第8章未來的全光網絡

8.1全光網絡（AON）的基本概念

8.2光交叉連接器（OXC）

8.3光分插復用器（OADM）

8.4光傳送網（OTN）的基本形式

8.5全光網絡的進展第8章未來的全光網絡

8.1全光網絡（AON）的基本概念

8.1.1通信網發展過程

第一代通信網——純電型通信網

第二代通信網——光電混合型通信網

第三代通信網——未來的全光型光纖通信網即全光網絡（AON）

三代通信網比較第一代通信網第二代通信網第三代通信網名稱純電型通信網光電混合型通信網全光型通信網傳輸介質銅線光纖光纖信息傳輸的載體電信號光信號光信號信息發送、接收、復用、中繼、交換、監控的設備純電子設備光電型設備純光學設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全光通信網的基本特點

采用波分復用（WDM或DWDM）方式

——能夠提供巨大的網絡傳輸帶寬。采用純光域處理方式，去掉了龐大的光/電/光轉換設備

——能夠提高網絡交換速度，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議的信號，有利于網絡應用的靈活性。8.1.3全光通信網關鍵技術概述(1)波分復用技術

光纖技術的研究

光纖放大器技術的研究

波分復用和解復用器件的研究(2)光分插復用和光交叉連接技術光分插復用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）的研究(3)高速遠距離光傳輸技術

色散補償光纖（DCF）補償

自相位調制（SPM）補償

預啁啾補償（PCC）(4)光集成技術

介質光集成器件（介質光波導、波導型合波/分波器、光隔離器、波導型調制器和光波導開關矩陣等）

半導體光集成器件（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：光交換技術波長變換技術8.2.2光交換技術

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:

光開關機械型光開關晶體型光開關電光型磁光型聲光型等插入損耗、隔離度、偏振敏感性：機械型優開關速度、器件尺寸：晶體型優晶體型光開關分為波導型和非波導型光開關。波導型光開關的主要類型：

(1）波導型耦合器光開關

圖8-3波導型耦合器光開關（俯視圖）(2）波導型M-Z干涉儀光開關圖8-4波導型M-Z干涉儀光開關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

功能：將信息從一個光載波轉換到另一個不同波長(符合ITU-TG.692規定的WDM使用的標準波長)的光載波上.（1）光-電-光型波長變換器方法：在電域進行優點：技術成熟，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（半導體光放大器交叉增益調制）型波長變換器

SOA-XPM（半導體光放大器交差相位調制）型波長變換器

SOA-FWM（半導體光放大器四波混頻）型波長變換器8.3光分插復用器（OADM）

功能：在波分復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）全光型OADM（在光域進行分插操作，適合全光網），典型結構有分波/合波器+光開關、多層介質膜濾波器+光開關+光環行器、光纖光柵+光環行器+分波/合波器8.4光傳送網（OTN）的基本形式

目前研究開發的全光網絡，其信息流在傳輸和交換過程中以光波的形式進行，而用戶接入和監控部分基本上仍用電路方法實現，整個網絡并非全部光學化，所以只是一個準全光網絡。根據這個現實情況，ITU-T于1998年提出光傳送網（OTN）的概念，用來取代過去全光網的稱謂。8.4.1光傳送網的分層體系結構

(1)電層是電域內的處理過程，其中：電路層提供各種數字業務信號電通道層包括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。光復用段層提供同步和復用功能。光傳輸段層為光中繼段信號提供傳輸放大和監控功能。(3)光纖介質層為光層的光信號提供物理傳輸的介質8.4.2光層的基本拓撲結構

(1)光傳輸鏈路的基本結構光傳輸鏈路的三種基本結構：合波/分波器+光纖構成的鏈路合波/分波器+OADM+光纖構成的鏈路合波/分波器+OXC+光纖構成的鏈路(2)光層網絡的主要拓撲結構光傳輸鏈路的三種基本結構可以組合成格形光網絡、環形光網絡，以及其他形狀的光網。8.4.3光傳送網的應用——IP光網

8.4.3.1基本概念承載IP業務信號的WDM光傳送網，即IPoverWDM或IPoverOptical，稱為IP光網。其分層模型為：各層功能(1）IP層提供用戶需要的各種IP數據信息（包括IPv4和IPv6）；(2）IP適配層提供IP多協議封裝、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/電轉換、選路、監控和帶寬管理等功能；(4）光復用段層提供復用、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等功能；(6）光纖介質層提供光傳輸的物理介質。8.4.3.2IP光網的實現方式IPoverATMoverSDHoverWDMIPoverATMoverWDMIPoverSDHoverWDMIPoverGbEoverWDM（GbE表示千兆位以太網）以上幾種方式的層次結構是簡單拼盤式的組合結構，缺少統一管理電層與光層并使光層功能最大發揮的協議，以致在許多IP光網中路由尋址仍在電層，而在光域只有點到點的傳輸和復用功能，因而節點處理和轉發數據的速度慢，影響網絡的吞吐量。IPwithMPLSoverWDM的實現方式該方式在光域進行傳輸和復用，而路由尋址和轉發交換是在電域進行的。所以，節點處理也要耗費一些時間。

IPwithMPλ/LSoverWDM的實現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能力，能夠靈活地管理和分配網絡資源，有