光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的背景知識

光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的背景知識第一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Outline相關(guān)背景知識光交換光分組交換（OPS,OBS,OLS）自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON)城域光網(wǎng)絡(luò)第二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日背景知識光纖通信的產(chǎn)生

----------激光與光纖的發(fā)明光纖通信系統(tǒng)的演變

----------EDFA+DWDM的突破光纖通信網(wǎng)的快速發(fā)展

----------呼喚Switching+Buffering技術(shù)第三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光纖通信的產(chǎn)生--激光與光纖的發(fā)明雛形：古代烽火、手旗、燈光1880年貝爾的光電話激光器光纖1960Maiman發(fā)明紅寶石激光器1962半導(dǎo)體激光器誕生（GaAs870nm)70年代室溫工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD靜態(tài)單模LD動態(tài)單模LD1951醫(yī)用玻璃纖維（損耗1000dB/km）1965E.Miller透鏡光波導(dǎo)1966高錕理論預(yù)言1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)1300、1550nm低損耗窗口光纖開發(fā)單模光纖第四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日1958發(fā)表紅寶石激光器論文SchawlowandTownesInventtheLaser1958scientificpaper,InfraredandOpticalMasers,byArthurL.Schawlow,andCharlesH.Townes,PhysicalReview,MasersandMaserCommunicationsSystem

LaserPatentNumber(s)2,929,922第五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日1960Maiman世界上第一個紅寶石激光器問世Dr.THMaimanwiththefirstrubylaser第六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日1966高錕理論預(yù)言1998InternationalLecturebyIEE,ProfCharlesKaoinventoroffibreoptics,第七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)2000，PresidentClintonannouncedthewinnerofNationalMedalofTechnologyof2000toCorninginc.OfinventorsoflowlossopticalfiberForthe1970teamofcorningscientistshonoredforbreakthroughthattransformedtelecommunications,pavedwayfortheinternet.DonaldB.Keck.RobertD.MaurerPeterCSchultz第八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光纖通信系統(tǒng)（1stG)電復(fù)用電解復(fù)用傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)(第一代光纖傳輸系統(tǒng)）EMUX光發(fā)送再生中繼再生中繼光接收EDMUX(O/E/O)第九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日第二代光纖傳輸系統(tǒng)(2ndG)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)N123光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)N123EDFA功放線放預(yù)放MUXDEMUX第十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)N123光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)N123EDFA+Raman功放線放預(yù)放MUXDEMUX拉曼泵浦系統(tǒng)放大第三代光纖傳輸系統(tǒng)(3rdG)第十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日BeginningFromapaper第十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日IEEECommunicationMagazine,.September2003

Vol.41No.9

AftertheOpticalBubble:TheRealityCheckSudhirS.DixitandJacekChrostowski第十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

Next-GenerationOpticalNetworksasaValueCreationPlatform

BotaroHirosaki,KatsumiEmura,Shin-ichiroHayano,andHiroyukiTsutsumi,NECCorporation

第十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日next-generationopticalnetwork第十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日ARoadmapofanall-opticalNetwork第十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日TechnologiesInnovationsexample:第十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日EvolutionofHighCapacityDWDMsystem第十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日OXC第十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日SelectedPaperended第二十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日ContentsBackgroundoffiberopticsCurrentopticalnetworksFutureofopticalnetworks第二十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Backgroundoffiberoptics

OpticalfiberLaserOpticalfiberCommunicationsystem第二十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Currentopticalnetworks

KeytechniquesNetworksevolution第二十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日HowMuchis10Gb/s

1.

ASCIICharacter

(8bit)109Char./s(1000books)2.

VoiceChannel

(64Kb/s)155,000Channels3.

HDTV

(600Mb/s)16Channels

Compressed

(20Mb/s)500Channels4.HIPPI

(800Mb/s)12Channels5.

GigabitEthernet

(1Gb/s)8Channels第二十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

2.8Terabit

T3-45MbpsOC48-2.5GbpsTbpsTimefor2.8TerabitCommunicationRate25hours15minutes2.8secondsOtherTrafficSourcesDODInformationSuperiorityRequiresTerabitBattlefieldCommunications1ftx10bitsRadar/SARMulti-spectralsensors

-Infrared

-?wave

-RF(Tbps)100miles100milesSuperNetApplicationsDARPA25第二十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度第二十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Ittookaboutacenturytoinstalltheworld’sfirst700millionphonelines;anadditional700millionlineswillbedeployedinthenext15-20years.Therearemorethan200millionwirelesssubscribersintheworldtoday;anadditional700millionmorewillbeaddedoverthenext15-20years.Therearemorethan200millioncableTVsubscribersintheworldtoday;300millionmorewillbeaddedoverthenext15-20years.Morethan100millionadditionalInternetuserswillcomeon-lineby2001.

第二十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

TheCommunicationsRevolutionisfueledbytheIncrediblePaceofChange

TechnologySiliconchipsPhotonicsData/WebWirelessPowerCompressionSoftware

Trend2isdensity/speedevery18-24months2intransmissioncapacityeveryyear2Internetsubscribersevery2-3years2Internethosts/serverseveryyear1000incapacityevery5years2MIPs/MIWevery2years(DSPs)2ininformationdensityevery5yearsFromclosedtoopenenvironmentforcreatingnetworkservices第二十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日21世紀(jì)的傳輸：Tbit

到干線網(wǎng)

Gbit

到辦公室/家庭

Mbit

到個人OriginatingBandwidthU.S.InterstateCommunicationTrafficServicedriversforBroadbandNetworks

第二十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量變化的戰(zhàn)略趨勢

根據(jù)初步分析,今后5到10年中國網(wǎng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量將可能會超過話音業(yè)務(wù)量。(7-8年最有可能,干線網(wǎng)可能僅3年)IP業(yè)務(wù)將最終成為主導(dǎo)的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。業(yè)務(wù)總量將有大幅度增加(幾十倍)。傳統(tǒng)電話網(wǎng)將不可避免要過渡到分組交換為基礎(chǔ)的融合的下一代網(wǎng)，下一代網(wǎng)將最終支持包括話音在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)。第三十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日OpticalNetworking(CoreLongHaul)ProbableView-HybridRings&Meshes

第三十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日MULTIPLEXINGTECHNIQUES

TDM:EachONUgetsatimeslot+Simpleforlowspeeds–Synchronization&powerequalizationnecessary–Upgradesdifficult

WDM:EachONUgetsawavelengthband+TransparentfiberpipefromeachONU+Highestbandwidth–Precisecontroloflaser,combiner&receiver

SCM:EachONUgetsanRFfrequencyband+Simpleradiotechniques+Notimingorwavelengthcontrol+Uses70yearsofknow-howonsharingeither–

OpticalBeatinterference第三十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日HIGHBITRATEvs.WDM

HighBit-rate(10Gb/s--40Gb/s)

-Regenerated(Digital)-CostandReliabilityofHigh-SpeedIC-RepeaterSpacingShorterWDM(4to802.5Gb/sor10Gb/sChannels)

-OpticalAmplifiersasRepeaters(Analog)-CostandReliabilityofOpticalComponents-Maintenance-ChromaticDispersion-Non-Linearities第三十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日TrendinTransmissionCapacities

第三十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日DWDMDataRate第三十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日WDMCHANNELSCHANNELBITRATELIGHTWAVECAPACITYTREND第三十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

Trend2000106107Capacity-Distance(Gb/skm)Year第三十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日波分復(fù)用技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展目前商用系統(tǒng)主要為(16-40)x2.5/10Gb/s。Corvis的160x2.5G在芝加哥-西雅圖3200公里線路上試驗。Qtera的ULTRA系統(tǒng)可以將10GWDM系統(tǒng)的全光傳輸距離進(jìn)一步提高到4000km之遠(yuǎn)。150/160x10G(阿/北電)系統(tǒng)已試驗成功1022x37M(LT)已試驗成功48x10G傳4000km(阿)已試驗成功實驗室最高水平：3.28T(82x40G)傳300km(LT),3.2T(80x40G)(西),3.2T(160x20G)1500km(NEC)已規(guī)劃商用容量：6.4Tb/s(80x80Gb/s)(北電)第三十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日$1.45billion$1.86billion第三十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日北美長途網(wǎng)敷設(shè)趨勢-corning

第四十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日全光超長傳輸試驗為了減少電再生點以及隨著光層聯(lián)網(wǎng)能力的引入，全光超長傳輸成為關(guān)鍵。

48×10Gb/s傳輸4000km試驗(阿爾卡特)：光區(qū)段長80km,采用了混合的拉曼放大器和EDFA，拉曼增益大約為每段4dB。試驗結(jié)果表明傳輸距離主要受限于極化模色散，其中DCF占1/2，光放大器占1/6，而光纖占1/3。第四十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日TheGlobalMarketforDWDMComponents

GlobalDWDMMarket(Billion$)YEAR1997to1998marketgrew32%,from$1.7Bto$2.2B,newsystemsgrew98%,to4000systems.Through2004,themarketwillgrewat23%CAGRto$7.4Bin2004.

第四十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

TheGlobalMarketforDWDMComponents

$2.2Billion-----1998

TX&TR14%MUX&DMUX11%AmplificationDevices15%OtherComponents60%OtherComponents:attenuators,connectors,couplers,dispersioncontrolcomponents…,software,networkmanagement,installation,vendor’smargincost…...第四十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日ConnectivityFlexibilityCapacityOpticalNetworkEvolutionFunctionalityYear199420002006opticalamplifierspoint-to-pointWDM&DWDMDWDMpoint-to-multipointStaticOADMsDynamicOADMs

e-g-STM1ondemandColouredsectionringsOXCandDXCco-existencewavelengthconversionWavelengthroutingOpticalpacketswitching第四十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

傳送網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)應(yīng)用層....E-mail遠(yuǎn)程教學(xué)家庭購物會議電視文件傳送.....通道層物理層PSTNCATVISDNB-ISDNPSDN計算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的組成(垂直的觀點)完整的信息網(wǎng)可在垂直方向分為三層。從下至上為傳送網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和應(yīng)用層。傳送網(wǎng)又可細(xì)分為物理層和通道層（PDH/SDH/ATM通道層），在通道層上，可以支持各種電路層設(shè)備，如電路交換機(jī)、分組交換機(jī)、IP路由器，ATM交換機(jī)等。

業(yè)務(wù)網(wǎng)(如電話網(wǎng)、ISDN網(wǎng)、分組網(wǎng)、IP網(wǎng)、ATM網(wǎng)等)提供各種通信業(yè)務(wù)。應(yīng)用層在業(yè)務(wù)網(wǎng)之上，可開發(fā)各種提供用戶信息服務(wù)的應(yīng)用。如遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、會議電視、家庭購物、Email等。

為了支持各層網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行和管理，重要有支撐網(wǎng)的介入，即信令網(wǎng)、同步網(wǎng)與電信管理網(wǎng)（TMN）,它們有的是在傳送網(wǎng)層或某些業(yè)務(wù)層面重要，有的則幾乎各個層上都重要。

第四十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日CPN接入網(wǎng)XNISNISNICPN接入網(wǎng)XNI核心網(wǎng)CPN:用戶駐地網(wǎng)XNI:用戶網(wǎng)絡(luò)接口SNI:業(yè)務(wù)節(jié)點接口

網(wǎng)絡(luò)的組成(水平的觀點)從水平上看，信息網(wǎng)可分割為三大部分，即用戶駐地網(wǎng)（CPN）接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。第四十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日三網(wǎng)問題(3-Netinone)

TeleComm.-Net(Voice)

Cable-TVNet(TV)

Internet(Data)第四十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

電信網(wǎng)

目前全球電信網(wǎng)擁有7.5億用戶。我國電信網(wǎng)用戶為8400萬，為世界第二大電信網(wǎng)。其優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、管理嚴(yán)密，具有長期積累的大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和運(yùn)營經(jīng)驗，與用戶有長期的服務(wù)關(guān)系，數(shù)據(jù)公司不具有這些優(yōu)勢。電信網(wǎng)的特點是采用電路交換網(wǎng)的形式，對實時電話業(yè)務(wù)最佳，且業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）有保證。其64kb/s帶寬恒定，呼叫成本基于距離和時間。另外，近年來移動通信異軍突起。1997年全球移動電話用戶2億，2000年可達(dá)4億，2010年左右可接近固定電話用戶。

主要問題是：發(fā)達(dá)國家基本電信公司的電話業(yè)務(wù)已趨于飽和(Saturation)，加上競爭激烈，到2000年，很多發(fā)達(dá)國家電信公司的電話業(yè)務(wù)將開始虧本，收入將開始下降。我國還處于大發(fā)展階段，在相當(dāng)長時間內(nèi)，電話業(yè)務(wù)仍是電信部門的主要收入(Mainincome)。電信公司缺乏運(yùn)營數(shù)據(jù)，特別是IP業(yè)務(wù)和圖象業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(shortofnewservice)。最大資產(chǎn)是銅纜接入網(wǎng)，其價格正與日遞減，在適應(yīng)寬帶多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展方面先天不足。(limitationonmultimediabasedoncable)習(xí)慣于長期壟斷經(jīng)營，趨于保守落后，無論管理運(yùn)作機(jī)制還是技術(shù)路線進(jìn)取性不強(qiáng)：其包袱重，開銷大，較難適應(yīng)新的競爭環(huán)境。(Conservative,monopoly)

第四十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

有線電視網(wǎng)(Cabledownstreamplusupstream)BroadcastingAPON----EPON----?

全世界有9.4億以上用戶，在美國銅纜已達(dá)到9500萬家庭，有線電視用戶達(dá)6500萬。我國的則超過7700萬，是世界第一大有線電視網(wǎng)。優(yōu)勢：普及率高，接入帶寬寬，掌握重要的信息源。目標(biāo)：以電纜調(diào)制器（CableModem）搶占IP數(shù)據(jù)市場，再逐漸爭奪電話業(yè)務(wù)和點播業(yè)務(wù)。用電纜調(diào)制器后。用戶共享速率可達(dá)30Mb/s，可占領(lǐng)20%家庭，為有線電視工業(yè)增加65%的利潤。原預(yù)計有線電視網(wǎng)是電信法實施最大得益者，但近來受衛(wèi)星直播電視和電信公司的巨大沖擊，預(yù)計最終會分流35%以上業(yè)務(wù)量。主要問題：網(wǎng)絡(luò)分散，各自為政，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因而質(zhì)量較差，可靠性低，缺乏通信方面知識和運(yùn)營經(jīng)驗。

**此類公司實力有限，近期內(nèi)多數(shù)無意進(jìn)入競爭激烈的電話業(yè)務(wù)市場，但要爭IP業(yè)務(wù)。長遠(yuǎn)則提供全面業(yè)務(wù)，與其他公司全面競爭。

第四十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日計算機(jī)網(wǎng)SDH+LAN(Ethernet)

全世界因特網(wǎng)用戶超過1.1億，發(fā)展速度很快呈指數(shù)增長。年增長率高于300%。2000年可達(dá)2.5億。因特網(wǎng)集中了大投資，新概念，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，如瀏覽器、Java.中件、Internet/Intranet、互連網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、Inferno操作系統(tǒng)等層出不窮。其特點是采用分組交換網(wǎng)形式，適應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬不定，業(yè)務(wù)質(zhì)量難于保證。成本基于帶寬而不是基于距離與時間。

優(yōu)勢：*網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，以前傳送網(wǎng)主要依靠電信網(wǎng)或有線電視網(wǎng)，現(xiàn)在有的地方開始興建獨立的以IP業(yè)務(wù)為主的新型骨干傳送網(wǎng)。*TCP-IP是目前唯一可為三大網(wǎng)共同接受的通信協(xié)議。*沒有電信公司的巨大銅纜包袱，技術(shù)更新快，成本低，擅長企事業(yè)網(wǎng)，正試圖用數(shù)據(jù)網(wǎng)來逐漸吸收和融合公眾電話和圖象業(yè)務(wù)。如在美國的這類新網(wǎng)絡(luò)公司計劃將在2002年吸收80%IP業(yè)務(wù)和13%電話業(yè)務(wù)。

問題：*最大問題是缺乏大型網(wǎng)絡(luò)與電話業(yè)務(wù)方面技術(shù)和運(yùn)營經(jīng)驗對全網(wǎng)沒有有效的控制能力，難于實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)管。*QoS問題，高質(zhì)量實時業(yè)務(wù)質(zhì)量還無法保證。*用因特網(wǎng)開放電子商務(wù)的安全性，可靠性還有待進(jìn)一步的改善。法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)等也有待妥善解決。第五十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日目前阻礙這一進(jìn)程的主要因素是(Moneytowhosepocket?)不同部門之間利益沖突。通信界、計算機(jī)界、與有線電視界觀念上的巨大區(qū)別。各種標(biāo)準(zhǔn)之間和各種結(jié)構(gòu)之間不兼容，甚至缺乏共同的技術(shù)語言。各種技術(shù)之間透明度和網(wǎng)絡(luò)互通互連不理想。尚未找到廉價物美的接入技術(shù)，因而接入網(wǎng)部分的融合最困難?！叭W(wǎng)合一”將是一個長期而艱巨的過程。信息產(chǎn)業(yè)部：統(tǒng)籌，管理三網(wǎng)的規(guī)劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。打破行業(yè)壟斷和部門分割、避免低水平重復(fù)建設(shè)，促進(jìn)融合。需要結(jié)合國情、具有中國特色。第五十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日路由器清華路由器路由器路由器基金委北航北郵2.5Gb/sInternet2路由器路由器中科院北大說明：NSFCnet

由六個節(jié)點組成，以清華為匯接點構(gòu)成兩個環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，清華、北大和中科院三點構(gòu)成二纖雙向自愈環(huán)采用WDM傳輸技術(shù)，在清華和北大之間通過在實驗室中加光纖進(jìn)行400公里廣域網(wǎng)模擬試驗；在其它節(jié)點構(gòu)成的環(huán)中采用單路SDH/SONET傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)42.5Gb/s42.5Gb/s410Gb/s+42.5Gb/s第五十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Examplesofnetworksinchina第五十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日第五十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日OADMandOXCforCAINONET第五十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日上海交大全光通信試驗網(wǎng)

SHAONETOXC22ATMLANNEMOXC44ATMLANNEMOADM2ATMLANNEMOTMXATMLANOADM1ATMLANNEM第五十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日北郵的ATM光子交換系統(tǒng)輸出單元光交換單元控制單元光電輸入單元ATM光信元12341234第五十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日IP/DWDM工程intheworld第五十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日MCINGNet/vBNS;USACA*net3:CanadaKeops:EU,explainedinlatertime第五十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日vBNS=>NGNet第六十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日MapofNetwork第六十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日

第六十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日NGNetNode第六十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日CA*Net3第六十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Router1990199219941996199820002002106108101010121014YearTraffic/routerCapacity(bps)TerabitrouterMulti-terabit[optical]routerFirstGenerationRoutersSecondGenerationRoutersInternettrafficThirdGenerationRoutersCurrentandAnnouncedProductsInstalledProductsIP業(yè)務(wù)的增長速度遠(yuǎn)高于摩爾定律，路由器容量的發(fā)展不能適應(yīng)IP業(yè)務(wù)的增長，必須引入光技術(shù)第六十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日FutureofopticalnetworksChallengesTrendsNewnetworks,newchances第六十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)如何高效利用光纖提供大量的帶寬資源？(Howtomakefulluseofopticalfiberbandwidth?)由于DWDM等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，每根光纖傳輸速率達(dá)到7Tb/s,但是節(jié)點處的電子瓶頸限制了光纖提供的帶寬資源的利用如何使光層變得“靈巧”和“智能”第六十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)歸根結(jié)底：如何建立適于承載未來互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的光通信網(wǎng)絡(luò)？第六十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)光通信網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行深層次的變革微電子集成電路計算機(jī)技術(shù)通信數(shù)字通信時代光電子光子集成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)寬帶光網(wǎng)絡(luò)時代70s-80s跨世紀(jì)第六十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢（1）光網(wǎng)絡(luò)將從不透明逐步走向透明透明子網(wǎng)不透明節(jié)點透明子網(wǎng)中光通道實現(xiàn)端到端的連接不透明節(jié)點實現(xiàn)子網(wǎng)間互聯(lián)，包括電子3R再生隨著光子技術(shù)的發(fā)展，透明子網(wǎng)的范圍逐步擴(kuò)大，（網(wǎng)絡(luò)層次中產(chǎn)生光傳送層）透明節(jié)點光交換結(jié)構(gòu)電交換結(jié)構(gòu)不透明節(jié)點O/EE/O第七十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢（2）光技術(shù)的發(fā)展重點將從容量向光連接甚至“光層智能”發(fā)展ConnectivityFlexibilityCapacityFunctionalityYear199420002006opticalamplifierspoint-to-pointWDM&DWDMDWDMpoint-to-multipointStaticOADMsdynamicOADMs

e-g-STM1ondemandColouredsectionringsOXCandDXCco-existencewavelengthconversionOpticalpacketswitching重點發(fā)展方向Wavelengthrouting第七十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日IP對光網(wǎng)絡(luò)的影響向深層次擴(kuò)展光IP路由器IPoverWDM或packetoverwavelength成為研究熱點標(biāo)簽交換概念擴(kuò)充到光層，波長成為一種標(biāo)簽有可能在光層上實現(xiàn)全光分組交換，直接承載IProuterOXC光標(biāo)簽交換（OLS）未來全光分組交換光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢（3）第七十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Layer3Layer2Layer1Opt.LayerSDHterminalATMswitchIProuterOpticaltransmissionlayer(WDM,OADM,OXC)WraplayerSDHIProuterSDHIProuterDigitalWrapperATMOpticalSwitchingIProuterGbEthernetTomorrowFutureIPoverWDM第七十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日下一代骨干光網(wǎng)絡(luò)的要求下一代骨干光網(wǎng)絡(luò)必須面向未來的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開放的、支持多業(yè)務(wù)open靈活和易升級的flexible更高效的保護(hù)與恢復(fù)策略更簡單有效的網(wǎng)絡(luò)控制和管理（NC&M）針對未來IP業(yè)務(wù)的種類、業(yè)務(wù)量的不可預(yù)測性和IP業(yè)務(wù)的突發(fā)性(Burst,unexpected)第七十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日未來光網(wǎng)絡(luò)方案基于動態(tài)波長路由的光傳送網(wǎng)

數(shù)字包封MPLmS(MPS)OXC光分組交換網(wǎng)

光標(biāo)簽交換網(wǎng)（OLS）光突發(fā)交換（OBS）超高速光時分復(fù)用網(wǎng)（OTDMA）第七十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日基于動態(tài)波長路由的光傳送網(wǎng)

數(shù)字包封MPLmS(MPS)OXC第七十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日Transport/OpticalLayerServiceLayer(IP/MPLS)EdgerouterCorerouterOXC0基于動態(tài)波長路由的光傳送網(wǎng)光傳送層與業(yè)務(wù)層一起實施網(wǎng)絡(luò)功能，光層上的網(wǎng)絡(luò)功能包括：通過波長路由實現(xiàn)端到端的光路徑建立、保持和拆除；光路徑的保護(hù)與恢復(fù)第七十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日1數(shù)字包封技術(shù)（1）DataAssemblingOpticalTransmissionSectionOpticalMultiplexSectionOpticalChannelIPEncapsulationIP層與光層間加入包封層，實現(xiàn)IPoverWDMOpticaltransportlayerFEC(optional)

payload

header(包含OAM)SDHATMFRIPGbE數(shù)字包封的幀結(jié)構(gòu)第七十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日每個波長通道包含端到端的OAM,與帶外1.51m的監(jiān)控相比，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，并支持更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)管理支持多業(yè)務(wù)（ATM，IP，SDH，GbE,PDH...）幀結(jié)構(gòu)中，各種業(yè)務(wù)是透明的，具有開放性支持FEC，提高OSNR，適于更大透明傳輸范圍在網(wǎng)絡(luò)邊緣可以通過線速電子3R再生特性與解決的問題1數(shù)字包封技術(shù)（2）第七十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日2多協(xié)議波長交換MPS（1）IP路由器OXC將MPLS的概念引入OXC將OXC看成一個標(biāo)簽交換路由器將波長作為一種標(biāo)簽RouterrecognizethewavelengthonlytochooserouteIP路由器分組的轉(zhuǎn)發(fā)（作為邊緣路由器，）OXC實現(xiàn)流的交換（作為核心交換機(jī)）MPS：完成流的收集，業(yè)務(wù)分類等QoS功能及光層路徑的建立、保持與拆除等功能第八十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日2多協(xié)議波長交換MPS（2）特性與解決的問題充分發(fā)揮電子與光子的優(yōu)點，電子處理復(fù)雜的但耗時轉(zhuǎn)發(fā)功能，光子處理相對簡單且快速的交換功能借用MPLS的業(yè)務(wù)工程和流匯集等實現(xiàn)QoS功能；通過改進(jìn)較成熟的標(biāo)簽交換信令[CR-LDP或RSVP-TE]和OSPF和IS-IS等路由協(xié)議動態(tài)地建立和管理光路徑和分布式路由控制第八十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日3光交叉互連（OXC）功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能實現(xiàn)方案：基于空間交換、基于波長交換主要指標(biāo)：只支持波長通道，還是支持虛波長通道（決定于是否具有波長轉(zhuǎn)換功能）阻塞特性：絕對無阻塞（支持虛波長通道）、可重構(gòu)無阻塞（通過路由算法來解決）、阻塞鏈路模塊性：不需要改動現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，就可增加節(jié)點的輸入/輸出鏈路波長模塊性：不需要改動現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，就可增加每條鏈路中復(fù)用的波長數(shù)廣播發(fā)送能力成本第八十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日OXC基本結(jié)構(gòu)特點：具有波長模塊性，不具備鏈路模塊性只支持波長通道阻塞型加入波長轉(zhuǎn)換器，可支持虛波長通道第八十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日特點：（a）具有波長模塊性，不具有鏈路模塊性（b）具有鏈路模塊性，不具有波長模塊性具有廣播發(fā)送能力，支持虛波長通道第八十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日基于波長交換的OXC--NNAWG第八十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光分組交換網(wǎng)

光標(biāo)簽交換網(wǎng)（OLS）光突發(fā)交換（OBS）超高速光時分復(fù)用網(wǎng)（OTDMA）第八十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日WHYopticalpacket?Inheritfromelectricalpacket,EspeciallyfromATM,IPetc.第八十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日光分組交換網(wǎng)絡(luò)建立光分組網(wǎng)絡(luò)的必要性傳送網(wǎng)絡(luò)中的光路徑建立時間在秒至分鐘量級，對于傳送突發(fā)性高的IP業(yè)務(wù)效率較低；分組網(wǎng)則可達(dá)ms甚至ns級efficiencyinchannel傳送網(wǎng)絡(luò)中的用于路由的波長資源雖在不同區(qū)域可重復(fù)使用，但總體上來說是稀缺的；分組網(wǎng)通過信頭路由，足夠滿足；utilityofwavelength傳送網(wǎng)絡(luò)中可管理的帶寬粒度是一個波長，（達(dá)2.5,10甚至40Gb/s），可能太粗，而分組網(wǎng)管理的帶寬粒度可調(diào)整，可達(dá)到最佳；(granularity:packetlengthsuitablefordifferentservices路徑的保護(hù)與恢復(fù)將更加靈活(protectionandrecovery:agility)(Somebodythink?)第八十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)networkstructureXXXXXElectricalSubnetworkOpticalpacketswitchingnetworkGlobalWDMTransportnetworkXEdgeinterfaceopticalpacketswitchingnode第八十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日InputinterfaceSwitchingmatrixOutputinterfaceHeaderprocessingandswitchcontrolswitchingbuffering分組網(wǎng)絡(luò)中的光節(jié)點基本結(jié)構(gòu)OpticalnodeNetworkMgmt第九十頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日WhattheopticalpacketisHeaderandPayload第九十一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日HeaderandPayloadAopticallytransparentpayloadandheaderforelectronicprocessingB

All-opticalprocessing(whichwemainlyconcern)第九十二頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日HeaderFormatIChannel-associatedTDMpayloadheaderfixedlengthwithlowerbitrateheaderguardtimepacketguardtimeRequirementofhigh-speedelectronicprocessing第九十三頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日HeaderFormatIISimpleelectronicprocessingandlowercostDifficultheadererasingandre-writingLargeheaderprocessingdelaycrossstalkHeaderonRFcarrier(SCM)payloadpayloadSCMchannelpayloadSCMheaderImprovedSCMchannels第九十四頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日FormatIIIOnewavelengthforheaderOnewavelengthforpayloadlhlp第九十五頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日More?E-Packet(l1)+O-Packet(l2)第九十六頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日PacketSynchronizationFlagrecognize&electroniccontrolT/2T/2^nStaticdelayStaticdelay:matchingwithelectronicprocessingspeedprecision:T/2^(n+1)第九十七頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日SwitchingMatrixI1234spaceinterconnectionmulti-wavelengthinputwavelength-sharedopticalbuffer1442313221331234第九十八頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日SwitchingMatrixI1-41-416/11-41-4gatespaceswitchdemuxTOWC44WDMpacketswitchwith4wavelengthI/OSpaceforrouting,delaylineforbuffering,TOWCforsharingthebufferwithwavelength第九十九頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日SwitchingMatrixIIWavelengthRouting+WavelengthInterconnectwdmdemuxcombiner第一百頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日SwitchingMatrixIIOneplaneofwavelengthroutingnode12NN+1N+22N12NN+1N+22N12N12NAWGAWGTOWCMUX/DEMUX第一百零一頁，共一百一十一頁，2022年，8月28日分組光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及現(xiàn)狀光分組