光纖通信系統(tǒng)2本章內(nèi)容簡介為了滿足全程全網(wǎng)各種通信的要求，需要對通信網(wǎng)在技術(shù)和經(jīng)濟相權(quán)衡的基礎(chǔ)上進行規(guī)劃和設(shè)計。對通信系統(tǒng)進行規(guī)劃和設(shè)計時，首要考慮的因素是系統(tǒng)的傳輸性能。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的各種傳輸性能指標（如誤碼、抖動、漂移和延時等）必須滿足系統(tǒng)傳輸性能的要求。本章主要講解系統(tǒng)的傳輸性能指標要求以及相應的系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃方法。

39.1數(shù)字傳輸模型目的方法分類49.1.1數(shù)字傳輸模型原理及意義一個通信連接是通信網(wǎng)中從用戶至用戶，包括參與交換和傳輸?shù)母鱾€部分(如用戶線，終端設(shè)備，交換機，傳輸系統(tǒng)等)的傳輸全程。通信連接是根據(jù)用戶需要建立的各種機線設(shè)備的臨時組合。這些實際的連接有長有短，結(jié)構(gòu)上有簡單有復雜，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)可能也不相同。5思考確定傳輸系統(tǒng)性能的模型應該按照什么原則設(shè)定？是按照系統(tǒng)性能最佳的組合，還是按照可能出現(xiàn)的最壞情況進行設(shè)計？

ITU-T提出了各種數(shù)字傳輸模型的建議。模型分為假設(shè)參考連接（HRX），假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）和假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS）等。在此基礎(chǔ)上，針對全光的光傳送網(wǎng)（OTN），ITU-T還提出了假設(shè)參考光通道（HROP）。9.1.2數(shù)字傳輸模型分類

假設(shè)參考連接（HRX）

假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）

假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS）67圖9-1標準數(shù)字假設(shè)參考連接HRX是按照最長距離和最壞情況下考慮的全程64kb/s連接國際部分4段國內(nèi)部分5段HRX實際上是極端情況下的系統(tǒng)模型，按HRX設(shè)計的系統(tǒng)能滿足實際中的性能要求8圖9-2標準數(shù)字假設(shè)參考連接（中等長度）國際部分只有1段國內(nèi)部分3段實際連接一般都比最長HRX短，因此引入了標準中等長度HRX9圖9-3標準數(shù)字假設(shè)參考連接（用戶接近ISC）注意與前2種模型的區(qū)別109.1.3光傳送網(wǎng)傳輸模型

光傳送網(wǎng)（OTN）是ITU-T最新的傳送網(wǎng)標準，ITU-T專門制定了建議G.8021對其誤碼性能進行了規(guī)范。為了與傳統(tǒng)的假設(shè)參考連接保持一致，G.8021建議針對OTN端到端誤碼性能也定義了一個27500km的假設(shè)參考光通道（HROP）。HROP引入了運營域的概念以取代了傳統(tǒng)的國內(nèi)和國際部分的劃分，其中包括本地運營域（LOD）、區(qū)域運營域（ROD）和骨干運營域（BOD），LOD和ROD可以看作是國內(nèi)部分，BOD是國外部分。

11圖9-4假設(shè)參考光通道9.2光接口性能9.2.1SDH光接口性能9.2.2WDM光接口性能121.SDH光接口分類ITU-T根據(jù)傳輸距離和所用技術(shù)將SDH光接口歸納為局內(nèi)通信、短距離局間通信和長距離局間通信三類。實際應用中分別使用不同代碼表示三類光接口。13表9-1SDH光接口分類應用場合局內(nèi)通信局間通信短距離長距離工作波長（nm）13101310155013101550光纖類型G.652G.652G.652G.652G.652G.654G.655目標傳輸距離（km）≤2~15~40~80STM等級STM-1STM-4STM-16STM-64I-1I-4I-16I-64S-1.1S-4.1S-16.1S-64.1S-1.2S-4.2S-16.2S-64.2L-1.1L.4.1L-16.1L-64.1L-1.2L-4.2L-16.2L-64.2L-1.3L-4.3L-16.3L-64.3142.SDH光接口參數(shù)

光線路碼型

系統(tǒng)工作波長范圍

光發(fā)送機接口

光通道

光接收機接口159.2.2WDM光接口參數(shù)

中心頻率偏差

光通道衰減

光通道色散16中心頻率偏差中心波長（頻率）偏差定義為標稱中心波長（頻率）與實際中心波長（頻率）之差。影響其大小的主要因素有激光器頻率啁啾、信號帶寬、非線性效應引起的頻譜展寬以及期間老化和溫度的影響。通道間隔n（GHz）50/100≥200最大中心頻率偏差（±GHz）待定n/517光通道衰減與SDH系統(tǒng)光通道衰減性能類似，WDM系統(tǒng)光通道衰減也是一個范圍，其最大值主要受限于光放大器增益以及反射等因素。18應用代碼Lx-y.zVx-y.zUx-y.z最大光通道衰減（dB）223344應用代碼nLx-y.znVx-y.z最大光通道衰減（dB）2233光通道色散應用代碼LVUnV3-y.2nL5-y.2nV5-y.2nL8-y.2目標傳輸距離（km）80120160360400600640最大色散（ps/nm）160024003200720080001200012800表中所給出的無線路放大器和有線路放大器WDM系統(tǒng)在G.652光纖上的光通道色散限值，目標距離的計算中假設(shè)光纖的色散系數(shù)是20ps/nm.km，比G.652光纖的實際色散系數(shù)值略大，也是基于最壞值的考慮。199.3光纖數(shù)字通信系統(tǒng)性能9.3.1誤碼9.3.2抖動9.3.3漂移9.3.4延遲2021

對于一個數(shù)字通信系統(tǒng)而言，誤碼是最易觀察到的傳輸損傷。顧名思義，誤碼表示由于傳輸過程中各種干擾、噪聲、畸變等導致的接收的信號與發(fā)送信號不一致的情況，即差錯。

數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼性能通常用誤碼率衡量，誤碼率是指在特定的一段時間內(nèi)所接收到的差錯誤碼元數(shù)目與在同一時間內(nèi)所收到的碼元總數(shù)之比9.3.1誤碼（Error）22比特誤碼率誤碼率的數(shù)值通常可用n×10-P的形式表示，其中P為一整數(shù)。對于數(shù)字系統(tǒng)來說，實際上指的是比特誤碼率(BER)，它是指每個碼元為1比特時的誤碼率，其表達式為：

(9-2)23考察誤碼率的重要意義誤碼率是衡量數(shù)字系統(tǒng)傳輸質(zhì)量好壞的一個主要指標。對于不同的通信業(yè)務(wù)，誤碼的影響后果也不同。對誤碼發(fā)生的形態(tài)和原因、誤碼的評定方法以及誤碼全程指標的確定和在網(wǎng)絡(luò)各組成部分的合理分配等問題的研究都是十分重要的，是提供光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。241.誤碼產(chǎn)生原因絕大多數(shù)的誤碼發(fā)生形態(tài)可歸為兩類：一類是誤碼顯示出隨機發(fā)生形態(tài)，即誤碼往往是單個隨機發(fā)生的，具有偶然性。另一類誤碼常常是突發(fā)的，成群發(fā)生的，這種誤碼在某個瞬間可能集中發(fā)生，而在其它大部分時間可能處于幾乎沒有誤碼的狀態(tài)。誤碼發(fā)生的原因是多方面的。理想的光纖傳輸系統(tǒng)是十分穩(wěn)定的傳輸通道，基本上不受外界電磁干擾的影響，造成誤碼的主要內(nèi)部機理有下列幾類：各種噪聲源、色散引起的碼間干擾、定位抖動產(chǎn)生的誤碼及復用器、交叉連接設(shè)備和交換機的誤碼等。259.2.3誤碼特性的評定方法1.長期平均比特誤碼率

平均誤碼率是指測量期間內(nèi)收到的錯誤比特數(shù)與同一時期傳送的全部比特數(shù)之比。用長期平均比特誤碼率的方法來評定誤碼，即是在較長的統(tǒng)計時間內(nèi)，考查其平均比特誤碼率不超過某一定值來衡量誤碼率的水平。長期平均誤碼率適用于誤碼是單個隨機發(fā)生的情況。26長期平均誤碼率的缺點對于突發(fā)的群誤碼的情況，長期平均誤碼率不能正確地進行評定。因為可能在某一限定時間內(nèi)，由于突發(fā)群誤碼而導致誤碼率遠遠超過可以接收的水平，而在其它時間內(nèi)誤碼率非常小，結(jié)果二者的長期平均誤碼率仍保持合格，這樣高誤碼率發(fā)生時期對通信業(yè)務(wù)質(zhì)量影響并未反映出來，或者說沒有表示出誤碼隨時間的分布特性，因此采用這種評定方法有很大的局限性。27為了能正確地反映誤碼的分布信息，ITU-TG.821建議采用時間率的概念來代替平均誤碼率的評定方法。所謂誤碼時間率是以比特誤碼率超過規(guī)定閾值(BERT)的百分數(shù)來表示的。這是在一個較長的時間TL內(nèi)觀察誤碼，記錄每次平均取樣觀測時間T0內(nèi)的誤碼個數(shù)或誤碼率超過某一定值m的時間百分數(shù)。2.誤碼的時間百分數(shù)28圖9-5誤碼率隨時間的變化只要T0和TL選擇恰當，就可以用來評價各種數(shù)字信息在單位時間內(nèi)誤碼的程度以及誤碼超過某一規(guī)定值的時間占總測量時間的百分數(shù)。因此，是比較適用和便于測量的評定方法。T0為取定的適合于評定各種業(yè)務(wù)的單位時間，TL為測量誤碼率總時間。誤碼時間率閾值（BERT）

在ITU-TG.821建議中，把誤碼劣化狀態(tài)劃分為三個領(lǐng)域來考慮：

可以正常通信的領(lǐng)域，即可接受的領(lǐng)域，其閾值為1×10-6。

可以通信但質(zhì)量有所劣化的領(lǐng)域，即劣化領(lǐng)域，其閾值為1×10-6～1×10-3。

不能通信的領(lǐng)域，即不可接受的領(lǐng)域，其閾值為1×10-3。2930（1）N×64Kbit/s數(shù)字連接的誤碼性能

ITU-T建議G.821定義了2個參數(shù)來度量N×64Kbit/s(N≤31)通路27500km全程端到端連接的誤碼性能。

誤碼秒(ES)表示至少有一個誤碼的秒。

嚴重誤碼秒(SES)表示BER≥1×10－3的秒。3.誤碼性能的規(guī)范31誤碼性能要求ITU-T建議G.821對于N×64Kbit/s(N≤31)全程27500km端到端連接誤碼性能要求如下表所示。參數(shù)表示性能要求誤碼秒ESES占可用時間的比例ES％<8％嚴重誤碼秒SESSES占可用時間的比例SES％<0.2％32圖9-6N×64Kbit/s連接全程誤碼指標的分配33（2）高比特率數(shù)字通道的性能誤碼性能參數(shù)G.826性能參數(shù)是以“塊”為基礎(chǔ)的一組參數(shù)。所謂“塊”指一系列與通道有關(guān)的連續(xù)比特，當同一塊內(nèi)的任意比特發(fā)生差錯時，就稱該塊是差錯塊。ITU-T所規(guī)定的3個高比特通道誤碼性能參數(shù)如下：

誤塊秒比(ESR)

嚴重誤塊秒比(SESR)背景誤塊比(BBER)高比特通道誤碼性能參數(shù)誤塊秒比（ESR）：當某1秒具有1個或多個差錯塊或至少出現(xiàn)1個網(wǎng)絡(luò)缺陷時就稱為誤塊秒（ES）。在規(guī)定測量間隔內(nèi)出現(xiàn)的誤塊秒數(shù)與總的可用時間之比稱為誤塊秒比（ESR）。

嚴重誤塊秒比（SESR）：當某1秒內(nèi)包含有不少于30％的差錯塊或者至少出現(xiàn)1種缺陷時認為該秒為嚴重誤塊秒（SES）。在規(guī)定的測量時間內(nèi)出現(xiàn)的SES數(shù)與總的可用時間之比稱為嚴重誤塊秒比（SESR）。

背景誤塊比（BBER）：指扣除不可用時間和SES期間出現(xiàn)的差錯塊以后所剩下的差錯塊。

BBE數(shù)與扣除不可用時間和SES期間所有塊數(shù)后的總塊數(shù)之比稱背景誤塊比（BBER）。3435誤碼性能要求ITU-T建議G.826對高比特率通道全程27500km端到端通道誤碼性能要求見下表所示。速率Mbit/s1.5～5>5～15>15～55>55～160>160～3500比特/塊800～50002000～80004000～200006000～2000015000～30000ESR0.040.050.0750.16未定SESR0.0020.0020.0020.002未定BBER2×10－42×10－42×10－42×10－410－436誤碼指標的分配為了將27500km的指標分配給各組成部分，G.826建議采用了按區(qū)段分配的基礎(chǔ)上再結(jié)合按距離分配的方法。這種分配方法技術(shù)上更加合理，且能照顧到大國及小國的利益。37圖9-7高比特率通道全程誤碼指標分配光傳送網(wǎng)誤碼規(guī)范通道類型比特率塊數(shù)/秒SESRBBERODU12.5Gbit/s2042010-32×10-5ODU210Gbit/s8202510-35×10-6ODU340Gbit/s32949210-31.25×10-638399.3.2抖動（Jitter）抖動是數(shù)字信號傳輸過程中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象。抖動的定義是：數(shù)字信號的各有效瞬間對其理想時間位置的短時偏移。所謂短時偏移是指變化頻率高于10Hz的相位變化，對應的低于10Hz的變化稱為漂移。

對于高速大容量光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)而言，隨著傳輸速率的提高，脈沖的寬度和間隔越窄，抖動的影響就越顯著。因為抖動使接收端脈沖移位，從而可能把有脈沖判為無脈沖，或反之，把無脈沖判為有脈沖，從而導致誤碼。40?t1?t2?t3?t4發(fā)送信號接收信號抖動示意圖41抖動的單位抖動的大小或幅度通常可用時間、相位度數(shù)或數(shù)字周期來表示。根據(jù)ITU-T建議，普遍采用數(shù)字周期來度量，即用“單位間隔”或稱時隙(UI)來表示。1UI相當于1比特信息所占有的時間間隔，它在數(shù)值上等于傳輸比特率的倒數(shù)。抖動可以分為相位抖動和定時抖動。所謂相位抖動是指傳輸過程中所形成的周期性的相位變化。所謂定時抖動是指脈碼傳輸系統(tǒng)中的同步誤差。42表9-9PDH系列信號對應的UI值碼速率Mbit/s2.0489.44834.368139.264單位抖動(ns)48811829.17.18431.抖動的來源在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動的來源有以下幾個方面：線路系統(tǒng)的抖動隨機性抖動系統(tǒng)性抖動復用器的抖動PDH復用器抖動SDH復用器抖動44線路系統(tǒng)的抖動隨機性抖動源各種噪聲源 定時濾波器失諧時鐘相位噪聲系統(tǒng)抖動源碼間干擾限幅器的門限偏移激光器的圖案效應45復用器的抖動（1）PDH復用器的抖動PDH體制采用插入比特的正碼速調(diào)整方法，在接收解復用側(cè)，需要把這些附加的插入比特全部扣除，從而形成了帶空隙的脈沖序列，由這樣的非均勻脈沖序列所恢復的時鐘就會帶有相位抖動。（2）SDH復用器的抖動在SDH復用器中采用指針調(diào)整機制。指針調(diào)整將產(chǎn)生相位躍變。由于指針調(diào)整是按字節(jié)為單位進行的，一個字節(jié)含8bit，因而一次字節(jié)調(diào)整將產(chǎn)生8UI的相位躍變。462.抖動性能的規(guī)范

PDH網(wǎng)的抖動性能規(guī)范網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動設(shè)備輸入口的抖動和漂移容限設(shè)備抖動傳遞特性

SDH網(wǎng)的抖動性能規(guī)范網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動設(shè)備輸入口的抖動和漂移容限479.3.3漂移（Wander）9.4.1漂移的概念

漂移的定義為數(shù)字信號的特定時刻(例如最佳抽樣時刻)相對其理想時間位置的長時間偏移。引起漂移的一個最普通的原因是環(huán)境溫度變化，它會導致光纜傳輸特性發(fā)生變化，從而引起傳輸信號延時的緩慢變化。因此漂移可以簡單地理解為信號傳輸延時的慢變化。489.3.4延時（Delay）信號從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方總是需要一定時間的，所需的時間就是信號傳輸延時。嚴格說，延時是指數(shù)字信號傳輸?shù)娜貉訒r，即數(shù)字信號以群速通過一個數(shù)字連接所經(jīng)歷的時間，又稱包絡(luò)延時。當延時過大時會使通路發(fā)生困難，因此必須加以控制。49延遲的產(chǎn)生在整個端到端通信連接中，可能產(chǎn)生延時的環(huán)節(jié)很多，主要由下面幾方面：傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和其它數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生的延時

SDH引入的延時509.4光纖通信系統(tǒng)的可用性對光纖通信的要求是迅速、準確和連接不間斷地工作。因此對系統(tǒng)的可靠性提出了較高的要求。

注意可靠性（Reliability）和可用性（Availability）的概念是不一樣的?？煽啃灾傅氖悄硞€產(chǎn)品和系統(tǒng)在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性；而可用性指的是在要求的外部資源和條件得到保證的前提下，某個產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時刻或時間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。換而言之，可用性是產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠性、維修性和維修保障性的綜合反映。

51可靠性和可用性表示方法通常用來表示系統(tǒng)可靠性的參數(shù)有兩個：一個是平均故障間隔時間(MTBF)，單位為小時；另一個是故障率(λ)，單位為1/小時。λ＝1/MTBF。當λ采用10-9/小時作為計量單位時，稱為Fit，即1Fit＝10-9/小時。52可用性系統(tǒng)的可用性是指在給定的時間間隔內(nèi)處于良好工作狀態(tài)的能力。系統(tǒng)的可用性(A)用系統(tǒng)的可用時間與規(guī)定的總工作時間的比值來表示，即：式中：A為可用性可用時間即為系統(tǒng)的平均故障間隔時間MTBF

總的工作時間包括：平均故障間隔時間(MTBF)和平均故障修理時間(MTTR)所以

(9-4)53不可用性當用失效率(不可用性)進行計算時，表達式為：式中F為失效率不可用時間即平均故障修理時間(MTTR)，所以

(9-6)由于MTTR值較小，故式(9.6)可近似為

(9-7)因此

(9-8)549.4.2光纖通信系統(tǒng)可用性計算光纖通信系統(tǒng)主要包括PCM復用設(shè)備、光端機、中繼機、光纜、供電設(shè)備、備用轉(zhuǎn)換設(shè)備等。光纖通信多采用熱備用系統(tǒng)和自動保護倒換設(shè)備來提高系統(tǒng)的可用性。設(shè)主用系統(tǒng)為n個，備用系統(tǒng)為m個，主、備用系統(tǒng)比為n：m。若單個系統(tǒng)失效率為F0，在（n+m）個系統(tǒng)中，只要有任意（m+1）個以上系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就不能確保n個主用系統(tǒng)均正常工作。55可用性計算分析（1）（m+1）個系統(tǒng)同時出現(xiàn)故障的概率為(F0)m+1，所以在（n+m）個系統(tǒng)中，任意（m+1）個系統(tǒng)同時出現(xiàn)的故障概率為Cn+mm+1(F0)m+1，同理，在（n+m）個系統(tǒng)中，任意（m+2）個系統(tǒng)同時出現(xiàn)故障概率為Cn+mm+2(F0)m+2。因此，n個主用系統(tǒng)中有任何系統(tǒng)發(fā)生故障的失效率為：

(9-9)56可用性計算分析（2）一般情況下，在（n+m）個系統(tǒng)中，任意（m+2）個以上系統(tǒng)同時出現(xiàn)故障的概率相對很小，因此式(9-9)中，僅取第一項就能滿足精度要求，所以，式(9-9)可近似為(9-10)假設(shè)各個主用系統(tǒng)失效率相同，則每個主用系統(tǒng)發(fā)生故障的失效率為

(9-11)若系統(tǒng)中無備用系統(tǒng)即m＝0，則：F主＝F0。579.4.3光纖通信系統(tǒng)可用性指標要求對光纖通信系統(tǒng)可用性的要求是：希望系統(tǒng)和設(shè)備正常運行時間應盡可能長，維護工作盡可能少。我國在“光纜通信進網(wǎng)要求”中提出5000km光纜通信系統(tǒng)雙向全程容許每年4次全阻故障。當取平均故障修復時間為6小時時，系統(tǒng)雙向全程的可用性可達到99.73％，折算到280km數(shù)字段的可用性為99.985％，420km數(shù)字段的可用性為99.9％。對于市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)，若取平均故障修復時間為0.5小時，則50km市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)可用性可達99.99％?？捎眯蚤L度換算見式9-12。589.5光纖通信系統(tǒng)設(shè)計

統(tǒng)計法統(tǒng)計法的基本思想就是假設(shè)允許一個預先確定的足夠小的系統(tǒng)先期失效概率，從而獲取所需的系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)（如再生段距離等）。最壞值法最壞值設(shè)計法，就是在設(shè)計系統(tǒng)的主要參數(shù)（如再生段距離）時，將所有的參數(shù)均按照最壞值選取，而不管其具體分布。影響系統(tǒng)設(shè)計的主要因素

功率預算

光源頻率啁啾

色度色散

偏振模色散

非線性59最壞值法設(shè)計過程

對于光纖通信系統(tǒng)而言，最主要的影響系統(tǒng)的因素是光纖損耗和色散，而其他的影響因素也可以換算成相應的功率代價。因此，工程中使用最壞值法時，可以分別計算僅考慮損耗和色散的不同情況，在計算完成后進行比較和分析，取其中較為保守的值作為設(shè)計結(jié)果。

如僅考慮光纖損耗則稱為衰減受限系統(tǒng)，僅考慮色散的影響則稱為色散受限系統(tǒng)。60611.衰減受限系統(tǒng)中繼距離計算62衰減限制系統(tǒng)中繼距離的計算

(9-13)式中：L－最大中繼距離(km)

Ac－S、R點間增加的光連接器衰減(dB)

As－光纖固定接頭平均衰減(dB／Km)Af—光纖的平均衰減(dB／Km)

Mc－光纜的富余度(dB／Km)ASR：系統(tǒng)S點和R點之間光纜線路容許的衰減(dB)

ASR=PS－PR－MePS－發(fā)送平均光功率(在S點測出的值)(dBm)PR－光接收機靈敏度(在R點測出的值)(dBm)

Me－設(shè)備富余度(dB)Me包括系統(tǒng)積累抖動、均衡失調(diào)、外界干擾等。632.色散受限系統(tǒng)中繼距離計算在高速率光纖通信系統(tǒng)中，只考慮色散的影響，則系統(tǒng)的最大中繼距離主要由光纖的色散來確定，稱為色散限制系統(tǒng)。對于色散限制系統(tǒng)，首先應確定所設(shè)計的再生段的總色散（ps/nm），再據(jù)此選擇合適的系統(tǒng)分類代碼及相應的一整套光參數(shù)。通常，最經(jīng)濟的設(shè)計應該選擇這樣一類分類代碼，它的最大色散值大于實際設(shè)計色散值，同時在滿足要求的系統(tǒng)分類代碼中具有最小的最大色散值。64色散限制系統(tǒng)中繼距離的計算色散限制系統(tǒng)可達的再生段距離的最壞值可以用下式估計（9-14）其中DSR為S點和R點之間允許的最大色散值，可以由光接口參數(shù)規(guī)范中查到。Dm為允許工作波長范圍內(nèi)的最大光纖色散，單位為ps/（nm·km），可以根據(jù)公式求得，也可取光纖色散分布最大值。在工程中的一個較為簡明的工程計算公式表示為（9-15）

式中α為啁啾系數(shù)，λ單位為nm，B的單位為Tb/s。65本章小結(jié)和知識點數(shù)字傳輸模型光接口性能光纖數(shù)字通信系統(tǒng)性能光纖通信系統(tǒng)的可用性光纖通信系統(tǒng)設(shè)計光纖通信系統(tǒng)67光纖接入網(wǎng)用戶側(cè)的業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)的話音為主逐漸向包括話音、視頻及各種交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融和的方向發(fā)展。接入網(wǎng)成為通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展的重點。光接入網(wǎng)是指在接入網(wǎng)中采用光纖作為主要傳輸媒質(zhì)的接入技術(shù)，具有傳輸容量大、傳輸距離長、對業(yè)務(wù)透明性好等優(yōu)點，是固定接入領(lǐng)域內(nèi)最佳的解決方案。本章主要介紹光接入網(wǎng)原理及主要技術(shù)。教學課時為2學時。6810.1光接入網(wǎng)

通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展成為覆蓋全球的規(guī)模非常大的網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)上而言可以分為公共網(wǎng)絡(luò)和用戶網(wǎng)絡(luò)（也稱用戶駐地網(wǎng)）兩部分。

接入網(wǎng)是各類用戶與公共網(wǎng)絡(luò)進行通信，實現(xiàn)用戶側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)業(yè)務(wù)互通的最重要的網(wǎng)絡(luò)組成部分。6910.1.1接入網(wǎng)概述ITU-T建議G.902對接入網(wǎng)的定義如下：接入網(wǎng)是由業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實體（如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成的、為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需要的傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3接口進行配置和管理。G.902建議中涉及的傳送實體是為提供各類通信業(yè)務(wù)所必要的傳送承載能力、由各類有線和無線技術(shù)構(gòu)成的通信系統(tǒng)。70Y.1231IP接入網(wǎng)隨著Internet和各種IP類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應用的快速普及，ITU-T提出了適應于IP業(yè)務(wù)的IP接入網(wǎng)定義。建議Y.1231將IP接入網(wǎng)定義為IP用戶和ISP之間為提供所需的、接入到IP業(yè)務(wù)的能力的網(wǎng)絡(luò)實體的實現(xiàn)。Y.1231定義的接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)形式都較G.902靈活。為便于讀者理解和把握接入網(wǎng)的總體概念，本章中所涉及的接入網(wǎng)內(nèi)容主要以G.902建議為參照。712.接入網(wǎng)的定界接入網(wǎng)所覆蓋的范圍是由三個接口來定界，即網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）與業(yè)務(wù)節(jié)點（SN）相連；用戶側(cè)經(jīng)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）與用戶相連；管理側(cè)經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)（TMN）相連，不具備Q3接口時通常需經(jīng)由協(xié)調(diào)設(shè)備（MD）與TMN相連。SN是提供業(yè)務(wù)的實體，是一種可以接入各種交換型和/或永久連接型電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)單元。72圖10-1接入網(wǎng)的定界733.接入網(wǎng)分層模型為了便于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與管理，接入網(wǎng)按垂直方向分為三個獨立的層次。其中每一層為其相鄰的高階層提供傳送服務(wù)，同時又使用相鄰的低階層所提供的傳送服務(wù)，這三層分別是電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層。在網(wǎng)絡(luò)分層后，每一層仍顯得很復雜，因此可以進一步將每一層網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個子網(wǎng)，每一個子網(wǎng)又可以進一步分割成若干個更小的子網(wǎng)。74圖10-2接入網(wǎng)通用協(xié)議參考模型754.接入網(wǎng)的主要特點（1）功能相對簡單（2）業(yè)務(wù)多樣性（3）網(wǎng)徑較?。?）成本敏感（5）施工難度較高（6）對環(huán)境的適應能力強76圖10-3接入網(wǎng)分類示意圖線對增容技術(shù)PG數(shù)字用戶線技術(shù)（xDSL）電力線接入技術(shù)PLC有線接入網(wǎng)無線接入網(wǎng)有線無線混合接入網(wǎng)接入網(wǎng)銅線接入網(wǎng)光纖接入網(wǎng)光纖銅線混合接入網(wǎng)（HFC）固定終端無線接入網(wǎng)移動終端無線接入網(wǎng)有源光纖接入網(wǎng)AON無源光纖接入網(wǎng)PON7710.1.2光纖接入網(wǎng)光纖接入網(wǎng)（OAN，OpticalAccessNetwork）是指在接入網(wǎng)中采用光纖作為主要傳輸媒質(zhì)來實現(xiàn)信息傳送的網(wǎng)絡(luò)形式。它不是傳統(tǒng)意義上的光纖傳輸系統(tǒng)，而是針對接入網(wǎng)環(huán)境所設(shè)計的特殊的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。781.光纖接入網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)光纖接入網(wǎng)采用光纖作為主要傳輸媒質(zhì)，而局側(cè)和用戶側(cè)發(fā)出和接收的均為電信號，所以在局側(cè)要進行電/光變換，在用戶側(cè)要進行光/電變換，才可實現(xiàn)中間線路的光信號傳輸。一個一般意義上的光纖接入網(wǎng)示意圖如圖10-4所示。一個光接入網(wǎng)主要由光線路終端OLT、光分配網(wǎng)絡(luò)ODN和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU

等組成。79圖10-4光纖接入網(wǎng)示意圖80圖10-5光纖接入網(wǎng)的參考配置81有源光網(wǎng)絡(luò)AON和無源光網(wǎng)絡(luò)PON無源光網(wǎng)絡(luò)PON是指在OLT和ONU之間沒有任何有源的設(shè)備而只使用光纖等無源器件。PON對各種業(yè)務(wù)透明，易于升級擴容，便于維護管理。有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）中，用有源設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如SDH環(huán)網(wǎng)）的ODT代替無源光網(wǎng)絡(luò)中的ODN，傳輸距離和容量大大增加，易于擴展帶寬，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運行的靈活性大，不足的是有源設(shè)備需要機房、供電和維護等輔助設(shè)施。82圖10-6ODN中的光通道83光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有總線形、環(huán)形和星形。由此又可以派生出樹形、雙星形、環(huán)形－星形等結(jié)構(gòu)，如圖10-7所示。圖10-7光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)848510.1.3光纖接入網(wǎng)的應用類型根據(jù)ONU位置的不同，可以將OAN劃分為幾種基本的應用類型，即光纖到路邊FTTC、光纖到樓FTTB、光纖到家或辦公室FTTH/FTTO等。從發(fā)展來看，光接入網(wǎng)的普及主要受到成本和內(nèi)容等多方面的制約，從長遠來看，以FTTH/O＋家庭（辦公室）無線網(wǎng)的形式實現(xiàn)寬帶接入可能是一種較好的選擇。8610.1.4光接入網(wǎng)性能指標光接入網(wǎng)的性能指標既包括了物理層的光纖傳輸、光通道衰減、雙向鏈路光功率預算等，也包括了誤碼和抖動性能，對于特定的光接入網(wǎng)技術(shù)，還可能包含了帶寬分配、擁塞控制和流量控制等性能指標。光接入網(wǎng)中最主要的性能指標之一是鏈路的光功率預算，也即OLT與ONU間允許的能量損失。表示為87表10-1分光器插入損耗分光器類型1:21:41:8或2:81:16或2：161:32或2:32FBT或PLC≤3.6dB≤7.3dB≤10.7dB≤14dB≤17.7dB表10-2最大光鏈路衰減88序號接口（光纖線路最長傳輸距離1310nm時最大光鏈路衰減（dB）1490nm時最大光鏈路衰減（dB）11000Base-PX20U接口20km24-21000Base-PX20D接口20km-23.58910.1.2光接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

突發(fā)收發(fā)技術(shù)

突發(fā)同步技術(shù)

測距技術(shù)

多址接入技術(shù)

動態(tài)帶寬分配技術(shù)

光功率的動態(tài)調(diào)節(jié)

服務(wù)質(zhì)量和安全技術(shù)90突發(fā)收發(fā)技術(shù)光接入網(wǎng)中需要具有突發(fā)收發(fā)的能力。例如對于采用TDMA的ONU而言，每個ONU只能在每一幀的特定時刻發(fā)送上行信號，因此需要有快速的功率開啟和切斷的功能。同時對于光接入網(wǎng)中發(fā)送機的消光比也有較高的要求。多個ONU對應于一個OLT，在每一時刻只有一個ONU發(fā)送信號，其他所有ONU都應處于關(guān)斷狀態(tài)，此時要求其余所有ONU的殘留光之和不能對正在發(fā)光的ONU產(chǎn)生影響。OLT側(cè)也有類似的問題。如多個ONU發(fā)送的信號到達OLT側(cè)會有功率的波動，OLT的接收機需要能靈活快速地調(diào)整接收電平，迅速地接收和恢復數(shù)據(jù)。91突發(fā)同步技術(shù)

由于各ONU與OLT的距離不同，因此各個信元信號經(jīng)傳輸延遲后，到達OLT時的比特相位不同，OLT接受到從ONU來的短脈沖數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流的比特相位各不相同且是未知。由于組成上行幀的各ONU傳輸?shù)男旁獢?shù)有限，為了不丟失有用信息，需有較快的比特同步，OLT處的比特同步必須在每個上行ONU短脈沖數(shù)據(jù)流期間建立。使得快速比特同步電路在幾個比特周期內(nèi)與輸入數(shù)據(jù)同步，從而把每個ONU發(fā)送的信號正確恢復出來。92測距技術(shù)光接入網(wǎng)的環(huán)境是典型的點到多點方式，由于各個ONU到OLT的距離不等，為了防止各個ONU所發(fā)上行信號發(fā)生沖突，OLT需要一套測距功能，以保證不同物理距離的ONU與OLT之間的“邏輯距離”相等，即傳輸延遲一致，以避免碰撞和沖突的出現(xiàn)。測距也即測量各個ONU到OLT的實際距離，并將所有的ONU到OLT的虛擬距離設(shè)置相等的過程。93測距實現(xiàn)測距過程分為三個子過程：靜態(tài)粗測距；靜態(tài)精測距；動態(tài)精測距。系統(tǒng)初始化時或當一個新的ONU加入時或一個ONU重新加電時，靜態(tài)粗測距起作用，為保證該過程對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊戄^小，采用低頻低電平信號作為測距信號；靜態(tài)精測距是達到所需測距精度的中間環(huán)節(jié)，每當ONU被重新激活時都要進行一次，它占據(jù)一個上行傳輸時隙；動態(tài)精測距是在數(shù)據(jù)傳輸過程中，使用數(shù)據(jù)信號來進行測距。精態(tài)精測距過程結(jié)束后，OLT指示ONU可以發(fā)送數(shù)據(jù)了，在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，OLT持續(xù)地測量各ONU環(huán)路延時，及時調(diào)整補償時延以適應各種因素對環(huán)路時延的影響。94多址接入技術(shù)時分多址接入TDMA

波分多址接入WDMA

碼分多址接入CDMA95時分多址接入技術(shù)TDMA上行傳輸時將時間分成若干個時隙，每一時隙內(nèi)只安排一個ONU以分組方式向OLT發(fā)送分組信息。每個ONU嚴格按照預先規(guī)定的順序依次發(fā)送。為了避免與OLT距離不同的ONU所發(fā)的上行信號在OLT處發(fā)生沖突，OLT需要有一套復雜的測距功能，不斷測量每一ONU與OLT之間的時延（即邏輯距離），指揮每一個ONU調(diào)整發(fā)送時間，使之不至于互相沖突。96波分多址接入技術(shù)WDMA波分多址接入WDMA方式是采用不同的波長對應于不同的ONU。采用單根光纖，兩個方向的信號（上行信號和下行信號），分別調(diào)在不同的波長上。各個ONU不同波長的上行光信號，送至光分路器并耦合進光纖，該復用信號到達OLT后，利用WDM器件可分出屬于各個ONU的光信號，再經(jīng)過光電檢測器，解調(diào)出電信號。上行傳輸（從ONU到OLT）必須工作在1310nm波長區(qū)，下行傳輸（OLT到ONU）工作在1310nm或1550nm波長區(qū)。當上、下行均工作在1310nm波長區(qū)時，上行信號處于1310nm波長區(qū)高端，下行信號處于1310nm波長區(qū)低端。97碼分多址接入技術(shù)CDMA碼分多址接入CDMA方式是為每一個ONU分配一個多址碼，并將各ONU的上行信碼與其進行模二加后，再去調(diào)制具有相同波長的激光器，經(jīng)光分路器（OBD）合路后傳輸?shù)絆LT，通過檢測、放大和模二加等電路后，恢復出ONU送來的上行反碼。98

動態(tài)帶寬分配在上行方向，任意時刻不同ONU對帶寬的需求是不一樣的，這就涉及到帶寬分配及其算法的問題。帶寬分配要求提供一套最有效的在盡可能保證每個ONU需求的同時高效利用網(wǎng)絡(luò)資源的手段。帶寬分配算法既要考慮連接業(yè)務(wù)的性能特點和其服務(wù)質(zhì)量的要求，又要考慮接入控制的實時性。動態(tài)帶寬分配可以通過包括消息和狀態(tài)機等技術(shù)來實現(xiàn)。99光功率的動態(tài)調(diào)節(jié)每個ONU與中心接收機的光路損耗是不同的，所以中心節(jié)點的光接收機必須能夠應付從一個突發(fā)到另一個突發(fā)的不同的光接受功率，因此，接收機需要較大的動態(tài)范圍，并且能夠設(shè)定門限快速區(qū)分比特“0”和比特“1”。此外每個傳輸節(jié)點的輸出功率將根據(jù)該節(jié)點的光路損耗而進行調(diào)節(jié)，從而降低對光接收機的動態(tài)范圍的要求。100服務(wù)質(zhì)量和安全技術(shù)光接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量和安全技術(shù)是保證用戶對于不同業(yè)務(wù)類型需求的關(guān)鍵技術(shù)。采用TDM方式傳送下行數(shù)據(jù)的光接入網(wǎng)，必須采取一定的認證和鑒權(quán)機制，以保證每一個ONU只能獲得自己所需的信息。而對于上行信號而言，需要采取認證機制以保證只有合法的ONU可以與OLT建立連接。同時針對用戶的不同類型的業(yè)務(wù)，如對時延、誤碼率等要求不同的話音和視頻業(yè)務(wù)等采取不同的對策加以區(qū)別對待。10110.1.3無源光接入網(wǎng)PON

在光接入網(wǎng)中如果ODN全部是由無源器件組成，不包括任何有源節(jié)點，則這種光接入網(wǎng)就是無源光接入網(wǎng)PON。PON中的ODN部分僅由光分路器、光纜等無源器件組成，因此PON具有極高的可靠性，同時對環(huán)境的依賴程度小，是光接入網(wǎng)中最為看好的技術(shù)。同時，PON方案也是實現(xiàn)光接入網(wǎng)FTTH的各種方案中成本最低的.圖10-12實現(xiàn)FTTH方案成本對比

102103PON雙向傳輸一般情況下，PON中只采用一個分光器，稱為一級分光模式。近年來，由于FTTH的需求日益增加，也開始采用多個分光器級聯(lián)使用的模式，稱為二級分光。PON雙向傳輸?shù)某Ｓ梅椒ㄊ窍滦行盘柺褂?490nm波長，上行信號使用1310nm波長。如果PON的分路比較高，即一個OLT需要連接較多ONU，且傳輸距離較長時，也可考慮在OLT側(cè)設(shè)置光放大器，提高總的下行功率。ITU-T在G.983系列建議中規(guī)定，PON的分路比至少支持1：16或更高（目前多為1：32或1：64），OLT與ONU之間的物理距離不得少于20km。104基于ATM的APONAPON是基于ATM的PON接入技術(shù)，最早由全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)組織（FSAN）于20世紀90年代提出，并由ITU-T完成標準化。APON下行方向采用TDM方式，并通過信頭的虛通道標識符／虛通路標識符（VPI/VCI）進行二級尋址，并根據(jù)不同業(yè)務(wù)的QoS（服務(wù)質(zhì)量）進行不同的轉(zhuǎn)接處理。上行方向則采用TDMA方式，各個ONU以最小1個ATM信元對應的時隙占用上行帶寬。105圖10-13APON結(jié)構(gòu)示意圖106圖10-14APON幀結(jié)構(gòu)107基于Ethernet的EPONEPON是由國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE提出并標準化。IEEE的第一英里以太網(wǎng)EFM（EthernetintheFirstMileStudy）工作組于2002年7月制定了EPON草案。EPON的ODN由無源分光器件和光纖線路構(gòu)成，EFM確定分路器的分光能力在1：16到1：128之間。上行和下行線路的光信號使用兩個不同波長（1310nm/1490nm），速率均為1Gbit/s，傳輸距離可達20km。108EPON上下行方案在下行鏈路上，OLT以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。通過1：N的無源分光器，數(shù)據(jù)幀到達各ONU，ONU通過檢查接收到的數(shù)據(jù)幀的目的媒體接入控制（MAC）地址和幀類型（如：廣播幀、OAM幀）來判斷是否接收此幀．在上行鏈路上，各ONU的數(shù)據(jù)幀以突發(fā)方式通過共同的無源分配網(wǎng)傳輸?shù)絆LT，因此必須有一種多址接入方式保證每個激活的ONU能夠占用一定的上行信道帶寬?？紤]到業(yè)務(wù)的不對稱性和ONU的低成本，EFM工作組決定在上行鏈路上采用TDMA方式。109圖10-15EPON下行信號示意110圖10-16EPON上行信號示意111千兆比特兼容的無源光接入網(wǎng)GPONITU-T在APON基礎(chǔ)上，提出了千兆比特兼容的無源光接入網(wǎng)GPON。GPON的主要設(shè)想是在PON上傳送多業(yè)務(wù)時保證高比特率和高效率。由于GPON一開始就自下而上地重新考慮了PON的應用和要求，為新的方案奠定了基礎(chǔ)，不再基于早先的APON標準。它一方面保留了與PON不是直接相關(guān)的許多功能，如OAM消息、DBA等；另一方面GPON則基于完全新的傳輸會聚（TC）層。GPON采用的是一個以幀為基礎(chǔ)的協(xié)議，用通用成幀程序（GFP）作業(yè)務(wù)映射。112GPON總體目標幀結(jié)構(gòu)可以從622Mbit/s擴展到2.5Gbit/s，并支持不對稱比特率；對任何業(yè)務(wù)都保證高帶寬利用率和高效率；把任何業(yè)務(wù)（TDM和分組）都通過GFP裝入125μs的幀中；對純TDM業(yè)務(wù)作高效率的無開銷傳送；通過帶寬指示器為每一ONT動態(tài)分配上行帶寬。113圖10-17GPON總體結(jié)構(gòu)114圖10-18GPON協(xié)議模型115圖10-21上行接入控制示例新型PONWDMPONTDM-WDM混合PONXGPON和NGPON通信與信息工程學院11610.2計算機高速互聯(lián)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)10.2.1光纖分布式數(shù)據(jù)接口10.2.2光纖通道10.2.3高速計算機光互連技術(shù)通信與信息工程學院11710.3智能光網(wǎng)絡(luò)

智能光網(wǎng)絡(luò)是下一代的光網(wǎng)絡(luò)，具有自動發(fā)現(xiàn)功能，包括能夠自動地發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)、拓撲、資源的變化；具有強大的計算功能，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的這些變化，進行計算、分析、推理和判斷，根據(jù)資源有效配置這一原則最終做出決定；具有快速的動態(tài)的連接建立能力，并能為需要的業(yè)務(wù)提供保護和恢復功能；能夠提供不同類型的、不同優(yōu)先級的服務(wù)等。11810.3.1智能光網(wǎng)絡(luò)概述智能光網(wǎng)絡(luò)另一個重要的特征是能夠為用戶提供更新型、更多帶寬的服務(wù)，如按需帶寬業(yè)務(wù)、波長批發(fā)、波長出租、帶寬交易、光虛擬專用網(wǎng)（OVPN）等。學術(shù)界和工業(yè)界對于如何實現(xiàn)真正意義上的智能光網(wǎng)絡(luò)仍存在一些不同看法，目前包括ITU-T、IETF、OIF等國際標準化組織都對此投入了巨大的精力，其中以ITU-T主導的自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）被認為是現(xiàn)階段實現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)的主要方法，而IETF提出的通用多協(xié)議標記交換協(xié)議（GMPLS）是ASON的主要控制協(xié)議，OIF則側(cè)重于接口標準的開發(fā)和規(guī)范。11912010.3.2自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASONASON最早是在2000年3月由ITU-T的Q19/13研究組正式提出，相關(guān)標準化工作進展迅速。ITU-T先后制訂出G.807（自動交換傳送網(wǎng)絡(luò)功能需求）、G.8080（自動交換光網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）以及后續(xù)的ASON相關(guān)標準，IETF（因特網(wǎng)工程任務(wù)組）、OIF（光互聯(lián)網(wǎng)論壇）等組織也正在積極擴展通用多協(xié)議標記交換GMPLS協(xié)議，使其能成為ASON的路由和信令協(xié)議。121ASON基本思想ASON核心思想是在路由和信令控制下，完成自動交換連接功能的新一代光網(wǎng)絡(luò)。ASON首次將信令和選路引入傳送網(wǎng)，通過智能的控制層面來建立呼叫和連接，實現(xiàn)了真正意義上的路由設(shè)置、端到端業(yè)務(wù)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)自動恢復。

ASON的優(yōu)勢集中表現(xiàn)在其組網(wǎng)應用的動態(tài)、靈活、高效和智能方面。支持多粒度、多層次的智能，提供多樣化、個性化的服務(wù)是ASON的核心特征。

122圖10-29ASON的體系結(jié)構(gòu)123ASON中的連接在ASON中，一共定義了三種不同的連接：永久性連接（PC，PermanentConnection）交換式連接（SC，SwitchedConnection）軟永久性連接（SPC，Soft-permanentConnection）124圖10-30交換連接示意圖125ASON控制平面結(jié)構(gòu)控制平面是ASON的核心。就其實質(zhì)而言，控制平面是一個IP網(wǎng)絡(luò)。也就是說ASON控制平面實際上是一個能實現(xiàn)對下層傳送網(wǎng)進行控制的IP網(wǎng)絡(luò)?？刂破矫嬷饕ㄐ帕顓f(xié)議、路由協(xié)議和鏈路資源管理等。信令協(xié)議用于分布式連接的建立、維護和拆除等管理；路由協(xié)議為連接的建立提供選路服務(wù)；鏈路資源管理用于鏈路管理，包括控制信道和傳送鏈路的驗證和維護。126圖10-31ASON控制平面節(jié)點結(jié)構(gòu)組件127圖10-32分布式呼叫和連接管理模型128圖10-33ASON網(wǎng)絡(luò)路由工作框架129圖10-34路由組件構(gòu)成示意13010.3.3通用多協(xié)議標記交換GMPLSGMPLS（通用多協(xié)議標簽交換）由MPLS擴展而來，它對MPLS的標簽及LSP（標簽交換路徑）建立機制進行了擴展，從而產(chǎn)生了通用的標簽及通用LSP（GLSP）。GMPLS除了支持具有分組交換能力的接口，還支持具有時分、空分以及波長交換能力的接口。同時，GMPLS為光網(wǎng)絡(luò)提供了強有力的控制平面，從而使光網(wǎng)絡(luò)向?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)的演進成為可能。131控制平面引入GMPLS增加功能資源發(fā)現(xiàn)：跟蹤系統(tǒng)資源的可用性，例如業(yè)務(wù)量端口、帶寬以及復用能力；路由控制：提供路由能力、拓撲發(fā)現(xiàn)以及流量工程；連接管理：通過上面的功能為不同的業(yè)務(wù)提供端到端的業(yè)務(wù)配置，連接管理包括連接的建立、刪除、修改以及連接查詢；連接恢復：為網(wǎng)絡(luò)提供更進一步的保護。GMPLS控制平面可以提供一些在多設(shè)備廠家環(huán)境下傳統(tǒng)的管理平面很難提供的業(yè)務(wù)，它們包括端到端連接的配置、按需帶寬（BoD）、自動流量工程、附加的保護和恢復以及光虛擬專用網(wǎng)（OVPN）等。132圖10-37不同等級LSP嵌套關(guān)系示例10.4全光網(wǎng)全光網(wǎng)（AON）是指信息從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸完全在光域進行，以光節(jié)點取代現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的電節(jié)點，并用光纖將光節(jié)點連成為網(wǎng)，全部采用光波技術(shù)完成信息的傳輸和交換的寬帶網(wǎng)絡(luò)。它包括光傳輸、光放大、光再生、光選路、光交換、光存儲、光信息處理等先進的全光技術(shù)。全光網(wǎng)克服了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在傳送和變換時的電子瓶頸，減少了信息傳輸?shù)膿砣?，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。13310.4.1全光網(wǎng)原理全光網(wǎng)使用光節(jié)點取代了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的電節(jié)點（或光電混合節(jié)點），信號在通過光節(jié)點時不需要經(jīng)過光/電和電/光轉(zhuǎn)換，因此它不受檢測器、調(diào)制器等光電器件響應速度的限制，對比特速率和調(diào)制方式透明，可以大大提高節(jié)點的吞吐量，克服了原有電子交換節(jié)點的時鐘偏移、漂移、串話、響應速度慢、固有的RC參數(shù)等缺點。13410.4.2全光交換技術(shù)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中業(yè)務(wù)的處理只能在電域進行，需要在中間節(jié)點經(jīng)由光/電和電/光轉(zhuǎn)換，這種方式不僅成本高、結(jié)構(gòu)復雜，而且吞吐容量不足。

全光交換技術(shù)是指光網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不需要任何光/電和電/光轉(zhuǎn)換，可以直接在光域?qū)⑤斎牍庑盘柦粨Q輸出到不同的輸出端。根據(jù)實現(xiàn)方式不同，主要分為光路交換技術(shù)和光分組交換技術(shù)。135空分光交換空分光交換技術(shù)是指通過控制光選通元件的通斷，實現(xiàn)空間任意兩點（點到點、一點到多點、多點到一點）的直接光通道連接。實現(xiàn)的方法是通過空間光路的轉(zhuǎn)換加以實現(xiàn)。最基本的元件是光開關(guān)及相應的光開關(guān)陣列矩陣。136空分光交換137光波長交換

光波長交換（OpticalWavelengthSwitching）技術(shù)是以波分復用原理為基礎(chǔ)，主要分為波長選擇法交換和波長變換法交換。138圖10-41波分交換的原理框圖139光分組交換

光分組交換（OPS）是未來全光網(wǎng)的核心。在OPS的全光網(wǎng)中，業(yè)務(wù)層的數(shù)據(jù)包（例如IP數(shù)據(jù)）直接映射在光域的光分組上，由光域的光路由器或光交換機對光分組直接進行處理，從而實現(xiàn)真正意義上的全光交換。但是由于目前的技術(shù)限制，尚不能對光信號實現(xiàn)直接的存儲、隊列、緩沖和分發(fā)等功能。但是從長遠來看，全光的分組交換OPS是光交換的發(fā)展方向。140光突發(fā)交換光突發(fā)交換OBS結(jié)合了電路交換和分組交換兩者的優(yōu)點。突發(fā)是光突發(fā)交換網(wǎng)中的基本交換單元，它由控制突發(fā)分組（BCP，作用相當于分組交換中的分組頭）與突發(fā)數(shù)據(jù)BDP（凈載荷）兩部分組成。突發(fā)數(shù)據(jù)和控制分組在物理信道上是分離的，每個控制分組對應于一個突發(fā)數(shù)據(jù)，這也是光突發(fā)交換的核心設(shè)計思想。14110.4.3全光網(wǎng)節(jié)點技術(shù)

光交叉連接OXC

光分插復用器OADM

全光波長變換器142光纖通信系統(tǒng)144本章要點本章主要介紹包括相干光通信、光孤子技術(shù)、空間光通信和量子光通信等光纖通信新技術(shù)。本章教學課時為2學時。11.1相干光通信傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)采用的是強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD)技術(shù)，其單路信道帶寬很有限（受光源和檢測器件開關(guān)頻率的限制），難以適應高速率大容量光纖通信系統(tǒng)的要求。同時，對光源的直接強度調(diào)制技