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第2章全光通信网
2025-06-05
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1、第第2章：章： 全光通信网全光通信网1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 全光通信网是指在光域上实现传输和交换的网络。全光通信网是指在光域上实现传输和交换的网络。 全光网全光网 （AON）的概念是指用户与用户之间的
2、信号传输与交换全）的概念是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，包括光信号的传输、光放大、再生、光信号的选路、光交换、进行，包括光信号的传输、光放大、再生、光信号的选路、光交换、光存储、光信息处理等等。在全光网络中，由于不需要电信号的处理，光存储、光信息处理等等。在全光网络中，由于不需要电信号的处理，所以允许存在各种不同的协议和编码形式，对信号的传输具有透明性。所以允许存在各种不同的协议和编码形式，对信号的传输具有透明性。全光网络是光通信网络技术发展的最高阶段。全光网络是光
3、通信网络技术发展的最高阶段。 1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 p 目前网络中，节点存在目前网络中，节点存在“电子瓶颈电子瓶颈”现象，信号速率难以进一步提高；现象，信号速率难以进一步提高；p 传统电信网以支持语
4、音业务传输为目的，不适合传输传统电信网以支持语音业务传输为目的，不适合传输IP业务。业务。 在全光网络中，由于不需要电信号的处理，所以允许存在各种不同在全光网络中，由于不需要电信号的处理，所以允许存在各种不同的协议和编码形式，对信号的传输具有透明性。全光网络以自身良好的的协议和编码形式，对信号的传输具有透明性。全光网络以自身良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，就成为下一代高速（超高透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，就成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。速）宽带网络的首选。 1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3.
5、全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线）传输透明：）传输透明：支持各种业务和各种格式的信号传输；支持各种业务和各种格式的信号传输； （2）网络存活性强：）网络存活性强：具有很强的网络保护和故障恢复能力；具有很强的网络保护和故障恢复能力； （3）可扩展性好：）可扩展性好：能够根据需求对网络容量进行平滑升级；能够根
6、据需求对网络容量进行平滑升级； （4）兼容性好：）兼容性好：具备后向兼容和前向兼容能力。具备后向兼容和前向兼容能力。1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 根据在全光网中所采用的复用技术进行分类：根据在全光网中所采用
7、的复用技术进行分类：n （1）波分复用（）波分复用（WDM）网络）网络n （2）光时分复用（）光时分复用（OTDM）网络）网络n （3）光码分复用（）光码分复用（OCDM） WDM技术已经是非常成熟的技术，在国内外的网络建设中得到了技术已经是非常成熟的技术，在国内外的网络建设中得到了大规模应用，是大规模应用，是SDH网络扩容的主要手段。现阶段以网络扩容的主要手段。现阶段以WDM技术为基技术为基础，通过逐步演变的方式构建全光网络，是一个比较实际的选择。础，通过逐步演变的方式构建全光网络，是一个比较实际的选择。 1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全
8、光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线）光网络管理单元）光网络管理单元（1）光节点包括：）光节点包括：p 接入节点：接入节点：光信道的上光信道的上/下路、性能监测、网络管理等；下路、性能监测、网络管理等；p 交换节点：交换节点：选路、信号交换、故障恢复
9、等。选路、信号交换、故障恢复等。（2）光链路一般指光纤链路，典型的光纤链路：）光链路一般指光纤链路，典型的光纤链路：p G.652光纤：迄今为止使用量最大的光纤；光纤：迄今为止使用量最大的光纤；p G.655光纤：适合密集波分复用系统使用的光纤；光纤：适合密集波分复用系统使用的光纤； 其他光链路：无线光通信（大气及自由空间光通信）其他光链路：无线光通信（大气及自由空间光通信）天气条件天气条件能见度能见度衰减系数衰减系数 (dB/km)(dB/km)非常晴朗非常晴朗50 150km0.03 0.144晴朗晴朗20 50km0.144 0.450晴晴10 20km0.450 1.03轻霾轻霾4 1
10、0km1.03 2.9雾或霾雾或霾2 4km2.9 6.2薄雾薄雾1 2km6.3 13.4轻雾轻雾500 1000m13.4 28.2中雾中雾250 500m28.2 58浓雾浓雾70 250m58 220重雾重雾40 70m220 392几种典型天气条件下的综合衰减系数几种典型天气条件下的综合衰减系数1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光
11、网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线）光信道层：为电层的用户提供合适的光通道，以及性能监测、故）光信道层：为电层的用户提供合适的光通道，以及性能监测、故 障恢复等等；障恢复等等；n （2）光复用层：完成多个信道的复用，将多个光信道放在一根光纤上）光复用层：完成多个信道的复用，将多个光信道放在一根光纤上 完整的传输星空体育网站 星空体育首页；完整的传输；n （3）光传输层：根据不同类型的光纤，提供相应的传输能力，包括光）光传输层：根据不同类型的光纤，提供相应的传输能力，包括光 信号的放大、中继等等。信号的放大、中继等等。
12、1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 全光网的拓扑结构包括两个概念：全光网的拓扑结构包括两个概念：物理拓扑和逻辑拓扑物理拓扑和逻辑拓扑 （1）物理拓扑：是指网络的具体连接状况，光网络中常用的物理拓）物理拓扑：是指网
13、络的具体连接状况，光网络中常用的物理拓扑有有扑有有4种种p 星型拓扑：星型拓扑：常用于局域网；常用于局域网；p 树型拓扑：树型拓扑：适用于接入网和广播分路网；适用于接入网和广播分路网；p 环型拓扑：环型拓扑：适用于城域网以及适用于城域网以及WDM环网；环网；p 网状拓扑：网状拓扑：适用于干线网络，也是全光网的最终形式。适用于干线网络，也是全光网的最终形式。（2）逻辑拓扑：是指信息流的传输情况，也就是信息传输所构）逻辑拓扑：是指信息流的传输情况，也就是信息传输所构成的逻辑结构成的逻辑结构 1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网
14、络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 全光网络面临的技术难点：全光网络面临的技术难点：p （1）全光）全光3R中继中继p （2）全光交换）全光交换p （3）全光网的管理）全光网的管理（1）3R是指：是指：Re-amplifying, Re-shaping and Re-timing： 再放大、再整形和再定时。再放大、再整
15、形和再定时。放大器可以称为放大器可以称为1R中继器。中继器。传统的传统的3R过程是通过过程是通过O/E/O的方式，将光信号变换成电信号，经过放大、判决等过的方式，将光信号变换成电信号，经过放大、判决等过程恢复出原始数字信号，再对激光器进行调制。通过这个过程，传输过程所累积的程恢复出原始数字信号，再对激光器进行调制。通过这个过程，传输过程所累积的噪声和色散全部消除。但是，在全光网络中，不允许出现电的过程，不能采用这种噪声和色散全部消除。但是，在全光网络中，不允许出现电的过程，不能采用这种O/E/O的方式进行中继，只能采用全光的方式进行中继，只能采用全光3R的方式，全光的方式，全光3R中继目前技术
16、不成熟。中继目前技术不成熟。 （2）全光交换：）全光交换：难点在于控制过程的全光化。难点在于控制过程的全光化。（3）全光网的管理：）全光网的管理：传统的网络管理，是在传送用户数据信息的同时，插传统的网络管理，是在传送用户数据信息的同时，插入一些冗余码（开销比特），实现传输性能的运行、管理和维护。对于全入一些冗余码（开销比特），实现传输性能的运行、管理和维护。对于全光网，信号从源节点到目的节点，以光的形式存在，在节点处不能进行光网，信号从源节点到目的节点，以光的形式存在，在节点处不能进行O/E/O转换，无法取出帧当中的开销比特，无法用传统的插入开销比特的转换，无法取出帧当中的开销比特，无法用传统
17、的插入开销比特的方法实现管理了。所以，全光网的管理不能采用传统网络管理方式。方法实现管理了。所以，全光网的管理不能采用传统网络管理方式。Ethernet II 帧结构帧结构 全光网管理信息的传输模式：全光网管理信息的传输模式：p 随路方式；随路方式；p 共路方式。共路方式。 全光网的管理方式：全光网的管理方式： 集中式管理；集中式管理； 分布式管理。分布式管理。1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7.
18、 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 存活性是指网络出现故障的概率，以及一旦网络出现故障后，能存活性是指网络出现故障的概率，以及一旦网络出现故障后，能够利用网络资源重构网络和恢复网络正常工作的能力。够利用网络资源重构网络和恢复网络正常工作的能力。 网络中的故障一般包含三类：网络中的故障一般包含三类：p 链路故障链路故障p 节点故障节点故障p 软件故障软件故障 从硬件角度出发，光网络的故障一般是指链路故障和节点故障。从硬件角度出发，光网络的故障一般
19、是指链路故障和节点故障。并且，光网络发生的故障一般都属于并且，光网络发生的故障一般都属于“单一故障单一故障”，即，在网络发生，即，在网络发生故障的时候，一般是单根光纤或者单个节点发生故障。故障的时候，一般是单根光纤或者单个节点发生故障。 （1）光层保护的优点：）光层保护的优点：p 具有透明性：能够对任意业务提供保护；具有透明性：能够对任意业务提供保护；p 切换速度快：这是光子器件本身的优点；切换速度快：这是光子器件本身的优点；p 可靠性高：只涉及到光层，不需要各层之间的协调过程；可靠性高：只涉及到光层，不需要各层之间的协调过程；p 成本低：不需要对各业务层做恢复处理，节省费用。成本低：不需要对
20、各业务层做恢复处理，节省费用。（2）光层保护的类型）光层保护的类型 点到点系统的光层保护：点到点系统的光层保护： 1+1保护保护 1：1保护保护 1：N保护保护 M：N保护保护环网的光层保护环网的光层保护 单向通道保护环；单向通道保护环； 两纤共享保护环；两纤共享保护环； 四纤共享保护环。四纤共享保护环。 网状网的光层保护网状网的光层保护单向通道保护环单向通道保护环两纤共享保护环两纤共享保护环四纤共享保护环四纤共享保护环1. 什么是全光网？什么是全光网？2. 光网络为什么要向全光网发展？光网络为什么要向全光网发展？3. 全光网络的优越性全光网络的优越性4. 全光网的分类全光网的分类5. 全光网
21、的构成全光网的构成6. 全光网的分层结构全光网的分层结构7. 全光网的拓扑结构全光网的拓扑结构8. 全光网技术难点全光网技术难点9. 全光网络的存活性和网络保护全光网络的存活性和网络保护10. 全光网的演进路线和发展状况全光网的演进路线和发展状况 全光网的演进：全光网的演进： 全光通信网是通信网发展的目标。这一目标的实现分两个阶段完成。全光通信网是通信网发展的目标。这一目标的实现分两个阶段完成。（1）全光传送网：）全光传送网：在点到点光纤传输系统中，整条线路中间不需要作在点到点光纤传输系统中，整条线路中间不需要作任何光任何光/电和电电和电/光的转换。光的转换。 （2）完整的全光网：）完整的全光
22、网：在完成全程光传送网后，信号处理、储存、交换，在完成全程光传送网后，信号处理、储存、交换，以及多路复用以及多路复用/分接、进网分接、进网/出网等功能由电子技术转变成光子技术完成，出网等功能由电子技术转变成光子技术完成，整个通信网完成端到端的光传输、交换和处理等，形成全光网发展的第整个通信网完成端到端的光传输、交换和处理等，形成全光网发展的第二阶段：完整的全光网。二阶段：完整的全光网。 国外对全光网的研究状况：国外对全光网的研究状况： 美国美国ARPA 一期和二期计划；一期和二期计划； 欧洲的欧洲的RACE (Research and development in Advanced Commu
23、nications technologies in Europe)和和ACTS (Advanced Communications Technologies and Services)光网络计划；光网络计划； 日本日本NTT、NEC和富士通的研究开发项目等。和富士通的研究开发项目等。 国外的试验全光网：国外的试验全光网：p 美国的多波长光网络美国的多波长光网络MONET(Multiwavelength Optical Networking)和国家透明光网络和国家透明光网络NTON； p 欧洲的泛欧光传送网欧洲的泛欧光传送网OPEN和光纤城域网和光纤城域网METON；p 日本日本NTT的企业光纤骨干网的企业光纤骨干网COBNET和光城域网和光城域网PROMETEO等等 国内：上海国内：上海2001年建成全光通信示范网。年建成全光通信示范网。
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