1、11、光纤通信概述o光纤通信的层次架构o光纤通信的特点n主要优点o传输频带宽、通信容量大o传输损耗小 中继距离长o抗电磁干扰能力强 保密性能好o体积小、重量轻o原材料来源丰富潜在价格低廉n不足之处o易碎不易接续 事物往往都有两面性，人们利用的是其优点！事物往往都有两面性，人们利用的是其优点！2光纤通信系统的基本组成o下图示出单向传输的光纤通信系统，包括发射发射、接收接收和作为广义信道的基本光纤传输系统光纤传输系统。o光纤通信系统的目的是传送信号，因此可以根据信号的具体传输过程不同进行分类。信息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿基本光纤传输系统光纤线路接 收发 射电信号输入光信号输出光信号
2、输入电信号输出32、波分复用的定义o波分复用是光纤通信中特有的一种传输技术，它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，将光纤的低损耗窗口划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。o通常将波分复用缩写为(Wavelength Division Multiplexing)。4波分复用原理o光波分复用的基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合进光缆线路上同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号进行分离（解复用），并作进一步处理后恢复出原信号送入不同终端。光发送机1光发送机2光发送机3光接收机3光接收机2光接收机1复 用 器解 复
3、用 器1 2 5ITUT 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 1541.35 193.200 1551.72 195.700 1531.90 194.400 1542.14 193.100 1552.5
4、2 195.600 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 1556.55 195.100 1536.61 193.800 1546.92 192.500 1557.36 195.000 15
5、37.40 193.700 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 1560.616WDM技术的主要优势o利用多个波长并行传输，充分利用光纤的巨大带宽资源，使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，节省线路投资o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o 可降低对O/E，E/O器件的超高速要求o在光域传输的透明性好o高度的组网灵活性、经济性和可靠性7
6、（1）角色散型（光栅型）角色散型（光栅型）（2）干涉型）干涉型(干涉膜滤波器型干涉膜滤波器型,AWG型型)（3）单模光纤耦合器型）单模光纤耦合器型（见耦合器）（见耦合器）3、WDM复用器件复用器件8光栅型cos2dkDNkR d为光栅常数,k是光栅的衍射级数,N是光栅的槽数。可见,要得到性能好的光栅，总槽数N应尽量多，光栅常数d应尽量小，并尽量选用高的衍射级数。特点:并行器件，它可以同时分开多路不同波长的信号，使各路的插损都差不多。角色散本领色分辨本领题题7图图（P178）光栅方程：光栅方程：9干涉型干涉型（1）干涉膜滤波器型）干涉膜滤波器型q 多层介质薄模多层介质薄模q 自聚焦透镜自聚焦透镜
7、构成构成:10多层介质薄膜多层介质薄膜cos2cos2coscoslllBCABlA1和和A2路程差：路程差：相位差：相位差：nl2mnlTcos2透射波长透射波长：m是整数。是整数。11薄膜透射性质薄膜透射性质12安装在自聚焦轴上的波分复用器件安装在自聚焦轴上的波分复用器件采用光垂直入射到干涉膜上,消除偏振敏感性。13特点:o干涉膜滤光片型解复用器具有插损小、隔离度高、工作稳定等优点;o通带特性好,边沿陡峭,顶部有较大的平顶,对波长漂移的容差较大;o但它是一种串行器件，当复用路数较多时，各路的插损差异较大。D W D M系 统 测 试 解 复 用 器 特 性 终 端 编 号：A 1508 1
8、550 1552 1554 1556 1558 1560 1562 注1：本 测 试 使 用Q 8347光 谱 仪 传 输 特 性 测 试 模 式 测 得。注2：输 入 信 号 使 用 白 噪 声 光 源。14（3）阵列波导光栅）阵列波导光栅Arrayed Waveguide Grating阵列波导光栅（AWG）由输入波导、两个平面耦合波导、阵列波导（其路径长度依次递减）和输出波导构成，可在输出端的不同位置形成主极强.15阵列波导光栅的滤波特性阵列波导光栅的滤波特性164、波分复用系统的基本结构o光监控信道（OSC）监控系统内各信道的传输情况。在发送端，插入本节点产生的波长s为的光监控信号（如
9、帧同步、公务及各种网管开销字节），与主信道的光信号合波输出；在接收端，将收到的光信号进行分离，输出为s波长的光监控信号和业务信道光信号。光转发器1光转发器n光 合 波 器BALAPA光 分 波 器光接收器1光接收器n光监控信道 发送器光监控信道 接收/发送器光监控信道 接收器网络管理系统171、光传送网(OTN)的产生oWDM技术的出现为传送网络的容量扩展提供了一种很好的解决方法。o开始人们称这种提供客户信号透明传输的网络“全光通信网”，后来ITU-T将其定名为光传送网(OTN)。oOTN是指为客户层信号提供光域处理的传送网络，主要的功能包括传送、复用、选路、监视和生存性功能等。oOTN处理的
10、最基本的对象是光波长，客户层业务以光波长形式在光网络上复用、传输、放大，在光域上分插复用和交叉连接，为客户信号提供有效和可靠的传输。oOTN的主要特点是引入了“光层”概念。18SDH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WDM全光网的分层结构全光网的分层结构19 2、OXC节点结构o光交叉连接(OXC)设备是光网络最重要的网络设备，具有光通道的交叉连接和本地上下路两个主要功能。20波长变换器o改变传输波长而保持其所载的信息不变o两种基
11、本类型：光电型和全光型OROS波长可调利用非线性光学原理（如四波混频）用SOA滤波器可构成波长变换器（类似于电的混频器）为降低费用，在OXC中采用部分波长变换器21波长交叉的OXC类型WDM光路交换的基本单元光路交换的基本单元(粒度粒度)光波长光波长v 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v
12、 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v 基于光开关和基于电交叉芯片的结构基于光开关和基于电交叉芯片的结构223、光分插复用器o光分插复用器(OADM)是构成WDM环形网络的基本网络节点，可以看成OXC的简化，主要功能是提供光信号的上下路由(分出和插入)，可以上下固定波长，也可以动态可选择上下波长（ROADM）。oOADM结构结构n分波器波长交换单元（光开关矩阵）合分波器波长交换单元（光开关矩阵）合波器波器n耦合单元滤波单元（光纤光栅）合波器
13、耦合单元滤波单元（光纤光栅）合波器n基于波长光栅路由器基于波长光栅路由器（WGR）23格状网和路由波长优化算法格状网和路由波长优化算法o路由波长分配问题：要为连接请求建立一个光通道（连接源宿节点的波长信道），存在如何选择路由并分配波长(RWA，Routing and Wavelength Assignment)的问题。oRWA问题是非确定型多项式-完备（NP-C）问题，即随着网络规模的增大，问题求解的复杂性也急剧上升。o为简化分析，一般将RWA问题分为路由子问题和波长分配子问题分别研究，即先确定路由，再分配波长，其中路由算法起到一个重要作用。24路由波长分配(RWA)问题RWA（Routing
14、 and Wavelength Assignment）：为连接请求计算路由并分配波长优化目标优化目标：最小的全网阻塞率(DLE)、或最大的资源利用率(SLE)、或考虑全网负载的均衡路由选择子问题路由选择子问题：FR，AFR，AR 波长分配子问题：波长分配子问题：FF，LL，MaxSum 25三种波长分配算法o（1）First-Fit（首次命中）：对全网中的波长按一定顺序排列，选择波长时依次查找，选择首先可用的波长。o（2）Least Loaded（最小负载）：选择能够使瓶颈链路中可用波长容量最大的波长（负荷最小）。o（3）MAX-SUM（最大和）：波长的选择应使整个网络的剩余容量为最大。264、全光网的同频串扰、全光网的同频串扰串扰原因：串扰原因：（1）复用器复用器/解复用器引入解复用器引入的串扰的串扰（2）光开关光开关 的隔离度有限的隔离度有限（3）滤波器引入的串扰滤波器引入的串扰 类型：类型：(1）异频串扰异频串扰 （2）同频串扰）同频串扰o相干串扰相干串扰o非相干串扰非相干串扰03210,a0,b解复用器光开关复用器abab12327智能的智能的OXC/OADM节点结构示意图节点结构示意图
