IP over WDM原理是什么 IP over WDM网络组成部件介绍【详解】

　　IP over WDM原理简介

　IP over WDM的基本工作原理是光纤直接与光耦合器相连，耦合器把各波长分开或组合，输入和输出端都用简单的光纤连接器。在发送端，将不同波长的光信号组合(复用)送入一根光纤中传输;在接收端，又将组合光信号分开(解复用)并送入不同的终端。因此，IP over WDM是一个真正的链路层数据网，可以通过指定波长作旁路或直通连接，网络的业务工程可以只在IP层完成。由于使用了指定的波长，结构更灵活，并具有向光交换和全光选路结构转移的可能。

　IP over WDM网络的主要部件除了激光器、光纤、光放大器和光耦合器外，还包括光再生器、光转发器、光分插复用器(OADM)、光交叉连接器(OXC)和高速路由交换机。G655光纤因其色散的非线性效应小，最适合于WDM系统。高性能激光器是WDM系统中最昂贵的器件。光放大器主要采用EDFA，它能同时放大WDM所有波长，但对平坦增益的要求较高。光耦合器用于将各波长组合在一起或分解开来，起复用和解复用作用。长途WDM系统中有电再生中继器，再生分R1、R2和R3三类。光转发器用于变换来自路由器或其它设备的光信号，并产生要插入光耦合器的正确波长光信号。光分插复用器和光交叉连接设备在长途WDM系统中运用较广泛。光交换机可使ADM和交叉连接设备作动态配置。

　在不纤上直接传输IP数据包需要选择帧格式(即分帧方法)，目前主要使用的两种帧格式是SDH帧格式和以太网帧格式(即IP/SDH/WDM和IP/Ethernet/WDM)。IP over WDM的重叠模型和封装。采用SDH帧格式时，报头载有信令和足够的网络管理信息，便于网络管理。但在路由器接口上，针对SDH帧的拆装分害割(SAR)处理比较耗时，影响网络吞吐量和性能，且价格也较昂贵。采用吉比特以太网帧格式(即直接在光纤上运行吉比特以太网)是一种经济有效的方法。此种格式下，报头包含的网络状态信息并不多，但由于没有使用造价昂贵的再生设备，成本相对较低。由于使用了异步协议，对抖动和时延并不敏感。同时，由于与主机的帧结构相同，在路由器接口上无需对帧进行拆装分割 *** 作和为了使数据帧同步的比特塞入 *** 作。

　　光纤通信光源技术论文篇二

　我国光纤通信技术综述

　光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。

　1 我国光纤光缆发展的现状

　11普通光纤

　普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G652A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG654规定的截止波长位移单模光纤和符合G653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。

　12核心网光缆

　我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G652光纤和G655光纤。G653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。

　13接入网光缆

　接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用G652普通单模光纤和G652C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。

　14室内光缆

　室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。

　15电力线路中的通信光缆

　光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。

　2 光纤通信技术的发展趋势

　对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

　21超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前16Tbit/的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

　仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

　22光孤子通信

　光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

　光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题,但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。

　23全光网络

　未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

　全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。

　目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。

　结语

　光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的"冬天"但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

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好难

内容涵盖光纤传输原理和传输特性，半导体光源和光检测器的工作原理与工作特性，数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统，光放大器的工作原理和性能，wdm系统原理与器件，光网络与光交换，光纤通信系统的性能测量及管理。

光交换，Photonic Switching

光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。在现代通信网中，全光网是未来宽带通信网的发展方向。全光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制；可以大量节省建网成本；可以大大提高网络的灵活性和可靠性。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因，目前还主要是开发光路交换，但今后发展方向将是分组光交换。

当你打开电脑，给你远方的朋友发了一个电子邮件，你的邮件是如何传递到他手中的呢。其实，你的邮件会被转换为电信号，经过层层转接（交换），最终传递到对方的电脑后，再还原为文字，他就可以看到你的问候啦。为什么要把邮件转换为电信号再进行交换呢？那是因为电路中的设备，只能交换电信号，而不能直接交换文字。

现在，假设我们的网络中增加了几台光设备，你的邮件怎样才能交换过去这几台光设备呢？首先，邮件转换而成的电信号必须被转换为光信号，然后才能在光设备中交换（即转接）。如果再进一步，我们终端的接入设备也使用了光设备，例如光modem，现在整个网络中全部是光设备、光纤线路，这样就构成了全光网络。 在全光网络中，所有的信息交换都是光交换。这个时候，你的邮件就不需要经过任何光/电转换，将直接被转换为光信号，经过层层转接（交换），最终传递到对方的电脑，还原为文字。

在“光纤通信”术语中，我们了解到，光纤通信的优势在于巨大的信息容量和极强的抗干扰能力，其优越的性能早已得到证实，并且在现代通信系统中逐步取代以往电子线路为主要组成的通信网络。 传统通信网络和光纤网络并存时存在光电变换的过程，并且二者的结合受限于电子器件，光电交换信息的容量决定于电子部分的工作速度，本来带宽较大的光纤网络在进行光电交换时就变得狭窄了，致使整个网络的带宽也随之受限。因此在光通信网络中需要在交换节点上直接进行光交换而省去光电变换的过程，这样才能释放光纤的通信带宽，实现其通信容量大和通信速率高的优点。所以光交换技术倍受瞩目，被认为是新一代宽带技术中最重要的部分。

光交换技术是指不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术可分成光路光交换类型和分组光交换类型，前者可利用OADM、OXC等设备来实现，而后者对光部件的性能要求更高。由于2001年后研制的光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的分组光交换单元还要由电信号来控制，即所谓的电控光交换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。

光路交换系统所涉及的技术有空分交换技术、时分交换技术、波分/频分交换技术、码分交换技术和复合型交换技术，其中空分交换技术包括波导空分和自由空分光交换技术。光分组交换系统所涉及的技术主要包括：光分组交换技术、光突发交换技术、光标记分组交换技术、光子时隙路由技术等。

空分交换单元是光交换的基本组件，实际上在波长路由型或B&S型中都要用到空分交换，现已研制了多种空分开关组件。MEMS有不少优点，但其动作速度为毫秒级，可用于 完成电路交换的OXC，SOA则开关速度更快，又便于集成，有较好的应用前景。

光分组交换可以有同步动作与异步动作方式。同步方式采用时隙化和等长分组，每个入 端分组要经过同步后进入交换结构。同步方式易于实现缓冲管理、交换动作和竞争消除，吞 吐量较高，但由于需要同步电路，硬件较复杂；异步方式则不要求各入端分组对齐后再进入 交换结构，分组可以不等长，不需要同步电路而成本较低，灵活性高，但由于竞争机会增多 而导致吞吐量下降。

光路交换技术已经实用化。光分组交换技术2010年以前主要是在实验室内进行研究与功能实现，确保用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。其中，光分组交换技术和光突发交换技术是光交换中的最有开发价值的热点技术，也是全光网络的核心技术，它将有着广泛的市场应用前景。