《光纤通信网络》课件.ppt

1、第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 第第8章章 光纤通信网络光纤通信网络8.1 通信网的发展通信网的发展8.2 SDH传送网传送网 8.3 WDM光网络光网络 8.4 光接入网光接入网 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 第14讲 全光通信网一、全光网络的兴起与发展全光网络的兴起与发展二、全光网的分层结构和网络结构全光网的分层结构和网络结构三、三、OXC和和OADM 四、全光网的网络管理四、全光网的网络管理五、全光网的传输限制五、全光网的传输限制第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 TxTxTxTxDXCRxRxRxRxDXCDMuxMuxTxTxTxTxRxRxRxRxDXC

2、DMuxMuxDXCOADMdropaddRxTxDXC(a)WDM点到点传输系统(b)固定波长OADM完成上下波长功能一、一、全光网络的兴起与发展全光网络的兴起与发展1、从WDM传输系统到光网络第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 OADMOADMOADMOADMDXCDXCDXCDXC(c)可变波长OADM组成WDM环网络第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 光传送网络第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2、发展的驱动力市场的需求市场的需求:人类社会对通信容量的需求持续增长；光人类社会对通信容量的需求持续增长；光纤传输容量已达到纤传输容量已达到Tb/s量级；网络的瓶径越来越集

3、中量级；网络的瓶径越来越集中在交换节点上，对光交换需求迫切。在交换节点上，对光交换需求迫切。技术上的成熟程度技术上的成熟程度：ATM光交换或分组光交换技术上光交换或分组光交换技术上尚不成熟；尚不成熟；WDM技术成熟，且可以提供波长路由。技术成熟，且可以提供波长路由。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 3、光子交换的类型（1）空分交换）空分交换（2）时分交换）时分交换（3）波分交换）波分交换（4）混合交换）混合交换第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （1）空分交换 22 空间光开关的实现方案(a)(b)(c)optical gate combineroptical switchspl

4、itteroptical switch2212第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 机械光开关第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2维维MOEMS 微铰链把微镜铰接在硅基底上，微镜两边有两个推杆，推杆一端连接微镜铰接点，另一端连接平移盘铰接点。转换状态通过SDA（Scratch Drive Actuator）调节器调节平移盘使微镜发生转动，当微镜为水平时，可使光束通过该微镜，当微镜旋转到与硅基底垂直时，它将反射入射到它表面的光束，从而使该光束从该微镜对应的输出端口输出。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 三维主要靠两个N微镜阵列完成两个

5、光纤阵列的光波空间连接，每个微镜都有多个可能的位置，为确保任何时刻微镜都处于正确的位置，其控制电路需要十分复杂的模拟驱动方法，较二维复杂的多。三维MOEMS第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 热光开关MZI型热光开关型热光开关 Y型分支热光开关结构型分支热光开关结构 加热器下面的波导的折射加热器下面的波导的折射率减小，相应的，光功率率减小，相应的，光功率被转向另一分支即处于开被转向另一分支即处于开的状态，而在有源加热器的状态，而在有源加热器的分支则处于关的状态的分支则处于关的状态 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 88热光开关矩阵热光开关矩阵 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信

6、网络 （2）时分交换111T/2T/41T/4T/2(a)(b)123TT/2T/41T/4T/2(c)(d)22 光开关t1tttTTTttt12 1T1 光开关或耦合器1T 光开关1T 光开关T1 光开关或耦合器 时隙交换器时隙交换器(time slot interchanger)缓存器缓存器四种时隙交换器 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 光突发交换集中了较大粒度的波长（电路）交换和较细粒度的光分光突发交换集中了较大粒度的波长（电路）交换和较细粒度的光分组交换两者的优点，并避免两者的不足，因此能有效地支持上层协议或组交换两者的优点，并避免两者的不足，因此能有效地支持上层协议或高层

7、用户产生的突发业务。在高层用户产生的突发业务。在OBS中，首先在控制波长上发送控制（连中，首先在控制波长上发送控制（连接建立）分组，然后在另一个不同的波长上发送突发数据。接建立）分组，然后在另一个不同的波长上发送突发数据。光突发交换光突发交换（BOS）网络网络 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （3）波分交换WCWCWC波分解复用器耦合器WC波长转换器1w1w12wv 波分光交换需要波长交换器波分光交换需要波长交换器 WC（Wavelength converter)v 波分交换和波长路由波分交换和波长路由第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （4）空分波分光交换 S1SwS21w1

8、1w1w1ww2w211122ww波分解复用器波分复用器第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 4、WDM全光网的优点（1）极大地提高网络的传输容量和节点的吞吐量，适应未来信息社）极大地提高网络的传输容量和节点的吞吐量，适应未来信息社会对容量和带宽的需求；会对容量和带宽的需求；（2）WDM全光网对信号的速率和格式透明，从而提供透明的光平全光网对信号的速率和格式透明，从而提供透明的光平台；台；（3）提供灵活的波长选路、动态资源配置能力，使组网更加灵活；）提供灵活的波长选路、动态资源配置能力，使组网更加灵活；（4）可以在光层实现网络的重构、故障的自动恢复和自愈，从而建）可以在光层实现网络的重构、

9、故障的自动恢复和自愈，从而建成具有高度透明性、灵活性和生存性的光网络。成具有高度透明性、灵活性和生存性的光网络。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 5、WDM全光网的发展情况（1）美国美国MONET网络试验网络试验 MONET是是“多波长光网络多波长光网络”计划的简称。该计划由计划的简称。该计划由AT&T、Bellcore和和朗讯科技牵头，参加单位包括朗讯科技牵头，参加单位包括Bell亚特兰大、南亚特兰大、南Bell公司、太平洋公司、太平洋Telesis、美国国家安全局（美国国家安全局（NSA）和美国海军研究所（）和美国海军研究所（NRL）。）。MONET项目的项目的试验目标是把网络结构

10、、先进的技术、网络管理和网络经济综合在一起，试验目标是把网络结构、先进的技术、网络管理和网络经济综合在一起，以实现一种高性能的、经济有效的、可靠的多波长光网络，并且该网络以实现一种高性能的、经济有效的、可靠的多波长光网络，并且该网络的规模最终可以扩展为全国网。的规模最终可以扩展为全国网。MONET的现场试验网由三部分组成，的现场试验网由三部分组成，即即MONET NJ网、华盛顿网、华盛顿DC网以及连接两个试验区的长途多波长光纤网以及连接两个试验区的长途多波长光纤链路。链路。MONET项目定义和开发了一组项目定义和开发了一组MONET网络单元的概念。包括波网络单元的概念。包括波长终端复用器（长终

11、端复用器（WTM）、波长分插复用器（）、波长分插复用器（WADM）、多波长放大器）、多波长放大器（WAMP）、波长路由器（）、波长路由器（WR）、波长选择交叉连接（）、波长选择交叉连接（WSXC）和波）和波长互换交叉连接（长互换交叉连接（WIXC）。）。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （2）PHOTON网络试验 PHOTON即即“泛欧光子传送叠加网泛欧光子传送叠加网”的缩写，是欧共体的缩写，是欧共体ACTS开发计划关开发计划关于光网络研究领域的一个子项目。于光网络研究领域的一个子项目。PHOTON项目的主要试验目标包括项目的主要试验目标包括：

12、精确地定义未来基于全光方式的泛欧传送网的概念；精确地定义未来基于全光方式的泛欧传送网的概念；在现有的标准单模光纤传输设施基础上建立现场试验网，用于演示关键技术在现有的标准单模光纤传输设施基础上建立现场试验网，用于演示关键技术的实现；的实现；演示全光演示全光WDM传输，每波长传输比特速率可达传输，每波长传输比特速率可达10Gb/s，传输距离最长为，传输距离最长为500km；演示演示WDM交叉连接以及光交叉连接以及光网络的网络的监视；监视；通过边缘交叉高比特率传送数据试验通过边缘交叉高比特率传送数据试验WDM光传送网的应用。光传送网的应用。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （3）全光网正走

13、向实用化）全光网正走向实用化（99国际电信博览会国际电信博览会）厂家厂家设备设备复用情况复用情况组网技术组网技术NECOADM16波，任选波长分叉波，任选波长分叉双向线路倒换和双向通道保护双向线路倒换和双向通道保护自愈环，自愈环，50msNTTOXC512个波长，用波长选择开关，一个机架交个波长，用波长选择开关，一个机架交换容量换容量5.6Tb/s，可实现波长保护，可实现波长保护，聚合物聚合物波导开关，波导开关，2msFujitsuOADM8个端口，每端个端口，每端16波，波，选择波长分选择波长分插插ECIOADM可工作于可工作于40波的波的DWDM系统，可以分系统，可以分插插16个波长个波长

14、LucentWAD4080波之间，波之间，2.5Gb/s与与10Gb/s混混用用NortelOADM16010Gb/s，402.5Gb/s12801.25Gb/s，2560622Mb/s。采用FEC，BER低于110 15第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （4）我国的研究情况）我国的研究情况9698年863-317立项进行全光实验网的前期研究；9598年原邮电部立项并由北邮完成2.5Gb/s全光通信系统的研制；992003年NSFC将全光网的基础研究立为重大项目；992000年863-300将“中国高速信息示范网”立为重大研究项目；992000年NSFC立重大项目“中国高速互连网”。第

15、第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 北大、清华、北邮完成的全光实验网（北大、清华、北邮完成的全光实验网（1998，4）OXCOXCOADM1OADM21234 1234 1234 123414141133 13 13 1311第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 二、WDM全光网的分层结构和网络结构1、WDM全光网的分层结构全光网的分层结构2、光传送网的网络节点接口、光传送网的网络节点接口2、WDM全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构3、WDM环网结构环网结构第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1、光传送网的分层结构（1）WDM全光网的分层结

16、构全光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；光层又分为：光信道层（光层又分为：光信道层（OCH）光复用段层（光复用段层（OMS）光传输段层（光传输段层（OTS）第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 SDH网络WDM网络电路层电路层通道层电通道层复用段层电复用段层再生段层光层物理层物理层光传送网光传送网电路层电路层虚通道PDH通道层SDH通道层虚通道电复用段层电复用段层光信道层光复用段层光传输段层物理层第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （2）各层的功能 光信道层光信道层(OCH，Optical Channel La

17、yer)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；并在故障发生时，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。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 光复用段层(OMS，Optical Multiplexing Section Layer)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，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

18、连接；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。为段层的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 光传输段层(OTS，Optical Transmission Section Layer)该层为光信号在不同类型的光媒质（如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。

19、通常会涉及以下问题：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增益控制和增益均衡问题 色散的积累和补偿问题。色散的积累和补偿问题。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （3）各层的定界各层的定界OCSOCSOCSOCSmmmmmocsO OT TU Ummmmmmmmmmmmmmmmmmmmocsocrotsotsotsotrotrotromsomsomromromsmmmmmotsotsotrotrotromrotsotsotsotrotrotromrocrmmmmmocrocrocrocrocrocs光光复复用用段段层层O OM MS S光光传传输输

20、段段层层O OT TS S光光信信道道层层O OC Ch hocs Optical Channel Sourceocr Optical Channel Recieveroms Optical Multiplex Section Sourceots Optical Transmission Section Sourceotr Optical Transmission Section Recieveroms Optical Multiplex Section RecievermOptical Channel Monitor 光光网网络络的的分分层层结结构构示示例例（用用于于提提供供端端到到端端的的

21、连连接接第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 SDH 通道层OXCOADMDXCADM电路层(如 ATM、IP 等)WDM 光路层IP 路由器ATM SWWDM 系统XITONG第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2、光传送网的网络节点接口（ITU-T G.709）定义了n阶光传送模块（OTM-n）OTM:OTM-n(n1):光传输段层（光传输段层（OTS）光复用段层（光复用段层（OMS）光通道层（光通道层（OCh）光信道层的结构光信道层的结构:光信道传送单元（光信道传送单元（OTU）光信道数据单元（光信道数据单元（ODU）光信道净负荷单元（光信道净负荷单元（OPU）第第8 8章章

22、光纤通信网络光纤通信网络 IPATMEthernetSTM-NOptical Multiplex Section(OMSn)Optical Transmission Section(OTSn)OTM-0OTM-n(n1)Optical Channel(OCh)Optical Channel-Data Unit(ODU)Optical Channel-Transport Unit(OTU)Optical Channel-Payload Unit(OPU)OTM-0PhysicalSection(OPS0)Figure 6 3/G.709 Structure of the ONNI(Optical

23、 Network Node Interface)第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1234116 173824RowColumnOTUk OverheadOTUk Payload(4 x 3808 bytes)38254080OTUk FEC(4 x 256 bytes)光通道数据单元光通道数据单元(ODUk)的帧结构的帧结构第第1行的第行的第1到第到第16列是预留给光通道传送单元列是预留给光通道传送单元k(OTUk)的开销所用；的开销所用；第第2到第到第4行的第行的第1到第到第16列是预留给光通道数据单元列是预留给光通道数据单元(ODUk)的特殊的的特殊的 开销所用；开销所用；第第1

24、到第到第4行的第行的第17到第到第3824列是留给光通道传送单元的净负荷所用；列是留给光通道传送单元的净负荷所用；第第1到第到第4行的第行的第3825到第到第4080列是用作光通道传送单元的前向纠错。列是用作光通道传送单元的前向纠错。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 ODU1OPU1 ODU2OPU2STM-64,10GbEATM,IP,Ethernet,.STM-16ATM,IP,Ethernet,.x 1ODU3x 1OPU3STM-256ATM,IP,Ethernet,.x 1OTU1OTU2OTU3x 1x 1x 1OTM-nx kx jx iOPU Optical Chann

25、el Payload UnitODU Optical Channel Data UnitOTU Optical Channel Transport UnitM appingOverheadOCG-nOCCOCCOCCx 1x 1x 11 i+j+k nOCh Optical ChannelOCC Optical Channel CarrierOCG Optical Carrier GroupOTM Optical Transport M oduleOChOChOChx 1x 1x 1Figure 8 1/G.709 OTM-n IrDI multiplexing and mapping str

26、ucture第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 3、WDM全光网的拓扑结构（1）物理拓扑和逻辑拓扑的概念物理拓扑和逻辑拓扑的概念（2）光传送网的物理拓扑光传送网的物理拓扑（3）光传送网的）光传送网的逻辑拓扑逻辑拓扑第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （1）物理拓扑和逻辑拓扑的概念 物理拓扑：是指由网络节点和波分复用链路构成的网络物理拓扑：是指由网络节点和波分复用链路构成的网络物理连接结构，与光缆线路的敷设路由直接相关，通物理连接结构，与光缆线路的敷设路由直接相关，通常不可能随业务改变而随时改变。常不可能随业务改变而随时改变。逻辑拓扑：指的是网络节点之间业务的分布状况，它与逻辑拓扑：

27、指的是网络节点之间业务的分布状况，它与物理拓扑紧密联系，利用光通道概念构成的逻辑拓扑物理拓扑紧密联系，利用光通道概念构成的逻辑拓扑与节点之间的业务分布情况紧密相关，可以由软件配与节点之间的业务分布情况紧密相关，可以由软件配置而比较容易改变。置而比较容易改变。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （2）光传送网的物理拓扑线形拓扑线形拓扑：非闭合的链路形式，结构简单，上下路方便，但生存性差。星形拓扑星形拓扑：枢纽结构，只有中心节点与其它所有节点有物理连接，为网络的综合管理提供条件，但存在中心节点失效问题。通常用于分配网络。树形拓扑：树形拓扑：星形和线形拓扑的结合。环形拓扑环形拓扑：实现简单，生

28、存性强。网孔形拓扑网孔形拓扑：绝大部分节点对都存在直接的通信通道，生存力强，但相应的控制和管理相当复杂。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （a）线形（b）星形（d）树形（c）环形（e）网孔形图2.2-1 基本物理拓扑构型第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （3）逻辑拓扑星形：星形逻辑拓扑有单星形和双星形两种，在单星形结构中，存在一个中心节点（M）负责与其它节点（S）沟通。平衡式拓扑：只有存在物理连接的节点之间才有业务联系，只存在于线形与环形物理拓扑的网络中，没有物理连接的节点之间的通信将要通过所有中间节点的中转才能实现，在很大程度上丧失了全光通信网络的灵活性。通常只用于相邻节点间

29、有业务的情况。网状拓扑：除了可以保证所有网络节点都能建立通信连接之外，绝大部分节点对都存在直接的通信通道，这种逻辑拓扑有很强的生存能力，但相应的控制和管理相当复杂。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 SSMS（b）单星形（c）平衡形（d)网孔形图2.2-2 基本逻辑拓扑构型S1S2M1S3（b）双星形M2第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 4、WDM环网结构（1）环网的优点）环网的优点（2）复用段倒换环：单向二纤环）复用段倒换环：单向二纤环 双向二纤环双向二纤环 四纤四纤WDM环环（3）通道倒换环）通道倒换环第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （1）环网的优点）环网的优点第第

30、8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1nn1解复用器复用器分插控制上下波长接口模块波长分插模块波长分插模块保护倒换模块保护倒换模块daad图 2.3-1 OADM功能结构光放大设备光放大设备第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 二纤单向光复用段保护环二纤单向光复用段保护环CDAB(A)正常工作CDAB信令信令信令(B)保护倒换示意图信令第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 二纤单向光复用段保护环的特点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

31、方向是同向传输的。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 二纤双向光复用段光复用段保护环CDAB(A)正常工作CDAB信令信令信令(B)保护倒换示意图信令第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 二纤双向光复用段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

32、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。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 四纤保护环四纤保护环BAABCDABBAAB图 2.3-10 WDM四纤环配置ABCD图 2.3-11 WDM多纤环配置NN第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 四纤保护环的特点四纤保护环的特点 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

33、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。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （3）光通道保护环(A)正常工作配置直通RxTx选择发送选择接收直通ABCD(A)保护倒换实施直通RxTx桥接倒换直通信令信令信令信令BADC第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 三、节点结构1、OXC节点结构2、OADM节点结构3、波长变换器第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1)波长通道网络和虚波长通道网络波长通道网络和虚波长通道网络v 波长通道波长通道（WP：Wavelength Path）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。

34、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。1、OXC节点结构节点结构第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 v 虚波长通道（VWP：Virtual Wavelength Path）w 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

35、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。w 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。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2)OXC性能的评估指标（1）是只支持波长通道，还是可以支持虚波长通道，这关系波长阻塞）是只支持波长通道，还是可以支持虚波长通道，这关系波长阻塞概率。概率。（2）阻塞特性：交换网络的阻塞特性可分为绝对无阻塞型、可重构无）阻塞特性：交换网络的阻塞特性可分为绝对无阻塞型、可重构无阻塞型和阻塞型三种。当不同输入链路中同一波长的信号要连接到阻塞型和阻

36、塞型三种。当不同输入链路中同一波长的信号要连接到同一输出链路时，只支持波长通道的同一输出链路时，只支持波长通道的OXC结构会发生阻塞，但这种结构会发生阻塞，但这种阻塞可以通过选路算法来预防。而可重构无阻塞是指如果没有经过阻塞可以通过选路算法来预防。而可重构无阻塞是指如果没有经过合理优化配置就会发生堵塞。合理优化配置就会发生堵塞。（3）链路模块性：如果除了增加新模块外，不需改动现有）链路模块性：如果除了增加新模块外，不需改动现有OXC结构，结构，就能增加节点的输入就能增加节点的输入/输出链路数，则称这种结构具有链路模块性。输出链路数，则称这种结构具有链路模块性。这样就可以很方便地通过增加链路数来

37、进行网络扩容。这样就可以很方便地通过增加链路数来进行网络扩容。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （4）波长模块性：如果除了增加新模块外，不需改动现有）波长模块性：如果除了增加新模块外，不需改动现有OXC结构，结构，就能增加每条链路中复用的波长数，则称这种结构具有波长模块性。就能增加每条链路中复用的波长数，则称这种结构具有波长模块性。这样就可以很方便地通过增加每条链路的容量来进行网络扩容。这样就可以很方便地通过增加每条链路的容量来进行网络扩容。（5）广播发送能力：如果输入光通道中的信号经过）广播发送能力：如果输入光通道中的信号经过OXC节点后，节点后，可以被广播发送到多个输出的光通道中，

38、称这种结构具有广播发送能可以被广播发送到多个输出的光通道中，称这种结构具有广播发送能力。这种能力在一些新业务中是必要的力。这种能力在一些新业务中是必要的。（6）成本：成本是将来哪种结构占主要地位的关键因素之一。在）成本：成本是将来哪种结构占主要地位的关键因素之一。在节点的输入节点的输入/输出光通道数一定时，所需的器件越少，越便宜，则成本输出光通道数一定时，所需的器件越少，越便宜，则成本越低。越低。2)OXC性能的评估指标性能的评估指标(续）续）第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 3)OXC的物理结构 基于空间交换的基于空间交换的OXC结构结构 a.基于空间光开关矩阵和波分复用基于空间光开

39、关矩阵和波分复用/解复用器对的解复用器对的OXC结构结构 b.基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的OXC结构结构 c.基于分送耦合开关的基于分送耦合开关的OXC结构结构 d.基于平行波长开关的基于平行波长开关的OXC结构结构 基于波长交换的基于波长交换的OXC结构结构 a.基于阵列波导光栅复用器的三级波长交换基于阵列波导光栅复用器的三级波长交换OXC结构结构 b.完全基于波长交换的完全基于波长交换的OXC结构结构第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 v 基于空间交换的OXC结构NNNNNN发送模块接收模块DXC发送模块接收模块DXC12Nf111222NfN

40、fNf波长变换器波分解复用器波分复用器波分解复用器波分复用器1M2(a)(b)空间光开关矩阵MNMN开关矩阵 a.基于空间光开关矩阵和波分复用基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的解复用器对的OXC结构结构 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于空间光开关矩阵和波分复用基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的解复用器对的OXC结构结构图(a)特点：具有MN2个交叉点；不支持虚波长通道；具有波长模块性。图(b)特点：具有M2N2 交叉点；可以有端口指配；支持虚波长通道；既无波长模块性，又无链路模块性。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 发送模块接收模块DXC接收模块发送模块D

41、XCNNNNNNNNNNNN星型耦合器空间开关矩阵空间开关矩阵星型耦合器星型耦合器星型耦合器波长变换器可调谐滤波器可调谐滤波器(a)(b)Nf12NfNfNf1112221122MMb.基于空间光开关矩阵和可调谐基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的滤波器的OXC结构结构 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的OXC结构图(a)特点：具有MN2个交叉点；不支持虚波长通道；具有波长模块性；具有广播发送能力。图(b)特点：支持虚波长通道；其它特性同(a)。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 c.基于分送耦合开关的OXC结构 NNNNNNMNMNMNMN发送模

42、块接收模块DXC接收模块发送模块DXC11112222NfNfNfNf分送耦合开关分送耦合开关波分解复用器波分解复用器波长变换器波长变换器星型耦合器星型耦合器1M2NNf21(b)(a)第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 MN分送耦合开关的结构 1N2M2112光开关星型耦合器第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于分送耦合开关的OXC结构图(a)特点：具有MN2个交叉点；支持虚波长通道；具有波长模块性；利用解复用器就可获得广播发送能力。图(b)特点：具有链路模块性；其它特性同(a)。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 （2）基于波长交换的OXC结构AWGMAWGM接收模块发

43、送模块DXC11波长交换器波分复用器波分解复用器11波长交换器11波长交换器阵列波导光栅复用器阵列波导光栅复用器1NfNf1 a.基于阵列波导光栅复用器的三级波长交换基于阵列波导光栅复用器的三级波长交换OXC结构结构 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 发送模块接收模块DXC波长变换器波长变换器可调谐滤波器星型耦合器星型耦合器1NfNf221 b.完全基于波长交换的完全基于波长交换的OXC结构结构第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2、OADM节点结构n分波器波长交换单元合波器分波器波长交换单元合波器n耦合单元滤波单元合波器耦合单元滤波单元合波器n基于声光可调谐滤波器（基于声光可调

44、谐滤波器（AOTF）n基于波长光栅路由器基于波长光栅路由器（WGR）第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1)分波器光开关矩阵合波器干线信号 解复用器 光开关 复用器 基基于于解解复复用用器器和和光光开开关关的的OADM 上路信号 下路信号 干线信号 输 入 信 号解 复 用 器复 用 器图图3.2-2基基 于于 解解 复复 用用 器器 和和 开开 关关 阵阵 列列 的的O A D M 光交 叉阵 列光 转 发 器上 路 信 号下 路 信 号输 出 信 号第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2)耦合单元滤波单元合波器耦合单元滤波单元合波器 光环形器 光环形器 光纤光栅 输入信号 下路

45、信号 输出信号 上路信号 基于基于光纤光纤光栅和光栅和光光开关的开关的 OADM 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 3)基于声光可调谐滤波器（基于声光可调谐滤波器（AOTF）上路波长 下路波长 输入 WDM信号 输出 WDM信号 TE-TM模式转换 PBS PBS 选频f 基基于于AOTF的的OADM 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 4)基于波长光栅路由器（WGR）阵列波导光栅（AWG）adddropinputoutput 基于AWG的OADM结构第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于基于AWG和滤波器及光环形器的双向和滤波器及光环形器的双向OADM123456781

46、2345678OBPF2OBPF1D Dr ro op pA Ad dd dA AW WG G M MU UX XD Dr ro op pA Ad dd d 基基于于A AW WG G和和滤滤波波器器及及光光环环形形器器的的O OA AD DM M第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 3、波长变换器、波长变换器1）波长变换器的作用和要求2）波长变换器的类型3）各种波长变换器的比较第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 1）波长变换器的作用和要求波长变换器的作用和要求All-optical portionS1BCDAS2E12波长变换器是解决全光网中波长路由竞争的关键器件，是充分发挥WDM

47、带宽资源的必要手段。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 对波长变换器的要求对波长变换器的要求对比特率和信号形式应具有透明性；变换速率快（10Gb/s以上）；既能向短波长变换，又能向长波长变换；适当的输入功率（不大于0dBm）；较宽的变换范围；可以无变化（即相同的输入输出波长）；偏振不敏感；低啁啾输出，高信噪比，高消光比；实现简单。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 2）各种波长变换器）各种波长变换器光电光型波长变换器 基于半导体光放大器的交叉增益调制基于半导体光放大器的交叉相位调制基于半导体激光器或光纤中的四波混频（FWM）效应或不同频率产生（DFG）的全光波长变换器。第第8 8章

48、章 光纤通信网络光纤通信网络 Electricalpumping CurrentProbe 1Signal 2GainModulatedby signalSOAProbeSignalOpticalpumping 基于SOA中XGM的AOWC原理图 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于半导体光放大器的交叉增益调制基于半导体光放大器的交叉增益调制 SOACW Input signalsc FilterConverted signalCo-propagation schemeSOACW In put signalscConverted signalCounter propagation s

49、chemec第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于基于SOA的交叉增益调制的的交叉增益调制的AOWC的特点的特点变换速度快（40Gb/s）；转换效率高；结构简单，实现容易；消光比性能差（8dB左右），向长波和向短波方向变换的消光比不一样；存在自发幅射噪声，信噪比差；信号反向；啁啾较严重。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 SOA1SOA2incwconvertedsignalcwporbe lightinput signalr1/rr1/rMZI 基于半导体光放大器的交叉相位调制二端口Mach-Zehnder干涉型 全光波长变换器 probeinSOA1SOA2outsignal

50、13212三端口Mach-Zehnder干涉型 全光波长变换器 第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于基于SOA的交叉相位调制的的交叉相位调制的AOWC的特点的特点变换速度快（40Gb/s），转换效率高；消光比好（15dB左右），信噪比好；信号可以同向，也可以反向；啁啾较好；M-Z干涉器和SOA可以采用单片集成技术成本较高。第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 基于四波混频效应基于四波混频效应 ps2p-s2sp-Frequency第第8 8章章 光纤通信网络光纤通信网络 光电变换SOA交叉增益调制SOA交叉相位调制四波混频透明性受限受限受限绝对透明信噪比79dB noise Fi