《光纤通信新技术》PPT课件.ppt

第7章光纤通信新技术 7 1光放大技术7 2光波分复用和时分复用技术7 3光交换技术7 4光孤子通信技术7 5相干光通信技术7 6波长变换技术 WDM技术 第一节 多信道复用技术 光纤通信最大的特点是高的带宽 可以通过以下几种方式实现光信号的复用 1 光时分复用 OTDM 2 光波分复用 WDM 3 光空分复用 OSDM 4 光码分复用 OCDMA 6 副载波复用 SCM 5 光频分复用 OFDM 一 光空分复用 OSDM 方法简单 成本高 地下管道 单根光纤 空间光信道 二 光时分复用 OTDM 超窄光脉冲发生器 光分路器 外调制器 10G电TDM信号 光合路器 解复用器 10G 克服了电子瓶径对电TDM中SDH的速率限制 但对光器件的要求太高 三 光码分复用 OCDMA 系统给每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作为该用户的地址码 在发送端 对要传输的数据该地址码进行光正交编码 然后实现信道复用 在接收端 用与发端相同的地址码进行光正交解码 编码器 正交码1 数据信号1 编码器 正交码2 数据信号2 编码器 正交码3 数据信号3 光方向耦合器 光方向耦合器 解码器 解码器 解码器 正交码1 数据信号1 数据信号2 正交码2 数据信号3 在OTDM和WDM的基础上进一步提高光纤通信的带宽 但仍处于实验阶段 四 波分复用 WDM 在同一个光纤同时传输多个波长的光信号的复用方式 合波器 1 2 3 分波器 1 2 3 技术成熟 实用化 五 光频分复用技术 OFDM 本质上与波分复用无分别 只是波长的间隔要更小 我们把波长间隔小于1nm的分波技术叫做OFMD 反之叫做WDM 复用路数更多 但对器件的要求更高 六 副载波复用 SCM subcarriermultiplexing 将多个低频的模拟基带信号用不同射频信号去调制 然后混频后再驱动光源 以光的形式发送出去 放大 放大 放大 频道1 频道2 频道3 调制 调制 调制 Rf1 Rf2 Rf3 BPF BPF BPF 微波合成电路 宽放 光源 发送框图 驱动电路 fs1 fs2 fs3 光检测器 宽放 微波分离电路 解调器 解调器 解调器 LPF LPF LPF fs1 fs2 fs3 频道1 频道2 频道3 接收框图 技术成熟 应用于光纤CATV系统 第二节 波分复用原理 1 波分复用的理论依据 常用窗口 1310nm附近 通信带宽17700GHz 1550nm附近 通信带宽12500GHz 30THz的带宽 信道间隔10GHz 3000个信道 2 波分复用的分类 按信道间的间隔分 宽波分复用 WWDM 信道间隔 100nm 已淘汰 粗波分复用 CWDM 信道间隔在20nm 10nm之间 复用窗口1310 1550nm 尚未发展起来 密集波分复用 DWDM 信道间隔在1 10nm 复用窗口在1550nm 广泛使用 因此可用WDM代指密集波分复用 3 WDM的实现方式 国际上高速光纤通信的发展趋势是 EDFA DWDM NZDSF PIC EDFA 对光信号进行放大 工作频段在1550nm的窗口附近 与DWDM的工作窗口相匹配 NZDSF 非零色散位移光纤 可以克服DWDM中由于复用信道数目多带来的四波混频效应 PIC 将功能不同的若干光器件通过波导互联和材料生长技术 优化集成在一个芯片上 4 WDM系统的基本形式 WDM的关键部件 光波分复用器 合波器 将不同波长的光信号混合在一起送入同一根光纤中传输 光解复用器 分波器 将一根光纤中传来的多波长信号按波长进行分离 WDM应用的几种形式 1 双纤单向传输 两套设备 两根光纤 光发射机 光发射机 复用器 解复用器 光接收机 光接收机 光接收机 光接收机 解复用器 复用器 光发送机 光发送机 1 n 1 n n 1 n 1 n 1 EDFA EFDA 2 单纤双向传输 只需一根光纤 大大降低成本 光发送机 光发送机 光接收机 光接收机 复用器 解复用器 EDFA 复用器 解复用器 光接收机 光接收机 光发送机 光发送机 1 n 1 n n n 1 n n n 第三节 WDM系统的结构与特点 一 WDM系统组成图 光转发器 光转发器 合波器 BA 光监控信道发送器 LA 光监控信道的接收与发送 光监控信道接收器 PA 分波器 光转发器 光转发器 网管 二 WDM设备的分类 1 集成式WDM系统 光接口与其他设备必须一致 不能兼容其他设备 2 开放式WDM设备 能兼容其他厂家的设备 三 WDM的特点 1 充分利用光纤的带宽 2 对信号透明 3 经济 灵活 方便 4 降低对器件的要求 第四节 光滤波器和光波分复用器 一 光滤波器的应用 一 单纯的滤波作用 只允许一路特定波长的光通过 1 4 2 3 1 2 3 4 光滤波器与光波分复用器密切相关 有时也用做波分复用器 二 波长的复用和解复用中 2 3 4 1 1 4 2 3 合波作用 1 4 2 3 2 3 4 1 分波作用 三 在波长路由中的应用 1 2 4 3 1 3 2 4 二 常用光滤波器的原理 一 光纤布拉格光栅 FBG 原理 基于光的干涉效应 制造原理 在光纤的二氧化硅中加入具有光敏特性的锗 用紫外线照射使之折射滤呈现周期分布的光栅 见板书 滤波原理 见板书 光纤布拉格光栅的作用 1 滤波 1 2 3 4 3 1 2 4 2 作光分插复用 OADM 1 2 3 4 3 1 2 4 3 1 2 3 4 3 色散补偿作用 啁啾光纤 使光纤结距呈线形变化的光纤 短波长 长波长 长波长 短波长 二 法布里 珀罗滤波器 F P M1 M2 满足一定的相位条件的光发生光的加强干涉其他波长的光发生相消干涉 三 M Z干涉仪 1 2 L L L 1 2 M Z干涉仪可以通过改变通道折射率实现滤波的可调性 M Z级联实现多级滤波 1 8 1 3 7 5 8 6 4 2 1 3 5 7 2 4 6 8 1 3 5 7 2 4 6 8 三 常用光波分复用器 1 棱镜型波分复用器 可以完成分光和合光作用 1 2 二 衍射光栅型波分复用器 2 1 3 1 2 3 三 阵列波导光栅型波分复用器 AWG 四 光纤熔锥型波分复用器 四 波分复用的主要参数 1 插入损耗 a 10Lg Pout Pin dB 2 串扰抑制度 Cij 10Lg Pij Pi dB 3 回波损耗 RL 10LPr Pj dB 4 工作波长 当前DWDM系统的工作波长在1530 1565nm 光放大技术 第一节 概述 一 传统放大技术的缺陷 放大 整形 判决再生 O E E O 缺点 1 设备复杂 2 稳定性可靠性不够 3 不利于波分复用 4 光电转换限制通信的容量 未来全光网络 AON 的发展趋势 光复用 光交换 光路由 所以必须在光传输上实现全光化 光放大器 直接在光域进行放大 二 常用光放大器及其工作波段 3 掺铒光纤放大器 EDFA 4 掺镨光纤放大器 PDFA 2 光纤拉曼放大器 FRA 1 半导体放大器 SOA 损耗 1310nm 1550nm 波长 SOA FRA EDFA PDFA 三 常用光放大器的结构图 耦合器件 激活物质 耦合器件 泵浦源 光输入信号 放大光信号 第二节半导体光放大器 利用光泵浦源对光纤进行激发 使光纤中产生非线性效应 拉曼散射 将泵浦光的能量向信号光转移 从而实现光的放大 第三节 拉曼放大器 一 工作原理 拉曼散射 介质在强光功率下产生对入射光的非弹性散射 使得短波长光的的能量向长波长转移 三 优点 1 输出光功率大 工作稳定 2 噪声特性好 耦合容易 四 缺点 光纤长度过大 于偏振态有关 三 结构图与能带图 光波长耦合器 泵浦光 1 信号光 2 1 2 滤波器 放大信号光 2 h 1 h 2 泵浦光 信号光 振动态 光声子 一 什么是掺铒光纤放大器 工作波长 nm nm 第四节 掺铒光纤放大器 是在石英光纤中掺入Er元素 在泵浦光的激励下 对特定波长的信号光进行放大 二 优点 1 工作波长与光纤的最小窗口和目前的波分窗口相对应 2 耦合效率高 3 增益与偏振态无关 5 增益高 噪声小 输出功率大 4 所需的泵浦功率小 三 缺点 1 放大波长范围窄 2 增益带宽不平坦 四 工作原理 能量 基态 泵浦光 亚稳态 激发态 受激吸收 无辐射跃迁 输入光信号 受激辐射 输出光放大信号 光声子 五 的基本结构及功能 合波器 光滤波器 泵浦光源 掺铒光纤 信号光 光隔离器 光隔离器 放大的信号光 六 的三种结构方式 同向泵浦方式 合波器 光隔离器 光隔离器 滤波器 泵浦光源 优点 噪声小 缺点 输出光功率不大 反向泵浦方式 合波器 光隔离器 光隔离器 光滤波器 泵浦光源 优点 输出光功率大缺点 噪声大 合波器 光隔离器 光隔离器 光滤波器 泵浦光源 3 双向泵浦方式 泵浦光源 1 功率增益 G 10Lg Pout Pin dB 增益与泵浦源功率曲线 增益与 的长度曲线 七 主要参数 粒子数反转趋于饱和 放大的光被损耗抵消 要得到最大的增益必须选择合适的泵浦光功率和掺铒光纤长度 输出饱和功率和最大输出功率 输入功率 dBm 0 20 10 0 10 20 输出功率 dBm 当输出光功率达到一定值时 增加输入信号功率 输出光功率不变 这个输出光功率叫做输出饱和光功率 输出饱和光功率 定义3dB的饱和光功率为最大输出光功率 表明EDFA正常工作的最大输出功率 最大输出光功率 噪声系数 放大器的噪声主要来源于自发辐射 噪声系数 4 工作带宽 最大增益下降3dB处对应的光谱宽度定义为工作带宽 1530nm 1560nm 波长 增益 做前置放大器 八 EDFA在光纤通信中的应用 做功率放大器 做中继器 第五节 掺镨光纤放大器 一 什么是掺镨光纤 在氟化物光纤中掺入Pr离子 使之在泵浦光的激励下对特定波长的信号光进行放大 二 放大波段 1281nm 1381nm 三 优点 在1310nm的窗口有平坦的增益 便于对已敷设G 652光纤进行波分扩容 四 问题 工作稳定性阻碍其使用化进程 第六节 放大器市场分析 EDFA FRA SOA 美国CIBCworrldmarket公司对2004年光放大器市场预测 96亿美圆 7 5亿美圆 2亿美圆 要点 光放大器的分类 半导体放大器 光纤放大器 非线性光放大器 要点 的结构与分类 泵浦光源 掺铒光纤 光隔离器 波分复用器 光滤波器 同向泵浦结构 反向泵浦结构 双向泵浦结构 要点 的工作原理 在泵浦光的照射下 掺铒光纤处于粒子数反转的状态 接收到光子后产生受激辐射 实现了对光的放大 要点 的性能指标 功率增益 输出饱和功率 噪声系数 要点 在光纤通信中的应用 前置放大器 功率放大器 中继器 作业 光放大器的种类 画出各自的工作波段 的结构及功能 简述 的工作原理 并从量子学的角度解释 的几种应用形式 光放大器 通用光放大器结构 CharacteristicsofOpticalAmplifiers SignalGainPout lightpowermeasuredatoutputofamplifierPin measuredattheinputendGs singlepassgainPositivefeedbackNote theamplifiergainisnotsolargethatself sustainingoscillationswillbeexcited CharacteristicsofOpticalAmplifiers NoiseFigureNoiseprocess spontaneousemission randomeventsandphasesofemittedphotonsarealsorandom Pout GPin PNGPin AmplifiedsignaloutputPN Amplifiedspontaneousemissions ASE Performanceindex 光放大器的种类 1 掺铒光纤放大器 Erbium dopedFiberAmplifier EDFA EDFAGS EDFA掺碲的EDFA Telluride basedEDFA C L波带 2 喇曼光纤放大器 Raman Raman EDFA3 半导体光放大 SOA 4 掺铥光纤放大器 TDFA GS TDFA 掺铒光纤放大器 EDFA 输入信号 耦合器980 1550nmWDM 泵浦光 掺铒光纤 输出信号 光隔离器 DWDM系统对光放大的基本要求 光放大器应满足ITU T建议G 663 G 691及其他相关建议 EDFA的主要技术参数 工作波长范围 输入功率范围 输出功率范围 饱和输出功率 噪声系数 偏振相关增益 小信号增益 增益平坦度 增益变化 增益斜度 输入光回损 输出光回损等 对EDFA模块的其它要求 具有泵浦源自动关闭功能 寿命不小于30万小时 具有放大器自动增益均衡 控制 功能 980nm 1 s 10ms 1520 1560nm 4I11 2 4I15 2 4I13 2 EDFA的能带结构和光放大原理 泵浦源的选取0 98mm和1 48mm为无激发态吸收的能带 因而是常用的两个泵浦波长 这两个波长的泵浦源都可用半导体激光器实现 和1 48mm比较 0 98mm属于三能级系统 增益大 泵浦效率高 噪声小 可低至3dB 是目前光纤放大器的首选泵浦波长 同向泵浦 反向泵浦 双向泵浦 隔离器 WDM EDF 隔离器 输入信号 输入信号 泵浦激光器 隔离器 WDM EDF 隔离器 泵浦激光器 输入信号 输入信号 隔离器 WDM EDF 隔离器 输入信号 输入信号 泵浦激光器 泵浦激光器 EDFA光放大器基本配置 泵浦方式比较同向泵浦优点 易于实现 缺点 易饱和 噪声大 反向泵浦优点 不易饱和 噪声较低 双向泵浦优点 优点相结合 光均匀分布 增益也较平稳 EDFA的特性 工作波长于光纤最小损耗窗口一致 在光纤通信中获得很好的应用 能量转换效率高 激光工作物质集中在光纤芯子中的近轴部分 而信号光和泵浦光也是在光纤的近轴部分最强 使得光与物质的作用很充分 增益高 噪声低 输出功率大 增益特性稳定 EDFA增益对温度不敏感 EDFA的不足 波长固定 铒离子能级间的能级差决定了EDFA的工作波长是固定的 只能放大1 55左右波长的光波 增益带宽不平坦 EDFA的增益带宽约40nm 但增益带宽不平坦 在WDM光纤通信系统中需要采取特殊的手段来进行增益谱补偿 EDFA的典型谱曲线 EDFA光放大器增益平坦技术 本征型 高含铝掺铒光纤 Al EDF 滤波型 长周期光纤光栅 EDFA动态增益均衡示例 EDFA光放大器增益锁定技术 泵浦源功率控制 饱和光控制技术 光功率检测控制 输入光功率检测 输出光功率检测 Pin Pout 泵浦激光器 EDF 一种实用EDFA的组成方案 色散补偿光纤 光线放 OLA 增益G 20 25dBPout 17dBm 增益G 20 25dBPin 28dBm ATT 增益G 20 25dBPout 17dBm 增益G 30 35dBPout 17dBm 光功放 OBA 光预放 OPA OBA OPA OBA OLA OPA EDFA的应用 拉曼光纤放大器 背景原理优点应用涉及问题所作工作 拉曼光纤放大器背景 传统c band的EDFA可用增益带宽为35nm 然而 因特网的迅速发展要求光纤的传输容量大概每两年就要翻一番 现在c波段2 5G系统容量未来5年就会用光 解决的办法由三种 1 增加单个信道速率 色散影响 2 减少信道间距 四波混频影响 3 开拓新的频段 FRA的优势 拉曼光纤放大器原理 在许多非线性光学介质中 高能量 波长较短 的泵浦光散射 将一小部分入射功率转移到另一频率下移的光束 频率下移量由介质的振动模式决定 此过程称为拉曼效应 量子力学描述为入射光波的一个光子被一个分子散射成为另一个低频光子 同时分子完成振动态之间的跃迁 入射光作为泵浦光产生称为斯托克斯波的频移光 研究发现 石英光纤具有很宽的受激拉曼散射 SRS 增益谱 并在13THz附近有一较宽的主峰 如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输 并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内 弱信号光即可得到放大 这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为光纤拉曼放大器 典型的拉曼增益曲线 拉曼散射的特点 1 在玻璃介质中参与拉曼散射的是光学声子 opticalphonons 2 在所有类型的光纤中都会发生 但拉曼增益稀疏的形状和峰值由掺杂物质的密度决定 纯GeO2光纤的峰值是熔融硅光纤的8倍 3 响应时间很短 为瞬态反应 fs 4 增益具有偏振依赖性 当泵浦光与信号光偏振方向平行时增益最大 垂直时增益最小为零 但实际上在非保偏光纤中由于模式混扰的原因表现为增益偏振无关 5 增益谱很宽但并不平坦 泵浦波长为1550nm时在Silica中最大增益频移为13 2THz 约100nm 并且可以扩展到30THz FRA的类型 分立式按照光纤长度分布式前向根据泵浦入纤的方向双向背向 与EDFA比较拉曼光纤放大器优点 采用多泵浦设计 FRA能获得平坦度较好的增益 应用 FRA EDFA 1 串联pump2 并联 涉及问题 1 数学模型 区别于考虑因素的多少及计算方法 2 噪声 主要有四种 3 光纤类型 决定增益及其他如DS DC 4 泵浦偏振4 泵浦入纤方向5 应用研究 与EDFA的结合问题 分布式FRA噪声 1 RS尤其是DRS 双向瑞里散射 在光纤内部 瑞里散射主要有两种形式 单向和双向散射 单向散射主要散射ASE 而DRS主要散射信号光 造成信号间串扰 与光纤长度和增益成正比 因此会限制最大增益 10 15dB 采取的办法是逐级放大并用隔离器分开 分布式FRA噪声 2 对拉曼光纤放大器噪声影响的另外主要影响来源于raman放大的瞬态效应 即处在高能态的时间 fs 这会很容易将泵浦的功率扰动耦合进入信号光 使信号光的相对强度噪声 RIN 加大 改善办法 1 提高泵浦质量2 采用反向泵浦 将高能态驰豫时间转化为较长的传输时间 分布式FRA噪声 3 热噪声 来源于玻璃的特性 当温度高与室温时 光纤中的光子在泵浦作用下会产生自发放大 尤其是泵浦波长接近信号波长时更加明显 因此在宽带放大器设计中不可忽视 3 ASE噪声 主要工作 1 研究了FRA的机理和特性 对数学模型及其算法进行了分析 2 仿真研究了C波段的多泵浦FRA的泵浦配置规律 3 正在进行工作 设计优化泵浦配置模型合理简化模型 准备 研究与EDFA的结合问题 设计优化泵浦配置模型 合理简化的模型 光放大器 通用光放大器结构 波分复用技术 一 WDM系统的概况二 WDM复用器件1 角色散型 光删型 2 干涉型3 单模光纤耦合器型 一 WDM系统的概况1 WDM是有效的扩大传输容量的方法 WDM使单纤传输容量产生飞跃 480Gb s C LBand200ch 2Tb s 1Tb s 4Tb s 50GHzspacing100ch 25GHzspacing 40Gbchannels 12Tb s SpectrallyEfficientModulation 8Tb s 12 5GHzspacing C L SBand 2000 16Tb s 80Gbchannels 2001 4Tb s 8Tb s 2 波分复用频带 1 WDM DWDM和FDM2 DWDM的复用频带 1535 1560 nmregioncalledC band 1570 1610 nmregioncalledL band 1480 1520 nmregioncalledS band 1530nm 1540nm 1550nm 1560nm 1570nm 1580nm 1590nm 1600nm DWDM系统的标准波长 DWDM系统的标准波长 DWDM系统实际组成 1 主信道 完成多波长的信道复用和传输功能 包括有源的激光发射和接收部分 无源合波和分波部分 光纤传输和光放大部分 2 监控信道 完成网管 公务电话及其他信息的传输功能 使用一个单独的波长进行传输 其波长为1510nm 在每一个站都进行再均衡 再识别和再定时 即3R功能 3 网管系统 完成对整个DWDM系统的管理 4 公务电话系统 实现各站之间的公务联络 3 波分复用系统构成原理 光功率放大器 光线路放大器 光线路放大器 光前置放大器 开放式和集成式系统结构 集成式系统就是SDH终端具有满足G 692的光接口 标准的光波长 满足长距离传输的光源 开放系统就是在波分复用器前加入OTU 波长转换器 将SDH非规范的波长转换为标准波长 可以接入不同厂商的SDH系统 有线路光放大器系统的参考配置 3 WDM系统的配置 S1 Sn 通路1 n在发射机光输出连接器处光纤上的参考点 RM1 RMn 通路1 n在OM OA的光输入连接器处光纤上的参考点 MPI S OM OA的光输出连接器后面光纤上的参考点 S 线路光放大器的光输出连接器后面光纤上的参考点 R 线路光放大器的光输入连接器前面光纤上的参考点 MPI R OA OD的光输入连接器前面光纤上的参考点 SD1 SDn 是OA OD的光输出连接器处的参考点 R1 Rn 接收机光输入连接器处的参考点 2 5Gb s有 无中继放大器系统在G 652光缆上的色度色散容限值和目标传送距离 L代表长距离 V代表很长距离 U代表超长距离nWx y z n是最大波长数目 x是该应用代码允许的最大中继间隔的数目 y是STM等级 z是光纤类型 2代表G 652光纤 3代表G 653光纤 5代表G 655光纤 二 复用 解复用器 1 复用 解复用器的参数2 角色散型 光栅型 3 干涉型 1 干涉膜滤波器型 2 M Z滤波器型 3 阵列波导光栅行4 单模光纤耦合器型 a 合波器 b 分波器 插入损耗 IL 10log Pout Pin 远端串音 隔离度 FCj i 10lg Pj i Pi i i j 1 n 且j i反射系数 RL 10log Pr Pi 偏振相关损耗 PDL 偏振相关损耗指的是对于所有的偏振态 由于偏振态的变化造成的插入损耗的最大变化值 复用 解复用器的参数 1 角色散型 光栅型 角色散本领 色分辨本领 瑞利判据 光栅原理 光栅型 2 干涉型 1 干涉膜滤波器型 多层介质薄模自聚焦透镜 多层介质薄膜 A1和A2路程差 相位差 透射波长 m是整数 薄膜透射性质 自聚焦透镜 1 4节距的自聚焦棒 折射率分布 近轴光线轨迹 节距 干涉膜滤波器型 安装在自聚焦轴上的波分复用器件 消除偏振敏感性 波分解复用器特性示例 2 Mach Zahnder滤波器型 基于M Z滤波器的四波分复用器 3 阵列波导光栅ArrayedWaveguideGrating ArrayedWaveguideGrating AdjacentwaveguideshavepathlengthdifferenceofDL RelativephasefrominputitooutputjgoingthroughwaveguidekisWithaso calledRowlandconstruction wehave ArrayedWaveguideGrating WavelengthslthatarepresentatinputIthatsatisythephasematchingconditionforsomeintegermwilladdinphaseandtransferredtooutputjExample DemultiplexerAlllarepresentatinputi Weengineersothat 集成光器件 可作为波长路由器 对温度敏感 引起的波长漂移 邻近信道隔离度较差 3 单模光纤耦合器型用途 多路复用 双路解复用 或0 和m 0 1 2 用于复用波长数目较多的场合 1 2 3 4 1 3 2 4 100GHz 50GHz 波长信道交织器 Interleaver 更高的单波长比特率 80Gb s更密集的波长间隔 20GHz更宽的可用波长范围 C L和S波长带更长的光放大段 数百km更长的光再生中继段 3Tbit s 300 11 6Gbit s transmissionOver7380km更大容量的光系统 10 92Tb s更多类型的业务接口 WDM系统发展趋势 2 WDM全光网简介 1 WDM全光网的基本概念 2 WDM全光网的分层结构 3 WDM环网结构 1 WDM全光网的基本概念 光交叉连接 OXC 节点我们这里考虑的OXC要完成两个主要功能 光通道的交叉连接功能和本地上下路功能 本地上下路功能可以使某些光通道在本地下路 进入本地网络或直接经过光电变换后送入SDH层的DXC 由DXC对其中的电通道进行处理 除了实现这两个主要功能外 OXC可以具有可扩展性 scalability 模块性 modularity 灵活性 生存性等特性 典型的OXC结构 光分叉复用 OADM 节点 光分插复用器OADM的功能是从传输设备中选择地下路 Drop 通往本地的信号 同时上路 Add 本地用户发往另一节点用户的信号 同时不影响其它波长信道的传输 保持光域的透明性 OADM可分为固定波长OADM和可变波长OADM两种 可变波长OADM较好的应用场合是WDM环网络 典型的OADM结构 波长通道网络 电复用段一个单位的信息 如SDH信号 PDH信号 甚至模拟视频信号 在光网络中传送时 需要为它选一条路由并分配波长 称为建立光通道 波长通道是指OXC没有波长转换功能 光通道在不同的波长复用段中必须使用相同波长实现 这样 必须找到一条链路 在构成这条链路的所有波长复用段中 存在一个共同的空闲波长 如果找不到这样一条链路 该传送请求失败 波长通道方式要求光通道层在选路和分配波长时必须采用集中控制方式 因为只有在掌握了整个网络所有波长复用段的波长占用情况后 才可能为一个新传送请求选一条合适的路由 虚波长通道 VWP VirtualWavelengthPath 虚波长通道是指利用OXC的波长转换功能 使光通道在不同的波长复用段可以占用不同的波长 从而可以有效地利用各波长复用段的空闲波长来建立传送请求 提高波长的利用率 建立虚波长通道时 光通道层只需找到一条链路 其中每个波长复用段都有空闲波长即可 在虚波长通道运作方式下 确定通道的传送链路后 各波长复用段的波长可以逐个分配 因此可以进行分布式控制 这种方法可以大大降低光通道层选路的复杂性 2 光传送网的分层结构 在现存的传送网的电复用段层和物理层之间加入光层 光层又分为 光信道层 OCH 光复用段层 OMS 光传输段层 OTS 各层的功能 光信道层 OCH OpticalChannelLayer 光信道层负责为来自电复用段层的客户信息选择路由和分配波长 为灵活的网络选路安排光信道连接 处理光信道开销 提供光信道层的检测 管理功能 在故障发生时 通过重新选路或直接把工作业务切换到预定的保护路由来实现保护倒换和网络恢复 ITU TG 709光传送网的网络节点接口 定义了n阶光传送模块 OTM n OTM OTM n n 1 光传输段层 OTS 光复用段层 OMS 光信道层 OCh 光信道层的结构 光信道传送单元 OTU 光信道数据单元 ODU 光信道净负荷单元 OPU Figure6 3 G 709StructureoftheONNI OpticalNetworkNodeInterface 光信道数据单元 ODUk 的帧结构 第1行的第1到第16列是预留给光信道传送单元k OTUk 的开销所用 第2到第4行的第1到第16列是预留给光信道数据单元 ODUk 的特殊的开销所用 第1到第4行的第17到第3824列是留给光通道传送单元的净负荷所用 第1到第4行的第3825到第4080列是用作光通道传送单元的前向纠错 Figure8 1 G 709OTM nIrDImultiplexingandmappingstructure 光复用段层 OMS OpticalMultiplexingSectionLayer 该层保证相邻两个波长复用传输设备间多波长复用光信号的完整传输 为多波长信号提供网络功能 主要包括 为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段连接 为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销 为段层的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能 光传输段层 OTS OpticalTransmissionSectionLayer 该层为光信号在不同类型的光媒质 如G 652 G 653 G 655光纤等 上提供传输功能 同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等 通常会涉及以下问题 EDFA增益控制和增益均衡问题色散的积累和补偿问题 3 WDM光环形网络 光网的保护分类1 1保护方案1 1保护方案1 N保护方案复用段保护通道保护WDM光环形网络结构可以分为物理拓扑结构和逻辑拓扑结构 环网的物理结构两纤单向环两纤双向环四纤双向环环网的逻辑结构星型结构网状连接多跳网平衡式连接 二纤单向光复用段保护环 二纤单向光复用段保护环的特点 外环光纤为工作光纤 其中复用的波长携带工作业务 内环光纤为备用光纤 复用保护波长 在这种环状结构中 节点之间的通信业务由预定波长携带 对应的来业务方向与去业务方向是同向传输的 二纤双向光复用段保护环 二纤双向光复用段保护环的特点 工作通道使用两根光纤传输 也就是内外环光纤复用的波长一半用作传输工作业务 同时另一半波长保留用来提供保护能力 即外环光纤的工作波长将由内环光纤的保护波长提供保护 内环光纤的工作波长由外环光纤的保护波长保护 为了实现波长的双向传输 网络节点 如OADM 和光放大器必须要有同时处理双向传输波长的能力 双向两纤环的主要优点是提供了波长的重用能力 这样在网络波长总量不变的情况下 能够提供比单向两纤环更多的通信通道 而大大提高了环形网络波长的使用效率 四纤保护环 四纤保护环的特点 在四纤环中 相邻节点用四根光纤连接 它们可以分成传输方向相反的两对光纤 其中一对为工作光纤 另一对为保护光纤 图中 实线所示为工作光纤对 虚线为保护光纤对 在四纤环中 网络节点之间复用波长数量相同的情况下 由于采用了空间复用 不同光纤传输 这种结构的网络可以降低单根光纤复用的波长数量 而且波长的重用性也得到了提高 但有关的控制较复杂 光通道保护环 3 支路单元TU 它为