全光网概述资料

1、第第0章章 全光网概述6/19/20226/19/2022All optical communication network东华大学东华大学 信息学院信息学院主讲主讲：官洪运官洪运第第0章章 全光网概述电电 话：话-mail：Q Q: 41039812答答 疑：疑：每周三每周三10点，信息学院点，信息学院618室室第第0章章 全光网概述第第0章章 全光网概述课程教学目标 本课程是一门涉及理论性深、实用性强，本课程是一门涉及理论性深、实用性强，知识面广且极具发展潜力的专业课程。它从光知识面广且极具发展潜力的专业课程。它从光纤通信的起源、现状、关键技术及其发展趋势纤通信

2、的起源、现状、关键技术及其发展趋势等方面，系统地阐述了光纤通信的组成，着重等方面，系统地阐述了光纤通信的组成，着重讲叙光纤的结构与传播原理；激光收、发射机讲叙光纤的结构与传播原理；激光收、发射机的工作原理；的工作原理；EDFA及及WDM；以及；以及全光网的结构、光交叉连接和分插复用节点结构、光网络的管理方案以及影响全光网传输性能的限制因素和下一代光网（智能光网）的发展趋势。让让同学们能系统掌握这门新兴的技术，为即将走同学们能系统掌握这门新兴的技术，为即将走向工作岗位，奠定良好的专业基础。向工作岗位，奠定良好的专业基础。 第第0章章 全光网概述使用教材使用教材 主教材：主教材： 1、全光通信网顾

3、畹仪，张杰 编著 【北京邮电大学出版社】 2001-11-1 参考教材：参考教材： 1、光纤通信刘增基等编 【西安电子科技大学出版社】 2001年8月 第一版 2、光纤通信（第三版） 李玉权等译 【电子工业出版社】 2005年1月第第0章章 全光网概述第第0章章 全光网概述11全光通信网全光通信网http:/ 4 4 现代光纤通信技术现代光纤通信技术http:/ 全光网概述作业：作业：不少于3000字1、影响全光通信的关键技术有哪些？2、智能光网的发展趋势是什么？3、查找教材以外的一种光纤放大器，并 阐述其工作原理。4、最后一公里的解决方案5、全光网的攻击与防御技术研究 创新思维，独立完成。创

4、新思维，独立完成。第第0章章 全光网概述平时成绩: 期末成绩: 论文/试卷 成绩评定第第0章章 全光网概述第第0 0章章 全光网概述全光网概述第第0章章 全光网概述 全光通信网是光纤通信未来发展的主要方向之一。由于光网络不仅具有宽带、大容量的特点，而且对传输信号的速率和格式透明，具有灵活的波长选路和网络动态重构能力，被认为是通信网升级的首选方案。第第0章章 全光网概述一、一、 全光网（全光网（AON）的概念）的概念引言引言 光纤通信以其独特的优点被认为是通信史上的一次革命性变革，纵观影响当今电信业发展的主要技术，很少有像光纤和光波传输系统那样能够引发如此剧烈的变革。 被列为三大通信的光纤通信，

5、其发展仅仅只有四十几年的时间，较传统的科学还很年轻，且正在日新月异地改变着世界，这正是新人辈出的时代，因为我们已进入光的时代。第第0章章 全光网概述全光网系统第第0章章 全光网概述FLAGFiber Optic Link around the Globe架空光缆架空光缆直埋光缆直埋光缆北京北京上海上海至欧洲至欧洲至日本至日本FLAG至韩国至韩国至朝鲜至朝鲜至俄罗斯至俄罗斯我国光缆骨干网分布图我国光缆骨干网分布图至东南亚至东南亚第第0章章 全光网概述National Backbone Providere.g. BBN/GTE US backbone network第第0章章 全光网概述光纤究竟敷

6、设到那里？ -到家门口，到桌面(desktop)！FTTD WAN+ MAN+ LAN InternetLeased LineService NodesFrame/Cell RelayInteractive VideoTelephone ONUFTTHOptical FiberTP,ADSL OLTONUONUNTNTONUPassive Optical SplitterFTTxOps业务节点业务节点FTTBFTTCFTTCabCoax, HFC第第0章章 全光网概述SONETDataCenterSONETSONETSONETDWDMDWDMAccessLong HaulAccessMetro

7、Metro全光网地域分布第第0章章 全光网概述第第0章章 全光网概述Point-to-Point Fibre TransmissionDense Wavelength Division MultiplexingDWDM + Optical ADMsDWDM + OADMs + OXCs All Optical Networks第第0章章 全光网概述光网的演进方向1 st Generation: 物理层上光纤传输取代电传输物理层上光纤传输取代电传输SONET (synchronous optical) in TDM Gbit Ethernet，FTTH，etc.2 nd Generation:

8、光交换光交换 和光波长复用和光波长复用 WDMWDM 环网环网波长路由网络（节点以波长为单位交换路由）波长路由网络（节点以波长为单位交换路由） 3 th Generation: 光包交换（全光处理光包交换（全光处理+光包交换）光包交换）第第0章章 全光网概述 现在大多数光纤网络中,只是在点-点传输; 节点交换与包头处理-电处理; 正向全光传输,全光节点交换与处理方向发展.Links-光纤Nodes-O/E/O光?Source: Master 7_7光组网技术第第0章章 全光网概述 每个节点需要 (O/E/O)转换 速度远低于传输速度SDH Optical OutSDH T/XSDH R/XEl

9、ectricallevelsSDH Optical inSDHT/XSDH R/XElectricallevelsSDH Optical inSDH Optical OutSDHProc. & SwitchingSDH NodeO/E/O 节点处理的缺点第第0章章 全光网概述 光传输光传输+光节点交换光节点交换; 交换不再是交换不再是 O/E/O , 而是而是 O/O/O 转换转换; 但是控制依然电控但是控制依然电控;Source: Master 7_7Optical NetworkOXC: Optical Cross ConnectOADM: Optical Add-drop mul

10、tiplexer现有的光组网第第0章章 全光网概述All-Optical Switching 光波长交叉互联光波长交叉互联 (OXC)波长交换路由波长交换路由 (WRS)DWDMFibersinDWDMDemuxDWDMDemuxDWDMFibersoutDWDMMuxDWDMMuxAll-opticalOXC波长交换波长交换与波长变换与波长变换第第0章章 全光网概述光空间交换1-D MEMSMicro-mirror ArrayDigital MirrorControl Electronics1011Wavelength Dispersive ElementInput FiberOutput

11、Fiber 1Output Fiber 2Input & Output fiber array第第0章章 全光网概述 允许波长的上下路复用允许波长的上下路复用 Wavelengths 1 2 3 41 2 3 41 2 3 4Wavelengths 1 2 3 4OADMDropped Wavelength(s) Added Wavelength(s) WDM 波长上下路分插复用第第0章章 全光网概述132132DemuxMuxDrop WavelengthsAdd WavelengthsInput Circulator (IC)Output Circulator (OC)Input

12、Fibre Gratings (IFG)Output Fibre Gratings (OFG)DWDM outDWDM inOADM光上下路分插复用器第第0章章 全光网概述光波长变换光波长变换 (WC)No WC123New request 1 3With WC 123New request 1 3WC第第0章章 全光网概述Source: Master 7_7OADMOADMOADMOADMWavelengths 1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4NodeANodeDNodeBNodeCNote wavelength reuse of blue wavelength (n

13、o. 3), links Node A and B as well as Node C and A OADM: Optical Add-Drop MultiplexerSimple Optical Network Example第第0章章 全光网概述Point-to-Point Fibre TransmissionDense Wavelength Division MultiplexingDWDM + Optical ADMsDWDM + OADMs + OXCs All Optical Networks 全光网的演进 All Optical 大粒度包交换大粒度包交换 All Optical

14、IP 包交换包交换光交换光交换电处理电处理电交换电交换电处理电处理光交换光交换光处理光处理第第0章章 全光网概述二、二、 全光网（全光网（AON）定义）定义 全光网全光网(all optical network )是指网络中是指网络中用户与用户之间的信号传输全部采用光波技术，用户与用户之间的信号传输全部采用光波技术，即端到端保持全光路，中间没有光即端到端保持全光路，中间没有光/电转换器。电转换器。这样这样数据从源节点到目标节点的传输都在光域数据从源节点到目标节点的传输都在光域内完成，内完成，而在网络中各节点上使用的是具有高而在网络中各节点上使用的是具有高可靠性、大容量和高度灵活的光交叉连接设备

15、可靠性、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）来实现各网络节点间信息的交换。）来实现各网络节点间信息的交换。第第0章章 全光网概述 全光光纤网全光光纤网( (简称全光网简称全光网) )意指在光域上实现传意指在光域上实现传输和交换的网络。输和交换的网络。 第第0章章 全光网概述 全光网相对于传统的光纤网的突出特点全光网相对于传统的光纤网的突出特点是没有是没有“电子瓶颈电子瓶颈”； 对信号的传输和交换都是在光域上进行，对信号的传输和交换都是在光域上进行，实现从源节点到目的地节点的端到端的实现从源节点到目的地节点的端到端的全光的传输和交换；全光的传输和交换； 具有很好的透明性、存活性、可重构性、

16、具有很好的透明性、存活性、可重构性、可扩展性和对现有系统的兼容性。可扩展性和对现有系统的兼容性。 第第0章章 全光网概述三、全光网的性能三、全光网的性能1、透明性、透明性(transparency) (transparency) ： 在全光网中，由于没有电信号参与处理，所以可以使用各种不同的协议和编码形式，是信号具有透明性的特点(对于业务层信号而言，波长就像虚拟光纤一样)；2、可扩展性、可扩展性 (scalability) (scalability) ： 全光网具有分区分层的拓扑结构，OADM及OXC节点采用模块化设计。在原有网络结构和OXC结构基础上，就能方便地增加网络的光信道复用数、路径数

17、和节点数，实现网络的扩充。第第0章章 全光网概述3、可重构性：、可重构性：当新的节点接入到网络中来或旧的节点从网络拓扑结构中删除时，不会影响原有网络和原有设备的正常工作，因此网络能够随时实现对用户、容量、种类的扩展。另外，还可以根据通信容量的要求，能够通过建立、恢复拆除波长连接来达到动态地调整网络拓扑结构的目的。这种网络非常适应突发业务的连接要求（抗毁性、自愈性、灵活性和生存性）。4、可靠性：、可靠性：由于光网络层中使用了许多无源器件，其可靠性高，便于对网络中的设备配置、波长分配、协议控制、网络性能进行实时监控与管理，同时也可降低网络的维护费用。第第0章章 全光网概述5.5.存活性存活性(su

18、rvivability)(survivability) 0101* * 全光网通过全光网通过OXCOXC可以灵活地实现可以灵活地实现光光信道的动态重构信道的动态重构功能，根据网络中功能，根据网络中业务业务流量的动态变化流量的动态变化和需要，动态地调整光和需要，动态地调整光层中的资源和光纤路径资源配置，使网层中的资源和光纤路径资源配置，使网络资源得到最有效的利用。络资源得到最有效的利用。 第第0章章 全光网概述 6. 6.兼容性兼容性(compatibility)(compatibility) 全光网和传统网络是完全兼容的。全光网和传统网络是完全兼容的。光层作为新的网络层加到传统网的结光层作为新

19、的网络层加到传统网的结构中，对构中，对IPIP、SDHSDH、ATMATM等业务，均可等业务，均可将其融合进光层，而呈现出巨大的包将其融合进光层，而呈现出巨大的包容性，从而满足各种速率、各种媒体容性，从而满足各种速率、各种媒体宽带综合业务服务的需求。宽带综合业务服务的需求。 第第0章章 全光网概述四、全光网类型四、全光网类型 A A、按照网络的、按照网络的多址方式多址方式的不同进行分类的不同进行分类 ：1.1.光波分多址光波分多址(OWDMA)(OWDMA)全光网全光网 光波分多址光波分多址(OWDMA)(OWDMA)全光网利用不同的全光网利用不同的光载频，实现光信道的多路复用和多址组光载频，

20、实现光信道的多路复用和多址组网，利用密集波分复用网，利用密集波分复用(DWDM)(DWDM)技术和光放技术和光放大大(EDFA)(EDFA)技术实现网络链路的全光传输。技术实现网络链路的全光传输。第第0章章 全光网概述 优点：优点： 容量大，可成倍地扩展；传输速率高，容量大，可成倍地扩展；传输速率高，可运作在可运作在10Gbit/s10Gbit/s和更高的速率信道上；和更高的速率信道上；兼容性好，适用于兼容性好，适用于ATMATM、SONETSONET、IPIP以及其以及其他信息制式；具有对传输和交换的速率、他信息制式；具有对传输和交换的速率、波长和协议的透明性；网络的抗毁恢复性波长和协议的透

21、明性；网络的抗毁恢复性能好；网络易于升级，可扩展性好。能好；网络易于升级，可扩展性好。 第第0章章 全光网概述 2. 2.光时分多址光时分多址(OTDMA)(OTDMA)全光网全光网 光时分多址是将光时分多址是将光信道光信道在时间上化分在时间上化分成若干时隙，将时隙作为地址，不同用户成若干时隙，将时隙作为地址，不同用户分配给不同的时隙，进行复用和组网。分配给不同的时隙，进行复用和组网。 特点：可以将特点：可以将低速信道低速信道转换为转换为高速信道高速信道，多址性能好。多址性能好。第第0章章 全光网概述 3. 3.光码分多址光码分多址(OCDMA)(OCDMA)全光网全光网 光码分多址全光网是通

22、过给不同的用户分光码分多址全光网是通过给不同的用户分配不同的地址码来实现多路信道复用和组网的。配不同的地址码来实现多路信道复用和组网的。 基于扩频通信、码分多址接入和全光网络基于扩频通信、码分多址接入和全光网络技术，具有抗干扰能力强、保密性好、实现多技术，具有抗干扰能力强、保密性好、实现多址连接灵活方便、动态分配带宽、网络易于扩址连接灵活方便、动态分配带宽、网络易于扩展，并直接进行光编码和光解码。展，并直接进行光编码和光解码。 第第0章章 全光网概述B B、按照网络的、按照网络的功能与作用功能与作用的不同进行分类的不同进行分类 ：1.1.全光核心网全光核心网 全光核心网络用作长途骨干网，是当前

23、研全光核心网络用作长途骨干网，是当前研究的主流，重点解决多媒体全业务信息的超大究的主流，重点解决多媒体全业务信息的超大容量、超高速的全光传输和交换，基于光放大容量、超高速的全光传输和交换，基于光放大技术、光调制技术、光多路复用技术、光交换技术、光调制技术、光多路复用技术、光交换技术，以及新型光纤及色散补偿等技术，构成技术，以及新型光纤及色散补偿等技术，构成多种类型的全光网络。多种类型的全光网络。第第0章章 全光网概述全光核心网的发展过程 第第0章章 全光网概述 2. 2.全光接入网全光接入网 全光接入网是最终实现光纤到家全光接入网是最终实现光纤到家(FTTH)(FTTH)的网络形式，利用全光多

24、址接入的网络形式，利用全光多址接入和抗多址干扰技术，实现全业务服务，和抗多址干扰技术，实现全业务服务， 实现实现AllOpticaAllOptical PONl PON(Passive Optical Network:无源光纤网络) ，以及，以及IP over IP over OpticalOptical（光互联网）。（光互联网）。第第0章章 全光网概述 3. 3.全光互联网全光互联网 全光互联网基于各类全光网之间的光全光互联网基于各类全光网之间的光互联以及互联以及IPIP技术，构成全透明的技术，构成全透明的AllAllOptical InternetOptical Internet，实现，实

25、现任何人任何人、在、在任任何地方何地方、在、在任何时候任何时候都可以与都可以与任何人任何人进行进行任何方式任何方式的实时的、无阻塞的通信，并可的实时的、无阻塞的通信，并可以享用全光互联网平台上的信息资源。以享用全光互联网平台上的信息资源。 第第0章章 全光网概述 C C、按照网络的、按照网络的工作方式工作方式的不同进行分类的不同进行分类 ： 1.1.广播和选择网络广播和选择网络 广播和选择网络具有广播和组播功能，所需播广播和选择网络具有广播和组播功能，所需播送的信息可以到达网上的全部用户或指定的一组用送的信息可以到达网上的全部用户或指定的一组用户，用户可以对播送来的信息有选择地接收和使用。户，

26、用户可以对播送来的信息有选择地接收和使用。 星型和线型网多采用这种工作方式。星型和线型网多采用这种工作方式。第第0章章 全光网概述 2. 2.路由寻径网路由寻径网 在路由寻径网中，单跳网的信息传在路由寻径网中，单跳网的信息传 递按递按照所给定的地址照所给定的地址直接直接从从信源信源送到送到信宿信宿，多跳网，多跳网的信息传递要经的信息传递要经多个节点多个节点，每个节点按照所，每个节点按照所给给定的地址选择路由定的地址选择路由，逐段传送和交换，最终将，逐段传送和交换，最终将信息从信源送到信宿。信息从信源送到信宿。 网状网型多采用这种方式。网状网型多采用这种方式。第第0章章 全光网概述五、全光网的构

27、成五、全光网的构成全光网由光节点、光链路、光网络管理单元等构成全光网由光节点、光链路、光网络管理单元等构成 第第0章章 全光网概述1.1.光节点光节点 光节点是重要的网元，主要有两种类型光节点是重要的网元，主要有两种类型: :光接入节点光接入节点: :具有光信道的选择特性具有光信道的选择特性. .光交换节点光交换节点: :适用于作为网状型网的光节点适用于作为网状型网的光节点及两个环形网之间的连接节点及两个环形网之间的连接节点. .第第0章章 全光网概述(1)(1)光接入节点功能：光接入节点功能：1)1)光信道进入网络和从网络下路。光信道进入网络和从网络下路。2)2)非本地信息直接旁路，不在本地

28、节点上进非本地信息直接旁路，不在本地节点上进行处理，贯通而过。行处理，贯通而过。第第0章章 全光网概述3)3)光信道的性能监测、故障检测、保护和光信道的性能监测、故障检测、保护和恢复。恢复。4)4)对网络的管理和控制。对网络的管理和控制。5)5)具有好的透明性，适应不同种类的、不具有好的透明性，适应不同种类的、不同格式的、不同传输速率的本地信息，同格式的、不同传输速率的本地信息，畅通地进出网络。畅通地进出网络。第第0章章 全光网概述 ( (2 2) )光接入节点组成：光接入节点组成： 光分插复用器光分插复用器(OADM)可以作为全光网络的可以作为全光网络的接入节点，由光复用器、光解复用器、光信

29、道监接入节点，由光复用器、光解复用器、光信道监控等部分组成控等部分组成。 第第0章章 全光网概述( (3 3) )光交换节点基本功能：光交换节点基本功能：1)1)路由选择。路由选择。2)2)按其所选择的路由，建立各输入端和输出按其所选择的路由，建立各输入端和输出端之间的全光连接，将输入端的光信号在端之间的全光连接，将输入端的光信号在所建立的全光通道上无阻塞地达到所指定所建立的全光通道上无阻塞地达到所指定的任意输出端。的任意输出端。3)3)可实现光信号交换功能。可实现光信号交换功能。第第0章章 全光网概述4)4)可以进行光信号的放大、处理。可以进行光信号的放大、处理。5)5)光信道的性能监测、故

30、障检测、保护及光信道的性能监测、故障检测、保护及 恢复。恢复。6)6)控制、管理。控制、管理。第第0章章 全光网概述( (4 4) )光交换节点的组成：光交换节点的组成： 光交换节点由光输入接口、光输出接口、光交换节点由光输入接口、光输出接口、光交换单元、控制及管理单元组成光交换单元、控制及管理单元组成 第第0章章 全光网概述光交换节点可以是光交换节点可以是光交叉连接光交叉连接(Optical Cross-Connect, OXC)(Optical Cross-Connect, OXC)光路由器光路由器 (Optical Router(Optical Router，OR)OR)光交换机光交换机

31、(Optical Switching(Optical Switching，OS)OS)第第0章章 全光网概述 光路由器光路由器/ /光交换机光交换机具有光路由和光交换具有光路由和光交换功能功能, ,在光分插复用器和光交叉连接器中在光分插复用器和光交叉连接器中, ,具有具有少量的路由和光信道交换功能。少量的路由和光信道交换功能。 对于大规模网络，如网状型网，用光路由对于大规模网络，如网状型网，用光路由器光交换机作为光节点是一种可选方案，特器光交换机作为光节点是一种可选方案，特别是运作别是运作IPIP数据包的全光网络。数据包的全光网络。第第0章章 全光网概述2.2.光链路光链路 光链路一般指光纤链

32、路。光纤链路中可光链路一般指光纤链路。光纤链路中可设置光放大器设置光放大器，用以提高链路性能。采用，用以提高链路性能。采用空间光信道作为全光网的光链路。空间光信道作为全光网的光链路。 第第0章章 全光网概述3.3.光网络管理单元光网络管理单元 光网络管理系统是全光网络的头脑和指光网络管理系统是全光网络的头脑和指挥系统，具有性能管理、设备管理、故障挥系统，具有性能管理、设备管理、故障管理等功能，还应包括网络的安全体系、管理等功能，还应包括网络的安全体系、安全管理，确保网络的存活性、可靠性和安全管理，确保网络的存活性、可靠性和安全性，以及计费管理等实用化功能。安全性，以及计费管理等实用化功能。第第

33、0章章 全光网概述六、全光网中的关键技术六、全光网中的关键技术 要使全光网具有透明性、可重构性要使全光网具有透明性、可重构性传输和可管理性的特性，它的进展完全传输和可管理性的特性，它的进展完全取决于取决于光交换技术光交换技术、光中继技术光中继技术的发展、的发展、全光器件全光器件的开发以及的开发以及网络管理网络管理的实现等。的实现等。第第0章章 全光网概述 关键技术之一：关键技术之一： 光交叉连接光交叉连接(OXC)： OXC是全光网中的核心器件，它与光纤组成了一个全光网络。OXC交换的是全光信号，它在网络节点处，对指定波长进行互连，从而有效地利用波长资源，实现波长重用，也就是使用较少数量的波长

34、，互连较大数量的网络节点。当光纤中断或业务失效时，OXC能够自动完成故障隔离、重新选择路由和网络重新配置等操作，使业务不中断。 第第0章章 全光网概述 光交叉连接设备相当于一个模块，它具有多个标准的光纤接口，它可以把输入端的任一光纤信号(或其各波长信号)可控地连接到输出端的任一光纤(或其各波长)中去，并且这一过程是完全在光域中进行的。 第第0章章 全光网概述OXCOXC的特点及应用的特点及应用1.OXC的特点 OXC与DXC( Digital Cross Connect ）在网络中的作用相同，但功能和实现的方法不同。主要的不同点是：（1）OXC是对光信号交叉连接，DXC是对电信号交叉连接。（2

35、）OXC具有透明的传输代码格式和比特率，可以对不同传输代码格式和不同比特速率等级的信号进行交叉，设备型号少。 DXC设备针对不同传输代码格式和不同比特速率等级的信号要进行不同的处理。第第0章章 全光网概述（3）OXC交叉容量、交叉连接速率和接入速率高，交叉总容量可达到peta bit/s（Pbps千万亿位=1000M） 级别，交叉连接速率和接入速率范围宽。（4）OXC无需进行时钟同步和开销处理；DXC必须进行时钟同步和开销处理。 第第0章章 全光网概述（5）0XC易于网络升级，网络升级时一般无需更换； DXC在网络升级时需要随之更换。（6）0XC设备型号少，监控维护参数少，易于标准化； DXC

36、设备型号多，监控维护参数多，标准化难度较大。（7）OXC适用于高比特率信号的交叉连接； DXC能够对信号进行更细致的处理，适用于低比特率信号的交叉连接。 （8）OXC一般用于替代现有的光总配线架； DXC一般用于替代现有的数字配线架。 第第0章章 全光网概述 虽然OXC和DXC在网络中的作用相同，但由于两者的功能和实现的方法不同，因此它们各有不同的应用范围。理想的方式是将传输节点分为光层和数字层，光层的OXC和数字层的DXC配合使用。 第第0章章 全光网概述2.OXC的结构及其工作原理 如图所示，OXC主要由输入部分(放大器EDFA，解复用DMUX)，光交叉连接部分(光交叉连接矩阵)，输出部分

37、(波长变换器OTU，均功器，复用器)，控制和管理部分及其分插复用这五大部分组成。 第第0章章 全光网概述输入部分光交叉连接部分输出部分第第0章章 全光网概述 假设图中输入输出OXC设备的光纤数为M，每条光纤复用N个波长。这些波分复用光信号首先进入放大器EDFA放大，然后经解复用器DMUX把每一条光纤中的复用光信号分解为单波长信号(1-N),M条光纤就分解为M*N个单波长光信号。第第0章章 全光网概述 所以信号通过(M*N)*(M*N)的光交叉连接矩阵，在控制和管理单元的操作下进行波长配置，交叉连接。由于每条光纤不能同时传输两个相同波长的信号(即波长争用)，所以为了防止出现这种情况，实现无阻塞交

38、叉连接，在连接矩阵的输出端每波长通道光信号还需要经过波长变换器OTU进行波长变换。 第第0章章 全光网概述 然后再进入均功器把各波长通道的光信号功率控制在可允许的范围内，防止非均衡增益经EDFA放大导致比较严重的非线性效应。最后光信号经复用器MUX把相应的波长复用到同一光纤中，经EDFA放大到线路所需的功率完成信号的汇接。 第第0章章 全光网概述 光交叉连接矩阵的结构: 光交叉连接矩阵是0XC的核心，是技术的关键，要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠，并且要具有单向、双向和广播形式的连接功能。 对光信号进行交叉连接比较成熟的技术是波分复用技术和空分技术。如果将波分复用技术和空分技术相结合，就大大提

39、高了交叉连接矩阵的容量和灵活性。如图所示。第第0章章 全光网概述 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4动态交叉连接动态交叉连接光开关光开关 1 1第第0章章 全光网概述3、OXC的3种实现方式： 光纤交叉连接、波长交叉连接、波长变换交叉连接。（1）光纤交叉连接 以一根光纤上所有波长的总容量为基础进行交叉连接，容量大但不灵活。第第0章章 全光网概述（2）波长交叉连接 可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用相同波长的任何光纤上。比如，波长(l)、(2)、(3)和(4)从输入端1号纤输入，波长交叉连接可以将这4个波长选路到输出端口的1、2、3

40、和4号纤上去。（3）波长变换交叉连接 可将任何光纤上的任何波长交叉连接到使用不同波长的任何光纤上，具有最高的灵活性。它和波长交叉连接的区别是可以进行波长转换。第第0章章 全光网概述OXC在网络中的应用 第第0章章 全光网概述 朗讯公司已研制了1296*1296端口的MEMS。其单端口传送容量为1.6Tb/s(单纤复用40信道，每路信道传送40Gb/s信号)，总传送容量达到2.07Peta(G)bit/s。具有严格无阻塞特性,介入损耗为5.1dB，串扰(最坏情况)为38dB。使光开关的交换总容量达到新的数量级。(1.6*1296=2070Tbit/s)第第0章章 全光网概述 关键技术之二：关键技

41、术之二： 光分插复用光分插复用(OADM) ： OADM具有选择性，可以从传输设备中选择下路信号或上路信号，也可仅仅通过某个波长信号，但不要影响其他波长信道的传输。OADM在光域内实现了SDH中的分插复用器在时域内完成的功能，且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，能提高网络的可靠性，降低节点成本，提高网络运行效率，是组建全光网必不可少的关键性设备。 第第0章章 全光网概述第第0章章 全光网概述 光分插复用系统是在光域实现支路信号的分插和复用。 主要实现技术有WDM、O-CDMA、OTDM。基于WDM技术的OADM系统的功能、节点结构及其产品和应用，其分插复用的支路信号以波长为单位，称为光

42、通道。 第第0章章 全光网概述 OADM的基本功能： 是从WDM传输线路上选择性地分插和复用某些光通道，而不影响其它光通道的透明传输。 固定波长OADM：选择某个或某些固定的波长通道进行分插复用。 可配置OADM：分插复用的波长通道是可配置的。 半可配置OADM：前两种情况的综合。第第0章章 全光网概述完整的OADM系统具有以下附加功能：1.线路（或称复用段）及通道保护倒换功能。 支持各种自愈环，包括二纤单向复用段保护环、二纤单向通道保护环、二纤双向复用段保护环、二纤双向通道保护环、四纤双向复用段保护环，和链型组网等。第第0章章 全光网概述2.光中继放大和均衡功能。 每个OADM节点根据需要可

43、具有光功率放大功能，以弥补光线路和OADM节点本身带来的光功率损耗，使OADM节点设备适应不同跨距的应用；同时OADM节点也可根据需要配置光功率均衡功能（包括线路光功率均衡和通道光功率均衡），以提高传输系统的性能。第第0章章 全光网概述 3.上路光通道波长指配、下路光通道端口指配功能。 具有这种功能的OADM可以使某一上路信号以不同的波长接入光网络，相当于接入OTU具有可调偕波长变换功能；而下路信号可以指配到不同的光纤端口；具有这一功能可以极大地扩展OADM在实际组网应用中地灵活性。 4.多业务接入功能。 如STM-N系列SDH信号的接入和千兆以太网信号的接入。第第0章章 全光网概述 关键技术

44、之三：关键技术之三： 全光网的管理、控制和运作全光网的管理、控制和运作 ：02* 全光网对管理和控制提出了新的问题： 现行的传输系统(SDH)有自定义的表示故障状态监控的协议，这就存在着要求网络层必须与传输层一致的问题； 由于表示网络状况的正常数字信号不能从透明的光网络中取得，所以存在着必须使用新的监控方法的问题； 在透明的全光网中，有可能不同的传输系统共享相同的传输媒质，而每一不同的传输系统会有自己定义的处理故障的方法，这便产生了如何协调处理好不同系统、不同传输层之间关系的问题。 第第0章章 全光网概述网络管理和控制技术网络管理和控制技术 从现阶段的WDM全光网发展来看，网络的控制和管理要比

45、网络的实现技术更具挑战性，网络的配置管理、波长的分配管理、管理控制协议、网络的性能测试等都是网络管理方面需解决的技术。 为了充分发挥全光网的优势，必须具有行之有效为了充分发挥全光网的优势，必须具有行之有效的网络管理和控制系统。包括网络配置管理、信道的的网络管理和控制系统。包括网络配置管理、信道的分配管理、控制协议管理、网络性能测试分配管理、控制协议管理、网络性能测试，否则，否则，全光网无法商用，只能进行实验室的相关试验。，全光网无法商用，只能进行实验室的相关试验。第第0章章 全光网概述 关键技术之四：关键技术之四： 光交换技术：光交换技术： 光交换技术可以分成光交换技术可以分成光路交换光路交换

46、技术和技术和分组交换分组交换技术。技术。光路交换光路交换又可分成又可分成3种类型，即空分（种类型，即空分（SD）、时分（）、时分（TD）和波分和波分/频分（频分（WD/FD）光交换，以及由这些交换形式组）光交换，以及由这些交换形式组合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是使用使用自由空间光传播自由空间光传播技术的自由空分光交换。技术的自由空分光交换。 光分组交换光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方中，异步传送模式是近年来广

47、泛研究的一种方式。式。 第第0章章 全光网概述 日本开发了两种空分光交换系统日本开发了两种空分光交换系统多媒体交换系统多媒体交换系统和和模块光互连器模块光互连器。多媒。多媒体光交换系统支持体光交换系统支持G4传真、传真、10Mbit/s局局域网和域网和400Mbit/s的高清晰度电视。两种的高清晰度电视。两种系统均采用系统均采用88二氧化硅光开关。二氧化硅光开关。 第第0章章 全光网概述 关键技术之五关键技术之五 ： 全光中继技术：全光中继技术： 在传输方面，光纤放大器是建立全光通信网在传输方面，光纤放大器是建立全光通信网的核心技术之一。的核心技术之一。DWDM系统的传统基础是掺饵光系统的传统

48、基础是掺饵光纤放大器（纤放大器（EDFA）。光纤在）。光纤在1.55m窗口有一较宽窗口有一较宽的低损耗带宽（的低损耗带宽（30THz），可以容纳），可以容纳DWDM的光信的光信号同时在一根光纤上传输。最近研究表明，号同时在一根光纤上传输。最近研究表明，1590nm宽波段光纤放大器能够把宽波段光纤放大器能够把DWDM系统的工作窗口扩系统的工作窗口扩展到展到1600nm以上。以上。 第第0章章 全光网概述 贝尔实验室和NH（全日空航空公司）的研究人员已研制成功实验性的EBFA(1590nm的扩展波段光纤放大器 )。这是一种基于二氧化硅和饵的双波段光纤放大器，它由两个单独的子带放大器组成(亦称双带光

49、纤放大器 )：一个是传统1550nm EDFA（1530-1560nm），另一个是1590nm的扩展波段光纤放大器EBFA和EDFA（工作波长1570-1605nm），EBFA和EDFA的结合使用，可使DWDM系统的带宽增加一倍以上（75nm），为信道提供更大的空间，从而减少甚至消除了串话。因此，1590nmEBFA对满足不断增长的高容量光纤系统的需求迈出了重要的一步。 第第0章章 全光网概述 光有源器件光有源器件光源光源光放大器光放大器光检测器光检测器光无源器件光无源器件光耦合器光耦合器光开关光开关光隔离器光隔离器光衰减器光衰减器光调制器光调制器光器件的分类光器件的分类光连接器光连接器关键技术之六：关键技术之六： 全光网络器件全光网络器件: 第第0章章 全光网概述产品领域领导厂商光纤Corning,Lucent,Alcatel,Sumitomo,Fujikura,Furukara光缆Siemens,Lucent,Pirelli,Alcatel,Sumitomo,Corning光纤放大器Lucen