第三章波分复用网络单元

1、现代光网络-刘毓备课 第三章波分复用网络单元Page 16 of 20 2014-11-30第三章波分复用网络单元波分复用网络在网络节点与它们的用户或者客户之间提供线路交换的端到端的光 学信道或者光学通道。在两个网络节点之间的光学通道由一个光学信道或者波长构成， 两个网络节点路由通过多个中间节点，中间节点可以进行开关交换和波长转换。因此这 样的网络可以被认为是波长路由网络。光学通道的建立与取消由网络用户决定。本章主要介绍，网络的组成部分的网络单元。网络结构见图3-1。网络由通过光纤 链路互联着的光线路终端(optical line terminal, OLT)、光分插复用器(optical a

2、dd/drop multiplexer, OADM)以及光交叉互联器(optical crossconnect, OXC组成。图中未给出光 学放大器，它按照一定周期的距离放置在光纤链路上，其作用是放大光信号。另外，光 线路终端(OLT)、光分插复用器(OADM)和光交叉互联器(OXC)自身可以带有光学放大器 以补偿损耗。图3-1 一个使用了光线路终端(OLT)、光分插复用器(OADM)光线路终端(OLT)将多个波长复用进单根光纤，也可以将复合的波分复用信号分 解到单个波长。它位于点对点链路的任意一端。光分插复用器(OADM)用于一部分波长需要在本地终止，而另一部分波长需要被路由到其他目的地的情

3、况，它们一般采用线性 拓扑或者环状拓扑。光交叉互联器(OXC)具有同样的功能，只是它使用的范围、涉及的 节点和波长数目要多的多，所以被用于网络拓扑或者是需要连接多个环的情况波长再利用：网络中的多个光学通道可以使用相同的波长，只要他们在同一条光 通道上不重复使用。波长转换：光学通道沿着它们的路由可能会在不同的节点间使用不同的波长，从而经历波长转换。例如图3-1中，一条E到F的光学通道，它在EX上使用波长2，在 节点X处将波长转换成为 亠 在链路XF上使用、波长。波长转换可以在网络内部提高 波长利用率。网络的边界处常常要进行波长转换，这是因为要将从网络外面来的信号变 成适合网络内部使用的波长。透明

4、度：是指光学通道能够以不同的比特率、协议传递数据 。它使得网络能够兼 容各种协议。这样光学层就能够同时支持各种更高层。例如：图3-1给出的提供SONET终端之间的光学通道，IP路由器之间的光学通道。这些光学通道能够承载不同的比特率 和协议。线路交换：光学层提供的光学通道可以根据需要建立和取消。这与线路交换网络 中的建立和取消类似。只是一旦建立，持续的时间比音频线路要长得多，有的会被保持 几个月到几年。但随着当今网络建设提供的新服务和新容量，光学通道请求的到达和光 学通道的持续时间趋于缩短，过程将更具有动态性。生存性：在网络失效的情况下，光学通道能够被自动地重新路由到其他通道上。这位网络提供了更

5、高的可靠性和柔韧性。光学通道拓扑：光学通道拓扑是由网络节点构成的图，在两个节点之间有一条光 学通道，那么它们之间有一条边。因此光学通道拓扑是指利用光学层的更高层所观察到 的拓扑。§ 3.1光线路终端(OLT)光线路终端(OLT)是比较简单的网络单元，它被用于一个点到点链路的任意一端， 复用和解复用波长。图3-1-1给出了 OLT的三个功能器件：转发器、波长复用/解复用器 和光放大器。转发器：将从用户来信号转换成适合光网络内部使用的信号，反过来也将从光网 络来的信号转换成为是和用户使用的信号。用户和转发器件的接口根据用户、比特率、 传输距离和用户与转发器件的损耗不同而有所变化。最常用的

6、接口是SONET/SDH中短距离(SR)接口。现在，比特率为10Gb/s或者更高的、比较便宜的超短距离(VSR)接口已经出现。非工TU图3-1-1光线路终端框图(OLT)。具有波长复用和解复用以及转发适配器。KX转发器产生的波长通常符合国际电信联盟 (ITU)规定的在1.55m波长窗口的标准，如图3-1-1所示，而输入的信号可能是在1.33m的非标准信号。为了进行 网络管 理，转发可以加上附加信息，也可以加入前向纠错码(FEC)，特别是对于比特率为10Gb/s 或更高的信号。转发器通常也会在 网络入口处监控信号的误码率。为了完成这些功能， 转发器一般通过一个光-电-光(O/E/O)转换器来实现

7、。全光波长转换器正在研究之中。在某些情况下，转发的适配技术只对输入方向进行，而其它方向的ITU波长信号可以直接送入用户设备，如图3-1-1所示。在另一些情况下，可以在光网络用户设备内 部实现适配(1例如SONET网络器件)，来避免在网络的光线路终端中使用转发器，这在 图3-1-1的底部也给出了表示，这将降低费用，并导致一个更加简单和有效的解决方案(这 种接口规定取决于厂商，没有统一的标准)。转发器通常占据了光纤路终端的大部分费用 、 覆盖区和功率消耗，因此减少转发器的数量有助于实现采用设备的费用和尺寸的最小化。通过使用波长复用器，使从转发器来的信号与不同波长的信号一起被复用到一个 光纤上。(例

8、如：阵列波导光纤(AWG)、介质薄膜滤波器、光纤Bragg光栅都可以实现这 个目的)。如果需要，光学放大器可以被用来增大光信号功率。另一方面，WDM信号在解复用之前也可以用光学放大器增大光功率。最后光线路终端(OLT)也终止一个光学监控信道(optical supervisory channel, OSC)。这个光学监控信道被一个单独波长所携带， 该波长与携带实际信息的波长不同。 他被用于监控链路上的放大器的性能以及其他管理功能。§ 3.2光学放大器光学放大器用来放大线路光学信号，被周期间隔地用于光学链路上，间隔一般是80-120公里。图3-2-1给出了标准的光线路放大器的框图。基本

9、单元是掺铒光纤增益模 块。第5页共20页现代光网络-刘毓备课 第三章波分复用网络单元Page 16 of 20 2014-11-30第#页共20页现代光网络-刘毓备课 第三章波分复用网络单元Page 16 of 20 2014-11-30图3-2-1一个典型的光学放大器框图简介：顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实 现光电变换及电光变换，即0/E/0变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的光放大器一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发 展。种类：光放大器主要有 2种，半导体放大器及

10、光纤放大器。半导体放大器分为谐振 式和行波式；光纤放大器分为掺稀土元素光纤放大器和非线性光学放大器。非线性 光学放大器分为拉曼（SRA和布里渊（SBA光纤放大器。光纤放大器：就是在光纤中掺杂稀土离子 （如铒Er、错Pr、铥等）作为激光活性物质。 每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖 S、C L频带；掺铥光纤放大器的增益带是S波段；掺错光纤放大器的增益带在1310 nm附近。光放大器拉曼光放大器：则是利用拉曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光 纤后，会发生非线性效应拉曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号 光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，

11、拉曼放大是一个光放大器分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎 不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器： 一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工 作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用 了，但产量很小。§ 3.3光分插复用器(0ADM)光分插复用器(0ADM)为处理城域网络和远程网络中的传输信息通量提供了非常 经济的方法。为了研究0ADM的功能和优越性，来考虑一个位于 A、B、C三个节点之间的网 络，如图3-3-1所示，IP路由器被置于节点A、B、C处，这个网络支持A和B，

12、B和C 以及A和C之间的信息传递，且每个链路和连接均为双工。根据网络拓扑结构，A和C之间传递信息时，将通过节点 B。假设信息传输要求：在 A和B之间有一个波长、B和C之间有一个波长、在AC 之间有三个波长。解决方案一如图3-3-1(a)所示，需要用到 两个点对点系统，一个在A和B之间， 另一个在B和C之间。对于每一个点对点系统，在链路的每一端都要使用一个光线路终 端(OLT)，该OLT包括复用器、解复用器和转发器，这花去了系统大部分的费用。节点A光銭瑤终圭节点*逛蛭路终猛苹点血节点B 光分茎皐用器插入/分下(b)辛点(:图3-3-1 一个三节点的线性网络实例， 用来说明0ADM的作用。在A和C

13、之间需要3个波长，A和B、B和C之间各需要一个波长B点处的要求：节点B用有两个光线路终端(OTL)，每个OLT “终断” 4个波长， 因此需要4个转发器，然而，4个波长中只有一个被指定传到 B点，剩下的转发器被用 于支持A和C之间的信息传输。这些转发器 背靠背连接，以实现要求的功能，因此，在 节点B处，8个转发器中的6个被用于处理直通信息的传输，这是一种非常昂贵的方案。图3-3-1(b)给出了采用光分插复用器(0ADM)的方案，它使用一个波长路由网络代 替WDM系统方案。即在节点A和节点C出使用OLT，在节点B出使用OADM oOADM 将4个波长中的1个分下，被分下的波长在转发器处终止，而利

14、用滤波器，另外三个波 长在光域中直接穿过。这种方法的优势在于节点 B处只需要2个转发器，而不像图3-3-1(a) 中那样，需要8个转发器，这使得费用大大降低。对于典型的运营上网络来说，直通穿过其中一个节点的传输信息通量可能很大，分插复用器正是一种廉价的方案，实现了直通传输通量的关键功能。3.3.1光分插复用器的结构已经有几种OADM的结构被设计出来，这些结构一般使用一个或多个复用器或 者滤波器。它有两个承载一组波长集合的端口，以及许多本地端口。每一个本地端口分 下和插上特定的波长。1. OADM 的主要特性:1)可以支持的波长数目；2)能够被分下或者插入波长的数目（有些0ADM只能分下和插入波

15、长总数的一部分）；3)是否只能对于特定波长可以被分下 或者插入（一些结构只允许某些波长，而不是任意波长都能被分下或插入）；4)能否可以分下或插入附加的信道（可以的话，插入时是否要求服务瞬停？）；5)是否能够随着需求的增长来增加 或调整分下或插入信道的数目；6)是否可以用软件远程对0ADM进行重新配置。2.三种不同的OADM结构图3-3-2给出了三种不同的0ADM结构，表3-3-1给出了他们的主要性能。| 七片 /I i单信道分插呈用器/ X/分下插入分下赫入分下插入M 率联结杓，毎次只分下和片理 右,血”右分下插入W 裟底分下，其中包含襲个渡长的袪昏樓分下或餐入图3-3-2 不同的分插复用器（

16、0ADM）结构在图3-3-2（a）中，给出的是平行结构的0ADM。该结构对所有进入的信道都进行了解复用。被解下的信道一些在本地被分下，而其他则直接通过。一个信道的任意子集可以被分下，其它的通过，因此该结构对于哪些信道被分下，哪些被直通没有限制，网络中光学通道的 规划受限最小。另外0ADM的损耗固定，与分下插入的信道数目无 关，分插附加信道不会影响已经存在的信道。但是这种情况对于那种分下信道数目很小 的情况来说是不经济的。不管分下多少信道，所有的信道都需要一起被解复用并重新复 用的方式会导致OADM较高的损耗，但是如果大部分信道被分下或者要灵活地分下和 插入任意信道，这种方式就很经济了。这种结构

17、的另一个影响是，每个光学通道在到达 其目的地之前要经过许多滤波器，这对复用器和激光器所允许的波长误差的要求相当严 格。在图3-3-2(b)中给出平行结构的模块化方案，可以减少某些费用。这里复用和解 复用过程通过两级来实现。解复用的第一级波长分解成波段，第二级将波段分解成个别 信道。例如16个信道的系统可以分为4个波段，每个波段4个信道。如果只需要4个信 道在本地端口被分下，那么剩下12个信道可以在波段级快速的通过， 而不会被解复用到 单个信道。使用波段技术，不仅节省了复用器和解复用器，而且信号能够以较小的光损 耗通过，并具有更好的损耗一致性。另外当信道数目增加时，必须采用模块式复用的方 法。在

18、图3-3-2(c)中，串联结构是进入信道组中 单个信道被分下和插入。称这种器件 为单信道光分插复用器(SC-0ADM)。为了分下和插入多个信道，可将几个单信道光分插 复用器级联起来。许多情况下，这个结构是对上述平行结构的补充。插入和分下附加信 道会干扰已经存在的信道，因此需要事先在每个位置计划好哪组波长要被分下，使这类 干扰最小。该结构的费用与要分下的信道数目成正比，因此如果只有少数信道被分下， 那么费用低，如果被分下的信道数目大，则费用大大增加。另外该结构在分下信道数目 较大时，因为级联，损耗将增大，需要附加的放大器，从而使费用无形增大。随着分下数目增大而增长的损耗，在采用串联0ADM配置的

19、网络中起着主要的作用。如图3-3-3假设发射机与接收机之间的光学通道所允许的链路预算是25dB。对于节点B和节点D之间的光学通道，则发射机与接收机之间的光学通道所允许的链路预算 就是25dB。设想要建立一个新的从节点 A到节点C光学通道，就要在节点 C附加一个单信 道的光分插复用器(SC-OADM)，来分下这个新的光学通道。这个 OADM对通过节点C 的信道产生了 3dB的附加的损耗。弓I入该OADM将使节点B到节点D的光学通道损耗增加到28dB,使它无法运行。然而事情还没有结束，假设，为了解决这个问题，又决定 在节点C对这个光学通道进行再生，那么为了再生这个光学通道，我们需要在节点C将 其分

20、下，并将其送入再生器，然后将其插入。这就需要在节点C处另外再设置一个SC-0ADM，它又会对通过节点C的信道产生3dB的附加损耗，这将干扰通过节点C的 其他光学通道。因此插入或者分下附加信道有可能对网络中所有其它光学信道产生连锁 的影响。在链路的结合处，很好地使用光学放大器可以减轻这样的问题。例如：当引入 光学放大器时，一定量的损耗可以被分配在前面，只有当损耗预算满足时，SC-OADM才能加入。5(b) a+6)4B31dB图3-3-3 传输信息通量的变化对一个使用串联0AD腑构的网络的影响设想当一个被不同波长支持的新的光学通道，从节点A到节点C时，必须在节点C（和节点A）采用一个附加单信道光

21、分插复用器（SC-0ADM），来分下这个信息的光学通 道。这个OADM对通过节点C的信道产生了附加的3dB的损耗。引入该OADM将从 节点A到节点D的光学通道损耗增加到28dB,使它无法运行。然而事情还没有结束， 假设，为了解决这个问题，又决定在节点 C对这个光学通道进行再生，那么为了再生这 个光学通道，我们需要在节点 C将其分下，并将其送入再生器，然后将其插入。这就需 要在节点C处另外再设置一个SC-OADM，它会对通过节点C的信道产生3dB的附加 损耗，这将干扰通过节点C的其他光学通道。因此插入或者分下附加信道有可能对网络 中所有其它光学信道产生连锁的影响。在链路的结合处，很好地使用光学放

22、大器可以减 轻这样的问题。例如：当引入光学放大器时，一定量的损耗可以被分配在前面，只有当 损耗预算满足时，SC-0ADM才能加入。在图3-3-2（d）中给出了，其中包含数个波长的波段被一起分下的 波段分下结构。 被分下的信道一般情况下会被进一步解复用，而被加入的信道被用耦合器加到直通信道。 使用一个波段滤波器一般可以从 32个信道中分下4个相邻的信道。这种结构试图在平行结构和串联结构之间获得折衷，能够被分下信道的最大数目由所使用的波段滤波器的类型决定。在这一组信道之内，插入和分下的信道不会影响网 络中的其它光学通道，因为所有这一组之外的信道的直通损耗都已经得到了处理。然而，这种结构使得网络的波

23、长规划变得复杂 了。因为，在每个位置同一组波长 被分下，它对波长的分配产生影响。例如：如果波长'1在节点被插入，而在下一个节点被分下，那么与1在同一个波段的所有其它波长 匕，3,，4,也要在同一个节点被插入， 并在同一个节点被分下。波长一旦作为波段的部分被分下，那么在它插回网络之前，很 可能需要再生。表3-3-1不同0ADM结构的比较。 W表示信道的总数,D代表一个单个的 0ADM所能够分下得最多的信道特征平行结构串联结构波段分下D=W1«W信道限制无在规划阶段确定信道固定信道传输信息通量变化无瞬时干扰需要瞬时干扰部分瞬时干扰波长规划最小化,二|三曲 需<高度受限损耗固

24、定变化固定，高达d1费用（少量分下）高低中等费用（大量分下）低高中等334可重新配置的0ADM重新配置属性指的是快速选择用于插入和分下所需要的波长的能力，它与必须事 先规划好并采用合适的设备情况正好相反，它使得网络的设计具有灵活性，并且允许根 据网络的需求动态地建设和取消光学通道 。1.可配置的0ADM结构图3-3-4给出了几种不同的可重新配置的 0ADM的结构。if图3-3-4可配置的0ADM结构图3-3-4(a)是平行结构。当有需要时，它使用光开关来插入和分下特定的波长。图 3-3-4(b)给出了串联结构，其中每一个单信道光分插复用(SC-OADM)都可以作为可调谐 器件，分下和插入特定的

25、波长，或者是让波长直通。所有这些结构都只能部分地解决可重配置性，因为仍然需要转发器来适配光学层。转发器被分为两类：固定波长转发器和可调谐波长转发器。固定波长转发器可以发射和接收一个特定的波长。可调谐波长转发器可以对任何 需要的波长进行发射和接收，它由一个可调谐的波分复用激光器和一个能够接收任何波 长的宽带接收机组成。在使用固定波长转发器的情况下，为了利用图3-3-4(a)和图3-3-4(b)给出的可重新配置的0ADM，需要事先设置转发器，以使其在需要时保证可行 。这产生两个问题：一 是先采用了一个转发器，而当与其联合的0ADM通过波长时它就会被闲置不用，产生浪费，但这个费用可以用快速建立和取消

26、光学通道所节省的费用抵消。二是虽然OADM可以重新配置，但转发器不是，因此我们仍要事先确定哪些组波长需要转发，这使得网 络规划收到很多限制。为了避免以上的问题，就需要可以调谐的转发器，这比图3-3-4(a)和图3-3-4(b)给出的结构更具灵活性。图3-3-4(c)给出了一个具有完全可重配置性的串联结构，每一个可调谐的单信道0ADM能够插入和分下任何一个单个的波长，让其它波长通过，这与固 定波长的结构正好相反。适配过程通一个可调谐转发器来实现。这就提供了一个完全可 重新配置的0ADM。相似的，图3-3-4(d)给出了一个具有可重配置性的平行结构，这个结构需要一个 大型的光开关。2个理想的光分插

27、复用器是怎样的？(1) 能够分下最大数目的信道；(2) 能够在远程软件控制下允许用户选择可以被分下或者插入的特定信道，且不影响已经存在的信道；(3) 不需要用户对在特定节点分下的信道进行预先规划；(4) 不管通过的信道数目，也不论多少信道被分下或插入，固定损耗均能够保持在 较低的水平；图3-3-4(d)的结构能够符合这个标准，但不适合小型的节点，因为分下的信道数 目较小。§ 3.4光交叉互联器(0XC)光分插复用器(0ADM)，可以处理简单的网络拓扑，比如 3-3-1所示的线状拓扑， 以及中等波长数量的情况，当需要处理更复杂的网状拓扑以及大量波长时，则需要另一 个网络单元：光交叉互联

28、器(OXC)。1.光交叉互联器(OXC)的概念一个光交叉互联器(OXC)是使得光网络具有可重新配置性的重要网络器件，其中 光学通道可以根据需要被建立和取消，而不是需要静态规定例如一个中心（交换）局集线器。它可能分出几条光纤链路，而每一条链路都携带 大量的波长，许多波长并不在此终止，只是通过该节点到达另外以一个节点。图3-4-1给出了一个光交叉互联器（OXC）实现功能的示意图。光交叉互联器（OXC） 可以与SONET/SDH网络单元、与IP路有器和ATM开关、与 WDM终端、与分插复 用器一起工作。一般情况下，OXC端口被连接到 WDM设备，而其它的OXC端口被连接到终端 设备上，例如：SONE

29、T/SDH分插复用器等。这样，OXC为不在（网络）集线器处终止的、 快速通过的传输信系统量提供了经济的通道，并将附带的设备中的传输信息通量收集进 入网络。图3-4-1给出了一个0XC实现功能的示意图2.个光交叉互联器 OXC在大型网络中的主要功能：服务提供：一个光交叉互联器OXC在大型网络中以自动的方式提供光学通道，而不需 要手动接线板连接。当一个节点需要处理大量波长或者是对拥有大量节点的 网络进行处理时，这种能力就很重要。当网络中的光学通道需要重新配置， 用来响应传输信息通量的变化时，这一点也非常重要。保护：当网络中的光纤折断或者仪器失效时，对光学通道进行保护。光交叉互联器OXC是一种智能化

30、的网络器件，它可以检测网络中的失效，并快速地对光学通道 重新进行路由选择，以保证 50ms的修复要求。比特率透明性：以任意的比特率和帧结构来交换信号的能力 。这是光交叉互联器OXC 亟待解决的问题。性能监测、测试入口和错误定位：OXC在中间节点处为信号的性能参数提供可视性 。它 允许测试设备接到一个专门的测试端口上。OXC也提供回馈能力，为了诊断的目的，它允许一个光学通道从中间节点处被回送。波长转换：除了能将信号从一个端口交换到另一个端口外，也具有波长转换功能。复用和填充：OXC 般处理具有光学线路速率的输入信号和输出信号，也可以进行复用和填充处理，以实现在内部以更精细的间隔尺寸，比如STS-

31、1(51Mb/s)，来交换传输信息通量。但这常常在电域中进行 。3 光交叉互联器(OXC)的结构按照功能，一个 光交叉互联器(OXC)可以被分为一个交换核和一个端口联合体。 交换核包括实际上执行交叉互联功能的开关； 端口联合体则包括端口插件，被用作与其 它设备交换信息的接口。图3-4-2给出了不同类型的OXC ,以及在一个节点处将 OXC和光线路终端(OLT) 或者光分插复用器(0ADM)互连起来的不同设备配置。主要的区别在于，在使用光 -电和 光-电-光转换器的情况下，实际的转换 是用电、还是用光来完成的。光交叉互联香先 电 先光-电-先先电-光Sfei申-卡米F :灵光电光/先-电.-先穽

32、-电-先,先-电-先光-电-光先-电-先先交按先-电-先先-电-先龙-电-光先电先光-电-先光-电-光先电先-电-先,光电1光光-电-光荒一申-盖先-电-光 兀电-克 先-电光 先-电-先米-色-洪 荒一申-盖<b)光-电-光 光-电先 光-电-光 光-电-光(c)案申-来图3-4-2 OXC应用的不同方案图3-4-2给出的前三种设备配置是不透明的设备配置，即当光信号通过节点时， 它被转换到电域，而图3-4-2(d)是一种全光设备配置，即当光信号通过节点时，它 始终 处在光域中。图3-4-2(a)是一个被光-电转换器包围着的电交换核的 OXC，这个OXC通过一个 一般工作于1310nm的

33、、标准的非波分复用的短距离(SR)光学接口与OLT相互作用。 OLT通过转发器将信号转换成为适合的WDM波长。图3-4-2(b)至图3-4-2(d)是带有光交换核的OXC。这些图之间的区别是，它们与 波分复用设备之间的互相作用。图 3-4-2(b)的这个作用与图3-4-2(a)有些相似，即互相作 用是通过在OXC和OLT之间使用短距离或超短距离光学接口的光 -电-光转换器来实现 的。图3-4-2(c)没有光-电-光转换器，光交换核直接与 OLT的转发器结合。图3-4-2(d) 是一种不同的方案，它的 OLT没有转发器，光纤中的波长在被复用或解复用后直接进 入光交换核进行交换。在图3-4-2(a

34、)和图3-4-2(b)中，OXC都具有电域中的信号入口，因此它们能够实 现广泛的信号性能监控(例如：信号识别和误码率测量)。此外，通过使用嵌于数据信息 流中的带内附加信道，可以将信息发送到其他网络。在图3-4-2(c)和图3-4-2(d)中的OXC没有观测信号的能力，因此他们不能实现广 泛的信号性能的监控。例如：他们不能调用基于误码率监控的保护。图3-4-2(d)所示的全光设备提供了一个真正的全光网络。然而，它需要更复杂的 物理层设计，因为在这种情况下，信号从源到目的地都在光域中，在中间节点处也需要 光交换。表3-4-1归纳了这些结构的区别特性不透明电学结构图 3-4(a)带有光-电-光转换器

35、的不透明结构图3-4(b)不透明光学结构图3-4(c)全光结构图 3-4(d)低速率填充能力是不是不是不是交换能力低高高最高波长转换是是是不是交换触发器误码率误码率光功率光功率OLT上的接口SR/VSR(短距离/超短距离)SR/VSRIR/串联VSR(中距离/)特有每个端口的费用中等高中等低功率消耗高高中等低覆盖区高高中等低考察图3-4-2，我们观察到在不透明的结构中，交换核可以是电的或者光的，既可以在电域中交换，也可以在光域中交换。一个电交换核能够以更精细的间隔尺寸对传输 信息通量进行交换、填充处理，一般来说，包括在输入端和输出端，将更低速的电路速 率信息，时分复用成较高的线路速率。一个具有

36、1.28Tb/s总交换能力的电交换核可以交换速率高达2.5Gb/s或者速率为 10Gb/s的信号，而光交换核一般与比特速率无关。因此 1000个端口的光交换核能够交 换1000个2.5Gb/s的信息流，或者1000个10Gb/s的信息流，或者1000个40Gb/s的信 息流，而每个端口的费用相同，故 光交换核比电交换核在容量上更有可提升性，这使得 它在将来比特率增加时有更好的前景。特别是图3-4-2(d)给出的设备配置允许在一根光 纤以及一个单个的OXC端口上，交换波长组或者所有的波长，这使得这种设备配置能 处理巨大的集总容量。在表3-4-1中，某些设备配置使用光-电转换器作为交叉互联的一部分

37、，在这种情 况下，可以测量电学层的参数，例如：误码率(BER)，并且基于这种测量修复网络。当比特率增大时，电学开关上的端口费用将增加。例如：一个OC-192(10Gb/s)端口的费用是OC-48(2.5Gb/s)费用的两倍。而光开关的费用与比特率无关。因此对于更高 的比特率，使用光学核 OXC交换信号比使用一个电学核 OXC交换信号更经济。全光连接器结构现侧重讨论与图3-4-2(d)给出的全光设备配置相关的一些问题。在图 3-4-2中，与 其它方案相比，(d)的设备配置可能是最经济的，但是它缺少三个主要功能：低速填充处理、波长转换和信号再生。低速填充处理是将低速的数据集合起来，变成高速的数据流

38、，以适应在光纤中传 输；波长转换以提高线路利用率，以便更有效的在光纤中传输；经过长距离传递的信号 常常需要再生，才能更好地传输。波长转换用来提高网络的利用率。如图3-4-3给出了有力的说明，在一个三节点 的网络中，假设每一个链路可以携带三个波长。目前在这个网络上的每一条链路都建立 了两个光学通道图3-4-3(a)所示，来实现A-B、B-C、A-C间的信息传输，现在要在节点 A和节点C之间建立一条新的光学通道。图 3-4-3(a)，因为节点B无波长转换功能，因 此，尽管在网络中有空闲的波长，却无法建立所需的光学通道。图3-4-3(b)的节点B可第17页共20页现代光网络-刘毓备课 第三章波分复用

39、网络单元Page 19 of 20 2014-11-30以进行波长转换，因此能够建立起所需的光学通道。A-B之间采用波长 1, B-C之间采用波长2，这需要在B节点处进行波长转换。嘉 砥, X, V石石«»««»ABCABC(a)图3-4-3 波长转换的必要性(a)节点B无波长转换能力(b)节点有波长转换能力需要说明的是，在图3-4-2(d)和图3-4-3中，均使用了波长转换和信号再生，他们 要么是在OXC中自身实现，要么在 OLT中的转发器里实现。为了实现低速速率的填充、波长转换和信号再生，图3-4-2(d)中的设备被改造成为包括一个如图3-

40、4-4所示的交换核的交叉互连器。这种设备配置，允许大多数信号在 光域中交换，且费用小，网络容量大，同时允许在任何需要的时候，将信号路由交换到 电学层。/光开关t匕tR=.r一JX X"li遞薑歲者 波段开关光11电电电开关本地插入/分下先光11电电仃TT 来自/越达用户图3-4-4联合了光学核心交叉互联器和电学核心交叉互连器的实际全光网络节点。信号在光域内交换，但在需要被填充、再生、波长转换时，被路由交换到电域进行。考察图3-4-4，光开关不一定将任何一个输入端口交换到任何输出端口。例如，它 并不需要将波长-1的输入信号，交换到与一个复用器相连的接收波长 2的输出端口上 使用波长平面，可以使这种结构进行一些简化。图3-4-5给出了波长平面光交叉互连器(OXC)。从不同的光纤对中输入进来的信号 首先被OLT解复用，在一个给定波长处的所有信号被送到专门为该波长设置的开关， 从开关输出端输出的信号被 OLT重新复用在一起。在拥有F个WDM光纤对，以及在 每一个光纤对上有 W个波长的节点处，这样的构造使