波分复用与光波网络课件.ppt

1、综合业务网理论及关键技术国家重点实验室波分复用与光波网络波分复用与光波网络网络概论网络概论波分复用（波分复用（WDM）光传送网（光传送网（OTN）报告人：刘增基综合业务网国家重点实验室E-mail: 现有网络 网络的定义和分类 网络的基本组成 网络的协议体系结构 网络发展趋势/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室现有网络电信网（PSTN，ISDN，BISDN）互联网（INTERNET）广播电视网（CATV）/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室传统公共电话网（PSTN）网络元件：用户终端、用户环路、交换机、中继线本地网（Local Network图）:用户终端经用户环路接入端局，端局内设端

2、局交换机，各端局通过中继线互联。长途网（Long Distance Network图）:一般分若干级长途交换局（C1C4），通过长途中继线互联，采用高阶星形直通电路汇接的结构特点：（1）转接式网络，端到端一般要经过多次转接；（2）采用电路交换；（3）通信三阶段：建立电路连接、通信、释放连接；（4）连接控制依靠信令系统完成；（5）本地网与长途网已经实现了数字化，即采用数字传输（PDH/SDH）和数字交换;用户环路基本上仍是模拟的。路由选择原则：最短路径/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室端局端局PBX用户终端用户终端中继线其它城市长途局本地网/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室C1C2C

3、3C4C5长途局端局用户A用户B最后路由中继线直通中继线（1）（2）（3）长途网高阶星形直通电路汇接（）内的数字表示选路的优先次序/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室综合业务数字网（ISDN）在PSTN的基础上实现用户环路数字化，提供端到端数字连接，实现综合接入综合接入标准的多用途用户网络接口（UNI）：BRI 2BD 144kb/s;PRI 30BD 1920kb/s以电路模式和分组模式支持话音、数据等综合业务网络内部（1）最小综合最小综合电路交换网分组交换网（X.25或IP）共路信令网，即多网分离；（2）最大综合电路交换机内加分组处理模块（PH）信令：UNI信令 Q.931；NNI（局

4、间）信令 SSNo.7 ISUP/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室NNIUNIUNINNILN U：用户侧设备 N：结点 L：链路UNI：用户网络接口 NNI：网络结点间接口BISDN/ATM网络模型U/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室宽带综合业务数字网（BISDN/ATM）光纤到家（FTTH）的第一个方案基于SDH的物理传输：UNI：STM1 NNI：STM1，4，16 基于信元（定长小分组CELL）的异步时分复用面向连接的快速分组交换；信元标准长度是53字节，其中有5个字节的标头和48字节的载荷（Payload）域通过适配(AAL1,2,3/4,5)，可支持综合业务及多媒体业务

5、，特别是高速数据和视频业务（CBR，VBR，ABR，UBR）ATM交换时延小（几十几百微秒），加上流量控制措施（CAC、UPC、信元调度等），可保证QoS信令：UNI：Q.2931+2971 NNI：SSNo.7 B-ISUP/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室互联网（INTERNET）R HNet1Net3Net2Net4 H H HR H H H HRRR/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室互联网概念/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室H：主机 LAN：局域网 主机到主机可有多条路径 AR：接入路由器 ER：边缘路由器 CR：核心路由器CRCRCRCRERER其它网ARARHH

6、互联网的典型结构ARAR其它网/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室互联网的特点异步时分复用：所有信息以分组（Packet）为单位传送，分组长度和分组间隔均可变，又称分组复用。分组交换存储转发式交换，路由器（或分组交换机）存储输入分组，根据其头部所含的地址信息选路，将分组转发到适当的输出端口（链路），依次类推，直至终点。动态选路：各分组在网内独立流动，其端到端路径由最佳路由选择算法确定，一般用路由器中的路由表表示，路由表内容可根据网络状态不断更新，故灵活、适应性好。尽力传送：简单，不保证QoS，适合一般数据业务；要支持多媒体业务，需采取多项措施（如资源预留、区分服务、分组调度、拥塞控制、MP

7、LS等），正在研究。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室网络概论现有网络网络的定义和分类网络的基本组成网络的协议体系结构网络发展趋势/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络的定义与分类（一）网络网络的一般定义：网络是由结点和链路构成的图，即 GN,L 其中 NN1,N2,，Nn LL1，L2，Lm结点结点包括端（结）点和转移（结）点，前者是用户终端的所在地，后者的主要功能是交换或转发。链路链路是相邻结点之间的信道，其主要功能是传输。端到端的信息通路（通道）通路（通道）一般由多段链路串接而成。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络的定义与分类（二）按拓扑结构分：星形、环形、总线

8、形、链形、格形；单级网、多级网等按覆盖地域分：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）按交换策略分：电路交换（CS）、分组交换（PS）、ATM交换、标记交换（LS）按应用业务分：电话网、数据网、综合业务网、多媒体信息网等按移动性分：移动通信网、固定通信网按传输介质分：有线（电缆、光纤）通信网、无线（短波、超短波、微波、毫米波等）通信网/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络概论 现有网络 网络的定义和分类 网络的基本组成 网络的协议体系结构 网络发展趋势/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络的基本组成网络一般分为两大部分：接入网和核心网（骨干网）核心网由边缘结点、中间

9、结点及结点间的链路（中继线或干线）构成。核心网的功能是信息传送（Transport或称承载）,包括信息在链路上的传输与在结点中的交换。电信核心网是本地网长途网，端局是其边缘结点；电信接入网是多样的，包括各种用户环路（XDSL）、集线器、PBX、光纤接入网、无线固定/移动接入网等；Internet的核心网有IP网、MPLS网、SDH网、光传送网；Internet的接入网有各种有/无线局域网、PSTN/ISDN、ATM等/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室EthernetswitchRouterPOTSor ISDNTo homesCOTelephonyswitchDialup Teminal

10、 servers10 Base T认证、授权认证、授权和和Internet应用服务器应用服务器 通过通过PSTNPSTN接入，用接入，用ModemModem和和PPPPPP协议，最大速率协议，最大速率56K56K；通过通过ISDN(2B+D)ISDN(2B+D)接入，接入，速率速率64K64K或或128K128KInternet的拨号接入/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室ATU-RATU-CATU-CATU-C社区社区宽带宽带网网接入接入Internet接入接入Intranet基于基于ADSLADSL的接入网的接入网External POTS splittersLocalloopAcce

11、ss NodeCO or RemoteDSLAM基于ADSL的宽带接入/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室基于ADSL的宽带接入传输媒质：铜线(不加感)信号频带：普通电话POTS 04kHz，上行2050kHz，下行140500/1100kHz传输速率：上行(kb/s)下行(Mb/s)64 1.5 640 68 ATUR：住宅ADSL ModemATUC：局端ADSL ModemDSLAM：数字用户线接入复用器 一般用ATM PVC或SVC实现复接分接，提供QoS保证ADSL作为ATM UNI的物理层 /综合业务网理论及关键技术国家重点实验室基于PON的宽带接入PON：Passive Op

12、tical Network 无源光网，其一般结构见图APON:基于ATM的无源光网，目前采用TDM/TDMA 多址方式EPON：传输以太网的帧ONUOLTOAOASlitterSlitter1:16ONUONUFTTHFTTC/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室INTERNET的无线接入基于蜂窝移动通信系统的通用分组无线业务GPRS（General Packet Radio Service)，称为2.5G基于无线局域网（WLAN）的宽带无线IP技术基于本地多点分配业务（LMDS：Local Multipoint Distribution Service）的宽带无线接入 /综合业务网理论及关

13、键技术国家重点实验室通用无线分组业务GPRS基于蜂窝移动电话系统（如GSM），采用分组交换技术，提供数据业务；可与Internet,X.25数据网互通；动态分配带宽，可为每用户分配同一载波频率上的18个时隙，提供9至171.2kbps的接入速率实现GPRS的核心节点是SGSN（Serving GPRS Support Node）和GGSN（Gateway GPRS Support Node）,统称为GSN，完成移动路由管理功能，完成移动台与多种数据网络之间的数据传送和格式转换，是一种类似于路由器的设备，可与MSC集成在一起。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室基于WLAN的宽带无线IP用无

14、线代替电缆构成LAN，目前工作在2.4GHz频段传输速率211Mbps 多用户共享MAC：802.11 CSMA/CA 又分为基本接入和带RTS/CTS接入采用移动IP协议，支持越区切换和漫游可工作在室内或室外/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室本地多点分配业务LMDS工作频率：28GHz附近，带宽可达1500MHz每小区由一个中心站和多个用户站组成，小区重叠覆盖，小区间隔小于5km中心站高架天线，覆盖四个象限，用户站用屋顶定向天线，小区内部（用交叉极化天线）和小区间可频率重用大容量：80000个用户，40000话音/数据加上132个电视频道业务：高速接入Internet、交互式视频、实时

15、 多媒体、会议电视、电话等/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室网络概论现有网络网络的定义和分类网络的基本组成网络的协议体系结构网络发展趋势/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络体系结构开放系统互联参考模型（OSI/RM）Internet的体系结构BISDN/ATM协议参考模型七号信令系统共享媒质型网络的通信协议常用通信协议/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室开放系统互联参考模型（OSI/RM）层（Layer）：将一个复杂的系统功能划分为若干相对独立的子功能；每层完成一个子功能；下层为上层服务，上层是下层的用户；OSI将计算机网络端点的功能分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传

16、送层、会晤层、表示层和应用层（图）实体（Entity）：每层对应一个实体，是信息的发送者和接收者协议（Protocol）:对等层之间的通信规则；传送的数据单元称为协议数据单元（PDU）原语（Primitive）:上下层之间的接口；传送的数据单元称为服务数据单元（SDU）/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室L7L6L5L4L3L2L1RL1 物理层 L2 数据链路层 L3 网络层 L4 传送层 L5 会晤层 L6 表示层 L7 应用层MSGMSGMSGMSGPKTFRAMEBIT开放系统互联参考模型（续）ESESIS/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室OSI各层主要功能应用层：为各种应用

17、提供服务，如 E-mail,FTP,WWW,CTV等表示层：数据编码/解码、数据压缩/解压、数据加密/解密会晤层：会晤连接控制、通信双方同步传送层：传送连接控制、端到端流量控制、拥塞控制、端到端差错控制网络层：分组转发（寻址与选路）、网络拥塞控制数据链路层：链路连接控制、流量控制、差错控制物理层：比特传输、定时、物理接口等/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室INTERNET的体系结构/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室用户面：用户信息传送及相关的控制，如流量控制、差错控制用户面：用户信息传送及相关的控制，如流量控制、差错控制控制面：呼叫连接控制，信令传送与处理控制面：呼叫连接控制，信令

18、传送与处理管理面：分层管理和面管理，实现各层的管理面：分层管理和面管理，实现各层的OAMOAM功能及系统管理功能功能及系统管理功能Higher LayerHigher LayerATM Adaptation Layer ATM Layer Physical LayerU-PlaneU-PlaneC-PlaneC-PlaneM-PlaneM-PlanePlane Manag.Layer Manag.B-ISDN/ATM协议参考模型/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室HLAALATMPHYHLAALATMPHYPHYPHYATMATMR端点端点转移点PHY：物理层 ATM：ATM层 AAL：A

19、TM适配层 HL：高层中继B-ISDN/ATM协议参考模型（续）用户面用户面/控制面通用协议控制面通用协议/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室信令端点协议栈OAM ASEsTCAPSCCPISUP/B-ISUPTUPMTP-3MTP-2MTP-1MTP:消息传递部分SCCP：增强MTP，提供有连接和无连接服务TUP：电话用户部分ISUP：ISDN用户部分B-ISUP:B-ISDN用户部分TCAP：事务处理能力应用部分 OAM：运作与管理 ASEs：应用业务要素（如移动应用部分、智能网应用等）七号信令系统/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室共享媒质型网络的通信协议共享媒质型网络有：总线或

20、环形局域网、无线局域网、卫星通信网、蜂窝网的小区等。共享媒质型网络的主要特点是广播性，即一个站发，所有站均能收到，故需解决多址干扰问题或信道资源分配问题。媒质接入控制（多址）协议：同步接入：FDMA，TDMA，CDMA 异步接入：查询/选择（中心式）、令牌、随机多址ALOHA、CSMA、CSMA/CD（802.3）、CSMA/CA（802.11）等信道分配方式：静态（固定）分配、动态分配这类网络的数据链路层分为两个子层：MAC和LLC，分别实现媒质接入控制和一般数据链路控制功能。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室常用通信协议物理层：SDH，PDH，IEEE802.3（以太网），IEEE8

21、02.11（WLAN），ITUT X.21MAC层：802.3（CSMA/CD），802.11（CSMA/CA），802.5，FDDI（令牌环），TDMA，CDMA数据链路层：HDLC，LAPB，LAPD（Q.921），PPP，AAL/ATM（相对于IP而言）网络层：IP，X.25PLP传送层：TCP，UDP/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室以太网与IEEE802.3原始以太网（10BASE5和10BASE2）物理层：传输媒质：同轴电缆（粗10BASE5500米，细10BASE2200米）；拓扑结构：总线；基带传输码型：Manchester码；传输速率：10Mbps MAC层：1-坚持C

22、SMA/CD/BEBA双绞线以太网（10BASET，100米）光纤以太网（10BASEF，2000米）总线工作站HUB对外双绞线或光纤/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室以太网与IEEE802.3（续）快速以太网（802.3u）：100BASETX，2对双绞线（全双工），100米，100Mbps，信号速率125M，4B/5B码；100BASEFX，双光纤，2000米，上行和下行各100Mbps交换式以太网：含多个以太网网段（冲突区），段内按802.3协议工作，段间通过交换（帧的存储转发）。千兆比以太网（GE）：交换网段接口接主机或HUB交换光纤，点对点，全双工，Gbps/综合业务网理论及关

23、键技术国家重点实验室以太网与IEEE802.3（续）802.3帧格式：前导码（Preamble）:10101010 7Byte 用于位同步 帧始界（Head of frame）:10101011 1B 帧同步 目的地址DA：2or6B，分为单地址和组地址（Multicast）源地址SA：2or6B 数据长度域L：2B 指示数据域的长度 数据（Data）：承载上一层的信息单元 01500B 填充（Pad）：046B，保证帧的最小长度为64B 帧校验（Checksum/CRC）:4B，用于差错检测Preamble FHDA SA L DATA PAD CRC712 or 62 or 6015002

24、0464 Byte/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WLAN及其应用高高速速互互连连网网无线接入终端无线接入服务器无线接入点无线接入点无线接入终端无线接入终端无线接入终端无线接入点无线接入点无线接入终端无线接入终端无线接入服务器路由器Ethernet以太网以太网宽宽带带无无线线I IP P接接入入网网Ethernet越区切换漫游/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WLAN及其应用（续）单区 WLAN由数据终端、无线接入点AP组成；数据终端用笔记本或掌上电脑（插上网卡），实现802.11协议；AP将WLAN接到有线LAN（如以太网），实现协议转换；通过有线LAN及路由器接入Intern

25、et；无线接入服务器支持移动IP，包括越区切换和漫游；WLAN当前的主要应用是无线（移动）数据网，是无线宽带接入互联网的重要手段，今后将支持多媒体业务。与蜂窝移动通信网的比较：两者都是无线接入网，各有优缺点；WLAN速率高，与IP兼容性好，更适合数据/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WLAN 与IEEE802.11物理层：传输媒质：无线（2.4，5GHz）传输速率：211Mbps52Mbps 单区WLAN覆盖范围：200米左右媒质接入控制方式：有分布式协调功能DCF（有竞争）和 点（集中式）协调功能PCF（无竞争）两种；若两者都要，就要构成一个超帧，分为无竞争期和竞争期；PCF基于轮询机

26、制，DCF基于CSMA/CA（？）；PCF适合有严格时延要求的业务，DCF适合非实时业务。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WLAN 与IEEE802.11（续）MAC层协议：CSMA/CA（DCF）基本的CSMA/CA：当检测到信道空闲期间大于预定的帧间隔（IFS）后，立即开始发送数据帧；否则延迟接入等IFS到时，再选择退避时间进行退避；退避结束后重新开始上述过程。帧的优先级不同，IFS的大小也不同，Short优先级SIFS，DCF优先级DIFS。DIFSSIFS 增强型CSMA/CA（CSMARTS/CTSACK）RTS：准备发送 CTS：允许发送 ACK：确认 如果监测到信道空闲期

27、间大于DIFS，则发送RTS；如果在发RTS之后的T1时间内收到CTS，则在SIFS后立即发送数据帧；否则进入退避重传。如果在发完数据帧后T3时间内没有收到ACK，则进入退避重传。退避时间值竞争窗口随机数Slot Time(总传播时间)/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室Transmission Control ProtocolTCPTCP利用IP层提供的无连接、非可靠服务向应用层提供可靠的、面向连接的、全双工数据流传送服务。TCP是一种端到端（主机到主机）的协议，TCPPDU称为Segment（报文），它通过IPPDU（IP Datagram or Packet）传送。TCP采用重传技术

28、保证数传的可靠性，每发出一段报文后便起动定时器，等待对方认可。若在特定时间内收到ACK，则发下一段；否则，重复之。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 0 16 31 SOURCE PORT DESTINATION PORTSEQUENCE NUMBERACKNOWLEDGEMENT NUMBER HLEN NOT USED CODE BIT WINDOW CHECKSUM URGENT POINTERBEGINNING OF DATATCP（续）SEGMENT FORMATSOURCE/DESTINATION PORT SOURCE/DESTINATION PORT：源：源/目的端口号目

29、的端口号SEQUENCE NUMBERSEQUENCE NUMBER：发送段序号，接收端以此检测乱序和计算认可号：发送段序号，接收端以此检测乱序和计算认可号 ACK NO.:ACK NO.:已被接收的段序号，双向传送数据时可搭载已被接收的段序号，双向传送数据时可搭载ACKACK WINDOW WINDOW：通告可利用的接收缓存器空间：通告可利用的接收缓存器空间CHECKSUMCHECKSUM：校验和，校验：校验和，校验SEGMENTSEGMENT的头及数据域的头及数据域/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室TCP（续）流量控制与窗口流量控制与窗口：TCP采用窗口机制来控制数据流量，在连接建立

30、后，每端都分配有数据缓存器。当数据到达时，收端发送ACK消息，并告知剩余的缓存器容量。在任何时刻可利用的缓存器空间，称为窗口。利用ACK通告窗口值就能控制前向数据流量拥塞控制拥塞控制：以报文的丢失率作为拥塞的测度。一旦报文发生丢失，TCP就开始拥塞控制。不是重传足够的 数据去填满接收缓存器，而是先发一个单段数据报文，若及时收到ACK，TCP便按指数率增加发送的数据量，直至接收窗口的一半。然后，如不发生丢失，发送的数据量再继续按线性率增加。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室UDP（User Data Protocol）Source portDestination portUDP lengt

31、hUDP checksumUDP HEADERUDP Segment由8字节的头和其后的数据组成，发送它们不需建立连接。许多客户服务器应用的请求/应答消息、交互式音频和视频信息（对时延有严格要求，不允许重传）往往用UDP传送。32bit/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室IP协议TCP将发送数据流分为段（将发送数据流分为段（SEGMENT），递交给），递交给IP层，构成数据报（层，构成数据报（DATAGRAM）。数据报视其长度，）。数据报视其长度，由一个或多个分组（由一个或多个分组（PACKET）组成。每个分组通过）组成。每个分组通过网络节点的存储转发，最后到达终点。在终点将属于网络节点的

32、存储转发，最后到达终点。在终点将属于同一数据报的各分组拼接，然后将数据域上送。同一数据报的各分组拼接，然后将数据域上送。数据报沿某一路径（数据报沿某一路径（Path）从源点经过若干路由器转）从源点经过若干路由器转移到目的点。每一路由器接收数据分组，从头中提取移到目的点。每一路由器接收数据分组，从头中提取目的地址，查找路由表，确定下一跳（目的地址，查找路由表，确定下一跳（Next Hop）。）。而路由表是根据一定的路由算法确定的。而路由表是根据一定的路由算法确定的。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室IP-PDU FORMATVERSIDENTIFICATIONFLAGFRAGMENT OF

33、FSETTIME TO LIVE TYPEHEADER CHECKSUMSOURCE IP ADDRESSDESTINATION IP ADDRESSIP OPTIONS(MAY BE OMITTEDBEGINNING OF DATAHLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH031168 TIME TO LIVE:路径跳数限制，防止在网络内构成环路路径；FLAG：指示数据报是单分组或多分组（当数据报长于MTU时）；FRAGMENT OFFSET标识该分组在数据报中的位置 IDENTIFICATION：数据报标识符，属于同一数据报的分组该值相同/综合业务网理论及关键技术国家重点

34、实验室IP协议（续）路由协议OSPF(Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First)RFC1247OPEN：算法公开 动态路由（自适应）路由算法与业务类型有关 路由算法应能均衡负载支持多级网络 有安全机制算法：基于链路状态。每一链路指定一个权值（距离、时延等），路径的权值等于构成它的各链路权值之和，计算源宿之间各路径的权值，首先选择最小权值路径，而且权值不断更新。路由表：计算结果存于路由表中，基本内容是两行，目的结点和下一结点。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 PPP帧格式 PPP（Point-to-Point Protocol）

35、Internet的数据链路层协议Flag AddressControl Protocol Payload ChecksumFlagF:01111110 A:11111111 C:00000011 UFrameProtocol:协议类型，包括LCP，NCP，IP，IPX，LCP：链路控制协议，用于本层双方参数协商NCP：网络控制协议，用于网络层的配置，如IP地址分配Payload:承载信息 Checksum:CRC-16 or CRC-32PPP支持LCP、NCP和第三层数据传输，支持差错检测，可使用MODEM、专用线、SDH及其它物理层。1 1 1 1 or 2 Variable 2 or 4

36、 1 B/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室网络概论 现有网络 网络的定义和分类 网络的基本组成 网络的协议体系结构 网络发展趋势/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 网络发展趋势数字化数字化：在通信网的各部分（核心网和接入网）及各环节（传输、交换、接入、终端）全面采用数字技术。目前核心网已实现了数字化，接入网正处于数字化过程中。数字化的优点如下：多次转接无噪声积累问题 对信道的线性无严格要求 便于存储处理，实现变速、差错控制等功能 便于采用大规模集成电路 便于实现高强度的保密通信 数字化的代价是要求的带宽增加，通过采用压缩编码技术，代价越来越小。智能化智能化：在网络中引入智能控制，相

37、继出现了智能（电信）网、智能光网络、主动网等/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室网络发展趋势（续）综合化综合化：主要指业务的综合，即通信网由原来的单一业务网发展为年同时提供多种业务（包括话音、数据、图象），特别是多媒体业务的网络。数字化是综合化的前提。当各种类型的消息都可用数字符号表示时，通过端到端的数字传输，便能实现综合业务。宽带化宽带化：业务量的增长，特别是互联网的高速多媒体业务和WWW业务的猛增，电视会议、远程教育、电子商务等应用的扩大都要求网络宽带化；另一方面，由于光纤传输技术的成就，特别是波分复用技术的发展，网络传输的容许带宽大大增加，使网络宽带化成为可能。个人化个人化：移动通信

38、的成就可实现任何人在任何地点和任何时间的通信，但无线空中接口的宽带化有困难。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室网络发展趋势（下一代网）下一代网络的概念与特征：NGN目前还没有统一的定义，泛指一个不同于目前一代、大量采用创新技术、以分组化网络为主、同时可支持话音、数据、视频和多媒体业务的融合网络。NGN的出现与发展不是革命，而是演进，即在继承现有网络优势基础上实现的平滑过渡。下一代业务网：对于数据网，特指下一代互联网（NGI）；对于移动网，则特指3G和B3G网。下一代传送网：主要指下一代光网络，如自动交换光网络（ASON）。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 波分复用 信道复用技术

39、光波分复用原理 点对点光波分复用传输系统 光波分复用器件/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室信道复用技术信道复用：在同一信道上同时传输N路或N个用户的信息（N1），其基本方法是将该信道划分为N个子信道。频分复用（FDM）：各子信道占用不同的频带，用滤波器分路；新发展的技术有正交频分复用（OFDM）、编码正交频分复用（COFDM）。时分复用（TDM）：各子信道占用不同的时隙，用逻辑门分路；又有同步时分复用（如SDH）和异步时分复用（又称统计时分复用）之分。码分复用（CDM）：各子信道采用不同的相互正交的码序列，用相关器分路。光波分复用（WDM）：各子信道采用不同的光载波，用光滤波器分路。/综

40、合业务网理论及关键技术国家重点实验室光波分复用原理光波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的技术。发送端复用（OMUX）：组合不同波长的光信号并耦合到同一根光纤中。接收端解复用（ODMX）：分离不同波长的光信号并作进一步处理。中继放大：经过一定距离的传输后，要用宽带放大器对光信号进行放大；目前采用掺铒光纤放大器（EDFA）和喇曼放大器。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WDM原理图/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室波分复用技术的发展概况BWDM：利用1.3和1.55m附近两个低损耗窗口构成两个波长的W

41、DM系统；CWDM：稀疏型WDM。DWDM：在1.55(1.501.60)m窗口，同时用8，16或更多个波长，其中各波长之间的间隔约为1.6nm，0.8nm或更小，对应于200GHz,100GHz或更窄的频率间隔，得到广泛应用（以下用WDM表示）。DWDMEDFAG.655光纤光子集成，是长途光纤宽带传输的主要技术方向。目前水平：商用系统：4010Gb/s 实验室：8240Gb/s=3.28Tb/s基于WDM和波长选路的光传送网已成为主要的核心网/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室WDM的特点利用多个波长并行传输，突破电子电路的速率极限，减小了光纤色散的影响，充分利用光纤的巨大带宽资源，使

42、单根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍、几十倍甚至几百倍各波长的信道相对独立，可同时传输不同类型、不同速率的信号 可降低对O/E，E/O器件要求（这里指速率）在光域传输的透明性好高度的组网灵活性、经济性和可靠性/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 光波分复用传输系统MUXDMX光纤光纤SDH光发射机光发射机光放大器光放大器接口接口 1ATM光接收机光接收机接口接口 2 W 1 2 W光域光域 接口：可提供不同的业务，支持不同的协议 光发射机（E/O）：可工作于不同波长的激光器 光波复用器 光放大器 光波解复用器：分离不同波长的光信号 光接收机（O/E）：灵敏度应与波长无关 举例：W=32，

43、Rb=10Gb/s，传输距离500km，放大器间距125km 双 纤 双 向 单 纤 双 向IP/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室ITUT DWDM 标称波长 频率(THz)波长(nm)频率(THz)波长(nm)频率(THz)波长(nm)196.100 1528.77 194.800 1538.98 193.500 1549.32 196.000 1529.55 194.700 1539.77 193.400 1550.12 195.900 1530.33 194.600 1540.56 193.300 1550.92 195.800 1531.12 194.500 1541.35 19

44、3.200 1551.72 195.700 1531.90 194.400 1542.14 193.100 1552.52 195.600 1532.68 194.300 1542.94 193.000 1553.33 195.500 1533.47 194.200 1543.73 192.900 1554.13 195.400 1534.25 194.100 1544.53 192.800 1554.94 195.300 1535.04 194.000 1545.32 192.700 1555.75 195.200 1535.82 193.900 1546.12 192.600 1556.5

45、5 195.100 1536.61 193.800 1546.92 192.500 1557.36 195.000 1537.40 193.700 1547.72 192.400 1558.17 194.900 1538.19 193.600 1548.51 192.300 1558.98 频 率 间 隔=100GHz 波 长 间 隔 约 0.8nm 192.200 1559.79 192.100 1560.61/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 192.1中心频率（THz)192.2192.3192.4192.5192.6192.7192.8192.9193.0193.1193.219

46、3.3193.4193.5193.6193.7193.8193.9194.0194.1194.2194.3194.4194.5194.6194.7194.8194.9195.0195.1195.2195.3195.4195.5195.6195.7195.88波(200GHz间隔)波长范围16波(100GHz间隔)波长范围32波(100GHz间隔)波长范围32波(50GHz间隔)波长范围WDM系统波长信道中心频率/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室光波分复用器件耦合器滤波器波分复用器/解复用器掺铒光纤放大器（EDFA）用于WDM的激光器/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 N11NNM耦

47、 合 器（1）功能：组合组合来自不同光纤的光信号或 将光信号分离分离到不同的光纤中工作原理：分光纤型光纤型、微光学机械型、波导型。从性能和价格考虑，光纤型为最好。下面介绍光纤型耦合器的基本结光纤型耦合器的基本结构和工作原理构和工作原理。把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作。在熔接区，光纤变细，相互靠近，发生了耦合。由于常规单模光纤中大约有20的光是靠包层传输的，光纤变细就有更多的能量分布于芯线外，加之光纤相互靠近，于是在耦合区就发生了不同程度的耦合。耦合区/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室耦合器（2）性能参数性能参数（1）耦合比CR：一个指定输出端的光功率Poc与全部输出端光功率总和

48、Pot的比值，用表示 CRPoc/Pot=Poc/(PO1+PON)功率分路损耗 Ls=10lg(CR)dB 光纤型耦合器的耦合比与耦合区光纤芯径的大小、芯间的距离以及波长有关。（2）附加损耗Le：由散射、吸收和器件缺陷引起，是输入光功率总和Pit与输出光功率总和Pot的比值，用dB表示 Le=10lg(Pit/Pot)Pi1PiNPo1PoNPotPit/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室耦合器（3）性能参数性能参数 （3）插入损耗Lt：是一个指定输入端的光功率Pic与一个指定输出端的光功率Poc的比值，用dB表示 Lt=10lg(Pic/Poc)Lt=LsLe （4）方向性DIR（隔离

49、度）是一个输入端的光功率Pic与由耦合器反射到其它端的光功率Pr之比，用dB表示 DIR10lg(Pic/Pr)（5）均匀性 Uniformity(dB)=LtmaxLtmin （6）其它参数：热稳定度、极化稳定度、工作温度范围等性能参数的技术规范性能参数的技术规范 可看器件数据手册。/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室耦合器（4）一般性能指标 耦合器 22 NN 工作波长，m 1.31或1.55 1.31或1.55插入损耗，dB分路比 0.5/0.5 0.3/0.7 0.1/0.9 3.4/3.4 5.6/1.8 10.8/0.7 44 78 88 1112 3232 1719方向性，d

50、B 4055均匀性，dB 0.50.9(0.5/0.5)工作温度，4085 4085/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室光滤波器光滤波器是WDM系统中的重要器件，常用来构成波分复用器和解复用器。主要要求：插入损耗小，并应该与输入光的偏振态无关；通带应对温度的变化不敏感，在整个工作温度范围（大约100）波长漂移应远小于相邻信道的波长间隔；为使级联滤波器的总特性满足通带要求，单个滤波器的通带特性应尽可能平直或矩形系数应尽可能接近于1。分类：光纤光栅型、干涉型、波导型/综合业务网理论及关键技术国家重点实验室光滤波器（光栅型）光栅的工作原理入射光衍射光栅影像面1i121212影像面Li透射光栅d衍