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（提高單波長速率（如 OTDM） 、增加復(fù)用的波長數(shù)） 增大無電中繼距離（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、 一個電信網(wǎng)有兩大功能群：一個電信網(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)，是一個復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò)。 為了便于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和管理，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)洌瑥亩咕W(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)的層稱為服務(wù)者服務(wù)者(Server)，使用傳送服務(wù)的層稱為客戶客戶(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)無線傳輸網(wǎng)無線傳輸網(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(例如電路交換機或分組交換機)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)是相互獨立的。 通道層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)用于通道層接入點之間的信息傳遞并支持不同類型的電路層網(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中的虛通道功能類似。 能夠?qū)νǖ缹泳W(wǎng)絡(luò)的連接性進行管理控制是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)點提供合適的通道容量， 并且可以進一步分為： 段層網(wǎng)絡(luò)：段層網(wǎng)絡(luò)：為了保證通道層的兩個結(jié)點間

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)(簡稱物理層簡稱物理層)：指具體的支持段層網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì)，如光纜或無線。 SDH網(wǎng)中的還可以進一步細(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)分為獨立的三層，每層能在與其它層無關(guān)的情況下單獨加以規(guī)定，可以較簡便地對每層分別進行設(shè)計與管理；每個層網(wǎng)絡(luò)都有自己的操作和維護能力；從網(wǎng)絡(luò)的觀點來看，可以靈活地改變某一層， 不會影響到其它層。 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：國際網(wǎng)、國內(nèi)網(wǎng)國際網(wǎng)、國內(nèi)網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)等，并獨立地對每一部分行使管理。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)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行規(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單獨實體；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子網(wǎng)之間有固定拓?fù)潢P(guān)系的一種拓?fù)湓脕砻枋霾煌木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接點間的聯(lián)系，例如兩個交叉

9、連接設(shè)備之間的多個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： 接入點接入點CP： 連連接點接點LC：鏈路：鏈路連連接接TCP：終端連接點終端連接點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。 除了最簡單的點到點的物理拓?fù)渫猓?網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湟话阌?種類型： 線形線形 星形星形 樹形樹形 環(huán)形環(huán)形 網(wǎng)孔形網(wǎng)孔形鏈型鏈型星型星型樹型樹型環(huán)型環(huán)型網(wǎng)孔型網(wǎng)孔型1. 線形線形 將通信網(wǎng)的所有站點串聯(lián)起

11、來，并使首末兩個點開放， 就形成了線形拓?fù)洹Ｔ谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，要使兩個非相鄰點之間完成連接， 其間的所有點都必須完成連接功能。這是SDH早期應(yīng)用的比較經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑啄﹥啥耸褂媒K終端復(fù)用器端復(fù)用器(TM)，中間各點使用分插復(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)的所有點中有一個特殊的點與其余點以輻射的形式直接相連，而其余點之間相互不能直接相連時，就形成了星形拓?fù)洌址Q樞紐形拓?fù)錁屑~形拓?fù)洹Ｔ谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，除了特殊點外的任意兩點間的連接都是通過特殊點進行的，特殊點為經(jīng)過的信息流進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(樞紐站)的多個光纖終端綜合成一個，具有靈活的帶寬管理， 能節(jié)省投資和運營成本，但是在特殊點存在失效問題和瓶頸問題。 (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?. 樹形樹形 將點到點拓?fù)鋯卧哪┒它c連接到幾個特殊點就形成樹形拓?fù)錁湫瓮負(fù)洹湫瓮貥湫瓮負(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)在特殊點也存在瓶頸問題和光功率預(yù)算限制問題，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)洌簶湫尉W(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洌簶湫?. 環(huán)形環(huán)形 將通信網(wǎng)的

13、所有站點串聯(lián)起來首尾相連，而且沒有任何點開放，就形成了環(huán)形網(wǎng)。將線形結(jié)構(gòu)的兩個首尾開放點相連就變成了環(huán)形網(wǎng)。在環(huán)形網(wǎng)中，要完成兩個非相鄰點之間的連接， 這兩點之間的所有點都必須完成連接功能。環(huán)形網(wǎng)的最大優(yōu)點是具有很高的網(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)的許多點直接互連時就形成了網(wǎng)孔形拓?fù)洹?如果所有的點都直接互連時就稱為理想的網(wǎng)孔形。在非理想的網(wǎng)孔形中，沒有直接相連的兩個點之間需要經(jīng)由其它點的轉(zhuǎn)接功能

14、才能實現(xiàn)連接。網(wǎng)孔形的優(yōu)點是不存在如星形拓?fù)淠菢拥钠款i問題和失效問題，兩點間有多種路由可選；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。 8.2.3 自愈網(wǎng)自愈網(wǎng) 隨著人類社會進入信息社會，人們對通信的依賴性越來越大，對通信網(wǎng)絡(luò)生存性的要求也越來越高，一種稱為自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)(Self-healing Network)的概念應(yīng)運而生。 自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)就是無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復(fù)， 使用戶感覺不到網(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)采用的線路保護倒換方式線路保護倒換方式是最簡單的自愈網(wǎng)形式。但是當(dāng)光纜被切斷時，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方式就無能為力了。 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)點連成一個環(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保護保護復(fù)用段復(fù)用段1 1：1 1保護保護復(fù)用段復(fù)用段1 1：n n保護保護（n n=14=14） 二纖單向通道保護環(huán)二纖單向通道保護

16、環(huán) 二纖單向復(fù)用段保護環(huán)二纖單向復(fù)用段保護環(huán) 二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)二纖雙向復(fù)用段保護環(huán) 四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)鏈形網(wǎng)時提供鏈形網(wǎng)時提供環(huán)形網(wǎng)時提供環(huán)形網(wǎng)時提供u1+1線性復(fù)用段保護工作方式線性復(fù)用段保護工作方式AB工作段工作段工作段工作段保護段保護段保護段保護段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u1:1（1:N）線性復(fù)用段保護工作原理）線性復(fù)用段保護工作原理正常正常AB工作段工作段工作段工作段保護段保護段保護段保護段INOUTOUTIN1:1線性復(fù)用段保護倒換后倒換后AB工作段工作段工作段工作段保護段保護段保護段保護段INOUTOUT(

17、發(fā)發(fā))IN(收收)1:1線性復(fù)用段u保護工作方式保護工作方式1+1：業(yè)務(wù)同時在工作路由和保護路由上傳送。業(yè)務(wù)同時在工作路由和保護路由上傳送。工作方式為單端不恢復(fù)式，最為簡單。工作方式為單端不恢復(fù)式，最為簡單。1:1(1:N)：業(yè)務(wù)只在工作路由或保護路由上傳送。從業(yè)務(wù)只在工作路由或保護路由上傳送。從而使得保護路由可以保護多個工作路由，而使得保護路由可以保護多個工作路由，或者承載冗余業(yè)務(wù)。或者承載冗余業(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。線性保護工作方式對比環(huán)保護：環(huán)保護：按光纖數(shù)量分類：兩纖和四纖按光纖數(shù)量分類：兩纖和四纖按業(yè)務(wù)往來方向分類：單向和雙向按業(yè)務(wù)往來方向分類：單向

18、和雙向按保護對象級別分類：通道保護和復(fù)用段保護按保護對象級別分類：通道保護和復(fù)用段保護常用環(huán)保護分為：常用環(huán)保護分為： 二纖單向通道保護環(huán)二纖單向通道保護環(huán) 二纖單向復(fù)用段保護環(huán)二纖單向復(fù)用段保護環(huán) 二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)二纖雙向復(fù)用段保護環(huán) 四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)復(fù)用段保護倒換和通道倒換復(fù)用段保護倒換和通道倒換 兩個復(fù)用設(shè)備（或包含了復(fù)用功能的設(shè)備）之兩個復(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)用的低速信號稱為，而被復(fù)用的低速信號稱為通道通道。 要保護某一信號傳輸，必需一個額外的路徑。要保護某一信號傳輸，必需一個額外的路徑。 復(fù)用段倒換環(huán)復(fù)用段倒換環(huán)的

19、保護是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒的保護是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一對結(jié)點間的復(fù)用段信號的質(zhì)量而換與否按每一對結(jié)點間的復(fù)用段信號的質(zhì)量而定，倒換時定，倒換時都轉(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)的保護是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與的保護是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一個別通道的質(zhì)量而定的。否按每一個別通道的質(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)由兩根光纖來實現(xiàn)，S1光纖用來攜帶業(yè)務(wù)信號，P1光纖用來攜帶保護信號。 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A進入環(huán)傳送給結(jié)點C的支路信號(AC)同時饋入S1和P1向兩個不同方向傳送到C點，其中S1光纖按順時針方向， P1光纖按逆時針方向，C點的接收機同時收到兩個方向傳送來的支路信號，擇優(yōu)選擇其中一路作為分路信號。 正常情況下，S1傳送的信號為主信號。同理，在C點進入環(huán)傳送至結(jié)點A的支路信號(CA)按上述同樣的方法傳送到結(jié)點A， S1光纖所攜帶的CA信號為主信號。 當(dāng)BC結(jié)點間的光纜被切斷時，兩根光纖同時被切斷，從A經(jīng)S1光纖到C的AC信號

21、丟失，結(jié)點C的倒換開關(guān)由S1轉(zhuǎn)向P1， 結(jié)點C接收經(jīng)P1光纖傳送的AC信號，從而使AC間業(yè)務(wù)信號不會丟失，實現(xiàn)了保護作用。故障排除后，倒換開關(guān)返回原來的位置。 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。這是一種路徑保護方式。在這種環(huán)形結(jié)構(gòu)中每一結(jié)點都有一個保護倒換開關(guān)。正常情況下，S1光纖傳送業(yè)務(wù)信號，P1光纖是空閑的。 當(dāng)BC結(jié)點間光纜被切斷， 兩根光纖同時被切斷，與光纜切 斷 點 相 鄰 的 兩 個 結(jié) 點 B 和 C 的 保 護 倒 換 開 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S1光纖上的信號(AC)經(jīng)倒換開關(guān)從P1光纖返回，沿逆時針方向經(jīng)A結(jié)點和D結(jié)點仍然可以到達C結(jié)點，并經(jīng)C結(jié)點的倒換開關(guān)環(huán)回到S1光纖后落地分路。故障排除后，倒換開關(guān)返回原來的位置。 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)點間光纜被切斷，兩根光纖同時被切斷，與光纜切斷 點 相 鄰 的 兩 個 結(jié) 點 B 和 C 的 保 護 倒 換 開 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S1光纖上的信號(AC)經(jīng)倒換開關(guān)從P1光纖返回，沿逆時針方向經(jīng)A結(jié)點和D結(jié)點仍然可以到達C結(jié)點，并經(jīng)C結(jié)點的倒換開關(guān)環(huán)回到S1光纖后落地分路。故障排除后，倒換開關(guān)返回原來的位置。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)和兩根保護光纖P1與P2(一發(fā)一收)構(gòu)成，其中S1光纖傳送順時針業(yè)務(wù)信號，S2光纖傳送逆時針業(yè)務(wù)信號，P1與P2分別是和S1與S2反方向傳輸?shù)膬筛Ｗo光纖。 每根光纖上都有一個保護倒換開關(guān)。正常情況下，從A結(jié)點進入環(huán)傳送至C結(jié)點的

24、支路信號順時針沿光纖S1傳輸，而由C結(jié)點進入環(huán)傳送至A結(jié)點的支路信號則逆時針沿光纖S2傳輸， 保護光纖P1和P2是空閑的。 當(dāng)BC結(jié)點間光纜被切斷，四根光纖同時被切斷。根據(jù)APS協(xié)議，B和C結(jié)點中各有兩個倒換開關(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，倒換開關(guān)返回原來的位置。在四纖環(huán)中，僅僅光纜切斷或結(jié)點失效才需要利用環(huán)回方式來保護，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)點間光纜被切斷，四根光纖同時被切斷。根據(jù)APS協(xié)議，B和C結(jié)點中各有兩個倒換開關(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， 倒換開關(guān)返回原來的位置。在四纖環(huán)中，僅僅光纜切斷或結(jié)點失效才需要利用環(huán)回方式來保護，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)信號與光纖P2上的保護信號的傳輸方向完全相同。 如果利用時隙交換技術(shù)，可以使光纖S1和光纖P2上的信號都置于一根光纖(稱S1/P2光纖)中，例如S1/P2光纖的一半時隙用于傳送業(yè)務(wù)信號， 另一半時隙留給保護信號。 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上的信號也可以置于一根光纖(稱S2/P1光纖)上。這樣S1/P2光纖上的保護信號時隙可以保護S2/P1光纖上的業(yè)務(wù)信號，S2/P1光纖上的保護信號時隙可保護S1/P2光纖上的業(yè)務(wù)信號，于是四纖環(huán)可以簡化為二纖環(huán)，如圖8.9所示。 當(dāng)BC結(jié)點間光纜被切斷，二根光纖也同時被切斷，與切斷點相鄰的B和C結(jié)點中的倒換開關(guān)將S1/P2光纖與S2/P1光纖溝通，利用時隙交換技術(shù)，

27、可以將S1/P光纖和S2/P1光纖上的業(yè)務(wù)信號時隙轉(zhuǎn)移到另一根光纖上的保護信號時隙，于是就完成了保護倒換作用。 單向通道保護環(huán)的特點：單向通道保護環(huán)的特點：優(yōu)點：優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，不需使用實現(xiàn)簡單，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：缺點：不能重復(fù)使用結(jié)點間的時隙，環(huán)傳輸容量較不能重復(fù)使用結(jié)點間的時隙，環(huán)傳輸容量較 小；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：單向通道保護環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適用單向通道保護環(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)用段保護環(huán)的特點：四纖雙向復(fù)用段

28、保護環(huán)的特點：優(yōu)點：優(yōu)點：能重復(fù)使用結(jié)點間時隙，大大增加整個環(huán)的能重復(fù)使用結(jié)點間時隙，大大增加整個環(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)。可傳送額外業(yè)務(wù)。缺點：缺點：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；對設(shè)備要求較高。交叉連接功能；對設(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)點數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點數(shù))。 注注：四纖環(huán)對四纖環(huán)對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、保護環(huán)的特點：二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)的特點：優(yōu)點：優(yōu)點：能重復(fù)使用結(jié)點間時隙，大大增加整個環(huán)的能重復(fù)使用結(jié)點間時隙，大大增加整個環(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：缺點：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)點數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點數(shù))。 注：注：雙向復(fù)用段保護環(huán)獲得非常廣泛的應(yīng)用；它適雙向復(fù)用段保護環(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)。 項目項目單向通道環(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)點數(shù)結(jié)點數(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)點成本結(jié)點成本 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 簡單簡單 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)、長途中繼網(wǎng)、長途網(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)、長途長途網(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 場場合合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，隨之帶來了對電交換結(jié)點的壓力

31、和變革的動力。為了提高交換結(jié)點的吞吐量，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)點的壓力。由于WDM全光網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活的波長選路能力，又稱為波長選路網(wǎng)絡(luò)波長選路網(wǎng)絡(luò)(Wavelength Routing Network)。 基于WDM和波長選路的全光網(wǎng)絡(luò)及其與單波長網(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和波長選路的光網(wǎng)絡(luò)和波長選路的光網(wǎng)絡(luò)E-XCE-XCE-XCE-XCOLTOXC光通道網(wǎng)絡(luò)光通道網(wǎng)

32、絡(luò)單波長單波長網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)單波長網(wǎng)絡(luò)單波長網(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( (沒有沒有) )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)點主要有兩種功能：光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點主要有兩種功能： 光通道的上下路功能，實現(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)的功能是對不同的數(shù)字通道進行分下分下(drop)與插入插入(add)操作。 與此類似，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)用光路中對不同波長信道進行分下與插入操作。無論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)的一個結(jié)點上，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)點的波長信號的同時，對其它波長的向前傳輸并不影響，并不需要把非本結(jié)點的波長信號轉(zhuǎn)換為電信號再向前發(fā)送，因而簡化了結(jié)點上信息處理，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，降低了運行成本。 特別是當(dāng)波分復(fù)用的波長數(shù)很多時，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， 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、可擴展性和可重構(gòu)性透明性、靈活性、可擴展性和可重構(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具有波長選擇能力的光學(xué)或光子學(xué)元件，例如本書第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實現(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)點分下的一路或多路光波長信號很方便地從多波長輸入信號中分離出來并連接到本地結(jié)點的光端機上，同時將本地結(jié)點需要發(fā)送的光波長通過復(fù)

36、用器插入到多波長輸出信號中去，其它波長的光信號可以不受影響地透明通過該分插復(fù)用器。 但是，隨著波分復(fù)用的波長數(shù)的增加，用于連接每個波長的光纖連線也會相應(yīng)地增加，例如如果是32路波長的光分插復(fù)用器，考慮到雙向傳輸總共需要64根光纖連線，這肯定會給設(shè)備管理帶來困難。 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多個波多個波長輸入長輸入多個波多個波長輸出長輸出Addl lSDropl lS 在這種結(jié)構(gòu)中，由于不需要作分插的波長不能直接地通過， 而解復(fù)用器和復(fù)用器的濾波特性會改變傳輸光譜的形狀， 因而會影響整個系統(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，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)用器不具備波長透明性。 2. 基于光纖馬赫基于光纖馬赫-曾德爾干涉儀加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)曾德爾干涉儀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-曾德爾干涉儀曾德爾干涉儀(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，兩光柵寫入在等長位置上并接近全反射，因此與光纖布喇格光柵的峰值波長相對應(yīng)的光波長，將在分下分下(drop)口口取出，而其它光波長信號將全部通過，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-曾德爾干涉儀加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的曾德爾干涉儀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)是左右對稱的，同樣可以插入與光柵峰值波長相對應(yīng)的光波長信號。但是實際上要做到兩個耦合器、 兩個光柵和兩臂長完全相同是很困難的，因此要實現(xiàn)它也很困難。 實現(xiàn)上述馬赫實現(xiàn)上述馬赫-曾德爾結(jié)構(gòu)可采用一種等效變通的方法：曾德爾結(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3 dB定向耦合器，然后在兩個耦合器之間的光纖上一次寫入-曾德爾結(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)寫入光柵，如果在入射光中某一波長的光信號與光柵的峰值波長在波長上一致， 就會形成選擇性反射。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)合可以實現(xiàn)多個波長的分插復(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)行器多個波長輸入多個波長輸入環(huán)行

41、器環(huán)行器多個波長輸出多個波長輸出123l l1,l l2l lm132 與基于馬赫-曾德爾加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)對每一個波長只需一個而不是一對光柵，結(jié)構(gòu)較為簡單， 性能較為穩(wěn)定。 在兩個環(huán)行器之間接入m個光纖光柵，在兩個環(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個波長信號， 而其它的沒有被光纖光柵反射的光信號， 無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)的任意波長信號。 最后還可以通過不同組合形式的光開關(guān)，從m個波長中選取任意的分插波長。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。多波長光信號從輸入端經(jīng)環(huán)行器到達濾波器，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)的波長才可以通過濾波器，其它波長則被反射回環(huán)行器。 通過濾波器的波長由光開關(guān)選擇從分下(drop)口輸出，插入的波長經(jīng)過右邊的同波長濾波器再通過右邊

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再進入下面環(huán)行器的端口1，重復(fù)以上過程，每經(jīng)過一個環(huán)行器和濾波器組合后，其余波長則繼續(xù)往下走。 如果不在本結(jié)點作分插復(fù)用的波長就再連接到右側(cè)的光纖環(huán)行器，然后依次經(jīng)過環(huán)行器和多層介質(zhì)膜帶通濾波器， 一直傳輸?shù)蕉嗖ㄩL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多個波多個波長輸入長輸入環(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開關(guān)開關(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)行器多個波多個波長輸出長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)中的一個重要網(wǎng)絡(luò)單元，其功能可以與時分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的交換機類比，主要用來完成多波長環(huán)網(wǎng)間的交叉連接，作為網(wǎng)格狀光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點，目的是實現(xiàn)光波網(wǎng)的自動配置、保護/恢復(fù)和重構(gòu)。 光交叉連接光交叉連接通常分為三類： 光纖交叉連接光纖交叉連接(FXC： Fiber Crossconne

45、ct) 波長固定交叉連接波長固定交叉連接(WSXC: WavelengthSelective Crossconnect) 波長可變交叉連接波長可變交叉連接(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光信號。 在這種交叉連接器中，只有空分交換開關(guān)，交換的基本單位是一路光纖，并不對多波長信號進行解復(fù)用，而是直接對波分復(fù)用光信號進行交叉連接。 這種交叉連接器在WDM光網(wǎng)絡(luò)中不能發(fā)揮多波長通道的靈活性，不能實現(xiàn)波長選路，因而很少在WDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)點中單獨使用。光纖

46、1光纖2光纖MMM開關(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 波長固定交叉波長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分別接入各自的波分解復(fù)用器，解復(fù)用后的相同波長的信號進行空分交換，交換后的各路相同波長的光信號分別進入各自輸出口的復(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之間可以進行交換，因而可以較靈活地對波長進行交叉連接，但是這種結(jié)構(gòu)無法處理兩根以上光纖中的相同波長光信號進入同一根輸出光纖問題，即存在波長阻塞問題。而波長可變的交叉連接可以解決波長阻塞問題。 圖圖 8.18 波長固定交叉連接波長固定交叉連接 DMUXM M

47、開關(guān)開關(guān)l l1MUXDMUXM M開關(guān)開關(guān)l l2MUXDMUXM M開關(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. 波長可變交叉連接波長可變交叉連接 在波長可變交叉連接器中，使用波長變換器波長變換器(Wavelength Converter)對光信號進行波長變換，因而各路光信號可以實現(xiàn)完全靈活的交叉連接，不會產(chǎn)生波長阻塞。 研究表明，在光交叉連接器中對各波長通路部分配備波長變換器和全部配備波長變換器所達到的通過率特性幾乎相同。 圖8.19為一種帶專用波長變換器的波長可變交叉連接器帶

48、專用波長變換器的波長可變交叉連接器(WIXC： With dedicated Wavelength Converters)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中每一個波長經(jīng)過空分交換后都配備有波長變換器。 設(shè)輸入輸出光纖數(shù)為M，每根光纖中波長數(shù)為N， 若要實現(xiàn)交叉連接則共需要MN個波長變換器。 在這種結(jié)構(gòu)中，每根輸入光纖中每個波長都可以連接轉(zhuǎn)換成任意一根輸出光纖中任意一個波長，不存在波長阻塞。但是在一般情況下并不是所有波長都需要進行波長變換，因而這種結(jié)構(gòu)的波長變換器的利用率不高，很不經(jīng)濟。圖圖 8.19 專用波長變換器的波長可變交叉連接專用波長變換器的波長可變交叉連接 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波長變換器波長變換器空間光開關(guān)矩陣空間光開關(guān)矩陣 若要提高波長變換器的利用率，可采取所有端口共用一組波長變換器的辦法，圖8.20是所有輸入波長共用一組波長變換所有輸入波長共用一組波長變換器情況。器情況。 需要進行變換的波長由光開關(guān)交換后進入共用的波長變換器，經(jīng)過變換的波長再次進入光開關(guān)與其它波長一起交換到所要輸出的光纖中去。 圖圖 8.20 共享波長變換器的波長可變交叉連接器共享波長變換器的波長可

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波長變換器波長變換器空間光開關(guān)矩陣空間光開關(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) 在實際應(yīng)用中并不是所有的交叉連接都要在波長級上進行。 當(dāng)業(yè)務(wù)量很大時，多路光纖上的信號直接進行光纖交叉連接(FXC)，并不需要對每根光纖的波長進行解復(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) 中間層是波長交叉連接波長交叉連接，可以是波長固定交叉連接波長固定交叉連接(WSXC)， 也可以是波長可變交叉連接波長可變交叉連接(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: 波長固定交