随着Internet的迅猛发展,网络用户对网络带宽的需求日渐增长。为了满足市场的需要,通信网的主干部分已经发生了巨大的变化,而一直变化较少的传统接入网已经成为整个网络中的瓶颈,各种新的宽带接入技术成为研究的热点。 EPON(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。 由于EPON的众多优点,它越来越受到人们的青睐,即将成为宽带接入网一种最有效的通信方法。为了保证EPON网络能够稳定、高效、准确的运行,为EPON提供一个有效的网络管理系统显得尤为重要。 在网络管理领域,随着基于TCP/IP体系的网络管理技术的不断发展,SNMP已经成为事实上的标准。基于SNMP的EPON网络管理系统是指采用SNMP管理协议框架,对EPON网络实体的资源实现有效管理的系统。 二、SNMP的介绍 SNMP(简单网络管理协议)是一种基于TCP/IP的网络管理协议,它使用UDP作为传输层协议,能管理支持代理进程的网络设备。SNMP主要包括SMI(管理信息结构)、MIB(管理信息库)和SNMP协议几部分。SMI给出了管理对象定义的一般框架。MIB是设备所维护的全部被管理对象的结构集合。SNMP协议包括SNMP *** 作、SNMP信息的格式以及如何在应用程序和设备间交换消息。 SNMP采用代理/管理站模型进行网络管理。SNMP有5种消息类型,分别为Get-Request、Get-Response、Get-Next-Request、Set-Request和Trap。代理和管理站之间通过这几种消息报文进行相互通信,以获取网络设备的各种信息,从而控制网络设备的正常运行。 三、EPON网管系统结构 本EPON系统的管理对象为1个OLT(光线路终端)和32个ONU(光网络单元)。基于SNMP的EPON网管系统结构如图2所示。 EMS网管系统安装在工作站,与OLT设备之间通过带外网管接口(F接口)相连。EMS网管系统和OLT、ONU设备之间采用SNMP协议进行通信,实现在EMS中对OLT、ONU的统一管理。通信的方式有2种: (1)轮询。管理站每隔一段时间对所有OLT和ONU代理站的MIB进行主动查询,各代理站返回被查询的结点值。 (2)告警(trap)。当某些指定事件发生时,代理进程向管理站发送trap报文。管理站接收、显示告警事件,并做相应处理。 同时OLT设备和ONU设备具备本地Console接口,可以实现本地 *** 作管理维护。 四、EPON网管系统的设计 EPON网管系统按照网管功能分为四大模块:配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。 1 配置管理 配置管理主要是组织EPON网内运转所需要的资源和数据,构造和维护网络系统的配置,识别各网元,保证网元的基本配置,监控当前配置和按照具体情况改变配置,设置系统参数,收集并存储各参数,报告与基本配置值的偏差,启动和关闭资源等。 EPON配置管理包括系统初次启动时的配置管理和系统正常运行时的配置管理。 启动时,针对EPON网络,可自动或手动生成OLT、ONU设备拓扑图,显示当前网络中各OLT、ONU设备的状态。在网络拓扑图生成后,SNMP 管理进程采用轮询的方式定期查询SNMP 代理进程,收集设备信息用于更新数据库,以实现配置信息的实时性。系统正常运行后,网管可根据需要随时手动设置其各项配置参数。如可以设置各OLT、ONU代理的标识信息和系统信息,启用、禁用某个端口,配置各端口的工作状态,配置网桥的工作参数,配置VLAN,重启设备等。还提供基于用户的动态带宽管理。 2 性能管理 性能管理功能对EPON网络性能进行监视、检测,采集相关性能统计数据,进行分析、诊断,从而为网络进一步规划与调整提供依据,以保证网络的业务质量。 EPON的性能管理功能分为性能监测、性能管理控制和性能统计分析。性能监测是连续的收集OLT、ONU上与性能相关的数据,根据性能数据确定网元的性能,从
目前所知的光传送网都是基于波分复用(WDM)技术 。WDM与光时分复用(OTDM)相比,不仅具有升级容易、投资小的优点,在组网中更具有TDM无法比拟的优势。不同格式、速率的信号能够方便地接入到WDM系统中进行混合传输。WDM信号的复用和解复用也很容易由无源器件完成。当一个区域内所有的光纤传输链路都升级为WDM传输时,在这些WDM链路的交叉处设置以波长为标志对光信号进行交叉连接的光交叉连接设备(OXC),那么就可以构成一个全光网络。
WDM光传送网是用光波长作为最基本交换单元的交换技术,来替代传统交换节点中以时隙为交换单位的时隙交换技术。WDM光传送网是随着WDM技术的发展,在SDH网络的基础上发展起来的,通过引入光节点,在原有的分层结构中将引入光层,光层负责传送电层适配到物理媒质层的信息,它可以细分为3个子层:从上到下依次为光信道层网络、光复用段层网络、光传输段层网络。相邻的层网络形成所谓的客户/服务者关系,每一层网络为相邻上一层网络提供传送服务,同时又使用相邻的下一层网络所提供的传送服务。
光传送网的各子层功能如下
(1)光信道层
光信道层负责为来自电复用段层的不同格式的客户信息选择路由和分配波长,为灵活的网络选路安排光信道连接,处理光信道开销,提供光信道层的检测、管理功能,提供端到端的连接,
(2)光复用段层
光复用段层保证两个相邻波长服用传输设备间多波长复用光信号的完整传输,为多波长信号提供网络功能。
(3)光传输断层
光传输段层为光信号在不同类型的光媒质上提供传输功能,同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。 WDM光传送网作为一个全新的网络,其区别于现有网络的特征有
(1)波长路由
通过光波长选择性器件实现路由选择,目前,光包交换尚不具备应用条件,缺乏光记忆和光逻辑器件。
(2)透明性
由于WDM光传送网中的信号传输全部在光域进行,因此具有对信号的透明性。透明性有两个含义,即数据速率透明和信号格式透明。
(3)网络结构的拓展性
WDM光传送网应当具有扩展性,即无需改动原有结构,只要升级网络连接,就能够增添网络单元。
(4)可重构性
WDM光传送网的可重构性是指光波长层次上的重构,包括直接在光域里对光纤折断或节点损坏做出反应,实现恢复;建立和拆除光波长连接;自动为突发业务提供临时连接。
(5)可扩容性
考虑到通信业务量的增长和建设成本,全光网络应该具有很好的可扩容性。
(6)可 *** 作性
(7)可靠性和可维护性
WDM光传送网结构简单,端到端采用透明光通路连接,沿途没有逻辑与存储。网中许多光器件都是无源的,不易出故障,比传统网络可靠性更高,更易于维护。
光传输网络的发展史
传输网是在不同地点之间传递用户信息的网络的物理资源,即基础物理实体的集合。传输网的描述对象是信号在具体物理媒质中传输的物理过程,并且传输
8网主要是指由具体设备所形成的实体网络。
光传输网络发展经历了准同步数字传输体制PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)、同步数字体系SDH(Synchronous Digital Hierarchy)、多业务传送平台MSTP(Multi-Service Transport Platform)、波分多路复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)、自动交换光网络ASON(Automatically Switched Optical Network)和分组传送网PTN(Packet Transport Network)技术的发展和革新。
PDH准同步数字传输体制的建议是由国际电话电报咨询委员会(CCITT)(现国际电信联盟-电信部ITU-T)于1972年提出的,又于1988年最终形成完整的PDH。PDH设备虽然属于光传输设备,但主要处理的是电信号,PDH复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求,另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了难度。PDH的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈,制约了传输网向更高的速率发展。
SDH同步数字体系是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并有统一网管系统 *** 作的综合信息传送网络,是美国北而通信技术研究所提出来的同步光网络(SONET)。国际电话电报咨询委员会(CCITT)(现ITU-T)于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH,使其成为不仅适用于光线也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可以实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能,能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护,因此是当今世界信息领域在传
8输技术方面的发展和应用的热点,受到人们的广泛重视。
MSTP多业务传送平台是指基于SDH、同时实现TDM、ATM、IP等业务接入、处理和传送,提供统一网关的多业务传送平台。作为传送网解决方案,MSTP伴随着电信网络的发展和技术进步,经历了从支持以太网透传的第一代MSTP到支持二层交换的第二代MSTP再到当前支持以太网业务的第三代MSTP的发展历程。
8
WDM波分多路复用,实质上是利用了光具有不同的波长的特征。随着光纤技
术的使用,基于光信号传输的复用技术得到重视。波分多路复用的原理:利用波分复用设备将不同信号的信号调制成不同波长的光,并复用到光纤信道上。在接收方,采用波分设备分离不同波长的光。WDM的传送特点是充分利用光纤的巨大带宽资源、同时传输多种不同类型的信号、实现单根光纤双向传输、多种应用形式、节约线路投资、降低器件的超高速要求、IP的传送通道和高度的组网灵活
8性、经济性和可靠性。
自动交换光网络ASON是指能够智能化地、自动完成光网络交换链接功能的新一代光传送网。ASON技术传送网的特点:具有分布式处理功能;与所传送客户层信号的比特率和协议相独立,可支持多种客户层信号;具有端对端网络监控保护、恢复能力;实现了控制平台与传送平台的独立;实现了数据网元和光层网元的协调控制,将光网络资料和数据业务的分布自动的联系在一起;与所采用的技术相独立;网元具有智能;可根据客户层信号的业务等级来决定所需要的保
8护等级。
分组传送网PTN是IP/MPLS、以太网和传送网3种技术相结合的产物,它保留了这三类产品中的优势技术:PTN向着网络的IP化、智能化、宽带化、扁平化的方向发展:以分组业务为核心、增加独立的控制面、以提高传送效率的方式拓展有效带宽、支持统一的多业务提供;PTN继承了SDH的传统优势。PTN技术融合了传统传送网和分组网络各自的优势,是面向下一代通信网络的新型传送网技术。由于PTN技术是三种技术的结合,各种技术的支持集团为了各集团的利益,使得PTN技术的标准化进展缓慢,到目前为止,PTN技术的标准化还没完全制定,这在很大程度上阻碍了PTN技术的发展以及PTN设备的生产和应
14用。
PDH设备是第一代光传输设备,在光纤通信领域中使用了20多年了,在SDH设备出现后,由于SDH设备在接口方面、复用方式、运行维护方面和兼容性等方面克服了PDH的缺点,从而取代了PDH设备。PDH设备现在只应用于带宽需求小于34M的两点之间的通信。
现在在光传输网络中应用最多的设备是SDH设备,SDH设备的出现促进了通信业务的飞速发展,在SDH的基础上又提出了多业务传送平台MSTP设备,MSTP设备也是SDH技术,在PTN设备没有成熟时,在组网中选择的主要设备还是SDH。
密集波分多路复用DWDM设备因为它的特点,所以它常被使用于距离长、容量大的两点之间的通信中。ASON设备在实际网络组网中使用很少,因为它必须应用于网格网中才能从分发挥它的优势。
PTN作为下一代主流光传输设备,必须制定统一的标准,才能迅速的发展和投入商用中。
以光网络构建未来高速、大容量的信息网络系统需要重点解决高速光传输、复用与解复用技术。基于光的分插复用(OADM)技术,网络间的光交叉互连(OXC)技术,集成化的窄带、高速、波长可调的低噪声探测器技术,以及可用于光纤网络干线传输的、速率可达4OGbit/s的、波长可调谐的、高稳定的增益耦合DFB激光器/光调制器的集成光源。
1)光纤传输通常认为单模光纤SMF色散很大,对减少四波混频(FWM)引起的干扰有好处,但需要很多的补偿光纤。实际的实验表明SMF(G652)和DSF(G653)用于WDM系统时,其SPM,XPM的危害较小,不像想象的那么严重。过去理论和实验表明DSF光纤的FWM干扰严重,不宜作WDM系统。然而采用喇曼放大后,其放大作用是沿光纤分布而不是集中的,因而发送的光功率可减小,从而FWM干扰可降低,因此WDM在DSF光纤中传输仍能取得较好的效果。偏阵模色散(PMD)、色散补偿是长距离大容量WDM系统必然遇到的问题,如果想得到一个又宽又平的波段。那么对色散补偿器件的色散和色散斜率同时有一定要求。
2)DWDM光源 WDM光网络对光源的要求是高速(大容量)、低啁啾(以提高传输距离)、工作波长稳定,为此要研究开发高速、低啁啾、工作波长可调且高度稳定的光源。从世界范围的发展趋势上看集成光源是首选方案,激光器与调制器的集成兼有了激光器波长稳定、可调与调制器的高速、低啁啾等功能。有多种集成光源:其一是DFB半导体激光器与电吸收调制器的单片集成。其二是DFB半导体激光器与M-Z型调制器的单片集成:也有分布布拉格反射器(DBR)激光器与调制器的单片集成以及有半导体与光纤栅构成的混合集成DBR激光器。
3)DWDM探测器波长可调谐的窄带光探测器是WDM光网络中一种高效率、高信噪比的下载话路的光接收技术。为了使系统的尺寸大大降低,可考虑将前置放大电路和探测器集成在一起。该类器件的每个探测器必须对应不同的信道,所以探测器必须是窄带的,同时响应的峰值波长必须对准信道的中心波长,所以响应带宽必须在一定范围内可调谐。此外要求探测器间的串扰要小。共振腔增强型(RCE)光探测器集窄带可调谐滤波器与探测器于一体,是这类探测器的首选方案。
4)波长转换全光波长转换模块在接入端应用是对从路由器或其它设备来的光信号进行转换,将非匹配波长上的光信号转换到符合ITU规定的标准波长上然后插入到光耦合器中;而当它用于波长交换节点时,它对光通路进行交换和执行波长重用功能,因此它在波长路由全光网中有着非常巨大的作用。宽带透明性和快速响应是波长转换器的基本要求。在全光波长交换的多种(包括交叉增益调制、交叉相位调制、四波混频、非线性光学环镜)技术中,最有前途的全光转发器是在半导体光放大器(SOAs)中基于交叉相位调制原理集成进Mach-Zehnder干涉仪(MZI)或Michelson干涉仪(MI)而构成的带波长转换器,它被公认为是实现高速、大容量光网络中波长转换的理想方案。
在大规模使用WDM组网时,特别是通道调度时,可能需要把某一波长变换为另一波长,或者需要整个波段的变换。Lucent研制的光波段变换器是利用LiNbO3的二阶非线性系数x(2):x(2)对光波长进行变换的。光波导是周期极状LiNbO3光波导(Periodically poled waveguide)。
5)光放大器为了克服光纤中的衰减就需要放大器。掺铒光纤放大器EDFA已被广泛应用于长距离通信系统中,它能在1550nm窗口提供30nm左右的平坦增益带宽。
对于宽带EDFA放大器特别需要在整个WDM带宽上的增益平坦特性。日前己有基于掺铒光纤的双带光纤放大器DBFA(Dual-band fiber amplifier),其带宽可覆盖1528~1610nm范围。它由常规的EDFA和扩展带光纤放大器EBFA(Extended band fiber amplifer)共同组成。相类似的产品有Bell Lab的超宽带光放大器UWOA(Ultra-Wideband Optical Amplifier),它有80nm的可用带宽可对单根光纤中多达100路波长信道进行放大。它覆盖了C波段(1530~1656nm)和L波段(1565~1620nm)。
英国帝国学院(UK Imperial College)研制了宽带的喇曼放大器。受激拉曼放大(Stimulated Raman Amplify)是在常规光纤中直接加入光泵功率,利用光纤的非线性使光信号放大的。单光泵的喇曼放大的增益带宽较窄,采用波长为1420nm和1450nm两个光泵的喇曼放大器可得到很宽的带宽(1480~1620nm)。喇曼放大的增益可达30dB,噪声系数小于6dB。光泵功率为860mW。
6)光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)光分插复用器OADMs(Optical Add Drop Muxs)实现在WDM光纤中有选择地上/下(drop or add)特定的任何速率、格式和协议类型的所需光波长信道。它是高速大容量WDM光纤网络与用户接口的界面。OADM一般是复用器、解复用器、光开关阵列的单片集成或混合集成。可调波长工作的OADM器件正在开发之中,并且已取得突破性进展。另外WDM光网络间的交叉互连也将逐步过渡到完全采用光的形式进行。国际上已经有单片集成OXC的实验室工作报道,但是更多的工作是集中在其中的关键器件上,主要有为了解决网络阻塞和合理利用网络资源的波长转换器件。AWG(Array Waveguide Grating)是最适于DWDM复用与解复用以及作为核心器件构成OADM和OXC的新型关键器件。因为AWG可与石英光纤高效耦合使插入损耗很低、能够实现低成本集成。此外,AWG减轻了对光源面阵的集成度的要求,采用多个单波长激光器与其耦合就可以实现DWDM目标。该研究的技术关键在于掌握厚层波导的制备技术,设法避免因应力引入偏振色散,甚至导致器件破裂。
7)光开关光波导开关集成面阵也是构成OXC和OADM的关键部件,实用的光开关阵列,大都是用LiNbO3光波导开关实现的。这种光开关矩阵实现大规模单片集成难度较大,尤其难以与 *** 作电路实现OEIC集成,也有采用SiO2/Si的热光开关,但响应速度较慢,约为毫秒量级,只适用于信道切换,对信元/包的交换,其响应速度不能满足要求,要实现信元/包交换至少响应时间要达到微秒量级。而准实时交换(如在计算机网络中的交换)则要达到纳秒量级。网络中信息资源的利用率决定于OXC的集成规模和运行的灵活程度,所以最终的OXC应当是单片集成的。技术关键是发展高速响应Si基彼导光开关,而利用电注入折变效应构成的SOI型SiO2/Si波导光开关,可以实现小于微秒的光开关运作,有望实现大规模单片集成。
赫茨实验室研制了速度极高的光开关,它可在160Gbit/s的光数据流中取样。其工作原理是:利用波长分别为1302nm、1312nm的两个光脉冲在半导体光放大器中产生的四波混频可对照检查155O nm的光信号脉冲取样。这种高速开关适用于未来从光IP信号中直接提取路由地址,以便实现光IP(IP over Optical)。
基于微电子机械系统MEMS(Micro-elecromechan-ical systems)技术的微镜阵列光开关技术也是技术发展的一个热点。在光网络中使用MEMS技术相对于传统的电子设备具有低成本、快速、体积小、通信容量大,而且具有体积小、灵活可变、对比特率和协议透明、跨越电子限制提高网络速度等优点。但开关速度还达不到要求。微机械技术还可做可变光衰减器,其工作原理是利用静电引力改变微机械中的遮蔽片的位置,以遮蔽光纤的导光面积,从而改变光衰减。该器件可由光信号控制,可用以制作:光衰减器、光功率稳定器、光功率均衡器和光波段开关。
另一种光开关是高分子数字交换器件。采用Polymer高分子材料制作的光波导器件正趋于成熟。高分子材料易于加工,成本低,在电极上施加电压就可控制光信号通过或不通过光波导。存在问题是易于从衬底硅片上脱落、易吸水和老化问题。 光网络可按照物理连接分为环网、网状网、星型网和总线结构。环型拓朴与网状拓扑相比有很多优点,例如:链路分摊的成本低,链路可共享,而且当出现大的突发数据流时可同时使用工作光纤和保护光纤降低路由器的负荷,从而避免了在路由器端的缓存需要。
多波长网络又可分为单跳网和多跳网。在单路网中从源端到目的地的数据流就像一个光流一样穿过网络,在中间任何节点无需电的转换。从光网络选路方式上划分有两种典型的单跳网络:广播与选择网(Broadcast and select network)以及波长选路网(Wavelength routed network)。
广播与选择网是通过无源星型耦合器件将多个节点按照星型拓朴结构连接起来的。基本原理是以广播形式发送,接收端有选择地滤波接收。这种网络主要用于高速局域网或广域网。有两种工作方式:固定波长光发送而使用可调谐的光接收或者接收波长固定而发送波长可调。广播与选择网有两个不足之处:其一是浪费了光功率。发射的光功享送到所有的接受器,不管这个接收器是否是通信对象。这样,对实现通信节点来说,增加了光分流引起的损耗。其二是可扩展性差。N个节点至少需要用N个波长,增加一个节点要增加一个波长,每一个接收器的可调谐范围也要相应增加一个波长,而且不能执行波长重用。
与之相反,波长选路网关键元素是波长途择交换器,它也分为两种:波长远路交换方式和波长转换交换方式。前者是通过改变WDM路由动态地在通信间交换数据信号。后者通过波长转换将数据倒换到另一个波长通道上。
若在节点中采用光开关、波长转换器、可调谐滤波器、阵列波导路由器等光子器件,就可构成灵活的、可扩展的、可重构的光网络结构。 光网络是由光通路将波长路由器和端节点相互连接而构成的。显然每个链路可支持好多信号格式,但它们都被限定在波长粒度上。波长交换机(或波长路由器)构成形式有以下几类:
非重构交换机:每个输入端口和输出端口对应关系是固定的而且波长一致,一旦建成就无法改变。
与波长元关型可重构交换机:输入端口和输出端口的对应关系可以动态重构,但这种关系与波长无关。即每一个输入信号都有一些固定的输出端口。
波长选择型可重构交换机:它同时兼有端口的动态重构和依据输入波长的选路功能。
给定一个网络的物理拓扑和一套需要在网络上建立的端到端光信道,而为每一个带宽请求决定路由和分配波长就是波长途路由问题。光网络中波长路由问题主要有3类:
一是在不使用全光波长变换模块时,实现自适应网络波长和路由的动态分配(RWA)问题,解决途径是确定优化判据、波长和路由的分配算法。也包括在所需系统代价最小的情况下故障恢复路由的动态自愈恢复算法。
二是在有全光波长变换模块时,利用波长变换模块如何降低波长堵塞的算法研究,包括使用波长变换模块后系统性能增加和波长路由光网络拓扑结构、网络尺寸的关系。
另外要实现真正的自适应路由和波长分配,还必须考虑业务流量制约下的选路问题。最理想的情况是DWDM光网络节点监测光信道上的业务流量,根据使用情况按照相应算法增加/减少光信道数量和提高/降低光信道数据速率。
光网络独一无二的属性是可以实现波长路由,通过网络中的信号路径由波长、源信号、网络交换的状态信息以及选路中的波长改变信息等来共同决定。图2表示了一种基于波导光栅路由器(WGR)的波长选路网中光路的建立过程。WGR节点通过波长路由算法分配波长,波长转换器的应用可增加网络的灵活性。
波长分插复用(WADM)可与路由器直接连接,使得在两者之间建立光路径成为可能。由于Internet数据在发达和接收信道上具有很高的不对称性,因此依据对称的话音业务设计的现有通信系统不能适应这种非对称业务。而直接将路由器与分立波长相连的一个优势是光学系统能够直接根据Internet数据的流量情况在以波长为基础的光域上执行相应的流量疏导功能。 由于DWDM系统提供的相互不存在时间关系的不同波长的复用,因此不需类似于SONET中的时钟系统。然而要保证传输质量,也许在WDM系统中仍需要同步技术。
光纤可非常容易地实现安全性连接。量子密码(Quantunm cryptography)技术使用最基本的量子互补(quantum complementarity:基于粒子与波在行为上互斥的同时又是完全描述一种现象的密不可分的两个要素)原理就是其中之一,它允许相距较远的两个用户使用共享的随机比特序列作为密码通信的密匙。十分复杂的传统加密措施是通过复杂和强度很大的数学运算来实现的,与其相比分布量子密码QKD(Quantum Key Distribution)技术,正像它的名字所表示的那样提供了一种新型的基于基本的物理原理来保护和加密有用信息的有效方法。 与点到点WDM系统相比,WDM光网络的一个重要特点是网络中同一参考点各信道的功率不同。在端到端WDM系统中,信号发送端处各波长的功率是相等的。而在光网络中,从本地节点上路的光信号与其它传输了不同距离、从而有不同光功率的一些信号复用在一起传输。即使是复用在一起传输的光信号,传输一段距离后,由于EDFA、光滤波器和光开关等器件对各波长的响应略有不同,它们的功率也可能不同。不同功率的波长信号经过级联EDFA系统后,某些波长的功率将可能进一步降低,使该信道性能恶化。此外由于光网络的上下话路、重新配置或网络恢复等原因。使进入节点的各个波长通道的光功率也存在差异,由于光信号要经历多个节点和链路,各个波长通道之间的光功率差异产生累积,导致各个光信道的信噪比下一致,使得系统服务质量受到影响,甚至使某些信道劣化到不可接受的水平。因此在光网络中有必要在节点对每个波长的光功率进行均衡,以保证通信质量。
光网络中通道的不均衡性可严重恶化网络性能,因此通道的均衡性是光网络性能好坏的重要依据,已经提出了许多均衡方案,如AOTF滤波器、MZ滤波器、F-P滤波器调谐方案,以及衰减器调谐方案等,这些方案都是利用光元源器件如可调衰减器以及有源器件如SOA的基于通道级均衡。一种方法是在终端机上的OMUX盘对输入的多路光信号进行中断检测,这一消息被监控系统处理后,将通过监控信道通知到全线各站点,控制各站的光放大器的输出动率。另一种方法是在各种光放大器盘上均设计有输入、输出光信号监视点,通过监控子架,实现对线路信号中各波长通道的集中监视和分析,即从光放大器盘的光监视点引入光信号,进行在线分析,可获知任一波长通道的工作状态,如光功率大小、光波长值、光通路的信噪比等重要参数。当功率监测点位于0XC/OADM中功放EDFA之前,监测并调整各个信道中的信号功牢或信号与噪声的总功率时,这种方案对于各个通道的不均匀性具有很好的均衡效果。但是,如果整个复用段的光功率发生波动,会导致所有受影响的通过都进行相应的调整,这不仅增加了调整时间,还使调节过程复杂化。链路支持的波长数目增多时情况尤为突出。此外,在特定情况下(若通过均衡能力已经达到极限),仅靠通道级均衡无法实现功率均衡。因此为适应网络配置、网络重构对各个光通道的影响,WDM光网络中光功率均衡是WDM光网络一个重要研究内容。 光网络节点要支持光联网,必然要有对光通路的OAM( *** 作、管理与维护)信息,因此就必须具有开销处理能力。对开销的载送方式有随路和共路两种,各有优缺点。而提供开销的方法有3种:副载波调制(SCM),例如利用引示音(Pilot Tones);光监视通道(OSC);数字“包封器”(Digital“Wrapper”)。
WDM系统如何与IP网结合以传送IP信息(通称IP 0ver WDM),是一个极其重要的问题,因为不久的将来IP数据业务会占主要地位。当不使用SONET/SDH设备而要实现直接的IP 0ver WDM,则需要考虑在原来的SONET/SDH中执行的某些功能(如各种开销字节的处理)如何在新型系统中来实现。一种方案是:光的通过开销有两部分,一部分在光容器帧结构内,它对应SONET/SDH的段开销,另一部分不在帧内,而是用调制的导频(pilot tone)另外传送,光层只具有WDM的复用功能。
光联网技术提供在光层上的传送组网技术,例如在光通路(OCh)层上作OCh的快速路由和交换;为了以光通路组网,就需要具有管理频(率)隙(slot)的能力(正像在现有网中管理时隙一样),这里一个频隙就是一个光通路。 在传统的点到点波分复用(WDM)系统中,由于波长选择器件(如波分复用器/解复用器和可调谐光滤波器)性能的不完善,相邻波长信道之间会产生串扰,这种串扰被称为异频串扰。它是一种加性串扰,表现为在信号上叠加了一定功率的噪声,恶化了信号的消光比。构成光网络时这种串扰的影响下去积累,且在接收机前加光滤波器可以将其滤掉,因此对系统的影响较小。
而在以波分复用传输和波长交叉连接(OXC)为基础的WDM光网络中,当不同输入链路中同一波长(频率)的信号被送入同一光开关,根据需要完成光交叉连接后,再送入相应的波分复用器中。由于器件性能的不完善,一个信道的信号经过交叉器件后会包含其它信道的串扰。当多个信道重新耦合到一起时异频串扰就会转化为同频串扰,即与信号光频率相同的串扰。它可以是不同链路中相同波长间的串扰或同一信号与自身的串扰。当光通道经过多个OXC时,由于每个OXC中波长选择器件的作用,异频串扰不会随着节点数的增加而积累。而同频串扰和信号在同一个波长信道内,不受波长选择器件的影响,将随着节点数的增加而下断积累。因此同频串扰需要着重研究。
OXC引入的同频串扰可以分为相于串扰(串扰光的相位与主信号相关)和非相干串扰(串扰光的相位与主信号不相关)。当主信号的一部分能量经过OXC变成串扰时,串扰光信号与主信号可能相干。这主要由串扰光信号和主信号的传输时延差与激光器的相干时间决定。当传输时延差小于激光器相干时间时,这种同频串扰就成了相干串扰。为了减小串扰对系统的影响,在设计OXC时应该使不同光路的时延差大于激光器的相干时间。
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