光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的背景知識優(yōu)選ppt資料

光纖通信系統(tǒng)(xìtǒng)與網(wǎng)絡(luò)的背景知識第一頁，共111頁。Outline相關(guān)背景知識光交換光分組交換（OPS,OBS,OLS）自動交換光網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)（ASON)城域光網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)第二頁，共111頁。背景(bèijǐng)知識光纖通信(ɡuānɡxiāntōnɡxìn)的產(chǎn)生----------激光與光纖的發(fā)明光纖通信(ɡuānɡxiāntōnɡxìn)系統(tǒng)的演變----------EDFA+DWDM的突破光纖通信(ɡuānɡxiāntōnɡxìn)網(wǎng)的快速發(fā)展----------呼喚Switching+Buffering技術(shù)第三頁，共111頁。光纖通信(ɡuānɡxiāntōnɡxìn)的產(chǎn)生--激光與光纖的發(fā)明雛形：古代烽火、手旗、燈光1880年貝爾的光電話激光器光纖1960Maiman發(fā)明紅寶石激光器1962半導體激光器誕生（GaAs870nm)70年代室溫工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD靜態(tài)單模LD動態(tài)單模LD1951醫(yī)用玻璃纖維（損耗1000dB/km）1965E.Miller透鏡光波導1966高錕理論預言1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)1300、1550nm低損耗窗口光纖開發(fā)單模光纖第四頁，共111頁。1958發(fā)表(fābiǎo)紅寶石激光器論文SchawlowandTownesInventtheLaser1958scientificpaper,InfraredandOpticalMasers,byArthurL.Schawlow,andCharlesH.Townes,PhysicalReview,MasersandMaserCommunicationsSystem

LaserPatentNumber(s)2,929,922第五頁，共111頁。1960Maiman世界(shìjiè)上第一個紅寶石激光器問世Dr.THMaimanwiththefirstrubylaser第六頁，共111頁。1966高錕理論(lǐlùn)預言1998InternationalLecturebyIEE,ProfCharlesKaoinventoroffibreoptics,第七頁，共111頁。1970康寧(kāngníng)制出低損耗光纖(20dB/km)2000，PresidentClintonannouncedthewinnerofNationalMedalofTechnologyof2000toCorninginc.OfinventorsoflowlossopticalfiberForthe1970teamofcorningscientistshonoredforbreakthroughthattransformedtelecommunications,pavedwayfortheinternet.DonaldB.Keck.RobertD.MaurerPeterCSchultz第八頁，共111頁。光纖通信(ɡuānɡxiāntōnɡxìn)系統(tǒng)（1stG)電復用(fùyònɡ)電解復用(fùyònɡ)傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)(第一代光纖傳輸系統(tǒng)）EMUX光發(fā)送再生中繼再生中繼光接收EDMUX(O/E/O)第九頁，共111頁。SCM:EachONUgetsanRFfrequencyband最大資產(chǎn)是銅纜接入網(wǎng)，其價格正與日遞減，在適應寬帶多媒體業(yè)務發(fā)展方面先天不足。光分組交換(jiāohuàn)網(wǎng)絡(luò)的方案第二十五頁，共111頁。–Synchronization&powerequalizationnecessary波長模塊性：不需要改動現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，就可增加每條鏈路中復用的波長數(shù)光纖通信系統(tǒng)(xìtǒng)與網(wǎng)絡(luò)的背景知識上海交大全光通信試驗(shìyàn)網(wǎng)

SHAONET其特點是采用分組交換網(wǎng)形式，適應于傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，帶寬不定，業(yè)務質(zhì)量難于保證。不同部門之間利益沖突。attenuators,connectors,2ininformationdensityevery5yearsFromclosedtoopenenvironmentfor具有廣播發(fā)送能力，支持(zhīchí)虛波長通道Lyot-sagnacfilterOXCandDXC第七十八頁，共111頁。第二代光纖傳輸(chuánshū)系統(tǒng)(2ndG)光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機N123光接收機光接收機光接收機光接收機N123EDFA功放線放預放MUXDEMUX第十頁，共111頁。光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機N123光接收機光接收機光接收機光接收機N123EDFA+Raman功放線放預放MUXDEMUX拉曼泵浦系統(tǒng)放大第三代光纖傳輸(chuánshū)系統(tǒng)(3rdG)第十一頁，共111頁。BeginningFromapaper第十二頁，共111頁。IEEECommunicationMagazine,.September2003

AftertheOpticalBubble:TheRealityCheckSudhirS.DixitandJacekChrostowski第十三頁，共111頁。

Next-GenerationOpticalNetworksasaValueCreationPlatform

BotaroHirosaki,KatsumiEmura,Shin-ichiroHayano,andHiroyukiTsutsumi,NECCorporation

第十四頁，共111頁。next-generationopticalnetwork第十五頁，共111頁。ARoadmapofanall-opticalNetwork第十六頁，共111頁。TechnologiesInnovationsexample:第十七頁，共111頁。EvolutionofHighCapacityDWDMsystem第十八頁，共111頁。OXC第十九頁，共111頁。SelectedPaperended第二十頁，共111頁。ContentsBackgroundoffiberopticsCurrentopticalnetworksFutureofopticalnetworks第二十一頁，共111頁。Backgroundoffiberoptics

OpticalfiberLaserOpticalfiberCommunicationsystem第二十二頁，共111頁。Currentopticalnetworks

KeytechniquesNetworksevolution第二十三頁，共111頁。HowMuchis10Gb/s

1.

ASCIICharacter(8bit)109Char./s(1000books)2.

VoiceChannel(64Kb/s)155,000Channels3.

HDTV

(600Mb/s)16Channels

Compressed(20Mb/s)500Channels4.HIPPI(800Mb/s)12Channels5.GigabitEthernet

(1Gb/s)8Channels第二十四頁，共111頁。

2.8Terabit

T3-45MbpsOC48-2.5GbpsTbpsTimefor2.8TerabitCommunicationRate25hours15minutes2.8secondsOtherTrafficSourcesDODInformationSuperiorityRequiresTerabitBattlefieldCommunications1ftx10bitsRadar/SARMulti-spectralsensors

-Infrared

-?wave

-RF(Tbps)100miles100milesSuperNetApplicationsDARPA25第二十五頁，共111頁。幾種(jǐzhǒnɡ)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度第二十六頁，共111頁。Ittookaboutacenturytoinstalltheworld’sfirst700millionphonelines;anadditional700millionlineswillbedeployedinthenext15-20years.Therearemorethan200millionwirelesssubscribersintheworldtoday;anadditional700millionmorewillbeaddedoverthenext15-20years.Therearemorethan200millioncableTVsubscribersintheworldtoday;300millionmorewillbeaddedoverthenext15-20years.Morethan100millionadditionalInternetuserswillcomeon-lineby2001.

第二十七頁，共111頁。

TheCommunicationsRevolutionisfueledbytheIncrediblePaceofChange

TechnologySiliconchipsPhotonicsData/WebWirelessPowerCompressionSoftwareTrend2isdensity/speedevery18-24months2intransmissioncapacityeveryyear2Internetsubscribersevery2-3years2Internethosts/serverseveryyear1000incapacityevery5years2MIPs/MIWevery2years(DSPs)2ininformationdensityevery5yearsFromclosedtoopenenvironmentforcreatingnetworkservices第二十八頁，共111頁。21世紀(shìjì)的傳輸：Tbit到干線網(wǎng)Gbit到辦公室/家庭Mbit到個人OriginatingBandwidthU.S.InterstateCommunicationTrafficServicedriversforBroadbandNetworks

第二十九頁，共111頁。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務量變化(biànhuà)的戰(zhàn)略趨勢根據(jù)(gēnjù)初步分析,今后5到10年中國網(wǎng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務量將可能會超過話音業(yè)務量。(7-8年最有可能,干線網(wǎng)可能僅3年)IP業(yè)務將最終成為主導的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。業(yè)務總量將有大幅度增加(幾十倍)。傳統(tǒng)網(wǎng)將不可避免要過渡到分組交換為基礎(chǔ)的融合的下一代網(wǎng)，下一代網(wǎng)將最終支持包括話音在內(nèi)的所有業(yè)務。第三十頁，共111頁。OpticalNetworking(CoreLongHaul)ProbableView-HybridRings&Meshes

第三十一頁，共111頁。MULTIPLEXINGTECHNIQUES

TDM:EachONUgetsatimeslot+Simpleforlowspeeds–Synchronization&powerequalizationnecessary–Upgradesdifficult

WDM:EachONUgetsawavelengthband+TransparentfiberpipefromeachONU+Highestbandwidth–Precisecontroloflaser,combiner&receiver

SCM:EachONUgetsanRFfrequencyband+Simpleradiotechniques+Notimingorwavelengthcontrol+Uses70yearsofknow-howonsharingeither–

OpticalBeatinterference第三十二頁，共111頁。HIGHBITRATEvs.WDM

HighBit-rate(10Gb/s--40Gb/s)

-Regenerated(Digital)-CostandReliabilityofHigh-SpeedIC-RepeaterSpacingShorterWDM(4to802.5Gb/sor10Gb/sChannels)-OpticalAmplifiersasRepeaters(Analog)-CostandReliabilityofOpticalComponents-Maintenance-ChromaticDispersion-Non-Linearities第三十三頁，共111頁。TrendinTransmissionCapacities

第三十四頁，共111頁。DWDMDataRate第三十五頁，共111頁。WDMCHANNELSCHANNELBITRATELIGHTWAVECAPACITYTREND第三十六頁，共111頁。

Trend2000106107Capacity-Distance(Gb/skm)Year第三十七頁，共111頁。波分復用技術(shù)現(xiàn)狀(xiànzhuàng)和發(fā)展目前商用系統(tǒng)主要(zhǔyào)為(16-40)x2.5/10Gb/s。Corvis的160x2.5G在芝加哥-西雅圖3200公里線路上試驗。Qtera的ULTRA系統(tǒng)可以將10GWDM系統(tǒng)的全光傳輸距離進一步提高到4000km之遠。150/160x10G(阿/北電)系統(tǒng)已試驗成功1022x37M(LT)已試驗成功48x10G傳4000km(阿)已試驗成功實驗室最高水平：3.28T(82x40G)傳300km(LT),3.2T(80x40G)(西),3.2T(160x20G)1500km(NEC)已規(guī)劃商用容量：6.4Tb/s(80x80Gb/s)(北電)第三十八頁，共111頁。$1.45billion$1.86billion第三十九頁，共111頁。北美長途(chángtú)網(wǎng)敷設(shè)趨勢-corning第四十頁，共111頁。全光超長傳輸(chuánshū)試驗為了減少電再生(zàishēng)點以及隨著光層聯(lián)網(wǎng)能力的引入，全光超長傳輸成為關(guān)鍵。48×10Gb/s傳輸4000km試驗(阿爾卡特)：光區(qū)段長80km,采用了混合的拉曼放大器和EDFA，拉曼增益大約為每段4dB。試驗結(jié)果表明傳輸距離主要受限于極化模色散，其中DCF占1/2，光放大器占1/6，而光纖占1/3。第四十一頁，共111頁。TheGlobalMarketforDWDMComponents

GlobalDWDMMarket(Billion$)YEAR1997to1998marketgrew32%,from$1.7Bto$2.2B,newsystemsgrew98%,to4000systems.Through2004,themarketwillgrewat23%CAGRto$7.4Bin2004.

第四十二頁，共111頁。

TheGlobalMarketforDWDMComponents

$2.2Billion-----1998

TX&TR14%MUX&DMUX11%AmplificationDevices15%OtherComponents60%OtherComponents:attenuators,connectors,couplers,dispersioncontrolcomponents…,software,networkmanagement,installation,vendor’smargincost…...第四十三頁，共111頁。ConnectivityFlexibilityCapacityOpticalNetworkEvolutionFunctionalityYear199420002006opticalamplifierspoint-to-pointWDM&DWDMDWDMpoint-to-multipointStaticOADMsDynamicOADMs

e-g-STM1ondemandColouredsectionringsOXCandDXCco-existencewavelengthconversionWavelengthroutingOpticalpacketswitching第四十四頁，共111頁。

傳送(chuánsònɡ)網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)應用層....E-mail遠程教學家庭(jiātíng)購物會議(huìyì)電視文件傳送.....通道層物理層PSTNCATVISDNB-ISDNPSDN計算機網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的組成(垂直的觀點)完整的信息網(wǎng)可在垂直方向分為三層。從下至上為傳送網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)和應用層。傳送網(wǎng)又可細分為物理層和通道層（PDH/SDH/ATM通道層），在通道層上，可以支持各種電路層設(shè)備，如電路交換機、分組交換機、IP路由器，ATM交換機等。業(yè)務網(wǎng)(如網(wǎng)、ISDN網(wǎng)、分組網(wǎng)、IP網(wǎng)、ATM網(wǎng)等)提供各種通信業(yè)務。應用層在業(yè)務網(wǎng)之上，可開發(fā)各種提供用戶信息服務的應用。如遠程教育、遠程醫(yī)療、會議電視、家庭購物、Email等。為了支持各層網(wǎng)絡(luò)的有效運行和管理，重要有支撐網(wǎng)的介入，即信令網(wǎng)、同步網(wǎng)與電信管理網(wǎng)（TMN）,它們有的是在傳送網(wǎng)層或某些業(yè)務層面重要，有的則幾乎各個層上都重要。第四十五頁，共111頁。CPN接入網(wǎng)XNISNISNICPN接入網(wǎng)XNI核心網(wǎng)CPN:用戶駐地網(wǎng)XNI:用戶網(wǎng)絡(luò)接口SNI:業(yè)務節(jié)點(jiédiǎn)接口網(wǎng)絡(luò)的組成(zǔchénɡ)(水平的觀點)從水平上看，信息網(wǎng)可分割(fēngē)為三大部分，即用戶駐地網(wǎng)（CPN）接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。第四十六頁，共111頁。三網(wǎng)問題(wèntí)(3-Netinone)

TeleComm.-Net(Voice)

Cable-TVNet(TV)

Internet(Data)第四十七頁，共111頁。電信網(wǎng)目前全球電信網(wǎng)擁有7.5億用戶。我國電信網(wǎng)用戶為8400萬，為世界第二大電信網(wǎng)。其優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、管理嚴密，具有長期積累的大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和運營經(jīng)驗，與用戶有長期的服務關(guān)系，數(shù)據(jù)公司不具有這些優(yōu)勢。電信網(wǎng)的特點是采用電路交換網(wǎng)的形式，對實時業(yè)務最佳，且業(yè)務質(zhì)量（QoS）有保證。其64kb/s帶寬恒定，呼叫成本基于距離和時間。另外，近年來移動通信異軍突起。1997年全球移動用戶2億，2000年可達4億，年左右可接近固定(gùdìng)用戶。主要問題是：發(fā)達國家基本電信公司的業(yè)務已趨于飽和(Saturation)，加上競爭激烈，到2000年，很多發(fā)達國家電信公司的業(yè)務將開始虧本，收入將開始下降。我國還處于大發(fā)展階段，在相當長時間內(nèi)，業(yè)務仍是電信部門的主要收入(Mainincome)。電信公司缺乏運營數(shù)據(jù)，特別是IP業(yè)務和圖象業(yè)務的經(jīng)驗(shortofnewservice)。最大資產(chǎn)是銅纜接入網(wǎng)，其價格正與日遞減，在適應寬帶多媒體業(yè)務發(fā)展方面先天不足。(limitationonmultimediabasedoncable)習慣于長期壟斷經(jīng)營，趨于保守落后，無論管理運作機制還是技術(shù)路線進取性不強：其包袱重，開銷大，較難適應新的競爭環(huán)境。(Conservative,monopoly)

第四十八頁，共111頁。有線電視(diànshì)網(wǎng)(Cabledownstreamplusupstream)BroadcastingAPON----EPON----?全世界有9.4億以上用戶，在銅纜已達到9500萬家庭，有線電視(diànshì)用戶達6500萬。我國的則超過7700萬，是世界第一大有線電視(diànshì)網(wǎng)。優(yōu)勢：普及率高，接入帶寬寬，掌握重要的信息源。目標：以電纜調(diào)制器（CableModem）搶占IP數(shù)據(jù)市場，再逐漸爭奪業(yè)務和點播業(yè)務。用電纜調(diào)制器后。用戶共享速率可達30Mb/s，可占領(lǐng)20%家庭，為有線電視(diànshì)工業(yè)增加65%的利潤。原預計有線電視(diànshì)網(wǎng)是電信法實施最大得益者，但近來受衛(wèi)星直播電視(diànshì)和電信公司的巨大沖擊，預計最終會分流35%以上業(yè)務量。主要問題：網(wǎng)絡(luò)分散，各自為政，無統(tǒng)一標準。因而質(zhì)量較差，可靠性低，缺乏通信方面知識和運營經(jīng)驗。**此類公司實力有限，近期內(nèi)多數(shù)無意進入競爭激烈的業(yè)務市場，但要爭IP業(yè)務。長遠則提供全面業(yè)務，與其他公司全面競爭。第四十九頁，共111頁。計算機網(wǎng)SDH+LAN(Ethernet)全世界因特網(wǎng)用戶超過1.1億，發(fā)展速度很快呈指數(shù)增長。年增長率高于300%。2000年可達2.5億。因特網(wǎng)集中了大，新概念，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，如瀏覽器、Java.中件、Internet/Intranet、互連網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、Inferno操作系統(tǒng)等層出不窮。其特點是采用分組交換網(wǎng)形式，適應于傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，帶寬不定，業(yè)務質(zhì)量難于保證。成本基于帶寬而不是基于距離與時間。優(yōu)勢：*網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，以前傳送網(wǎng)主要依靠電信網(wǎng)或有線電視網(wǎng)，現(xiàn)在有的地方開始興建獨立的以IP業(yè)務為主的新型骨干傳送網(wǎng)。*TCP-IP是目前(mùqián)唯一可為三大網(wǎng)共同接受的通信協(xié)議。*沒有電信公司的巨大銅纜包袱，技術(shù)更新快，成本低，擅長企事業(yè)網(wǎng)，正試圖用數(shù)據(jù)網(wǎng)來逐漸吸收和融合公眾和圖象業(yè)務。如在的這類新網(wǎng)絡(luò)公司計劃將在2002年吸收80%IP業(yè)務和13%業(yè)務。問題：*最大問題是缺乏大型網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務方面技術(shù)和運營經(jīng)驗對全網(wǎng)沒有有效的控制能力，難于實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)管。*QoS問題，高質(zhì)量實時業(yè)務質(zhì)量還無法保證。*用因特網(wǎng)開放電子商務的安全性，可靠性還有待進一步的改善。法規(guī)和標準等也有待妥善解決。第五十頁，共111頁。目前阻礙這一進程的主要(zhǔyào)因素是(Moneytowhosepocket?)不同部門之間利益沖突。通信界、計算機界、與有線電視界觀念上的巨大區(qū)別。各種標準之間和各種結(jié)構(gòu)之間不兼容，甚至缺乏共同的技術(shù)語言。各種技術(shù)之間透明度和網(wǎng)絡(luò)互通互連不理想。尚未找到廉價物美的接入技術(shù)，因而接入網(wǎng)部分的融合最困難?！叭W(wǎng)合一”將是一個長期而艱巨的過程。信息產(chǎn)業(yè)部：統(tǒng)籌，管理三網(wǎng)的規(guī)劃和技術(shù)標準。打破行業(yè)壟斷和部門分割、避免低水平重復建設(shè)，促進融合。需要結(jié)合國情、具有中國特色。第五十一頁，共111頁。路由器清華路由器路由器路由器委北航北郵Internet2路由器路由器中科院北大說明：NSFCnet由六個節(jié)點組成，以清華(qīnɡhuá)為匯接點構(gòu)成兩個環(huán)行拓撲結(jié)構(gòu)，清華(qīnɡhuá)、北大和中科院三點構(gòu)成二纖雙向自愈環(huán)采用WDM傳輸技術(shù)，在清華(qīnɡhuá)和北大之間通過在實驗室中加光纖進行400公里廣域網(wǎng)模擬試驗；在其它節(jié)點構(gòu)成的環(huán)中采用單路SDH/SONET傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)(jiégòu)44410Gb/s+4第五十二頁，共111頁。Examplesofnetworksinchina第五十三頁，共111頁。第五十四頁，共111頁。OADMandOXCforCAINONET第五十五頁，共111頁。上海交大全光通信試驗(shìyàn)網(wǎng)

SHAONETOXC22ATMLANNEMOXC44ATMLANNEMOADM2ATMLANNEMOTMXATMLANOADM1ATMLANNEM第五十六頁，共111頁。北郵的ATM光子(guāngzǐ)交換系統(tǒng)輸出單元光交換單元控制單元光電輸入單元ATM光信元12341234第五十七頁，共111頁。IP/DWDM工程(gōngchéng)intheworld第五十八頁，共111頁。MCINGNet/vBNS;USACA*net3:CanadaKeops:EU,explainedinlatertime第五十九頁，共111頁。vBNS=>NGNet第六十頁，共111頁。MapofNetwork第六十一頁，共111頁。

第六十二頁，共111頁。NGNetNode第六十三頁，共111頁。CA*Net3第六十四頁，共111頁。Router1990199219941996199820002002106108101010121014YearTraffic/routerCapacity(bps)TerabitrouterMulti-terabit[optical]routerFirstGenerationRoutersSecondGenerationRoutersInternettrafficThirdGenerationRoutersCurrentandAnnouncedProductsInstalledProductsIP業(yè)務的增長速度遠高于摩爾定律，路由器容量的發(fā)展(fāzhǎn)不能適應IP業(yè)務的增長，必須引入光技術(shù)第六十五頁，共111頁。FutureofopticalnetworksChallengesTrendsNewnetworks,newchances第六十六頁，共111頁。通信網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)面臨的挑戰(zhàn)如何高效利用(lìyòng)光纖提供大量的帶寬資源？(Howtomakefulluseofopticalfiberbandwidth?)由于DWDM等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，每根光纖傳輸速率達到7Tb/s,但是節(jié)點處的電子瓶頸限制了光纖提供的帶寬資源的利用(lìyòng)如何使光層變得“靈巧”和“智能”第六十七頁，共111頁。通信(tōngxìn)網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)歸根結(jié)底：如何建立適于承載(chéngzài)未來互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的光通信網(wǎng)絡(luò)？第六十八頁，共111頁。光通信網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的演進光通信網(wǎng)絡(luò)正在進行(jìnxíng)深層次的變革微電子集成電路計算機技術(shù)通信數(shù)字通信時代光電子光子集成計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)寬帶光網(wǎng)絡(luò)時代70s-80s跨世紀第六十九頁，共111頁。光通信網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的發(fā)展趨勢（1）光網(wǎng)絡(luò)將從不透明逐步(zhúbù)走向透明透明子網(wǎng)不透明節(jié)點透明子網(wǎng)中光通道實現(xiàn)端到端的連接不透明節(jié)點實現(xiàn)子網(wǎng)間互聯(lián)，包括電子3R再生隨著光子技術(shù)(jìshù)的發(fā)展，透明子網(wǎng)的范圍逐步擴大，（網(wǎng)絡(luò)層次中產(chǎn)生光傳送層）透明節(jié)點光交換結(jié)構(gòu)電交換結(jié)構(gòu)不透明節(jié)點O/EE/O第七十頁，共111頁。光通信網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的發(fā)展趨勢（2）光技術(shù)的發(fā)展(fāzhǎn)重點將從容量向光連接甚至“光層智能”發(fā)展(fāzhǎn)ConnectivityFlexibilityCapacityFunctionalityYear199420002006opticalamplifierspoint-to-pointWDM&DWDMDWDMpoint-to-multipointStaticOADMsdynamicOADMs

e-g-STM1ondemandColouredsectionringsOXCandDXCco-existencewavelengthconversionOpticalpacketswitching重點發(fā)展方向Wavelengthrouting第七十一頁，共111頁。IP對光(duìguāng)網(wǎng)絡(luò)的影響向深層次擴展光IP路由器IPoverWDM或packetoverwavelength成為研究熱點標簽交換概念(gàiniàn)擴充到光層，波長成為一種標簽有可能在光層上實現(xiàn)全光分組交換，直接承載IProuterOXC光標簽(biāoqiān)交換（OLS）未來全光分組交換光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢（3）第七十二頁，共111頁。Layer3Layer2Layer1Opt.LayerSDHterminalATMswitchIProuterOpticaltransmissionlayer(WDM,OADM,OXC)WraplayerSDHIProuterSDHIProuterDigitalWrapperATMOpticalSwitchingIProuterGbEthernetTomorrowFutureIPoverWDM第七十三頁，共111頁。下一代骨干(gǔgàn)光網(wǎng)絡(luò)的要求下一代骨干光網(wǎng)絡(luò)必須(bìxū)面向未來的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務開放的、支持(zhīchí)多業(yè)務open靈活和易升級的flexible更高效的保護與恢復策略更簡單有效的網(wǎng)絡(luò)控制和管理（NC&M）針對未來IP業(yè)務的種類、業(yè)務量的不可預測性和IP業(yè)務的突發(fā)性(Burst,unexpected)第七十四頁，共111頁。未來(wèilái)光網(wǎng)絡(luò)方案基于動態(tài)波長路由的光傳送網(wǎng)數(shù)字包封(bāofēnɡ)MPLmS(MPS)OXC光分組交換網(wǎng)光標簽交換網(wǎng)（OLS）光突發(fā)交換（OBS）超高速光時分復用網(wǎng)（OTDMA）第七十五頁，共111頁?；?jīyú)動態(tài)波長路由的光傳送網(wǎng)

數(shù)字(shùzì)包封MPLmS(MPS)OXC第七十六頁，共111頁。Transport/OpticalLayerServiceLayer(IP/MPLS)EdgerouterCorerouterOXC0基于動態(tài)(dòngtài)波長路由的光傳送網(wǎng)光傳送層與業(yè)務(yèwù)層一起實施網(wǎng)絡(luò)功能，光層上的網(wǎng)絡(luò)功能包括：通過波長路由實現(xiàn)端到端的光路徑建立、保持和拆除；光路徑的保護與恢復第七十七頁，共111頁。1數(shù)字包封(bāofēnɡ)技術(shù)（1）DataAssemblingOpticalTransmissionSectionOpticalMultiplexSectionOpticalChannelIPEncapsulationIP層與光層間加入包封(bāofēnɡ)層，實現(xiàn)IPoverWDMOpticaltransportlayerFEC(optional)

payload

header(包含OAM)SDHATMFRIPGbE數(shù)字包封的幀結(jié)構(gòu)第七十八頁，共111頁。每個波長通道(tōngdào)包含端到端的OAM,m的監(jiān)控相比，以適應網(wǎng)絡(luò)的復雜性，并支持更強的網(wǎng)絡(luò)管理支持多業(yè)務（ATM，IP，SDH，GbE,PDH...）幀結(jié)構(gòu)中，各種業(yè)務是透明的，具有開放性支持FEC，提高OSNR，適于更大透明傳輸范圍在網(wǎng)絡(luò)邊緣可以通過線速電子3R再生特性與解決(jiějué)的問題1數(shù)字包封(bāofēnɡ)技術(shù)（2）第七十九頁，共111頁。2多協(xié)議(xiéyì)波長交換MPS（1）IP路由器OXC將MPLS的概念引入OXC將OXC看成一個(yīɡè)標簽交換路由器將波長作為一種標簽RouterrecognizethewavelengthonlytochooserouteIP路由器分組的轉(zhuǎn)發(fā)（作為邊緣(biānyuán)路由器，）OXC實現(xiàn)流的交換（作為核心交換機）MPS：完成流的收集，業(yè)務分類等QoS功能及光層路徑的建立、保持與拆除等功能第八十頁，共111頁。2多協(xié)議波長(bōcháng)交換MPS（2）特性與解決(jiějué)的問題充分發(fā)揮電子與光子的優(yōu)點，電子處理復雜的但耗時轉(zhuǎn)發(fā)功能，光子處理相對簡單且快速的交換功能借用MPLS的業(yè)務工程和流匯集等實現(xiàn)QoS功能；通過改進較成熟(chéngshú)的標簽交換信令[CR-LDP或RSVP-TE]和OSPF和IS-IS等路由協(xié)議動態(tài)地建立和管理光路徑和分布式路由控制第八十一頁，共111頁。3光交叉(jiāochā)互連（OXC）功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能實現(xiàn)方案：基于空間交換、基于波長交換主要指標(zhǐbiāo)：只支持波長通道，還是支持虛波長通道（決定于是否具有波長轉(zhuǎn)換功能）阻塞特性：絕對無阻塞（支持虛波長通道）、可重構(gòu)無阻塞（通過路由算法來解決）、阻塞鏈路模塊性：不需要改動現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，就可增加節(jié)點的輸入/輸出鏈路波長模塊性：不需要改動現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，就可增加每條鏈路中復用的波長數(shù)廣播發(fā)送能力成本第八十二頁，共111頁。OXC基本(jīběn)結(jié)構(gòu)特點：具有波長模塊性，不具備(jùbèi)鏈路模塊性只支持波長通道阻塞型加入波長轉(zhuǎn)換器，可支持虛波長通道第八十三頁，共111頁。特點：（a）具有波長模塊性，不具有鏈路模塊性（b）具有鏈路模塊性，不具有波長模塊性具有廣播發(fā)送能力，支持(zhīchí)虛波長通道第八十四頁，共111頁。基于波長(bōcháng)交換的OXC--NNAWG第八十五頁，共111頁。光分組交換網(wǎng)光標簽(biāoqiān)交換網(wǎng)（OLS）光突發(fā)交換（OBS）超高速光時分復用網(wǎng)（OTDMA）第八十六頁，共111頁。WHYopticalpacket?Inheritfromelectricalpacket,EspeciallyfromATM,IPetc.第八十七頁，共111頁。光分組交換(jiāohuàn)網(wǎng)絡(luò)建立(jiànlì)光分組網(wǎng)絡(luò)的必要性傳送網(wǎng)絡(luò)中的光路徑建立時間在秒至分鐘量級，對于傳送突發(fā)性高的IP業(yè)務效率較低；分組網(wǎng)則可達ms甚至ns級efficiencyinchannel傳送網(wǎng)絡(luò)中的用于路由的波長資源雖在不同區(qū)域可重復使用，但總體上來說是稀缺的；分組網(wǎng)通過(tōngguò)信頭路由，足夠滿足；utilityofwavelength傳送網(wǎng)絡(luò)中可管理的帶寬粒度是一個波長，（達2.5,10甚至40Gb/s），可能太粗，而分組網(wǎng)管理的帶寬粒度可調(diào)整，可達到最佳；(granularity:packetlengthsuitablefordifferentservices路徑的保護與恢復將更加靈活(protectionandrecovery:agility)(Somebodythink?)第八十八頁，共111頁。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)networkstructureXXXXXElectricalSubnetworkOpticalpacketswitchingnetworkGlobalWDMTransportnetworkXEdgeinterfaceopticalpacketswitchingnode第八十九頁，共111頁。InputinterfaceSwitchingmatrixOutputinterfaceHeaderprocessingandswitchcontrolswitchingbuffering分組網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)中的光節(jié)點基本結(jié)構(gòu)OpticalnodeNetworkMgmt第九十頁，共111頁。WhattheopticalpacketisHeaderandPayload第九十一頁，共111頁。HeaderandPayloadAopticallytransparentpayloadandheaderforelectronicprocessingB

All-opticalprocessing(whichwemainlyconcern)第九十二頁，共111頁。HeaderFormatIChannel-associatedTDMpayloadheaderfixedlengthwithlowerbitrateheaderguardtimepacketguardtimeRequirementofhigh-speedelectronicprocessing第九十三頁，共111頁。HeaderFormatIISimpleelectronicprocessingandlowercostDifficultheadererasingandre-writingLargeheaderprocessingdelaycrossstalkHeaderonRFcarrier(SCM)payloadpayloadSCMchannelpayloadSCMheaderImprovedSCMchannels第九十四頁，共111頁。FormatIIIOnewavelengthforheaderOnewavelengthforpayloadlhlp第九十五頁，共111頁。More?E-Packet(l1)+O-Packet(l2)第九十六頁，共111頁。PacketSynchronizationFlagrecognize&electroniccontrolT/2T/2^nStaticdelayStaticdelay:matchingwithelectronicprocessingspeedprecision:T/2^(n+1)第九十七頁，共111頁。SwitchingMatrixI1234spaceinterconnectionmulti-wavelengthinputwavelength-sharedopticalbuffer1442313221331234第九十八頁，共111頁。SwitchingMatrixI1-41-416/11-41-4gatespaceswitchdemuxTOWC44WDMpacketswitchwith4wavelengthI/OSpaceforrouting,delaylineforbuffering,TOWCforsharingthebufferwithwavelength第九十九頁，共111頁。SwitchingMatrixIIWavelengthRouting+WavelengthInterconnectwdmdemuxcombiner第一百頁，共111頁。SwitchingMatrixIIOneplaneofwavelengthroutingnode12NN+1N+22N12NN+1N+22N12N12NAWGAWGTOWCMUX/DEMUX第一百零一頁，共111頁。分組光網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的關(guān)鍵技術(shù)及現(xiàn)狀光分組頭識別與處理全光頭識別與處理