光纖通信第八章(1)

1、第第 8 章章 光纖通信網(wǎng)絡(luò)光纖通信網(wǎng)絡(luò) 光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 光網(wǎng)絡(luò)在通信網(wǎng)中的地位 光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演變 光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送 提高傳輸容量（提高單波長(zhǎng)速率（如 OTDM） 、增加復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)） 增大無(wú)電中繼距離（long-haul） 骨干傳送網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（PDH，SDH，OTN） 光接入網(wǎng) 光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)適配 適配各種業(yè)務(wù) 光網(wǎng)絡(luò)的交叉與交換 ADM、DXC、OADM、OXC、OPS與OBS 光網(wǎng)絡(luò)的管理與控制 網(wǎng)絡(luò)管理、控制面（GMPLS） 光網(wǎng)絡(luò)的生存性光網(wǎng)絡(luò)在通信網(wǎng)中的地位應(yīng)用層應(yīng)用層業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)8.2 SDH 傳傳 送送 網(wǎng)網(wǎng) 8.2.1 SDH傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)

2、 一個(gè)電信網(wǎng)有兩大功能群：一個(gè)電信網(wǎng)有兩大功能群：傳送功能群傳送功能群和和控制功能群控制功能群。 傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)就是完成傳送功能的手段，當(dāng)然傳送網(wǎng)也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息。傳送網(wǎng)主要指邏輯功能意義上的網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò)。 為了便于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和管理，通常用分層分層(Laying)和分割分割(Partitioning)的概念。 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓譃槿N：網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓譃槿N：層網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)、鏈路層網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)、鏈路， 只需這三種元件就可以完全地描述網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)?，從而使網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變得靈活，網(wǎng)絡(luò)描述變得容易。 1. 傳送網(wǎng)的分層和分割傳送網(wǎng)的分層和分割 傳送網(wǎng)是的，由垂直方向的連續(xù)的傳送網(wǎng)絡(luò)層(即

3、層網(wǎng)絡(luò))疊加而成，從上而下分別為從上而下分別為電路層、電路層、 通道層和傳輸媒質(zhì)通道層和傳輸媒質(zhì)層層(又分為段層和物理層又分為段層和物理層)。每一層網(wǎng)絡(luò)為其相鄰的高一層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù)，同時(shí)又使用相鄰的低一層網(wǎng)絡(luò)所提供的傳送服務(wù)。 提供傳送服務(wù)的層稱(chēng)為服務(wù)者服務(wù)者(Server)，使用傳送服務(wù)的層稱(chēng)為客戶客戶(Client)， 因而相鄰的層網(wǎng)絡(luò)之間構(gòu)成了客戶/服務(wù)者關(guān)系。圖圖 8.1 SDH傳送網(wǎng)的分層模型傳送網(wǎng)的分層模型 電路層網(wǎng)絡(luò)電路層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)64 kb/s電電路交換網(wǎng)路交換網(wǎng)分組交分組交換換 網(wǎng)網(wǎng)租用線租用線電路網(wǎng)電路網(wǎng)SDH VC1 n 通道

4、網(wǎng)通道網(wǎng)SDH VC3 通道網(wǎng)通道網(wǎng)SDHSDH傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)示例示例光傳輸網(wǎng)光傳輸網(wǎng)無(wú)線傳輸網(wǎng)無(wú)線傳輸網(wǎng)n1,2 分層模型如圖8.1所示。自上而下依次為電路層網(wǎng)絡(luò)、通道層網(wǎng)絡(luò)和傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)。 電路層網(wǎng)絡(luò)電路層網(wǎng)絡(luò)涉及到電路層接入點(diǎn)之間的信息傳遞并直接為用戶提供通信業(yè)務(wù)，如電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)、租用線業(yè)如電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)、租用線業(yè)務(wù)和務(wù)和B-ISDN虛通路等。虛通路等。 根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同可以分為不同的電路層網(wǎng)絡(luò)，如64 kb/s電路交換網(wǎng)、 分組交換網(wǎng)、 租用線電路網(wǎng)和ATM交換網(wǎng)等。電路層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備包括用于各種交換業(yè)務(wù)的交換機(jī)(例如電路交換機(jī)或分組交換機(jī))和用于租用線業(yè)務(wù)的

5、交叉連接設(shè)備等。電路層網(wǎng)絡(luò)與相鄰的通道層網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的。 通道層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)用于通道層接入點(diǎn)之間的信息傳遞并支持不同類(lèi)型的電路層網(wǎng)絡(luò)，為電路層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù)，其提供傳輸鏈路的功能與PDH中的2 Mb/s、34 Mb/s和140Mb/s， SDH中的VC11、VC12、VC2、VC3 和VC4，以及B-ISDN中的虛通道功能類(lèi)似。 能夠?qū)νǖ缹泳W(wǎng)絡(luò)的連接性進(jìn)行管理控制是SDH網(wǎng)的重要特性之一，SDH傳送網(wǎng)中的還可進(jìn)一步分為： 高階通道層網(wǎng)絡(luò)高階通道層網(wǎng)絡(luò) 低階通道層網(wǎng)絡(luò)低階通道層網(wǎng)絡(luò) 為通道層網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)提供合適的通道容量， 并且可以進(jìn)一步分為： 段層網(wǎng)絡(luò)：段層網(wǎng)絡(luò)：為了保證通道層的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間

6、信息傳遞的完整性。 物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱(chēng)物理層簡(jiǎn)稱(chēng)物理層)：指具體的支持段層網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì)，如光纜或無(wú)線。 SDH網(wǎng)中的還可以進(jìn)一步細(xì)分為： 復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)涉及復(fù)用段終端之間的端到端的信息傳遞 再生段層網(wǎng)絡(luò)再生段層網(wǎng)絡(luò)涉及再生器之間或再生器與復(fù)用段終端之間的信息傳遞。 一個(gè)完整的SDH傳送網(wǎng)分層模型如圖8.2所示。 圖圖 8.2 SDH傳送網(wǎng)完整分層模型傳送網(wǎng)完整分層模型VC11VC12VC2VC3電電 路路 層層 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)VC3VC4復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)再生段層網(wǎng)絡(luò)再生段層網(wǎng)絡(luò)低階低階通道層通道層高階高階通道層通道層段層段層物理層網(wǎng)絡(luò)物理層網(wǎng)絡(luò)電路層電路層通道層

7、通道層傳輸傳輸媒質(zhì)層媒質(zhì)層SDH傳送層傳送層 將傳送網(wǎng)分為獨(dú)立的三層，每層能在與其它層無(wú)關(guān)的情況下單獨(dú)加以規(guī)定，可以較簡(jiǎn)便地對(duì)每層分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與管理；每個(gè)層網(wǎng)絡(luò)都有自己的操作和維護(hù)能力；從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來(lái)看，可以靈活地改變某一層， 不會(huì)影響到其它層。 傳送網(wǎng)分層后， 每一層網(wǎng)絡(luò)仍然很復(fù)雜，地理上覆蓋的范圍很大。為了便于管理，在分層的基礎(chǔ)上，將每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向上按照該層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分割分割為若干個(gè)子網(wǎng)和鏈路連接。 分割往往是從地理上將層網(wǎng)絡(luò)再細(xì)分為：國(guó)際網(wǎng)、國(guó)內(nèi)網(wǎng)國(guó)際網(wǎng)、國(guó)內(nèi)網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)等，并獨(dú)立地對(duì)每一部分行使管理。圖 8.3 給出了傳送網(wǎng)分割概念與分層概念的一般關(guān)系。 圖圖 8.3傳送網(wǎng)的

8、分割傳送網(wǎng)的分割 (a) 分層概念；分層概念； (b) 分割概念分割概念電路層網(wǎng)絡(luò)電路層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)子網(wǎng)鏈路鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)分層視圖分層視圖( (客戶客戶/ /服務(wù)者聯(lián)系服務(wù)者聯(lián)系) )分割視圖分割視圖(a)(b) 采用分割的概念可以方便地在同一網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，允許層網(wǎng)絡(luò)的一部分被層網(wǎng)絡(luò)的其余部分看作一個(gè)單獨(dú)實(shí)體；可以按所希望的程度將層網(wǎng)絡(luò)遞歸分解表示，為層網(wǎng)絡(luò)提供靈活的連接能力，從而方便網(wǎng)絡(luò)管理，也便于改變網(wǎng)絡(luò)的組成并使之最佳化。 鏈路鏈路是代表一對(duì)子網(wǎng)之間有固定拓?fù)潢P(guān)系的一種拓?fù)湓?，用?lái)描述不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接點(diǎn)間的聯(lián)系，例如兩個(gè)交叉

9、連接設(shè)備之間的多個(gè)平行的光纜線路系統(tǒng)就構(gòu)成了鏈路。 2. 傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu) 圖8.4為傳送網(wǎng)的功能模型示例。層網(wǎng)或子網(wǎng)之間通過(guò)連連接接(網(wǎng)絡(luò)連接、子網(wǎng)連接、鏈路連接網(wǎng)絡(luò)連接、子網(wǎng)連接、鏈路連接)和適配適配(如層間適配，包如層間適配，包括復(fù)用解復(fù)用、編碼解碼、定位與調(diào)整、速率變化等括復(fù)用解復(fù)用、編碼解碼、定位與調(diào)整、速率變化等)構(gòu)成整個(gè)傳送網(wǎng)。 相鄰的層間符合客戶/服務(wù)者關(guān)系。圖圖8.4傳送網(wǎng)的功能模型傳送網(wǎng)的功能模型SNCSNCTCPCPLCCPLCCPLCCPTCPAPAPSNCAPAP路徑路徑網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接鏈路連接鏈路連接路徑路徑路徑終端路徑終端客戶層到服務(wù)層客戶層到服務(wù)

10、層適配適配TCP路徑終端路徑終端路徑終端路徑終端客戶層到服務(wù)層客戶層到服務(wù)層適配適配TCP路徑終端路徑終端客戶層網(wǎng)絡(luò)客戶層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)AP： 接入點(diǎn)接入點(diǎn)CP： 連連接點(diǎn)接點(diǎn)LC：鏈路：鏈路連連接接TCP：終端連接點(diǎn)終端連接點(diǎn)SNC：子網(wǎng)連接子網(wǎng)連接CP 8.2.2 SDH網(wǎng)的物理拓?fù)渚W(wǎng)的物理拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浞褐妇W(wǎng)絡(luò)的形狀，即網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列，它反映了物理上的連接性。 除了最簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)的物理拓?fù)渫猓?網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湟话阌?種類(lèi)型： 線形線形 星形星形 樹(shù)形樹(shù)形 環(huán)形環(huán)形 網(wǎng)孔形網(wǎng)孔形鏈型鏈型星型星型樹(shù)型樹(shù)型環(huán)型環(huán)型網(wǎng)孔型網(wǎng)孔型1. 線形線形 將通信網(wǎng)的所有站點(diǎn)串聯(lián)起

11、來(lái)，并使首末兩個(gè)點(diǎn)開(kāi)放， 就形成了線形拓?fù)?。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，要使兩個(gè)非相鄰點(diǎn)之間完成連接， 其間的所有點(diǎn)都必須完成連接功能。這是SDH早期應(yīng)用的比較經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，首末兩端使用終終端復(fù)用器端復(fù)用器(TM)，中間各點(diǎn)使用分插復(fù)用器分插復(fù)用器(ADM)。 圖圖 8.5 (a) SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌壕W(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌壕€形線形(a) 2. 星形星形 當(dāng)通信網(wǎng)的所有點(diǎn)中有一個(gè)特殊的點(diǎn)與其余點(diǎn)以輻射的形式直接相連，而其余點(diǎn)之間相互不能直接相連時(shí)，就形成了星形拓?fù)?，又稱(chēng)樞紐形拓?fù)錁屑~形拓?fù)?。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，除了特殊點(diǎn)外的任意兩點(diǎn)間的連接都是通過(guò)特殊點(diǎn)進(jìn)行的，特殊點(diǎn)為經(jīng)過(guò)的信息流進(jìn)行路由選擇并完成連接

12、功能。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢詫⑻厥恻c(diǎn)(樞紐站)的多個(gè)光纖終端綜合成一個(gè)，具有靈活的帶寬管理， 能節(jié)省投資和運(yùn)營(yíng)成本，但是在特殊點(diǎn)存在失效問(wèn)題和瓶頸問(wèn)題。 (b)圖圖 8.5 (b) SDH網(wǎng)絡(luò)的物網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌盒切卫硗負(fù)洌盒切?. 樹(shù)形樹(shù)形 將點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)鋯卧哪┒它c(diǎn)連接到幾個(gè)特殊點(diǎn)就形成樹(shù)形拓?fù)錁?shù)形拓?fù)?。?shù)形拓樹(shù)形拓?fù)淇梢钥闯墒蔷€形拓?fù)浜蛽淇梢钥闯墒蔷€形拓?fù)浜托切瓮負(fù)涞慕Y(jié)合。星形拓?fù)涞慕Y(jié)合。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在特殊點(diǎn)也存在瓶頸問(wèn)題和光功率預(yù)算限制問(wèn)題，特別適用于廣播式業(yè)務(wù)， 但不適用于提供雙向通信業(yè)務(wù)。 (c)圖圖 8.5 (c) SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌簶?shù)形網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌簶?shù)形4. 環(huán)形環(huán)形 將通信網(wǎng)的

13、所有站點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)首尾相連，而且沒(méi)有任何點(diǎn)開(kāi)放，就形成了環(huán)形網(wǎng)。將線形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)首尾開(kāi)放點(diǎn)相連就變成了環(huán)形網(wǎng)。在環(huán)形網(wǎng)中，要完成兩個(gè)非相鄰點(diǎn)之間的連接， 這兩點(diǎn)之間的所有點(diǎn)都必須完成連接功能。環(huán)形網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是具有很高的網(wǎng)絡(luò)生存性，因而在SDH網(wǎng)中受到特別的重視。(d)圖圖 8.5 (d) SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌壕W(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌涵h(huán)形環(huán)形 圖圖 8. 5 (e) SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌壕W(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌?網(wǎng)孔形網(wǎng)孔形(e)5. 網(wǎng)孔形網(wǎng)孔形 當(dāng)通信網(wǎng)的許多點(diǎn)直接互連時(shí)就形成了網(wǎng)孔形拓?fù)洹?如果所有的點(diǎn)都直接互連時(shí)就稱(chēng)為理想的網(wǎng)孔形。在非理想的網(wǎng)孔形中，沒(méi)有直接相連的兩個(gè)點(diǎn)之間需要經(jīng)由其它點(diǎn)的轉(zhuǎn)接功能

14、才能實(shí)現(xiàn)連接。網(wǎng)孔形的優(yōu)點(diǎn)是不存在如星形拓?fù)淠菢拥钠款i問(wèn)題和失效問(wèn)題，兩點(diǎn)間有多種路由可選；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。 8.2.3 自愈網(wǎng)自愈網(wǎng) 隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入信息社會(huì)，人們對(duì)通信的依賴(lài)性越來(lái)越大，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)生存性的要求也越來(lái)越高，一種稱(chēng)為自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)(Self-healing Network)的概念應(yīng)運(yùn)而生。 自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)就是無(wú)需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)， 使用戶感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。 基本原理就是：基本原理就是：使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新確立通信的能力。自愈網(wǎng)的概念只涉及重新確立通信，不管具體失效元部件的修復(fù)或更換，后者仍需人員干預(yù)才能完成。 PDH系

15、統(tǒng)采用的線路保護(hù)倒換方式線路保護(hù)倒換方式是最簡(jiǎn)單的自愈網(wǎng)形式。但是當(dāng)光纜被切斷時(shí)，往往是同一纜內(nèi)的所有光纖(包括主用和備用)都被切斷，在這種情況下上述保護(hù)方式就無(wú)能為力了。 改善網(wǎng)絡(luò)生存性的較好辦法是：改善網(wǎng)絡(luò)生存性的較好辦法是：將網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)連成一個(gè)環(huán)形， 形成所謂的自愈環(huán)自愈環(huán)(Selfhealing Ring)。環(huán)形網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)可以是ADM， 也可以是DXC， 但通常由ADM構(gòu)成。SDH的特色之一便是能夠利用ADM的分插復(fù)用能力構(gòu)成自愈環(huán)。復(fù)用段復(fù)用段1 11 1保護(hù)保護(hù)復(fù)用段復(fù)用段1 1：1 1保護(hù)保護(hù)復(fù)用段復(fù)用段1 1：n n保護(hù)保護(hù)（n n=14=14） 二纖單向通道保護(hù)環(huán)二纖單向通道保護(hù)

16、環(huán) 二纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán)二纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán) 二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán) 四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)鏈形網(wǎng)時(shí)提供鏈形網(wǎng)時(shí)提供環(huán)形網(wǎng)時(shí)提供環(huán)形網(wǎng)時(shí)提供u1+1線性復(fù)用段保護(hù)工作方式線性復(fù)用段保護(hù)工作方式AB工作段工作段工作段工作段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段INOUTOUT(發(fā)發(fā))IN(收收)雙發(fā)雙發(fā)選收選收1+1 線形復(fù)用段保護(hù)u1:1（1:N）線性復(fù)用段保護(hù)工作原理）線性復(fù)用段保護(hù)工作原理正常正常AB工作段工作段工作段工作段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段INOUTOUTIN1:1線性復(fù)用段保護(hù)倒換后倒換后AB工作段工作段工作段工作段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段保護(hù)段INOUTOUT(

17、發(fā)發(fā))IN(收收)1:1線性復(fù)用段u保護(hù)工作方式保護(hù)工作方式1+1：業(yè)務(wù)同時(shí)在工作路由和保護(hù)路由上傳送。業(yè)務(wù)同時(shí)在工作路由和保護(hù)路由上傳送。工作方式為單端不恢復(fù)式，最為簡(jiǎn)單。工作方式為單端不恢復(fù)式，最為簡(jiǎn)單。1:1(1:N)：業(yè)務(wù)只在工作路由或保護(hù)路由上傳送。從業(yè)務(wù)只在工作路由或保護(hù)路由上傳送。從而使得保護(hù)路由可以保護(hù)多個(gè)工作路由，而使得保護(hù)路由可以保護(hù)多個(gè)工作路由，或者承載冗余業(yè)務(wù)?；蛘叱休d冗余業(yè)務(wù)。工作方式只能為雙端恢復(fù)式。工作方式只能為雙端恢復(fù)式。線性保護(hù)工作方式對(duì)比環(huán)保護(hù)：環(huán)保護(hù)：按光纖數(shù)量分類(lèi)：兩纖和四纖按光纖數(shù)量分類(lèi)：兩纖和四纖按業(yè)務(wù)往來(lái)方向分類(lèi)：?jiǎn)蜗蚝碗p向按業(yè)務(wù)往來(lái)方向分類(lèi)：?jiǎn)蜗?/p>

18、和雙向按保護(hù)對(duì)象級(jí)別分類(lèi)：通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)按保護(hù)對(duì)象級(jí)別分類(lèi)：通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)常用環(huán)保護(hù)分為：常用環(huán)保護(hù)分為： 二纖單向通道保護(hù)環(huán)二纖單向通道保護(hù)環(huán) 二纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán)二纖單向復(fù)用段保護(hù)環(huán) 二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán) 四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)復(fù)用段保護(hù)倒換和通道倒換復(fù)用段保護(hù)倒換和通道倒換 兩個(gè)復(fù)用設(shè)備（或包含了復(fù)用功能的設(shè)備）之兩個(gè)復(fù)用設(shè)備（或包含了復(fù)用功能的設(shè)備）之間為間為復(fù)用段復(fù)用段，而被復(fù)用的低速信號(hào)稱(chēng)為，而被復(fù)用的低速信號(hào)稱(chēng)為通道通道。 要保護(hù)某一信號(hào)傳輸，必需一個(gè)額外的路徑。要保護(hù)某一信號(hào)傳輸，必需一個(gè)額外的路徑。 復(fù)用段倒換環(huán)復(fù)用段倒換環(huán)的

19、保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一對(duì)結(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段信號(hào)的質(zhì)量而換與否按每一對(duì)結(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段信號(hào)的質(zhì)量而定，倒換時(shí)定，倒換時(shí)都轉(zhuǎn)向另一路都轉(zhuǎn)向另一路徑。徑。 通道倒換環(huán)通道倒換環(huán)的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一個(gè)別通道的質(zhì)量而定的。否按每一個(gè)別通道的質(zhì)量而定的。單向環(huán)和雙向環(huán)單向環(huán)和雙向環(huán)單向環(huán)單向環(huán)雙向環(huán)雙向環(huán)CA ACS1P1ABDCP1S1CA AC(a)CAACS1P1ABDCP1S1CA AC(b)倒換倒換8.6 二纖單向通道倒換環(huán)二纖單向通道倒換環(huán)1. 二纖單向通道倒換環(huán)二纖單向通道倒換環(huán) 二纖單向通道倒換環(huán)如圖8.

20、6所示。通常單向環(huán)由兩根光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)，S1光纖用來(lái)攜帶業(yè)務(wù)信號(hào)，P1光纖用來(lái)攜帶保護(hù)信號(hào)。 這種環(huán)采用“首端橋接，首端橋接， 末端倒換末端倒換”結(jié)構(gòu)。 例如，在結(jié)點(diǎn)A進(jìn)入環(huán)傳送給結(jié)點(diǎn)C的支路信號(hào)(AC)同時(shí)饋入S1和P1向兩個(gè)不同方向傳送到C點(diǎn)，其中S1光纖按順時(shí)針?lè)较颍?P1光纖按逆時(shí)針?lè)较?，C點(diǎn)的接收機(jī)同時(shí)收到兩個(gè)方向傳送來(lái)的支路信號(hào)，擇優(yōu)選擇其中一路作為分路信號(hào)。 正常情況下，S1傳送的信號(hào)為主信號(hào)。同理，在C點(diǎn)進(jìn)入環(huán)傳送至結(jié)點(diǎn)A的支路信號(hào)(CA)按上述同樣的方法傳送到結(jié)點(diǎn)A， S1光纖所攜帶的CA信號(hào)為主信號(hào)。 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間的光纜被切斷時(shí)，兩根光纖同時(shí)被切斷，從A經(jīng)S1光纖到C的AC信號(hào)

21、丟失，結(jié)點(diǎn)C的倒換開(kāi)關(guān)由S1轉(zhuǎn)向P1， 結(jié)點(diǎn)C接收經(jīng)P1光纖傳送的AC信號(hào)，從而使AC間業(yè)務(wù)信號(hào)不會(huì)丟失，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。故障排除后，倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置。 2. 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)二纖單向復(fù)用段倒換環(huán) 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖8.7所示。這是一種路徑保護(hù)方式。在這種環(huán)形結(jié)構(gòu)中每一結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)保護(hù)倒換開(kāi)關(guān)。正常情況下，S1光纖傳送業(yè)務(wù)信號(hào)，P1光纖是空閑的。 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷， 兩根光纖同時(shí)被切斷，與光纜切 斷 點(diǎn) 相 鄰 的 兩 個(gè) 結(jié) 點(diǎn) B 和 C 的 保 護(hù) 倒 換 開(kāi) 關(guān) 將 利 用APS(Automatic Protection Switching)協(xié)議執(zhí)行環(huán)回功能

22、。 例如在B結(jié)點(diǎn)S1光纖上的信號(hào)(AC)經(jīng)倒換開(kāi)關(guān)從P1光纖返回，沿逆時(shí)針?lè)较蚪?jīng)A結(jié)點(diǎn)和D結(jié)點(diǎn)仍然可以到達(dá)C結(jié)點(diǎn)，并經(jīng)C結(jié)點(diǎn)的倒換開(kāi)關(guān)環(huán)回到S1光纖后落地分路。故障排除后，倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置。 圖圖 8.7 二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)CA ACS1P1ABDCP1S1CA AC(a)(b)倒換倒換CA ACS1P1ABDCP1S1CA AC 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷，兩根光纖同時(shí)被切斷，與光纜切斷 點(diǎn) 相 鄰 的 兩 個(gè) 結(jié) 點(diǎn) B 和 C 的 保 護(hù) 倒 換 開(kāi) 關(guān) 將 利 用APS(Automatic Protection Switching)協(xié)議執(zhí)行環(huán)回功能。 例如在B結(jié)

23、點(diǎn)S1光纖上的信號(hào)(AC)經(jīng)倒換開(kāi)關(guān)從P1光纖返回，沿逆時(shí)針?lè)较蚪?jīng)A結(jié)點(diǎn)和D結(jié)點(diǎn)仍然可以到達(dá)C結(jié)點(diǎn)，并經(jīng)C結(jié)點(diǎn)的倒換開(kāi)關(guān)環(huán)回到S1光纖后落地分路。故障排除后，倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置。3. 四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán) 通常雙向環(huán)工作在復(fù)用段倒換方式，既可以是四纖又可以是二纖。 四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖8.8所示，它由兩根業(yè)務(wù)光纖S1與S2(一發(fā)一收)和兩根保護(hù)光纖P1與P2(一發(fā)一收)構(gòu)成，其中S1光纖傳送順時(shí)針業(yè)務(wù)信號(hào)，S2光纖傳送逆時(shí)針業(yè)務(wù)信號(hào)，P1與P2分別是和S1與S2反方向傳輸?shù)膬筛Ｗo(hù)光纖。 每根光纖上都有一個(gè)保護(hù)倒換開(kāi)關(guān)。正常情況下，從A結(jié)點(diǎn)進(jìn)入環(huán)傳送至C結(jié)點(diǎn)的

24、支路信號(hào)順時(shí)針沿光纖S1傳輸，而由C結(jié)點(diǎn)進(jìn)入環(huán)傳送至A結(jié)點(diǎn)的支路信號(hào)則逆時(shí)針沿光纖S2傳輸， 保護(hù)光纖P1和P2是空閑的。 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷，四根光纖同時(shí)被切斷。根據(jù)APS協(xié)議，B和C結(jié)點(diǎn)中各有兩個(gè)倒換開(kāi)關(guān)執(zhí)行環(huán)回功能，從而環(huán)工作的連續(xù)性得以維持。 故障排除后，倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置。在四纖環(huán)中，僅僅光纜切斷或結(jié)點(diǎn)失效才需要利用環(huán)回方式來(lái)保護(hù)，而如果是單纖或設(shè)備故障可以使用傳統(tǒng)的復(fù)用段保護(hù)倒換方式。 圖圖 8.8 四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)CA ACS1P1S2P2ACA ACP2S2P1S1CDB(a)CA ACS1P1S2P2ACA ACP2S2P1S1CDB(b)倒換

25、倒換 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷，四根光纖同時(shí)被切斷。根據(jù)APS協(xié)議，B和C結(jié)點(diǎn)中各有兩個(gè)倒換開(kāi)關(guān)執(zhí)行環(huán)回功能，從而環(huán)工作的連續(xù)性得以維持。 故障排除后， 倒換開(kāi)關(guān)返回原來(lái)的位置。在四纖環(huán)中，僅僅光纜切斷或結(jié)點(diǎn)失效才需要利用環(huán)回方式來(lái)保護(hù)，而如果是單纖或設(shè)備故障可以使用傳統(tǒng)的復(fù)用段保護(hù)倒換方式。4. 二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán) 在四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)中，光纖S1上的業(yè)務(wù)信號(hào)與光纖P2上的保護(hù)信號(hào)的傳輸方向完全相同。 如果利用時(shí)隙交換技術(shù)，可以使光纖S1和光纖P2上的信號(hào)都置于一根光纖(稱(chēng)S1/P2光纖)中，例如S1/P2光纖的一半時(shí)隙用于傳送業(yè)務(wù)信號(hào)， 另一半時(shí)隙留給保護(hù)信號(hào)。 圖圖

26、 8.9 二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)S1/P2ABDCA AC(a)S2/P1S2/P1S1/P2S1/P2ABDCA AC(b)S2/P1S2/P1S1/P2CC倒換倒換CA ACCA AC 同樣，光纖S2和光纖P1上的信號(hào)也可以置于一根光纖(稱(chēng)S2/P1光纖)上。這樣S1/P2光纖上的保護(hù)信號(hào)時(shí)隙可以保護(hù)S2/P1光纖上的業(yè)務(wù)信號(hào)，S2/P1光纖上的保護(hù)信號(hào)時(shí)隙可保護(hù)S1/P2光纖上的業(yè)務(wù)信號(hào)，于是四纖環(huán)可以簡(jiǎn)化為二纖環(huán)，如圖8.9所示。 當(dāng)BC結(jié)點(diǎn)間光纜被切斷，二根光纖也同時(shí)被切斷，與切斷點(diǎn)相鄰的B和C結(jié)點(diǎn)中的倒換開(kāi)關(guān)將S1/P2光纖與S2/P1光纖溝通，利用時(shí)隙交換技術(shù)，

27、可以將S1/P光纖和S2/P1光纖上的業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)隙轉(zhuǎn)移到另一根光纖上的保護(hù)信號(hào)時(shí)隙，于是就完成了保護(hù)倒換作用。 單向通道保護(hù)環(huán)的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛲ǖ辣Ｗo(hù)環(huán)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不需使用實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不需使用APS協(xié)議，倒換速度最協(xié)議，倒換速度最 快（快（30ms）。）。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間的時(shí)隙，環(huán)傳輸容量較不能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間的時(shí)隙，環(huán)傳輸容量較 ??；不能傳送額外業(yè)務(wù)。小；不能傳送額外業(yè)務(wù)。 環(huán)傳輸容量：環(huán)傳輸容量：STM-N。注：注：?jiǎn)蜗蛲ǖ辣Ｗo(hù)環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適用單向通道保護(hù)環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適用 于集中型業(yè)務(wù)。于集中型業(yè)務(wù)。四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的特點(diǎn)：四纖雙向復(fù)用段

28、保護(hù)環(huán)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間時(shí)隙，大大增加整個(gè)環(huán)的能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間時(shí)隙，大大增加整個(gè)環(huán)的傳輸容量。傳輸容量。備用光纖備用光纖PI、P2可傳送額外業(yè)務(wù)?？蓚魉皖~外業(yè)務(wù)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：倒換速度較慢，因用倒換速度較慢，因用APS協(xié)議，而且需執(zhí)行協(xié)議，而且需執(zhí)行交叉連接功能；對(duì)設(shè)備要求較高。交叉連接功能；對(duì)設(shè)備要求較高。環(huán)傳輸容量：環(huán)傳輸容量：kSTM-N (k為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)數(shù))。 注注：四纖環(huán)對(duì)四纖環(huán)對(duì)ADM設(shè)備提出了很高的要求，如系設(shè)備提出了很高的要求，如系統(tǒng)容量、交叉容量、軟件功能等；它適用于分散型統(tǒng)容量、交叉容量、軟件功能等；它適用于分散型業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。二纖雙向復(fù)用段

29、保護(hù)環(huán)的特點(diǎn)：二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間時(shí)隙，大大增加整個(gè)環(huán)的能重復(fù)使用結(jié)點(diǎn)間時(shí)隙，大大增加整個(gè)環(huán)的 傳輸容量。傳輸容量。 備用通道備用通道PI、P2可傳送額外業(yè)務(wù)。可傳送額外業(yè)務(wù)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：倒換速度較慢，因用倒換速度較慢，因用APS協(xié)議，而且需執(zhí)行協(xié)議，而且需執(zhí)行 交叉連接功能。交叉連接功能。環(huán)傳輸容量：環(huán)傳輸容量：k/2STM-N (k為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)數(shù))。 注：注：雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適 用于分散型業(yè)務(wù)。用于分散型業(yè)務(wù)。 項(xiàng)目項(xiàng)目單向通道環(huán)單向通道環(huán)二纖復(fù)用段環(huán)二纖復(fù)用段環(huán)四纖復(fù)用段環(huán)

30、四纖復(fù)用段環(huán) 結(jié)點(diǎn)數(shù)結(jié)點(diǎn)數(shù)線路速率線路速率 環(huán)傳輸容量環(huán)傳輸容量 APS協(xié)議協(xié)議 結(jié)點(diǎn)成本結(jié)點(diǎn)成本 系統(tǒng)復(fù)雜性系統(tǒng)復(fù)雜性 k k k STM-N STM-N STM-N STM-N k/2 k/2STM-N k kSTM-N 不用不用 用用 用用 低低 中中 高高 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單 復(fù)雜復(fù)雜 復(fù)雜復(fù)雜接入網(wǎng)、中接入網(wǎng)、中繼網(wǎng)（集中繼網(wǎng)（集中型業(yè)務(wù)）型業(yè)務(wù)）中繼網(wǎng)、長(zhǎng)途中繼網(wǎng)、長(zhǎng)途網(wǎng)（分散型業(yè)網(wǎng)（分散型業(yè)務(wù)）務(wù)）中繼網(wǎng)、中繼網(wǎng)、長(zhǎng)途長(zhǎng)途網(wǎng)網(wǎng)（分散型業(yè)（分散型業(yè)務(wù)）務(wù)） 主主 要要 應(yīng)應(yīng) 用用 場(chǎng)場(chǎng)合合8.3 光傳送網(wǎng)（光傳送網(wǎng)（OTN） WDM技術(shù)極大地提高了光纖的傳輸容量，隨之帶來(lái)了對(duì)電交換結(jié)點(diǎn)的壓力

31、和變革的動(dòng)力。為了提高交換結(jié)點(diǎn)的吞吐量，必須在交換方面引入光子技術(shù)，從而引起了WDM全光通信的研究。 WDM全光通信網(wǎng)是在現(xiàn)有的傳送網(wǎng)上加入光層， 在光上進(jìn)行分插復(fù)用分插復(fù)用(OADM)和交叉連接交叉連接(OXC)，目的是減輕電結(jié)點(diǎn)的壓力。由于WDM全光網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活的波長(zhǎng)選路能力，又稱(chēng)為波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò)(Wavelength Routing Network)。 基于WDM和波長(zhǎng)選路的全光網(wǎng)絡(luò)及其與單波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系， 如圖8.10所示。 ITUT的G.872圖圖 8.10 基于基于WDM和波長(zhǎng)選路的光網(wǎng)絡(luò)和波長(zhǎng)選路的光網(wǎng)絡(luò)E-XCE-XCE-XCE-XCOLTOXC光通道網(wǎng)絡(luò)光通道網(wǎng)

32、絡(luò)單波長(zhǎng)單波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)單波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)單波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)ITU-T的的G.872ITUT的G.872PDH通道層通道層 SDH通道層通道層虛通道虛通道電復(fù)用段層電復(fù)用段層電復(fù)用段層電復(fù)用段層( (沒(méi)有沒(méi)有) )電路層電路層電路層電路層虛通道虛通道光通道層光通道層光復(fù)用段層光復(fù)用段層光傳輸段層光傳輸段層物理層物理層( (光纖光纖) )光傳送網(wǎng)絡(luò)光傳送網(wǎng)絡(luò)(c)圖圖 8.11 (c) 光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)：電層和光層的分解光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)：電層和光層的分解 光通道層光通道層為不同格式(如PDH 565 Mb/s, SDH STM-N，ATM信元等)的用戶信息提供端到端透明傳送的光信道網(wǎng)絡(luò)功能，其中包括： WDM

33、光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)主要有兩種功能：光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)主要有兩種功能： 光通道的上下路功能，實(shí)現(xiàn)這種功能的網(wǎng)絡(luò)元件是：光光分插復(fù)用器分插復(fù)用器(OADM)。 交叉連接功能，實(shí)現(xiàn)這種功能的網(wǎng)絡(luò)元件是：光交叉連光交叉連接器接器(OXC)。 8.3.2 光分插復(fù)用器光分插復(fù)用器 在SDH傳送網(wǎng)中，分插復(fù)用器分插復(fù)用器(ADM)的功能是對(duì)不同的數(shù)字通道進(jìn)行分下分下(drop)與插入插入(add)操作。 與此類(lèi)似，在WDM光網(wǎng)絡(luò)也存在光分插復(fù)用器光分插復(fù)用器(OADM)，其功能是在波分復(fù)用光路中對(duì)不同波長(zhǎng)信道進(jìn)行分下與插入操作。無(wú)論ADM還是OADM，都是相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的重要單元。 在WDM光網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)上，光分插復(fù)用

34、器在從光波網(wǎng)絡(luò)中分下或插入本結(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)信號(hào)的同時(shí)，對(duì)其它波長(zhǎng)的向前傳輸并不影響，并不需要把非本結(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再向前發(fā)送，因而簡(jiǎn)化了結(jié)點(diǎn)上信息處理，加快了信息的傳遞速度，提高了網(wǎng)絡(luò)組織管理的靈活性，降低了運(yùn)行成本。 特別是當(dāng)波分復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)很多時(shí)，光分插復(fù)用器的作用就顯得特別明顯。 光分插復(fù)用器光分插復(fù)用器可以分為：光光/電電/光、全光。光、全光。 光光/電電/光型光分插復(fù)用器光型光分插復(fù)用器是一種采用SDH光端機(jī)背靠背連接的設(shè)備，在已鋪設(shè)的波分復(fù)用線路中已經(jīng)使用了這種設(shè)備。 但是光/電/光這種方法不具備速率和格式的透明性，缺乏靈活性，難以升級(jí)， 因而不能適應(yīng)WDM光網(wǎng)絡(luò)的要求。 全

35、光型光分插復(fù)用器全光型光分插復(fù)用器是完全在光波域?qū)崿F(xiàn)分插功能，具備透明性、靈活性、可擴(kuò)展性和可重構(gòu)性透明性、靈活性、可擴(kuò)展性和可重構(gòu)性，因而完全滿足WDM光網(wǎng)絡(luò)的要求。 光分插復(fù)用器的核心部件是一個(gè)具有波長(zhǎng)選擇能力的光學(xué)或光子學(xué)元件，例如本書(shū)第7章介紹的幾種光濾波器等。下面介紹幾種光分插復(fù)用器的實(shí)現(xiàn)方法。 1. 基于解復(fù)用基于解復(fù)用/復(fù)用結(jié)構(gòu)的復(fù)用結(jié)構(gòu)的OADM 這種光分插復(fù)用器采用解復(fù)用器和復(fù)用器背靠背的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖8.12所示。 在這種結(jié)構(gòu)中，可以把需要在本地結(jié)點(diǎn)分下的一路或多路光波長(zhǎng)信號(hào)很方便地從多波長(zhǎng)輸入信號(hào)中分離出來(lái)并連接到本地結(jié)點(diǎn)的光端機(jī)上，同時(shí)將本地結(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的光波長(zhǎng)通過(guò)復(fù)

36、用器插入到多波長(zhǎng)輸出信號(hào)中去，其它波長(zhǎng)的光信號(hào)可以不受影響地透明通過(guò)該分插復(fù)用器。 但是，隨著波分復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)的增加，用于連接每個(gè)波長(zhǎng)的光纖連線也會(huì)相應(yīng)地增加，例如如果是32路波長(zhǎng)的光分插復(fù)用器，考慮到雙向傳輸總共需要64根光纖連線，這肯定會(huì)給設(shè)備管理帶來(lái)困難。 圖圖 8.12 基于解復(fù)用基于解復(fù)用/復(fù)用結(jié)構(gòu)的復(fù)用結(jié)構(gòu)的OADM MUXDMUX多個(gè)波多個(gè)波長(zhǎng)輸入長(zhǎng)輸入多個(gè)波多個(gè)波長(zhǎng)輸出長(zhǎng)輸出Addl lSDropl lS 在這種結(jié)構(gòu)中，由于不需要作分插的波長(zhǎng)不能直接地通過(guò)， 而解復(fù)用器和復(fù)用器的濾波特性會(huì)改變傳輸光譜的形狀， 因而會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的傳輸性能。 由于這種光分插復(fù)用器使用了光解復(fù)用器

37、和復(fù)用器，如果系統(tǒng)要增加波長(zhǎng)，就必須改造甚至更換解復(fù)用器和復(fù)用器，因而這種光分插復(fù)用器不具備波長(zhǎng)透明性。 2. 基于光纖馬赫基于光纖馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的的OADM 圖8.13 所示的是基于平衡的馬赫馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x曾德?tīng)柛缮鎯x(MZI)加上光纖布喇格光柵光纖布喇格光柵(FBG)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的全光纖型光分插復(fù)用器。 在理想情況下，耦合器的分束比為1 1， MZI的兩臂等長(zhǎng)，兩光柵寫(xiě)入在等長(zhǎng)位置上并接近全反射，因此與光纖布喇格光柵的峰值波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)，將在分下分下(drop)口口取出，而其它光波長(zhǎng)信號(hào)將全部通過(guò)，并從輸出輸出(output)

38、口口輸出。 圖圖 8.13 基于光纖馬赫基于光纖馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADMl1lnldrop3dB耦合器FBG at lS輸入l1ln輸出ladd 而且這種結(jié)構(gòu)是左右對(duì)稱(chēng)的，同樣可以插入與光柵峰值波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)信號(hào)。但是實(shí)際上要做到兩個(gè)耦合器、 兩個(gè)光柵和兩臂長(zhǎng)完全相同是很困難的，因此要實(shí)現(xiàn)它也很困難。 實(shí)現(xiàn)上述馬赫實(shí)現(xiàn)上述馬赫-曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)可采用一種等效變通的方法：曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)可采用一種等效變通的方法：在雙芯光纖上連續(xù)采用熔融拉錐方法制成有一定距離的兩個(gè)3 dB定向耦合器，然后在兩個(gè)耦合器之間的光纖上一次寫(xiě)入-曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和光柵反射路

39、徑，但是要從雙芯光纖中引出光信號(hào)需要特殊的光纖連接線。 3. 基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADM 圖8.14 示出基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADM。 這種結(jié)構(gòu)是在光纖定向耦合器的腰區(qū)寫(xiě)入光柵，如果在入射光中某一波長(zhǎng)的光信號(hào)與光柵的峰值波長(zhǎng)在波長(zhǎng)上一致， 就會(huì)形成選擇性反射。此處定向耦合器中兩根光纖中的一根已經(jīng)過(guò)預(yù)處理(熔融拉細(xì))，使兩根光纖的芯徑略有差別， 因此在兩根光纖中模式傳播常數(shù)稍微有些不同。 選擇適當(dāng)?shù)墓鈻懦?shù)，使反射模式的耦合恰好發(fā)生在入射光纖基模與另一根光纖的反方向傳輸基模之間。要

40、實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的特殊制作工藝，因而不適宜大量制作。 圖圖 8.14 基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADMl1lnldropl1lnladd 4. 基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADM 圖8.15示出基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADM， 采用光纖環(huán)行器和光纖光柵的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的分插復(fù)用。圖圖 8.15 基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADMDMUXl l1,l l2l lmDropMUXAdd可調(diào)諧光纖光柵可調(diào)諧光纖光柵環(huán)行器環(huán)行器多個(gè)波長(zhǎng)輸入多個(gè)波長(zhǎng)輸入環(huán)行

41、器環(huán)行器多個(gè)波長(zhǎng)輸出多個(gè)波長(zhǎng)輸出123l l1,l l2l lm132 與基于馬赫-曾德?tīng)柤由瞎饫w布喇格光柵結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)對(duì)每一個(gè)波長(zhǎng)只需一個(gè)而不是一對(duì)光柵，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單， 性能較為穩(wěn)定。 在兩個(gè)環(huán)行器之間接入m個(gè)光纖光柵，在兩個(gè)環(huán)行器的端口3分別接入解復(fù)用器和復(fù)用器，這樣就可以分下和插入m個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)， 而其它的沒(méi)有被光纖光柵反射的光信號(hào)， 無(wú)阻擋地從輸出端口輸出。如果采用可調(diào)諧光纖光柵， 就可以得到在調(diào)諧范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)信號(hào)。 最后還可以通過(guò)不同組合形式的光開(kāi)關(guān)，從m個(gè)波長(zhǎng)中選取任意的分插波長(zhǎng)。在這種結(jié) 構(gòu)中，由于環(huán)行器的回波損耗很大，所以根本不需要外加隔離器。 5. 基于介質(zhì)膜濾波器加

42、上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADM 圖8.16示出基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADM，其中使用了多層介質(zhì)膜多層介質(zhì)膜(Multilayer Dielectric Film)濾波器濾波器， 2光開(kāi)關(guān)和光纖環(huán)行器等。 多層介質(zhì)膜濾波器由于其良好的溫度穩(wěn)定性目前已經(jīng)在商業(yè)的波分復(fù)用系統(tǒng)中使用。多波長(zhǎng)光信號(hào)從輸入端經(jīng)環(huán)行器到達(dá)濾波器，由于介質(zhì)膜濾波器屬于帶通濾波器，因此只有位于通帶內(nèi)的波長(zhǎng)才可以通過(guò)濾波器，其它波長(zhǎng)則被反射回環(huán)行器。 通過(guò)濾波器的波長(zhǎng)由光開(kāi)關(guān)選擇從分下(drop)口輸出，插入的波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)右邊的同波長(zhǎng)濾波器再通過(guò)右邊

43、環(huán)行器而輸出。從左面濾波器反射回左面環(huán)行器的光從端口2到端口3再進(jìn)入下面環(huán)行器的端口1，重復(fù)以上過(guò)程，每經(jīng)過(guò)一個(gè)環(huán)行器和濾波器組合后，其余波長(zhǎng)則繼續(xù)往下走。 如果不在本結(jié)點(diǎn)作分插復(fù)用的波長(zhǎng)就再連接到右側(cè)的光纖環(huán)行器，然后依次經(jīng)過(guò)環(huán)行器和多層介質(zhì)膜帶通濾波器， 一直傳輸?shù)蕉嗖ㄩL(zhǎng)輸出端口。圖圖 8.16 基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的OADMl l1Add l l1l l1Drop l l121323l l2Add l l2l l2Drop l l2232l l3Add l l3l l3Drop l l3232l l4Add l l4l l4Drop l4

44、232111131313多個(gè)波多個(gè)波長(zhǎng)輸入長(zhǎng)輸入環(huán)行器環(huán)行器帶通介質(zhì)帶通介質(zhì)膜濾波器膜濾波器22SOA開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)帶通介質(zhì)帶通介質(zhì)膜濾波器膜濾波器環(huán)行器環(huán)行器多個(gè)波多個(gè)波長(zhǎng)輸出長(zhǎng)輸出可變衰減器可變衰減器 8.3.3 光交叉連接器光交叉連接器 光交叉連接器光交叉連接器(OXC: Optical Crossconnect)是光波網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要網(wǎng)絡(luò)單元，其功能可以與時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)類(lèi)比，主要用來(lái)完成多波長(zhǎng)環(huán)網(wǎng)間的交叉連接，作為網(wǎng)格狀光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)，目的是實(shí)現(xiàn)光波網(wǎng)的自動(dòng)配置、保護(hù)/恢復(fù)和重構(gòu)。 光交叉連接光交叉連接通常分為三類(lèi)： 光纖交叉連接光纖交叉連接(FXC： Fiber Crossconne

45、ct) 波長(zhǎng)固定交叉連接波長(zhǎng)固定交叉連接(WSXC: WavelengthSelective Crossconnect) 波長(zhǎng)可變交叉連接波長(zhǎng)可變交叉連接(WIXC: Wavelength Interchanging Crossconnect)。 光纖交叉連接器光纖交叉連接器連接的是多路輸入輸出光纖，如圖8.17所示，每根光纖中可以是多波長(zhǎng)光信號(hào)。 在這種交叉連接器中，只有空分交換開(kāi)關(guān)，交換的基本單位是一路光纖，并不對(duì)多波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用，而是直接對(duì)波分復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行交叉連接。 這種交叉連接器在WDM光網(wǎng)絡(luò)中不能發(fā)揮多波長(zhǎng)通道的靈活性，不能實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選路，因而很少在WDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)中單獨(dú)使用。光纖

46、1光纖2光纖MMM開(kāi)關(guān)光纖1光纖2光纖M圖圖8.17 光纖交叉連接光纖交叉連接 波長(zhǎng)固定交叉波長(zhǎng)固定交叉連接的典型結(jié)構(gòu)如圖8.18 所示，多路光纖中的光信號(hào)分別接入各自的波分解復(fù)用器，解復(fù)用后的相同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行空分交換，交換后的各路相同波長(zhǎng)的光信號(hào)分別進(jìn)入各自輸出口的復(fù)用器，最后復(fù)用后從各輸出光纖輸出。 在這種結(jié)構(gòu)中由于不同光纖中的相同波長(zhǎng)之間可以進(jìn)行交換，因而可以較靈活地對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行交叉連接，但是這種結(jié)構(gòu)無(wú)法處理兩根以上光纖中的相同波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)入同一根輸出光纖問(wèn)題，即存在波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題。而波長(zhǎng)可變的交叉連接可以解決波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題。 圖圖 8.18 波長(zhǎng)固定交叉連接波長(zhǎng)固定交叉連接 DMUXM M

47、開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)l l1MUXDMUXM M開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)l l2MUXDMUXM M開(kāi)關(guān)lNMUXl l1l l2l lNl l1l l2l lNl l1l l2l lN光纖光纖2光纖光纖 1光纖光纖 M光纖光纖2光纖光纖 1光纖光纖M3. 波長(zhǎng)可變交叉連接波長(zhǎng)可變交叉連接 在波長(zhǎng)可變交叉連接器中，使用波長(zhǎng)變換器波長(zhǎng)變換器(Wavelength Converter)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)變換，因而各路光信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)完全靈活的交叉連接，不會(huì)產(chǎn)生波長(zhǎng)阻塞。 研究表明，在光交叉連接器中對(duì)各波長(zhǎng)通路部分配備波長(zhǎng)變換器和全部配備波長(zhǎng)變換器所達(dá)到的通過(guò)率特性幾乎相同。 圖8.19為一種帶專(zhuān)用波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接器帶

48、專(zhuān)用波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接器(WIXC： With dedicated Wavelength Converters)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中每一個(gè)波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)空分交換后都配備有波長(zhǎng)變換器。 設(shè)輸入輸出光纖數(shù)為M，每根光纖中波長(zhǎng)數(shù)為N， 若要實(shí)現(xiàn)交叉連接則共需要MN個(gè)波長(zhǎng)變換器。 在這種結(jié)構(gòu)中，每根輸入光纖中每個(gè)波長(zhǎng)都可以連接轉(zhuǎn)換成任意一根輸出光纖中任意一個(gè)波長(zhǎng)，不存在波長(zhǎng)阻塞。但是在一般情況下并不是所有波長(zhǎng)都需要進(jìn)行波長(zhǎng)變換，因而這種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)變換器的利用率不高，很不經(jīng)濟(jì)。圖圖 8.19 專(zhuān)用波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接專(zhuān)用波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接 l l1l l2l lNDMUXl l1l l

49、2l lNDMUXl l1l l2l lNDMUXl l1l l2l lNMUXl l1l l2l lNMUXl l1l l2l lNMUX光纖光纖1光纖光纖2光纖光纖M光纖光纖1光纖光纖2光纖光纖M波長(zhǎng)變換器波長(zhǎng)變換器空間光開(kāi)關(guān)矩陣空間光開(kāi)關(guān)矩陣 若要提高波長(zhǎng)變換器的利用率，可采取所有端口共用一組波長(zhǎng)變換器的辦法，圖8.20是所有輸入波長(zhǎng)共用一組波長(zhǎng)變換所有輸入波長(zhǎng)共用一組波長(zhǎng)變換器情況。器情況。 需要進(jìn)行變換的波長(zhǎng)由光開(kāi)關(guān)交換后進(jìn)入共用的波長(zhǎng)變換器，經(jīng)過(guò)變換的波長(zhǎng)再次進(jìn)入光開(kāi)關(guān)與其它波長(zhǎng)一起交換到所要輸出的光纖中去。 圖圖 8.20 共享波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接器共享波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可

50、變交叉連接器l l1l l2l lNDMUXl l1l l2l lNDMUXl l1l l2l lNDMUXl l1l l2l lNMUXl l1l l2l lNMUXl l1l l2l lNMUX光纖光纖1光纖光纖2光纖光纖M光纖光纖1光纖光纖2光纖光纖M波長(zhǎng)變換器波長(zhǎng)變換器空間光開(kāi)關(guān)矩陣空間光開(kāi)關(guān)矩陣 4. 交叉連接的多層結(jié)構(gòu)交叉連接的多層結(jié)構(gòu) 在實(shí)際應(yīng)用中并不是所有的交叉連接都要在波長(zhǎng)級(jí)上進(jìn)行。 當(dāng)業(yè)務(wù)量很大時(shí)，多路光纖上的信號(hào)直接進(jìn)行光纖交叉連接(FXC)，并不需要對(duì)每根光纖的波長(zhǎng)進(jìn)行解復(fù)用與復(fù)用。圖 8.21 所示為交叉連接的多層結(jié)構(gòu)， 最上層是交叉連接交叉連接(EXC) 中間層是波長(zhǎng)交叉連接波長(zhǎng)交叉連接，可以是波長(zhǎng)固定交叉連接波長(zhǎng)固定交叉連接(WSXC)， 也可以是波長(zhǎng)可變交叉連接波長(zhǎng)可變交叉連接(WIXC) 底層是光纖交叉連接光纖交叉連接(FXC)FXC: 光纖交叉連接光纖交叉連接; WSXC: 波長(zhǎng)固定交