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文檔簡介
第8章未來的全光網(wǎng)絡(luò)
8.1全光網(wǎng)絡(luò)(AON)的基本概念
8.2光交叉連接器(OXC)
8.3光分插復(fù)用器(OADM)
8.4光傳送網(wǎng)(OTN)的基本形式
8.5全光網(wǎng)絡(luò)的進展第8章未來的全光網(wǎng)絡(luò)
8.1全光網(wǎng)絡(luò)(AON)的基本概念
8.1.1通信網(wǎng)發(fā)展過程
第一代通信網(wǎng)——純電型通信網(wǎng)
第二代通信網(wǎng)——光電混合型通信網(wǎng)
第三代通信網(wǎng)——未來的全光型光纖通信網(wǎng)即全光網(wǎng)絡(luò)(AON)
三代通信網(wǎng)比較第一代通信網(wǎng)第二代通信網(wǎng)第三代通信網(wǎng)名稱純電型通信網(wǎng)光電混合型通信網(wǎng)全光型通信網(wǎng)傳輸介質(zhì)銅線光纖光纖信息傳輸?shù)妮d體電信號光信號光信號信息發(fā)送、接收、復(fù)用、中繼、交換、監(jiān)控的設(shè)備純電子設(shè)備光電型設(shè)備純光學(xué)設(shè)備全部信號處理在電域進行在電域進行在光域進行8.1.2全光通信網(wǎng)的基本特點
采用波分復(fù)用(WDM或DWDM)方式
——能夠提供巨大的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。采用純光域處理方式,去掉了龐大的光/電/光轉(zhuǎn)換設(shè)備
——能夠提高網(wǎng)絡(luò)交換速度,降低成本,有利于提高可靠性。采用光路交換方式
——允許采用不同的速率和協(xié)議的信號,有利于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性。8.1.3全光通信網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概述(1)波分復(fù)用技術(shù)
光纖技術(shù)的研究
光纖放大器技術(shù)的研究
波分復(fù)用和解復(fù)用器件的研究(2)光分插復(fù)用和光交叉連接技術(shù)光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接器(OXC)的研究(3)高速遠距離光傳輸技術(shù)
色散補償光纖(DCF)補償
自相位調(diào)制(SPM)補償
預(yù)啁啾補償(PCC)(4)光集成技術(shù)
介質(zhì)光集成器件(介質(zhì)光波導(dǎo)、波導(dǎo)型合波/分波器、光隔離器、波導(dǎo)型調(diào)制器和光波導(dǎo)開關(guān)矩陣等)
半導(dǎo)體光集成器件(光子集成線路、光電子集成線路)8.2光交叉連接器(OXC)
8.2.1光交叉連接器的基本概念
(1)光交叉連接器分類(a)光纖交叉連接器(左圖)(b)波長選擇交叉連接器(中圖)(c)波長變換交叉連接器(右圖)圖8-2光交叉連接器的種類光纖交叉連接器(FXC)是以一根光纖內(nèi)的所有波長信道的總體為單位來進行交叉連接。
波長選擇交叉連接器(WSXC)是將一根光纖內(nèi)的任意波長信道交叉連接到使用相同波長的任意光纖中去。
波長變換交叉連接器(WIXC)是將一根光纖內(nèi)的任意波長信道交叉連接到使用不同波長的任意光纖中。(2)光交叉連接器的實現(xiàn)由光交叉連接矩陣模塊、輸入接口、輸出接口、管理控制單元等模塊組成。核心部件是光交叉連接矩陣模塊光交叉連接矩陣模塊所用技術(shù):光交換技術(shù)波長變換技術(shù)8.2.2光交換技術(shù)
空分光交換(已實用化)波分光交換(已實用化)時分光交換(在研究中)光交換8.2.2.1空分光交換(SDOS)
功能:在空間域上完成光傳輸通路的改變.空分光交換器件:
光開關(guān)機械型光開關(guān)晶體型光開關(guān)電光型磁光型聲光型等插入損耗、隔離度、偏振敏感性:機械型優(yōu)開關(guān)速度、器件尺寸:晶體型優(yōu)晶體型光開關(guān)分為波導(dǎo)型和非波導(dǎo)型光開關(guān)。波導(dǎo)型光開關(guān)的主要類型:
(1)波導(dǎo)型耦合器光開關(guān)
圖8-3波導(dǎo)型耦合器光開關(guān)(俯視圖)(2)波導(dǎo)型M-Z干涉儀光開關(guān)圖8-4波導(dǎo)型M-Z干涉儀光開關(guān)8.2.2.2波分光交換(WDOS)
功能:利用波長選擇或波長變換的方法改變光傳輸通路。
(1)波長選擇光交換來自不同上游光纖的同一波長光信號只允許分別復(fù)用到不同的下游光纖中進行傳輸。
(2)波長變換光交換
每一根上游光纖中的每一個波長都可以轉(zhuǎn)換成任意一根下游光纖中的任意一個波長。
8.2.3波長變換技術(shù)
功能:將信息從一個光載波轉(zhuǎn)換到另一個不同波長(符合ITU-TG.692規(guī)定的WDM使用的標(biāo)準(zhǔn)波長)的光載波上.(1)光-電-光型波長變換器方法:在電域進行優(yōu)點:技術(shù)成熟,能整形再生缺點:造成帶寬甁頸(2)全光型波長變換器方法:在光域進行優(yōu)點:不造成帶寬甁頸缺點:不能整形再生全光型波長變換器的主要類型
SOA-XGM(半導(dǎo)體光放大器交叉增益調(diào)制)型波長變換器
SOA-XPM(半導(dǎo)體光放大器交差相位調(diào)制)型波長變換器
SOA-FWM(半導(dǎo)體光放大器四波混頻)型波長變換器8.3光分插復(fù)用器(OADM)
功能:在波分復(fù)用光路中有選擇性地對某些波長信道進行上、下路的操作,這個操作對其他波長信道不能產(chǎn)生影響。OADM的類型:光-電-光型OADM(在電域進行分插操作,不適合全光網(wǎng))全光型OADM(在光域進行分插操作,適合全光網(wǎng)),典型結(jié)構(gòu)有分波/合波器+光開關(guān)、多層介質(zhì)膜濾波器+光開關(guān)+光環(huán)行器、光纖光柵+光環(huán)行器+分波/合波器8.4光傳送網(wǎng)(OTN)的基本形式
目前研究開發(fā)的全光網(wǎng)絡(luò),其信息流在傳輸和交換過程中以光波的形式進行,而用戶接入和監(jiān)控部分基本上仍用電路方法實現(xiàn),整個網(wǎng)絡(luò)并非全部光學(xué)化,所以只是一個準(zhǔn)全光網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)這個現(xiàn)實情況,ITU-T于1998年提出光傳送網(wǎng)(OTN)的概念,用來取代過去全光網(wǎng)的稱謂。8.4.1光傳送網(wǎng)的分層體系結(jié)構(gòu)
(1)電層是電域內(nèi)的處理過程,其中:電路層提供各種數(shù)字業(yè)務(wù)信號電通道層包括PDH通道、SDH通道和ATM通道等,為電路層提供尋址、交換、上下路和差錯檢驗等功能。(2)光層是光域內(nèi)的處理過程,其中:光信道層提供路由交換和分配波長的功能。光復(fù)用段層提供同步和復(fù)用功能。光傳輸段層為光中繼段信號提供傳輸放大和監(jiān)控功能。(3)光纖介質(zhì)層為光層的光信號提供物理傳輸?shù)慕橘|(zhì)8.4.2光層的基本拓撲結(jié)構(gòu)
(1)光傳輸鏈路的基本結(jié)構(gòu)光傳輸鏈路的三種基本結(jié)構(gòu):合波/分波器+光纖構(gòu)成的鏈路合波/分波器+OADM+光纖構(gòu)成的鏈路合波/分波器+OXC+光纖構(gòu)成的鏈路(2)光層網(wǎng)絡(luò)的主要拓撲結(jié)構(gòu)光傳輸鏈路的三種基本結(jié)構(gòu)可以組合成格形光網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形光網(wǎng)絡(luò),以及其他形狀的光網(wǎng)。8.4.3光傳送網(wǎng)的應(yīng)用——IP光網(wǎng)
8.4.3.1基本概念承載IP業(yè)務(wù)信號的WDM光傳送網(wǎng),即IPoverWDM或IPoverOptical,稱為IP光網(wǎng)。其分層模型為:各層功能(1)IP層提供用戶需要的各種IP數(shù)據(jù)信息(包括IPv4和IPv6);(2)IP適配層提供IP多協(xié)議封裝、分組定界、差錯檢測以及QoS控制等功能;(3)光信道層提供電/光和光/電轉(zhuǎn)換、選路、監(jiān)控和帶寬管理等功能;(4)光復(fù)用段層提供復(fù)用、保護倒換以及其他維護功能;(5)光傳輸段層提供遠距離高速傳輸?shù)裙δ埽?6)光纖介質(zhì)層提供光傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)。8.4.3.2IP光網(wǎng)的實現(xiàn)方式IPoverATMoverSDHoverWDMIPoverATMoverWDMIPoverSDHoverWDMIPoverGbEoverWDM(GbE表示千兆位以太網(wǎng))以上幾種方式的層次結(jié)構(gòu)是簡單拼盤式的組合結(jié)構(gòu),缺少統(tǒng)一管理電層與光層并使光層功能最大發(fā)揮的協(xié)議,以致在許多IP光網(wǎng)中路由尋址仍在電層,而在光域只有點到點的傳輸和復(fù)用功能,因而節(jié)點處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的速度慢,影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。IPwithMPLSoverWDM的實現(xiàn)方式該方式在光域進行傳輸和復(fù)用,而路由尋址和轉(zhuǎn)發(fā)交換是在電域進行的。所以,節(jié)點處理也要耗費一些時間。
IPwithMPλ/LSoverWDM的實現(xiàn)方式該方式在光域除了能進行波長選路外,還支持各種流量工程和提供多種多樣的保護恢復(fù)能力,能夠靈活地管理和分配網(wǎng)絡(luò)資源,有
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