 合 器TXRXTXRXTXRXTXRXTXRXTXRXTXRX(a)(b)12N123N星型耦合器星型耦合器 廣播選擇單跳網(wǎng) （a） 星型; （b） 總線型星形耦合器星形耦合器(couple)u主要功能是再分配光信號主要功能是再分配光信號u重要應(yīng)用在光纖網(wǎng)絡(luò)重要應(yīng)用在光纖網(wǎng)絡(luò)u尤其應(yīng)用在局域網(wǎng)尤其應(yīng)用在局域網(wǎng)u在波分復(fù)用器件上應(yīng)用在波分復(fù)用器件上應(yīng)用廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)o 無論是星型還是總線型都需使用光纖耦合器。22的耦合器是基本的耦合器單元，任一NN的星型耦合器都可以由 個

7、22的耦合器構(gòu)成。nn2log2耦合器耦合器u一個22耦合器包括兩個輸入端口和兩個輸出端口。u最常用的耦合器是將兩芯光纖中部熔融在一起制成，稱 為熔融光纖耦合器；集成光學(xué)中，也可用波導(dǎo)制作耦合 器。定向耦合器示意圖定向耦合器示意圖耦合器耦合器總線拓撲中結(jié)點利用一個22的耦合器(其中一個輸入端不用) 向總線發(fā)送，再利用另一個22的耦合器(其中一個輸出端不用) 從總線上接收。兩種拓撲的差異主要在使用耦合器的個數(shù)和方法，總線拓撲需 要2n個22的耦合器，星型拓撲需要 個22的耦 合器(n為2的冪)?？偩€拓撲中信號平均經(jīng)過n個耦合器(最壞情況下為2n1個)， 星型拓撲中信號經(jīng)過耦合器，這決定了拓撲的鏈

8、路預(yù)算性能。 nn2log2耦合器耦合器每個接收機都監(jiān)視所有波長，并將尋址到本地的那個波長通過可調(diào)濾波器選出。優(yōu)點：可以支持廣播缺點：需要快速可調(diào)的濾波器或激光器需要業(yè)務(wù)調(diào)度機制避免信息碰撞星型總線型廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)u這種配置除了可以支持點到點鏈路外，還可以支持一個發(fā)送機對多個節(jié)點發(fā)送相同信息的多播和廣播業(yè)務(wù)。 u這種網(wǎng)絡(luò)的好處就是對協(xié)議的透明性，即不同的通信節(jié)點集合可以采用不同的信息交換規(guī)則（協(xié)議），而不受網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的影響。u由于星形耦合器和光纖鏈路都是無源的， 所以這種網(wǎng)絡(luò)很可靠，而且易于控制。 廣播選擇單跳網(wǎng)廣播選擇單跳網(wǎng)u非常浪費光功率，因為

9、每一個要傳輸?shù)墓庑盘柲芰繋缀醵急黄椒值骄W(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點上了； u每個節(jié)點都需要一個不同的波長，在波長有限的情況下，節(jié)點數(shù)目就比較有限，并且各節(jié)點之間需要仔細協(xié)調(diào)不同的動態(tài)過程，當(dāng)兩個站向一個站發(fā)送信息時，要避免信息流碰撞。 不足之處廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)u多跳網(wǎng)的設(shè)計可以有效地避免單跳網(wǎng)中需要快速可調(diào)諧激光器或光濾波器的缺點。 u多跳網(wǎng)一般沒有各個節(jié)點對之間的通道，每個節(jié)點都有少量的或固定的可調(diào)光發(fā)送機和接收機。 廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)u下圖(a)是一個采用4節(jié)點的廣播選擇多跳網(wǎng)的例子。 u每個節(jié)點有兩個固定波長的發(fā)送，另兩個固定波長的接收。 各站只能向可以調(diào)諧接收其發(fā)送波長的那些

10、節(jié)點直接發(fā)送 信息，而發(fā)往其他站的信息不得不通過中轉(zhuǎn)進行路由。(b)24首部數(shù)據(jù)域源標(biāo)識符目的標(biāo)識符其他控制比特4312星形耦合器78571268343156(a)信息分組 廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)u一種簡單的傳輸方案如圖(b)所示，即消息以分組的形式發(fā)送，每個分組都由首部和數(shù)據(jù)域構(gòu)成，其中首部包含源和目的標(biāo)識符（如路由信息）以及其他控制比特。 u在每個中間節(jié)點，光信號都將轉(zhuǎn)換成電信號，并且將地址首部進行解碼，以檢查其中的路由信息，由該信息決定分組的去向。u利用這種路由信息，分組將在電域中交換到相應(yīng)的光發(fā)送機，從而將其正確地傳遞到邏輯鏈路上的下一個節(jié)點， 直至最

11、終目的地。 (b)24首 部數(shù) 據(jù) 域源 標(biāo) 識 符目 的 標(biāo) 識 符其 他 控 制 比 特4312星 形耦 合 器78571268343156(a)信 息 分 組廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)u從圖(a)可以看到業(yè)務(wù)流的流向，如果節(jié)點1要向節(jié)點2發(fā)送消息， 首先采用波長1將消息發(fā)送出去，只有節(jié)點3可以調(diào)諧1信號并接收，然后節(jié)點3用6將消息傳遞給節(jié)點2。 u這種方式的好處是不會出現(xiàn)目的地沖突或是分組碰撞，因為每個波長信道針對一個特殊的源、目的地。但是當(dāng)節(jié)點通信需要經(jīng)過H跳時， 網(wǎng)絡(luò)容量開銷至少為1/H。 (b)24首 部數(shù) 據(jù) 域源 標(biāo) 識 符目 的 標(biāo) 識 符其 他 控 制 比 特4312星

12、形耦 合 器78571268343156(a)信 息 分 組廣播選擇多跳網(wǎng)廣播選擇多跳網(wǎng)(1) 每個節(jié)點配備幾個固定波長的收發(fā)模塊 (2) 發(fā)往其它站點的信息需要經(jīng)過中間站路由轉(zhuǎn)發(fā) (3) 中間站信號經(jīng)歷“光-電-光”轉(zhuǎn)換 多跳有效地避免了信息的碰撞，但信息的中轉(zhuǎn)增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬和功率的開銷單跳網(wǎng)絡(luò)中所需的波長數(shù)與節(jié)點數(shù)相當(dāng)多跳網(wǎng)絡(luò)中以平均跳數(shù)的增加換取波長數(shù)量的減少無法在大范圍內(nèi)實現(xiàn)互聯(lián)，尤其是星型網(wǎng)絡(luò)和總線網(wǎng)絡(luò)中使用了耦合器使得信號衰減嚴(yán)重廣播選擇網(wǎng)存在的問題廣播選擇網(wǎng)存在的問題u隨著節(jié)點數(shù)的增加，所需的波長也不斷增加。典型情況 下，所需波長數(shù)至少和節(jié)點數(shù)相當(dāng)，否則若干節(jié)點就要分時 復(fù)用一個

13、波長，產(chǎn)生時延和影響傳送效率。u廣播選擇網(wǎng)的信號同時發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，因為星形耦合器是 無源器件，分配損耗相當(dāng)高，如果分配網(wǎng)區(qū)域較大，就必須 廣泛使用光功率放大器。若使用波長重復(fù)利用技術(shù)、波長變換技術(shù)和光交換技術(shù)波長重復(fù)利用技術(shù)、波長變換技術(shù)和光交換技術(shù)組成波長路由網(wǎng)(WRN)，就可以克服上述限制。廣播選擇網(wǎng)存在的問題廣播選擇網(wǎng)存在的問題網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點u光發(fā)送機OT和光接收機OR是光網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(node)的重要組成部分。u光發(fā)送機完成電信號到光信號的轉(zhuǎn)換(簡稱E/O變換) u光接收機完成光信號到電信號的轉(zhuǎn)換(簡稱OE變換)。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點u激光器是最重要的一類光源，有許多不同類型。激激光器是最

14、重要的一類光源，有許多不同類型。激 光器可以用來構(gòu)建光發(fā)射機，也可用來泵浦摻鉺放光器可以用來構(gòu)建光發(fā)射機，也可用來泵浦摻鉺放 大器和拉曼放大器。大器和拉曼放大器。u利用激光器做利用激光器做WDMWDM系統(tǒng)的光源時，需要具備特性：系統(tǒng)的光源時，需要具備特性： (1)(1)需要有相當(dāng)高的輸出功率。對于需要有相當(dāng)高的輸出功率。對于WDMWDM系統(tǒng)，典型系統(tǒng)，典型 的激光器輸出功率在的激光器輸出功率在0-10dNm0-10dNm范圍。相關(guān)參量是范圍。相關(guān)參量是 閾值電流和斜率效率（兩個參數(shù)決定了電功率閾值電流和斜率效率（兩個參數(shù)決定了電功率 轉(zhuǎn)換為光功率的效率）。轉(zhuǎn)換為光功率的效率）。激光器開始發(fā)射光

15、功率激光器開始發(fā)射光功率 時的驅(qū)動電流時的驅(qū)動電流輸出光功率與驅(qū)動電流比值輸出光功率與驅(qū)動電流比值網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(2)(2)在特定工作波長處具有窄的譜寬，以至于信號可以通過中在特定工作波長處具有窄的譜寬，以至于信號可以通過中 間濾波器，并且多個信道可以緊密地放置在一起。相關(guān)參間濾波器，并且多個信道可以緊密地放置在一起。相關(guān)參 數(shù)是數(shù)是邊模抑制比（在可調(diào)諧激光器中，工作波長可以改變）。邊模抑制比（在可調(diào)諧激光器中，工作波長可以改變）。(3)(3)波長穩(wěn)定性。保持溫度恒定情況下，在整個激光器壽命期間的波長穩(wěn)定性。保持溫度恒定情況下，在整個激光器壽命期間的 波長漂移相對于相鄰信道之間的波長間隔應(yīng)該

16、很小。波長漂移相對于相鄰信道之間的波長間隔應(yīng)該很小。(4)(4)對于被調(diào)制的激光器，色散可能是影響鏈路長度的重要因素。對于被調(diào)制的激光器，色散可能是影響鏈路長度的重要因素。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點光發(fā)送機o 主要有兩種結(jié)構(gòu) o 直接強度調(diào)制(IM)光發(fā)送機 o 外調(diào)制方式的光發(fā)送機 o 電信號(主要是電流信號)直接對激光器(LD)進行強度調(diào)制，激光器的輸出光功率隨注入電流而變化，有電流注入，LD就發(fā)光，有光功率輸出。沒有電流注入，LD就無光，沒有光功率輸出。對于數(shù)字通信系統(tǒng)，相當(dāng)于開關(guān)鍵控OOK。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點直接強度調(diào)制光發(fā)送機o 電信號(主要是電壓信號)在外調(diào)制器中完成對激光器輸入的光載波的幅

17、度或相位(頻率)的調(diào)制，這與電域通信系統(tǒng)完全致，可有幅度鍵控(ASK)，頻移鍵控(FSK)，相移鍵控(PSK)等,目前技術(shù)上較成熟的且用得較多的是相移鍵控。o 這兩種方式各有優(yōu)缺點：IM方式簡單，應(yīng)用于低速的系統(tǒng)中；外調(diào)制方式技術(shù)復(fù)雜，調(diào)制速率高。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點外調(diào)制光發(fā)送機對于光發(fā)送機OT，激光器是關(guān)鍵器件，從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角 度對激光器的 要求有：1）單頻穩(wěn)定工作；2）可調(diào)諧 性；3）多波長輸出。對于光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，要求激光器輸出波長穩(wěn)定，否則會影響相鄰波長的通道工作。當(dāng)需要同時建立多點之間的連接時，需要激光器的波長可調(diào)諧，以便選擇不同的工作波長或所需的時隙。當(dāng)要求多個波長同時工作時，需要采用激

18、光器陣列。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)點o 有兩種結(jié)構(gòu)o 直接檢測光接收機 o 相干光接收機 光接收機光接收機o 經(jīng)過長距離傳輸光信號的能量衰減了，首先用光放大器對光信號進行放大，然后光信號經(jīng)過光濾波器進行濾波從多波長通道中選擇所需的波長通道信號，送光檢測器完成光信號到電流信號的轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)放大、取樣、判決輸出所需的信號。 光接收機光接收機直接檢測光接收機o 接收機的靈敏度較高，主要得益于本振激光提供的光能量。這是電接收機常用的方式，但對光接收機實現(xiàn)難度大，尚未實用化。光接收機光接收機o 整個網(wǎng)絡(luò)只有一個星型網(wǎng)是不切實際的，因為結(jié)點的地理 位置分布不集中，或者結(jié)點數(shù)的增多分路損耗增大等，因 此往往是多個星型

19、網(wǎng)絡(luò)通過適當(dāng)?shù)姆绞交ミB形成整個網(wǎng) 絡(luò)。 o 現(xiàn)行的局域網(wǎng)如以太網(wǎng)是由橋互聯(lián)連接的，由于整個互聯(lián) 的網(wǎng)絡(luò)仍稱為以太網(wǎng)，因而被相互連接在一起的以太網(wǎng)稱 為以太網(wǎng)的子網(wǎng)。互連在一起的網(wǎng)絡(luò)不再是一個單一的廣 播網(wǎng)，每個子網(wǎng)只能在自己的子網(wǎng)范圍內(nèi)傳送，橋完成將 需要發(fā)往另一個子網(wǎng)的分組有選擇性地發(fā)往目的子網(wǎng)。正 由于此，橋有時稱為選擇性的中繼器。如果是網(wǎng)絡(luò)層之間 互連，執(zhí)行相應(yīng)功能的實體稱為路由器。靜態(tài)路由器靜態(tài)路由器靜態(tài)路由器靜態(tài)路由器什么是路由u要實現(xiàn)路由路由器必須知道： -目的地址 -源地址 -所有可能的路由路徑 -最佳路由路徑 -管理路由信息靜態(tài)路由器靜態(tài)路由器什么是路由-路由器必須知道未和其直

20、接相連的目的地址靜態(tài)路由器靜態(tài)路由器靜態(tài)路由和動態(tài)路由靜態(tài)路由配置和維護耗費時間，大型網(wǎng)絡(luò)用靜態(tài)路由容易出錯，不能應(yīng)對拓撲變化及網(wǎng)絡(luò)增長。o廣播網(wǎng)絡(luò)允許在所有的發(fā)射站和接收站通信對之間建立完全的光連接，因為每一個接收機都可以通過星型耦合器“看到”另一端的任一個發(fā)射機。o不利的一面是當(dāng)兩個發(fā)射機同時發(fā)送光信號時，這些信號就必須在不 同的波長上傳輸，如果它們使用同樣的波長，那么在接收端它們將互 相干擾，損壞有用的信息流。這種信道分配不相同的限制條件 (Distinct Channel Assignment(DcA)constraint)阻礙了光譜重用技術(shù)在廣播型網(wǎng)絡(luò)中的使用。對于一個規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)

21、來說，通常需要很強的多點連接能力。o給每一個邏輯連接LC都分配一個專用波長信道的WDMWDMA實現(xiàn) 方法所付出的代價十分昂貴，并且隨著光連接數(shù)目的增長可用光譜消 耗得非?？?。因此，要獲得大的連接能力同時又較少地使用了網(wǎng)絡(luò)資 源必須使用其他的可行方法。這就需要波分復(fù)用技術(shù)和其他復(fù)用技術(shù) 以及多址接入技術(shù)的混合技術(shù)。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)o 定義：在移動通信中，許多用戶同時通話，以不同的移動信道分隔，防止相互干擾的技術(shù)方式稱為多址方式。o 主要有頻分多址(FDMA)，時分多址 (TDMA)，碼分多址(CDMA)，空分多址 (SDMA)，包分多址(PDMA)等方式 主要的復(fù)

22、用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)o頻分多址以頻率來區(qū)分信道。特點：使用簡單，信號連續(xù)傳輸，滿足模擬話音 通信，技術(shù)成熟。缺點：多頻道信號互調(diào)干擾嚴(yán)重，頻率利用率低，容量小。o時分多址在一個無線頻道上，按時間分割為若干個時隙，每個信道占用一個時隙，在規(guī)定的時隙內(nèi)收發(fā)信號。 時分多址只傳數(shù)字信息，信息需經(jīng)壓縮和緩沖存儲的過程，在實際使用時常 FDMA/TDMA復(fù)分使用。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)N路時分復(fù)用系統(tǒng)示意圖路時分復(fù)用系統(tǒng)示意圖時分多路復(fù)用適用于時分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號數(shù)字信號的傳輸。由于的傳輸。由于信道信道

23、的位傳輸率超過每一路信號的的位傳輸率超過每一路信號的數(shù)據(jù)傳輸率，因此可將信道按時間分成若干片段輪換地給多個信號使用。每一時數(shù)據(jù)傳輸率，因此可將信道按時間分成若干片段輪換地給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號單獨占用，在規(guī)定的時間內(nèi)，多個數(shù)字信號都可按要求傳間片由復(fù)用的一個信號單獨占用，在規(guī)定的時間內(nèi)，多個數(shù)字信號都可按要求傳輸?shù)竭_，從而也實現(xiàn)了一條輸?shù)竭_，從而也實現(xiàn)了一條物理信道物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。假設(shè)每個輸入的數(shù)據(jù)上傳輸多個數(shù)字信號。假設(shè)每個輸入的數(shù)據(jù)比特率是比特率是9. 6kbit / s ，線路線路的最大比特率為的最大比特率為76. 8 kbit / s ，則可傳輸，則可傳

24、輸8路信號。路信號。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)時分復(fù)用主要分為兩種：時分復(fù)用主要分為兩種：u同步時分復(fù)用系統(tǒng)： 準(zhǔn)同步系列PDH(用于公共電話網(wǎng)PSTN）。 同步系列SDH（用于光纖通信等骨干網(wǎng)絡(luò)）u統(tǒng)計(異步)時分復(fù)用系統(tǒng)（分兩類）： 虛電路方式（如X.25、幀中繼、ATM）。 數(shù)據(jù)報方式（如TCP/IP）PSTNPSTN系統(tǒng)目前采用系統(tǒng)目前采用PDHPDH和和SDHSDH結(jié)合的方式，在小用戶接入及交換結(jié)合的方式，在小用戶接入及交換采用采用PCM/PDHPCM/PDH，核心骨干網(wǎng)絡(luò)采用，核心骨干網(wǎng)絡(luò)采用SDHSDH。時分復(fù)用和多址接入（TDM/TDMA） 通過在時域中

25、間插一些同步連接(時分復(fù)用)來完成的。時分復(fù)用TDM和時分多址接入技術(shù)（TDMA）是實現(xiàn)多點連接的一種十分有效的方法，就對可充分利用光資源方面來講，這種技術(shù)尤其能節(jié)約資源成本。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)同步與幀結(jié)構(gòu) o 由于兩個光連接都承載在同一個波長上，那么為了避免兩個信號在接收端互相干擾，則需要采用光的多址接入方案，以便可以區(qū)分不同的信號流。o 使用TDMA技術(shù)，其中通過間歇的“開和關(guān)”發(fā)射機用互不 重疊的脈沖束來發(fā)射兩個光信號，在耦合器中形成間插的 比特流，那么這時的連接采用邏輯層（傳輸信道）上的 TDM和光層（波長信道）上的TDMA的混合技術(shù)。當(dāng)信號 到達每一個

26、接收機上時，信號首先被置換成電的信號格 式，接著被解復(fù)用以提取供接收機所使用的信息，其余的 就被丟棄掉。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)o 復(fù)用信號的幀格式有比特間插方式和包(分組)間插方式，對于有固定周期的幀格式情況下的技術(shù)實現(xiàn)方式，每一個數(shù)據(jù)段的目的地址隱含在幀中它所處的位置上，因此不需要信息本身承載明確的尋址信息來表明這些信息處于哪個邏輯信道，對于包間插方式，其地址隱含在分組的頭中。o 能有效地節(jié)約光硬件（如光收發(fā)器）的個數(shù)和光譜資源（如光波長）。但由于收發(fā)機在一段時間內(nèi)是空閑（避免信號之間的碰撞）的而且只使用了一個波長，因此吞吐量是有限的。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的

27、復(fù)用與多址接入技術(shù)副載波復(fù)用與多址接入（SCM/SCMA） 定義：副載波復(fù)用scM(sub carrier Multiplexing)指的是除光載波以外，多路信 號還調(diào)制在電的載波上的復(fù)用，一般情況 目前應(yīng)用的scM系統(tǒng)的副載波都是指微波 副載波。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)o TDMTDMA和WDM/WDMA技術(shù)的綜合使用是一種在保持較高吞吐量的同時又能高效地實現(xiàn)多點邏輯連接的有效技術(shù)手段。o 但在這種情況下，隨著所需連接數(shù)的快速增長，各發(fā)射站和接收站的復(fù)雜性和成本也急劇增長。具有較高連接能力的系統(tǒng)就需要大量密集的信道、快速可調(diào)諧器件(或大規(guī)模的陣列器件)、高穩(wěn)定性的收

28、發(fā)器和高速信道，而要滿足其中任何一項要求的成本都是很昂貴的。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)副載波復(fù)用與多址接入（SCM/SCMA） 在無需抬高成本或無需高重復(fù)率的光器件、光電器件的情 況下，尋找一種方案來實現(xiàn)多點連接。一種方案就是副載波復(fù)用SCM和副載波多址接入SCMA技 術(shù)，副載波是相對光載波這一主載波而言。在副載波系統(tǒng) 中，使用微波副載波技術(shù)通過電方式引入一個額外的調(diào)制 /解調(diào)層即二次調(diào)制。通過這種方式，與光層密切相關(guān)的 操作(例如快速調(diào)諧)可由在傳輸信道層的電操作來替代。副載波技術(shù)方案的最大優(yōu)點就是用電操作來替代光操作，這點在優(yōu)先考慮成本因素時顯得非常重要。主要的復(fù)用與

29、多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)副載波復(fù)用與多址接入（SCM/SCMA） 每路副載波可用壓腔振蕩器來產(chǎn)生，然后對信號進行調(diào)制，已調(diào)信號經(jīng)合路 器形成復(fù)合信號去驅(qū)動光源。傳輸系統(tǒng)所用光纖應(yīng)為單模光纖，在接收端，采用寬帶光電檢測器對光信號 進行直接檢測，然后用傳統(tǒng)的微波技術(shù)和器件選擇出所需要的信道加以解 調(diào)。SCM對每一個用戶而言，僅僅需要選擇單個頻道加以調(diào)解，因此，在接受端 經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換及放大后，用可調(diào)諧的本地振蕩器混頻器及窄帶濾波器即可 選擇出任何所需要的信道，也可將其轉(zhuǎn)換為中頻信號，經(jīng)過中頻放大后加以 解調(diào)，恢復(fù)出原來的信號。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)SCM系統(tǒng)中

30、有兩類調(diào)制過程：一類是信息的微波副載波調(diào)制；另一類是多路副載波合路信號后的信號去調(diào)制光載波的過程。 這兩類調(diào)制過程一個是電域的調(diào)制，一個是光域的調(diào)制。 是不相關(guān)聯(lián)的調(diào)制過程。即副載波可以是模擬調(diào)制數(shù)字調(diào) 制方式，光載波調(diào)制可以是數(shù)字的模擬的，它們的這些調(diào)制 方式可以任意組合，如副載波可以采用模擬調(diào)制，而光調(diào)制可 以是數(shù)字的。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)多路信號的副載波解調(diào)與調(diào)制過程多路信號的副載波解調(diào)與調(diào)制過程 副載波頻率可以從VHB頻段到微波波段，而副載波頻率僅受到激光器調(diào)制速率 的限制，目前已可達20GHz左右，因此具有頻帶寬，容量大的特點； 在頻率分配上，表現(xiàn)出極大

31、的靈活性?？梢詡鬏斈M信號也可以傳輸數(shù)字信 號，還可以同時傳輸模擬信號和數(shù)字信號，而且模擬信號的傳輸可以和現(xiàn)有的 方式相兼容； 不需要復(fù)雜的數(shù)字編碼和數(shù)字復(fù)用技術(shù)，又可借助于微波通信現(xiàn)成的處術(shù)，因 此，成本可以降低。 SCM系統(tǒng)的頻帶往往不是從很低的頻率開始，因此，在接收端一般不需要帶寬 放大器，這樣就有利于限制噪聲等效帶寬，從而可以提高接收機的靈敏度。信道之間相互獨立，不需要像數(shù)字系統(tǒng)那樣必須有同步系統(tǒng)。SCM不僅開發(fā)了光纖的超帶寬能力，而且成本低，運用方式靈活，因而得到了廣泛的研究和應(yīng)用，成為近代光CATV的支柱技術(shù)和被認為是目前光纖多路傳輸最實用的技術(shù)之一而被投入大量商業(yè)應(yīng)用。主要的復(fù)用

32、與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)碼分多址采用擴頻通信技術(shù)，每個用戶具有特定的地址碼（相當(dāng)于擴頻中的PN碼），利用地址碼相互之間的正交性（或準(zhǔn)正交性）完成信道分離的任務(wù)。 CDMA在頻率、時間、空間上重疊。 優(yōu)點：系統(tǒng)容量大，抗干擾、抗多徑能力高。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） 聯(lián)通CDMA(Code division multiple access)是碼分復(fù)用的一種方式。碼分復(fù)用（CDM）是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復(fù)用方式，主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對

33、象的，一個信道只容納1個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，互相以信道來區(qū)分，這就是多址。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） uOCDMA是一種擴頻通信技術(shù)，不同用戶的信號用互成正交的不 同碼序列來填充，這樣經(jīng)過填充的用戶信號可調(diào)制在同一光 載波上在光纖信道中傳輸。u接收時只要用與發(fā)送方向相同的碼序列進行相關(guān)接收，即可 恢復(fù)原用戶信息。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） o CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)用一個帶寬

34、遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。 o CDMA多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)等。 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） o 由于各用戶采用的是正交碼，因此相關(guān)接收時不會構(gòu)成干擾。o 關(guān)鍵之處在選擇合適光纖信道的不同的擴頻碼序列對碼元進行填充，形成不向的碼分信道，即以不同的互成正交的碼序列來區(qū)分用戶，實現(xiàn)多址。典型的原理框圖如圖。主要的復(fù)用與多址接入技

35、術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） u為了提高OCDMA系統(tǒng)的性能就必須選擇合適的擴頻碼。u由于光纖通信有強度調(diào)制直接檢測即所謂的正系統(tǒng)和相干 檢測系統(tǒng)即所謂的正負系統(tǒng)之分，因此OCDMA采用的擴頻碼 必須適應(yīng)光纖通信的特點。u正系統(tǒng)采用的擴頻碼稱之為單極性的擴頻碼，正負系統(tǒng)采用 的擴頻碼稱之為雙極性擴頻碼。雙極性的擴頻碼可以直接采 用傳統(tǒng)的電CDMA所使用過的擴頻碼。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用與多址接入（OCDMA） o CDMA的特點是所有子信道在同一時間可以使用整個信道進行數(shù)據(jù)傳輸，它在信道與時間資源上均為共享，因此，信道的效率高

36、，系統(tǒng)的容量大。o 由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此不會造成干擾；o 碼分復(fù)用最初是用于軍事通信，有很強的抗干擾能力。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用原理 o 在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片(元)；o 我們設(shè)m m為8(通常是64/128)o 使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m m bit碼片序列。o 一個站如果要發(fā)送比特1，則發(fā)送它自己的每m m bit碼片序列。如果要發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)o 例如：n 指派給S站的8bit碼片序列是00011011。n

37、當(dāng)S發(fā)送比特1時，它就發(fā)送序列00011011n 而當(dāng)S發(fā)送比特0時。就發(fā)送11100100o 將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1n S站的碼片序列是(-1-1-1+1+1-1+l+1)。光碼分復(fù)用-編碼 主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用原理-擴頻 o 假定S站耍發(fā)送信息的數(shù)據(jù)率為b b/s。o 由于每一個比特要變成m個比特的碼片o 因此S站實際上發(fā)送的數(shù)據(jù)率提高到mb b/so 同時S站所占用的頻帶寬度也提高到原來數(shù)值的m倍。o 系統(tǒng)給每一個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交：即它們的內(nèi)積為零。主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)碼片序

38、列正交 o 向量S表示站S的碼片向量，令T表示其他任何站的碼片向量o 兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的內(nèi)積都是0；例如假設(shè)：n 向量S為(-1-1-1+l+1-1+1+1) 00011011n 向量T為(-1-1+1-1+1+1+1-1) 00101110主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)內(nèi)碼片向量的積 o 兩個不同站的碼片序列正交；o 向量S和各站碼片反碼的向量的內(nèi)積也是0；o 任何一個碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積都是1；o 碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是-1；主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)主要的復(fù)用與多址接入技術(shù)光碼分復(fù)用-解擴 o 假定X站要接收S站發(fā)送的數(shù)據(jù)；o

39、X站就必須知道S站所特有的碼片序列；o X站用它得到的碼片向量S與接收到的未知信號進行求內(nèi)積的運算；X站接收到的信號是各個站發(fā)送的碼片序列之和。o 求內(nèi)積的結(jié)果是:所有其他站的信號都被過濾掉(其內(nèi)積的相關(guān)項都是0)，而只剩下S站發(fā)送的信號。-當(dāng)S站發(fā)送比特1時，在X站計算內(nèi)積的結(jié)果是1，當(dāng)S站 發(fā)送比特0時，在X站計算內(nèi)積的結(jié)果是1。業(yè)務(wù)流量模型業(yè)務(wù)流量模型o 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計很重要的一步是要弄清網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)類型，對于廣播選擇網(wǎng)絡(luò)其業(yè)務(wù)類型顯然是結(jié)點對之間的光通道(光連接)。光通道是主業(yè)務(wù)通道，其上是高速的數(shù)據(jù)流，為局域網(wǎng)關(guān)提供鏈路，人們提出了許多關(guān)于光通道需求的模型，這些模型都從不同的方面反映了網(wǎng)絡(luò)的運營模式且差別也很大。o 每一個模型都有其優(yōu)缺點，不幸的是沒有一個模型是完全現(xiàn)實的，從歷史上看來在已知業(yè)務(wù)需求特性的情況下提出能夠精確反映這種業(yè)務(wù)需求特性的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型是相當(dāng)困難的。業(yè)務(wù)流 從實際應(yīng)用角度，業(yè)務(wù)流可以分為：需要專門