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新一代智能光网络的技术特点

2022-11-30 08:54:07 收藏本文下载本文

“阿狐啊”通过精心收集，向本站投稿了10篇新一代智能光网络的技术特点，下面是小编整理后的新一代智能光网络的技术特点，欢迎大家阅读分享借鉴，希望对大家有所帮助。

新一代智能光网络的技术特点

篇1：新一代智能光网络的技术特点

新一代智能光网络作为未来传输网发展的方向已经被业界所公认，作为有着十年发展历史的CIENA公司，在这一领域有着许多独特的研究成果和领先的技术。他们在新一代智能光网络的组成和技术方面已经有比较成熟的思路。———编者

1．单机集成多个SDH设备新一代智能光网络由DWDM加光交换机组成，它的核心层设备是光交换机。基于光交换机的光网络，一个设备完成了几个设备的功能，组网简单，维护方便。而传统SDH网络有很多ADM和DWDM连接，原因就是单个设备不能完成全部的功能。

2．动态带宽分配和带宽调整基于小粒度和疏导的大容量光交换：智能光网络的特点是交换粒度小，并具有疏导功能，这两个特点为智能光网络实现任意级联、虚拟容量、虚环保护和网状恢复等提供了基础。光交换机的大容量表现在交换矩阵达到几百兆，设备10Gbps接口达到几十个，并可扩展到多Tbps。

动态带宽分配和调整：新一代智能光网络中有两个接口是非常重要的，一个是用户－网络接口，另一个是网络－网络接口。用户－网络接口主要是路由器等接入设备和光网络之间的接口，网络－网络接口完成智能光网络电路的配置。

IP网络的流量分布不均匀，且动态变化，QoS难以保证，采用智能光网络能动态分配带宽，并通对网络接口，调整网络带宽的分布，起到帮助IP网络解决QoS的作用。

3．点对点电路恢复CIENA新一代智能光网络Lightwork解决的方法是：

（1）把用户分成不同的等级，用户优先级低的可以采用保护带宽通信，优先级高的用户随时可以占用优先级低的用户的带宽，

（2）网元采用分布式智能对电路实现点对点的恢复，恢复时间虽然比环保护等要长一点，但对于IP网络来说并不会产生很大的影响，不需要人工恢复就可完成网络电路的全部恢复。

4．网状（Mesh）组网和虚拟交换环网状组网是新一代智能光网络的主要组网方式，具有灵活、易扩展的特性，和数据网络的组网特点接近。网状网的保护是多样的，除了线性保护外，环交换和保护主要采用虚拟交换环。

虚拟交换环是软件可定义环交换和保护，因为虚拟交换环采用了软件实现，不被物理的容量和配置所限制，所以虚拟交换环能支持电路到达环的全容量的带宽。

5．信令及路由协议和分布式网络智能光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议，以替代传统采用集中网络管理实现的智能，分布式智能达到的网络拓扑发现、电路自动配置等是分布式智能的主要体现。和IP路由不同的是，光路由不是路由和转发包的，主要是起到电路的配置作用，当电路形成以后，只是路径的管理和控制。

6．虚拟容量虚拟容量使光网络服务应用脱离物理平台的变化和特征的限制，虚拟容量扩展了虚拟内存概念到光网络中，虚拟容量允许光网络服务在任何跨度下利用全部可获得的容量，而不管实际传输的容量。带宽是一个共享池，可优化分配到光服务中，在智能光网络中主要采用疏导等技术实现。

篇2：浅析智能光网络技术及发展

浅析智能光网络技术及发展

摘要：本文主要介绍了ASON技术的总体结构和关键技术，当前ASON的标准研究和应用的进展，并对ASON的演进策略作了一些探讨。

关键词：ASON 总体结构关键技术研究进展应用演进策略

0 引言

随着IP业务的持续快速增长，对网络带宽的需求变得越来越高，同时由于IP业务流量和流向的不确定性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。为了适应IP业务的特点，光传输网络开始向支持带宽动态灵活分配的智能光网络方向发展。在这种趋势下，自动交换光网络(ASON)应运而生。ASON网络是由信令控制实现光传输网内链路的连接/拆线、交换、传送等一系列功能的新一代光网络。ASON使得光网络具有了智能性，代表了下一代光网络的发展方向。

ASON的主要优点有：动态地分配网络资源，实现网络资源的有效利用;快速的在光层直接提供用户需求的各种业务;降低了运营维护费用;高效的网络管理和保护技术;便于引入新业务。

1 ASON的总体结构及关键技术

在ASON得分层体系结构中，ASON由传送平面(TP)、控制平面(CP)、管理平面(MP)组成。三个平面分别完成不同的功能。传送平面负责在管理平面和控制平面的作用下传送业务;控制平面根据业务层提出的带宽需求，控制传送平面提供动态自动的路由;管理平面负责对传送平面和控制平面进行管理。

ASON的最大特色是引入了控制平面。控制平面是ASON的核心，主要包括信令协议、路由协议和链路资源管理等。其中信令协议用于分布式连接的建立、维护和拆除等管理;路由协议为连接的建立提供选路服务;链路资源管理用于链路管理，包括控制信道和传送链路的验证和维护。

控制平面的核心功能是连接控制功能。在ASON中，连接不再是全部由管理层控制实现的固定连接了。它有三种类型的连接：交换式连接(SC)，永久连接(PC)和软永久性连接(SPC)。控制平面的另一关键技术是网络拓扑和资源的自动发现。主要包括自动邻居发现(NDISC)和自动业务发现(SDISC)。自动邻居发现协议是要解决光网络中对新增节点的自动发现以及处理问题。而自动业务发现是要解决对新发现的节点的业务功能的确认问题，通过业务发现，相邻网元能够了解每个网元提供的业务和确定可选的接口。

信令、路由和资源发现是实现ASON的三大关键技术，而这三个方面的研究工作可以说是实现光网络智能化的重点和难点之所在，一旦这些问题得到解决，光网络智能化的进程将向前迈出关键的一步。

2 ASON的研究进展及应用

经过不断的研究和实践，ASON技术的标准化工作和实际应用取得了巨大的进步。目前国际和国内的ASON标准化方面有了显著进展，ASON产品逐步趋于完善和成熟，电信运营商已经开始了ASON网络的试验和建设。

负责ASON标准化工作的主要国际标准组织包括国际电信联盟(ITU-T)、互联网工程任务组(IETF)以及光互联论坛(OIF)。ITU-T是从整体结构的角度研究智能光网络。它提出了ASON的体系结构和总体要求，以及信令、路由、自动发现等系列建议，还对保护恢复、连接允许控制、管理平面等方面进行了规范。目前，ITU-T的研究方向是继续加强G.8080，逐步解决多层的呼叫和处理问题，解决多层情况下的路由和信令问题;在信令方面，主要针对呼叫和连接分离情况下的信令流程，研究信令流程对控制平面的可靠性、业务优先级、重路由、保护和恢复等方面的支持;在路由方面，主要考虑控制平面对路由互联的策略、路由和保护恢复方面的问题以及多层的路由问题;在自动发现方面，对ECC发现消息格式进行扩展，提供层邻接发现的附加程序。IETF的主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。它提出了通用多协议标记交换(GMPLS)的一系列标准草案，包括信令协议(RSVP-TE/CR-LDP)、路由协议(OSPF)、链路管理协议(LMP)等。目前，IETF正在讨论有关链路管理(LMP)、基于GMPLS的网络保护恢复以及域间路由等方面的标准草案。OIF主要关注的'是IP客户端，OIF已经规范了智能光网络的用户接口(UNI)，用于各光网络节点互连的网络接口(NNI)尚在进行当中，E-NNI有了一个初步的定义。目前，OIF一方面主要是进一步完善UNI2.0，包括连接和控制的分离问题、多样性路由的双归属问题、无中断的连接调整操作、1：N的信令保护、对以太网业务的支持、对G.709接口的支持以及UNI接口的发现程序等方面的内容。另一方面，OIF还将进一步完善NNI1.0，完善E-NNI接口的标准化工作。

我国的主要电信运营商对ASON技术投入了极大的关注，积极开展了相关技术研究和经济性分析，并着手ASON网络的规划和建设。目前，ASON组网还存在一些问题：比如接口规范不完善，无法实现多厂商设备的混合组网;域间保护恢复技术还不成熟;支持UNI的客户设备较少等。这些问题有赖于标准的不断完善和产品的不断成熟。

3 智能光网络的演进策略

智能光网络具有先进的技术和突出的优势，是构建新一代光网络的核心技术之一。根据自身业务和网络发展需要，合理的引入和开展新业务新运营模式，逐步向智能光网络演进;要保证与原有网络设备的良好兼容和业务的平滑过渡。

篇3：新一代智能城域光网络

（范忠礼南京邮电学院南京 210003 ）

摘要本文介绍了一种标准化的光控制平面，光控制平面被分解成邻居发现、服务发现、连接控制和拓扑/资源发现等几个基本的过程。不同的网络组织和分割导致了几个不同的自动配置模型：软性持久链路模型、用户接口模型和对等模型。最后还介绍了基于SDH光交换的新一代CIENA公司智能光网络，它具有大容量光交换能力和网络拓扑结构自动发现、端对端电路配置、带宽动态分配等功能及特点，将大大提高数据、电路业务的服务质量。

关键词控制平面自动配置路由协议分布式网络智能 DWDM 城域网

1 引言

在基于分组化的NGN（下一代网络）中，电路交换网的危机是显而易见的。对于各大运营商来说，对NGN的期望并非推倒现有网络去新建一个理想的NGN模型，而是如何由现有网络演进到NGN，力争在竞争日益激烈的业务市场中继续保持主导地位。显然一种标准化的光控制平面是ASON的控制平面的基础。

一个设计良好的控制平面可以快速准确地建立电路连接，令服务提供商能够更好地控制它们的网络。控制平面本身必须是可靠、可扩展和高效的。控制平面结构应能够普遍适应支持不同的技术手段、不同的业务要求和不同的设备提供商所提供的功能。

控制平面应适用于各种不同的传送网络技术（如SONET/SDH、OTN、PXC）。为实现这个目标，需要将技术有关方面与技术无关方面隔离开来。控制平面应该足够灵活，以适用于不同的网络应用。为此可以将控制平面划分为不同的部件，设备制造商和服务运营商可以决定这些元件的具体位置，也允许服务运营商决定这些元件的安全和策略控制。

控制平面应该能够支持传送网络中交换连接（SC）或软永久性连接（SPC）的基本连接功能。这些连接功能的类型包括：单向点对点连接、双向点对点连接、双向点对多点连接。不同的网络组织和分割导致了几个不同的自动配置模型。

2 自动配置

电信业已经认识到对高带宽链路自动配置的需要，基于运营商现有的基础设施、开发新产品的潜能和今后的策略，可选取三种不同的模型。

（1）软性持久链路模型

该模型中，终端系统（客户）和网络之间没有网管或控制的互操作。居于控制平面上方的网管系统用于连接两端的节点通信。因此，SPC模型对于将遗留下来的设备连接到光核心中去是十分重要的，如图1所示， ATM和FR交换接口通过网管系统连接到光核心。这一模型已经用于ATM的永久虚电路（SPVC）服务中，也为MPLS网络所建议。

图1 光网络中不同的配置模型

（2）用户网络接口模型

用户网络接口模型（The User Network Interface Model）与ISDN相类似。在这些网络中，服务是由终端系统发起的。图1中描述了一个路由器网络通过UNI从光网络中请求高带宽连接。在UNI模型中，终端系统并不了解光网络的拓扑和资源状况，只能简单地要求建立或删除连接。在一些网络应用中，客户端为不同的连接请求不同的路由[1]。由于网络与终端系统不共享拓扑信息，为了满足终端系统的多样性需求，UNI就必须支持“多样化路由”。

（3）对等模型

在对等模型中，发起者的连接请求总是针对对等网元的，也就是说，请求者需要完全了解拓扑信息。通过这些信息，连接发起者可以按照一系列规则选取通过光网络的路由，如按照路由的多样性、最小时延、最高可靠性，或最少跳数。

对等模型受到IP网的很大影响。在IP网中，路由器可以看作是光层交叉连接(OLXC)的对等实体，在OLXC和路由器之间共享全部的信息。这与IETF的MPLambdaS是保持一致的[2]。图1中描述的对等模型中分开的子网中的路由器扮演了光网的对等实体。然而，对所有的节点来说，并不是全部的信息都是必需的，比如说IP路由表，哪个范围的信息是需要共享的还在研究当中。

3 信令及路由协议和分布式网络智能

信令系统的本质是可以请求的动作、与连接相关的特征、用来在网络中传递动作的协议和携带信令消息的通道。

按照需求建立或删除连接，状态查询和属性修改[3]，这些是鉴别光网络的四个基本动作。这些特征是请求连接所必需的，还有客户和连接认证，源地址和目的地址及端口，以及安全对象。

图2 信令及路由协议和分布式网络智能

许多设备/服务提供商认识到智能光路由的重要性，联合制定了一些信令及路由标准，例如IETF (Internet Engineering Task Force)的GMPLS（Generalized MultiProtocol Label Switching），在功能上主要完成相邻节点的发现、链路状态的广播、计算和维护整个网络的拓扑结构、路径的管理和控制、计算路由指标值、保护和恢复等。ITU-T于2月提出了基于PNNI的G.7713.1，这是第一个关于ASON的草案。光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议，以替代传统采用集中网络管理实现的智能，网络拓扑发现、电路自动配置等是分布式智能的主要体现。和IP路由不同的是，光路由不是路由和转发包的，主要是起到电路的配置作用，当电路形成以后，只是路径的管理和控制。

光路由信令协议是IP网络中的OSPF协议的扩展，使每一个网元上保留了全网的拓扑结构图，这些信息为光网络实现分布式智能提供了基础，能提供的网络智能和功能为：

*通过单个网元可以看到全网的拓扑结构，可以监视网络的情况；

*网元和网元之间可以通过协议建立电路，也可以通过配置单个网元，实现端对端电路的配置；

*在端对端电路恢复中实现路径查找，一旦需要对端对端的电路实现恢复时，网元根据拓扑结构和带宽情况查找路径实现恢复；

*提供虚拟容量，通过拓扑结构和计算，可以实现任意级联、波长捆绑，形成非标准的带宽，对不连续，甚至不在同一光纤或光波中带宽也可以级联，当容量超过光波的带宽容量，也可以采用光波捆绑的方式提供更大的带宽容量（如40Gbit/s的容量）。

分布式智能是把网络智能分布到网元上，而不是采用网络管理系统集中对网元配置形成的智能。和网络管理形成的智能相比，分布式智能具有下列优势：

*网元能直接知道网络物理情况，分布式智能实施速度快、迅速，网络生存能力强；

*当出现带内、带外网络管理故障时，基于网管的智能就无法实施，而分布式智能不受影响。

4 邻居发现

所有模型都有一个非常相似的要求，即至少要了解何种终端系统连接到网络上，哪种网元（如OLXC）是邻居，和端口互通时网元是如何连接的。我们称这个过程为邻居发现，它应该是自动实现的。在图2中，我们用一个简单的例子描述了邻居发现的过程。

邻居发现过程用来确定节点和端口标识。节点标识用来统一标识网络中的节点，通常是某种类型的地址，如IP地址。端口标识用来统一标识相邻接口两端的传输端口。例如，在图2中，节点 200要知道他的节点/端口对（200, 3）是连接到节点2112的节点/端口对（2112, 1）的；类似的，（200, 4）连接到（2112, 5），（200, 62）连接到（1701, 3）。

图3 SONET/WDM邻居发现示例

以下是发现邻居的几种方法。

（1）同层发现

当邻居设备共享复用结构的共同的级别，例如SONET接入复用器与SONET路径交换机接口连接，时，自动邻居发现选项是由复用结构该层的功能决定的。

假定我们有SONET线路（SDH复用段）终接设备，并且链路的两端都支持线路DCC通道高级别数据链路控制（high-level data link control，HDLC）包进程。在Internet上，PPP协议提供了通用的交流协议。PPP需要全双工的通信，因此不能用于单向链路中。但是，在PPP上传输的数据不一定是对称的。ODSI的邻居发现和地址注册草案[8]详细介绍了PPP这种应用的用法和拓展。更进一步的PPP链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）拓展、认证信息，可以用来调试连接错误的输入/输出光纤。

（2）错层和单向发现

如果链路的两端运行在复用层次的不同级别，如一端执行复用功能或提供传输服务，本质上来说这是和单向邻居发现相同的问题。

在图3中给出了一个SONET设备（用户）连接到基于UNI的WDM设备（网络）上去的示例。在这种情况下，WDM设备扮演物理层再生器的角色，也就是说，执行光电转换，再生电波形，再执行电光转换。WDM设备对SONET开销是透明的，但是可以被动地监控SDH/SONET段级的开销。并不是所有的开销都能插入信息，如J0、B1。这就使得从SONET系统到WDM设备的拓扑信息只能是一次性的。

在图3的示例中，拓扑信息(节点号，端口号)可以在每根SONET和WDM设备的链路之间带内传输。主要靠段开销比特J0。信息传输后，网络的UNI侧就有了随后的连接映射：(1701，1) *(2112, 3)，（1701，3）?（2112，7），（1701，4）?（2112，1）和（1701，12）?（2112，2），

对相反的方向来说，即从网络到用户，唯一的选择就是建立一个带外通信通道。如果用户的拓扑信息包含了IP地址，网络随后就可以启动一套程序来建立带外通信通道。

（3）服务发现

服务发现的概念与邻居发现是非常接近的。通过服务发现，相邻网元能够了解每个网元提供的“服务”和确定可选的接口。举个例子来说，在两个SONET/SDH网元间建立了一条OC-48连接，邻居也“发现”了。就如在ODSI服务发现和地址注册草案[8]中建议的，服务发现可以用来确定信号接口是否为其中一个网元所提供的。注意这一消息也为UNI模型和对等模型（如OLXC到OLXC）中的网元交流所使用。

服务发现的另一个重要功能是得到接口限制的详细信息。再次考虑OC-48的例子，假定一个网元是路由器，另一个是SONET/SDH交换机。现在，路由器的接口只支持STS-48c信号，但今后通道化的接口可能支持更多，例如，一个STS-48c或四个STS-12c，使相邻网元知道局限性或容量是很重要的。

5 路由

路由包括单个连接的路由计算、拓扑信息发现和分发、资源状况信息发现和可达性信息。

（1）路由计算

代表性的是使用最短路径算法[10]。通过调整链路权重的设置可以优化不同的网络性能。举个例子，链路权重可以被设成：

a) 链路长度；

b) 1；

c) ln(Pi)，Pi是指链路i失效的可能性；

d) 有些测量标准与链路的带宽和/或通信流量有关。

在情况a)下，我们获得长度最短的一条路径；在情况b)下，我们最小化跳数；在情况c)下，我们得到最小的失效概率；在情况d)下，我们尝试以某种方式对网络资源做出优化。

各种不同的服务需求导致了不同的路由算法，路由计算不是一个需要标准化的领域。

（2）拓扑发现和资源状况

虽然基于SONET/SDH的传输网在性能监控和失效管理方面的协同能力是非常好的。但是在拓扑发现和资源状况信息共享方面并不是很好。链路状态路由协议，如OSPF、IS-IS和PNNI[11]提供了在网元间交换拓扑信息的标准途径，这样每个网元都会对网络的其他部分有一个大概的了解。

链路状态路由协议可以用来进行信息的协同分发。但是，链路状态路由协议需要针对传输网进行拓展，包括资源利用（路由计算所需的带宽可用性）、交换容量、对多层交换的支持[12]，保护和多样化路由支持。值得注意的是，链路状态路由协议以前被修正用来分发资源利用信息[11]。

（3）多样化路由支持

多样化路由[1]是达到传输层所要求的可靠性和存活率的非常重要的技术。共享风险链路组（shared risk link group, SRLG）[4]是一种新的支持多样化路由的链路属性。它被用来将所有的链路主题描述成某一相似的失效类型。

如果可能的话，我们总是希望工作纤和保护纤为不同的光纤。通常在同一个管道中有多条光纤通道，而在通路（right-of-way）又有多条管道。这些光纤靠得太近了，这使得它们会同时受到外界物理手段的影响。因此，这些在相同的管道、通路中的光纤通道实际上是相关联的SRLG，只能允许考虑真正物理上多样化的路由。

（4）保护

保护和恢复特性是区分传输网服务等级的重要途径。在现代传输网中，它用可靠性、健壮性和恢复时间证明了其重要性。通常，可靠性的目标总是标准的一部分，因此，我们也希望向链路状态公告中加入可选的特性，以降低链路失效的概率。链路失效概率只是其中的一部分，因为也许会被像线性1+1，1: N或环路等保护和恢复机制所保护。环路保护在线性保护机制的基础上赋予了额外的健壮性，所以，知道保护的类型在路由选择上很重要，这些信息必须在链路状态路由协议中得到分发。保护可以在网络中的许多层发生作用：WDM、SONET、MPLS等等。典型的看法是认为首先让最底层尝试恢复比较好，因为在单次操作中我们可以恢复更多的高层连接，同时，在高层的恢复也更加健壮。因为多层保护需要相互协调，所以在链路状态协议中公告保护信息是非常值得的。

（5）可达性

路由的一个重要功能是分发遍及全网的可达性信息[13]。考虑一个由光网元和光网客户端（如IP路由器、ATM交换机）所组成的网络。首先来考虑在客户网元间交换可达性信息的问题。目标是找到一种协议，通过它客户网元可以发现网络中其他可以到达的网元。举个例子，假设这个网元是IP路由器，并且它是直接连接到光网元边缘路由器（border router）和边缘OLXC（border OLXC）所连接的OLXC。有三种途径得到必需的可达性信息：

在客户端设备中设定，如每个边缘路由器可以设定它可以通过光网络达到的其他边缘路由器的地址。

通过有限可达性协议，经由UNI获得，也就是说，当他们连接起来的时侯，边缘路由器可以在边缘OLXC上进行登记，并获得其它连到光网络上的边缘路由器的地址。

通过越过客户端和光网络的路由协议获得。在这个例子中，每个边缘器与相应的边缘OLXC之间运行路由协议。与上面一条相反的是，边缘路由器可以在网络中公告所有可达的目标，并且可以从其他边缘路由器获得可达目标的可达性信息。第一个选项只能适合做一个中间的解决方案。第二个选项为边缘路由器发现其它可达的边缘路由器的提供了一种自动化机制。第三个选项允许客户网元发现光网络上其它的可达客户网元。在这个例子中，边缘路由器和它连接到的边缘OLXC建立一种对等关系，并交换完整的可达性信息。对于由同一个实体管理的光网络来说，基于链路状态的域间路由协议，如OSPF或IS-IS，是分发可达性和拓扑信息的好选择。对由不同实体管理的光网络来说，交换可达性信息可以使用边缘网关协议（Border Gateway Protocol, BGP）。

SDH是一种非常成熟而严密的传送网体制，它一诞生就获得了广泛的应用支持，目前已成为世界各国核心网的主要传送技术。我国从1995年就在干线上开始全面转向SDH网络，目前的城域网、接入网也大都采用SDH体制。但SDH也面临时分复用、固定带宽分配带来的效率低下、成本高、技术相对复杂等问题，因此基于SDH体制的光网络如何向以IP为基础的光网络演进是运营商、设备制造商十分关注的问题。下一代网络是一个以软交换为中心，以智能的OTN为基础的传送光网络，因此从目前来说开发新一代智能网即支持大容量、小粒度光交换，也兼容目前的SDH网络演进和融合是十分重要的。

GMPLS反映了下一代光网络在接口上兼容了电路交换、分组交换、光波长交换和光交换及融合。目前从事智能光网络产品研发的有CIENA、Lucent、Nortel、Sycmore、Alcatel、Marconi、NEC等，据RHK、Aberdeen等公司的调查， CIENA公司开发出的新一代智能光网络在技术上、市场应用中都处于领先地位。

CIENA公司开发出的新一代智能光网络是ASON自动交换光网络的前奏曲。其智能光交换机Core Director已在北美、欧洲、亚洲的近30家大型运营商得到广泛的应用。以下简要介绍CIENA公司智能光网络设备和组网特点。

6 CIENA智能光网络设备和组网介绍

CIENA光网络的功能如下：

*大容量、小粒度光交换。CIENA的CoreDirector，单个主机支持640Gbit/s的光交换，交换粒度为51Mbit/s，适合SDH交换，最多可提供64个10Gbit/s的端口或256个2.5Gbit/s的端口，多主机可支持7.7Tbit/s的光交换，支持从STM-1到STM-64的多种接口。

*支持VC-3/VC-4颗粒的任意级联，支持非标准的容量（如STS-6），能满足不同的数据速率需求，提高带宽的利用率。

*支持线型、环型和网状组网，支持线、环保护和网状恢复功能，提供7个优先级的区分服务等级。

*CoreDirector是分布式智能的，它的路由信令协议称为OSRP（Optical Signaling and Routing Protocol），能处理像GMPLS一样的协议，是GMPLS的前期实现，并支持OIF UNI版本的GMPLS，有拓扑结构自动发现能力，有动态、自动、快速电路配置功能，网络配置采用端对端配置。

CIENA光网络设备的组网特点是：

*CoreDirector 替代了多个ADM和数字交叉连接，直接和DWDM设备等连接，建网方便灵活。

*支持网状组网，在需要增加带宽的区域增加光纤或光波，采用软件定义环交换也可满足要求。

*提供综合业务接口，支持吉比特以太、快速以太、ATM、SDH、PDH等接口。

*支持虚拟线交换环（VLSR, Virtual Line Switching Ring），软件可定义BLSR等。

图4为CIENA组网举例，图中采用7个CoreDirector形成一个网状网络，其中在左下方软件定义一个VLSR，增加三个点之间的带宽，VLSR的容量可以是一个光波，也可以是光波中的一个2.5Gbit/s的带宽容量。电路配置方式采用端对端配置，即在网管软件中指出入口、出口及电路带宽，网元自动形成相应的电路。电路的恢复采用网状恢复，即由网元自己寻找路径恢复，而不需要网管配置。

篇4：智能ODN光分配网络技术论文

智能ODN光分配网络技术论文

一、智能ODN的优势

智能ODN的出现，解决了传统ODN存在的诸多弊端。传统ODN网络发展，由于FTTx网络中数量节点庞大，大量端口需要人工查找，办事效率十分低下，而且由于网管中的端口信息以人工录入为主，错误率高。除此之外，由于FTTx现行的工作方式不合理，管理滞后，造成端口利用率低，管理难度大等问题。相对于传统ODN相比，智能ODN管理系统能够自动进行数据管理，以智能标签的方式实现端口设备配置，效率高，准确性高。其次，智能ODN能够实现大批量的验收，根据光路数据进行自动关联，实现线路信息自动绑定。同时，智能ODN还能以GIS信息进行自动诊断，确保线路运行通畅，减少故障发生。

二、智能ODN光分配网络技术的实际应用研究

目前为止，我国的智能ODN光分配网络技术尚处于起步阶段，并没有真正的发展起来。国内各个ODN厂家使用的技术和发展方向并不相同，彼此之间存在着较大的差异。如今，主要应用于网络技术当中的智能ODN智能标签有三种模式，分别是电子标识模式、射频标识模式、二维码模式。应用智能ODN光分配网络技术，可以提升光纤网络的稳定性、提升业务调度效率，也可以提升光网投资效益。初，上海贝尔、中兴分别推出了SmartODN、EODN的智能ODN解决方案，并将其应用于通信技术当中，对ODN技术应用投资，保证了ODN资源管理的.准确性，并且在工程施工环节当中，通过ODN技术实现了营运维修核心问题的顺利解决。1、提升光纤网络稳定性。智能ODN系统可以在局域网中加入光功率监测单板，对外接光路进行测试，并且根据实际情况将监测结果反馈到智能ODN网管中，网管工作人员以此来进行工作，保证光纤网络的稳定性。

此外，智能ODN技术还可以进行故障排查，分析OTDR反射曲线，精准定位光路故障位置，从而实现局域网的快速维护，提升光纤网络稳定性。2、提升业务调度效率。系统的日常维护中，业务调度是十分重要的环节，业务调度对工作人员的要求很高，除了具有一定的经验外，还要对数据进行精准掌握。智能ODN光分配网络技术应用到调度中，可以实现反馈信息的精确处理，提升调度效率，在很大程度上降低了调度成本。此外，智能ODN系统计算迅速，可以迅速恢复工作，通过备用路由保证业务正常工作，从而实现调度效率整体提高。3、提升光网投资效益。在大规模的FTTx建设下，ODN已经成为了网络投资的主体，是FTTx建设当中的重中之重。而ODN在FFTx的建设当中，大多数ODN设备都安装于户外，受天气影响变化较大，容易导致设备受损，最后难以辨认。智能ODN光分配网络技术可以很好的解决这一问题，并且智能录入光纤施工信息，提高生产效率，更好的促进城市光纤网络的发展。

三、结束语

综上所述，我们不难看出目前智能ODN光分配网络技术已成为FTTx网络建设当中的重点，如何构建运营，如何发挥智能ODN光分配网络技术在FTTx网络建设中的作用，已经成为国内各大电信运营商考虑的首要问题。同时，运营商们想要构建高效性、综合性、智能性的ODN网络构架，提升智能ODN在光纤网络建设中的作用，就必须坚持科技创新，采用先进的技术改革智能ODN技术，以此才能促进ODN光分配网络更好更快的发展。

篇5：新一代ADSL技术特点

ADSL2由于帧结构改进，以及优化的RS编码，最高下行速率可达12Mb/s，而ADSL2＋由于使用更宽的频谱，更多的子载波数（512个），当距离较短时，下行速率最高可达24Mb/s。若采用G.992.3AnnexJ，ADSL2/2＋的最大上行速率也可以由原来的1.5Mb/s提高到约2.3Mb/s。ADSL2/ADSL2＋支持更长的接入距离。第一代ADSL的传输距离在5公里以内，而ADSL2/ADSL2＋则支持距离接近7km的应用，速率可达下行192kb/s和上行128kb/s。更高速率和更远的传输距离是通过以下一些措施来实现的。

提高调制效率。第一代ADSL要求每个子信道所传送的数据最小为2bit，低于2bit时子信道就不能用于发送数据，要知道当传输距离较远时（此时信噪比或许变得很低），处于高频段的多数子信道所传送的数据都可能会低于2bit，按照第一代ADSL的要求，这些子信道就变得不可用。为了在长距离速率情况下保持较高的速率，将很多信噪比较低、达不到承载2bit数据的子信道利用起来，ADSL2规定每个子信道可以支持1bit数据。另外，ADSL2/2＋要求强制支持四维、16状态状码（即S＝1/2），提高了调制效率，使最大下行速率可达12Mb/s。而在第一代ADSL技术标准中，对S＝1/2的支持只是一个可选项，尽管有些芯片厂商在第一代ADSL技术中支持S＝1/2，但由于非标准的东西未能通过互通性测试，互通存在问题。

支持更多的时延通道和承载通道。新一代ADSL技术最多可以支持4个承载（通道和4个延迟通道，而第一代ADSL最多只支持3个承载通道和2个延迟通道）。

可以对帧结构的时延和误码率（BER）进行配置。第一代ADSL技术的误码固定为10。由于BER是固定的，线路自始至终都必须维持这个BER指标，一旦BER大于10，则必须降低速率来维持BER水平，当依靠速率降低也不能维持这个BER水平时，收发器双方就难以训练（Training）成功，ADSL业务就会被中断。而新一代ADSL技术的误码率可在10、10、10中选择加以配置，这样，在对BER要求不高的情况下，就可以选择配置较高的BER值来达到高的速率和更远的传输距离。

减小了帧开销。第一代ADSL对于任何数据速率，开销都固定为32kb/s。而新一代ADSL技术的帧开销可以在4?|32kb/s间进行编程，这样就对于低速数据业务就可将开销设为4kb/s，让更多的bit用于净荷的传输。

优化的RS增益。ADSL2/2＋成帧器提高了构建RS码字的灵活性和可编程性，因此，在低数据速率时ADSL2/2＋可以从RS码获得更高的编码增益。改善了初始状态机。ADSL2/2＋对初始状态机进行了大量改进，提高了ADSL2/2＋的数据速率。

应用范围更广。第一代ADSL主要支持两种业务模式：ADSLoverPOTS和ADSLoverISDN。ADSL2/ADSL2＋除了支持这两种模式外，还支持全数字业务模式，利用窄带话音业务的频带来传送上行数据业务。第一代ADSL技术只支持STM（同步传送模式）、ATM（异步传送模式）传送模式，而ADSL2/2＋除支持STM、ATM传送模式，还支持PTM（分组传送模式），因此，ADSL2/2＋除了可以支持ATM业务外，还可以支持分组（如以太网）业务，在业务支持方面显得更加灵活，

线路诊断能力更强。故障定位问题是第一代ADSL技术应用中极为棘手的一个问题，ADSL2/2＋很好地解决了这个问题。ADSL2/2＋的收发器大大增强了故障诊断能力，标准所定义的嵌入式环路诊断功能能够及时测量线路两端的线路条件，而不需要维护人员使用测试设备。因此，ADSL2/ADSL2＋能很好地支持双端测试功能，测试结果有助于定位出故障位置和故障原因。只要局端与用户端能够进行训练（局端设备和用户端设备间所进行的初始化序列交换过程），即使不能进行SHOWTIME阶段（指初始化和训练完成后所进入的数据发送阶段），也能通过专门的线路测试流程（可以通过管理接口由网管来下发测试命令）获得以下一些线路参数：线路传输特性、背景噪声功率谱、每个子信道的信噪比、每个子信道的噪声容限和能承载的bit数、链路可达到的连接速率。

速率适配能力。电话线通常是将多对线缆捆绑在一起的，捆在一起的线缆彼此就会产生串扰从而影响ADSL业务的性能。对于第一代ADSL技术，串扰、AM无线电干扰、温度的变化和线束中的湿气都会导致ADSL业务的断线。ADSL2/2＋通过采用实时SRA（无缝速率适配）技术解决了ADSL业务的断线问题，在不中断业务也不出现误码的情况下，根据线路质量实时改变数据速率，以适应线路的BER、噪声容量等要求。

SRA是根据ADSL2/2＋系统中调制层和成帧层分开的机理来实现的，这样就可以在成帧层的任何参数不发生变化的情况下修改调制层的数据速率参数，由于没有影响成帧层的任何参数，用户终端则一直保持帧同步，系统也就不会重启和出现误码。

节能特性。第一代ADSL的收发器永远工作在最大功率模式下，即使线路上不存在ADSL业务。最大功率模式使得ADSL设备极为耗电，ADSL局端设备和ADSLModem的散热问题很难解决，因此节能特性对于ADSL的广泛应用显得尤为重要。ADSL2/2＋增加了L2、L3两种功率管理模式，在保证用户业务正常的情况下，可以减少线路的整个功耗，很好地解决了局端和用户端设备的散热问题。ADSL2/2＋的功率管理功能主要体现在以下几个方面。

新增的L2低功率模式，当线路上业务流量减小时，通过降低发送功率，削减超过要求的噪声容限，在保证业务运行稳定的前提下降低无用的功率消耗。L2状态下的功耗只有最大功率状态时的30％左右。

新增的L3低功耗模式，在没有用户数据传送的情况下，降低发送功率，只维持传送必要的管理消息以及同步信号所必须的功耗，在有用户数据传输时又能快速恢复。

ADSL2/2＋的CO、CPE都具备powercutback功能，范围为0～40dB，结合L2低功率状态，可以有效地降低正常运行时的发送功率，而第一代ADSL则只有CO才具有powercutback功能，而且最大范围只有12dB。

多线对速率捆绑。ADSL2/2＋可以支持将多条电话线捆绑在一起来提供更高的数据速率，以满足不同用户的带宽需求。ADSL2/2＋通过支持ATM论坛的IMA（ATM反复用）标准，可以在一条ADSL链路上实现两对或多对铜缆的捆绑，从而提供更高的、更加灵活的下行数据速率。

篇6：光网络技术的演进

摘要:描述了光网络世界多姿多彩的局面，分别阐述了光网络家族各系列的核心技术，讨论了光网络产品对IP业务的适应，并提出了融合节点和智能光网络技术，

关键词:同步数字系列SDH、基于SDH的数字交叉连接设备S-DXC、密集波分复用DWDM、光分插复用器OADM、光交叉连接器OXC、波长路由器Wavelength Router、波长转换Wavelength Conversion、掺铒光纤放大器EDFA、拉曼放大器RFA、光信噪比OSNR、光传送网OTN、数字包封Digital Wrapper、多协议标记交换MPLS、多协议波长交换MPLmS、基于SDH的链路接入协议LAPS、简化数据链路协议SDL、连续级联Contiguous Concatenation、虚级联Virtual Concatenation、电时分复用ETDM、光时分复用OTDM、光孤子O-Soliton

一、多姿多彩的光网络世界

作为电信网的基础设施,光传输网得到了长足的发展。从光纤线路上来看,传送的都是光信号,但从尾纤进入到具体的设备或系统后,有些系统需要进行光电转换处理,有些则是直接进行光信号处理。对于大型系统来说,全光的处理难以实现(至少控制或管理信号不可能),所以目前的光传输系统可以分为“以电信号处理为主”的系统和以“以光信号处理为主”的系统。

目前,比较成熟的光传输技术主要是“以电信号处理为主”的SDH和S-DXC系统,代表电时分复用ETDM制式；同时还有“以光信号处理为主”的密集波分复用系统,代表着DWDM制式。受网络业务的驱使,SDH继续向高比特率发展,而DWDM继续向超密集波长数演进。

现在的电信业务主要由SDH和S-DXC来承载,而DWDM主要用来组建点对点(Point-to-point)的透明传输通道,这种方式存在着调度迟缓、效率不高的缺点。如果“以光信号任意处理为主”的OADM、OXC或波长路由器(Wavelength Router,简称WR)等技术成熟的话,一个崭新的“光传送网”OTN会逐渐搭建起来,届时,大部分电信业务会交付给OTN来承载。立足于未来,我们迫切地把光传输家族改称光网络家族。

中兴通讯最近提出一种分类方法,就是把光网络产品分为单波长解决方案SWS(Single Wavelength Solution)、多波长解决方案MWS(Multiple Wavelength Solution)和自由波长解决方案FWS(Free Wavelength Solution)。SWS的代表还是SDH和S-DXC,MWS的代表就是基于点对点组网的DWDM,而FWS的代表就是逐步商用化的“以光信号任意处理为主”的OADM、OXC和WR。

不可忽视的是,属于SWS系列的光时分复用OTDM技术、光孤子O-Soliton技术甚至光码分复用OCDM技术,同样有希望成为光网络家族的成员,只是这些技术还没有走出实验室。有：采用OTDM实现的4×40 Gb/s系统将会先于ETDM的 160 Gb/s率先投入商用。

二、单波长解决方案(SWS)

1．SDH技术的演进

目前,世界范围内的SDH 2.5Gb/s及以下系统相对成熟；10Gb/s系统正在规模商用、方兴未艾；40Gb/s系统曙光在前,已正式进入ITU-T建议；160Gb/s系统看来也并非“天方夜谭”。

(1)微电子技术的突破

绝大多数SDH厂商都同时致力于微电子技术的研究和实用,支路映射、低阶复用、开销处理等技术较为成熟,但交叉连接、高阶复用等技术面临考验,相应的ASIC推出相对缓慢,而这也正是产品竞争的焦点所在。目前,商用的SDH 10Gb/s ADM在VC-4级别的交叉能力达768×768,下一步就会突破1024×1024。对于S-DXC系统来说,通过Clos技术可以顺利地扩展交叉矩阵,再利用强大的网管系统控制就能实现超强、灵活的的交叉连接功能。对于40Gb/s系统来说,磷化铟InP材料和高电子活动度晶体管HEMT的发展将使之走出实验室,进而让ETDM技术再一次发扬光大,并让“电子瓶颈”之说暂时变成“危言耸听”。

(2)光信噪比OSNR问题

对于2.5Gb/s速率以上的SDH系统,目前比较流行的办法是采用前向纠错FEC,能在接收端光信噪比OSNR较低的情况下依然获得较佳的误码性能指标。新版G.707建议中利用 SDH的段开销 SOH中空余字节P1、Q1以BCH－3码方式增加了FEC选项,应用到高速SDH系统上预期可获得 2dB的误码性能改善。如希望得到更多的改善,则可使用带外FEC,这种措施来源于海缆系统。现在不少公司开发的SDH系统都采用了带外FEC,有些甚至宣称在10Gb/s系统上能改善8dB。但到目前为止ITU-T尚未确定何种纠错码适用于陆上系统的带外FEC,各厂家都是按照自己的方式进行ASIC和系统设计,在互通方面存在着极对 40Gbit/s系统还可以考虑利用拉曼技术来提高 OSNR,即在 EDFA输入端之前加入l450nm波长的拉曼泵,对靠近EDFA输入端的上游区段光纤上的光信号进行放大,在 1550nm窗口有望获得 23dB的拉曼峰值增益。

(3)色散补偿问题

10 Gb/s以上ETDM系统走向实用还需解决色散补偿问题,G.655光纤相对G.652光纤所需的色散补偿量可以较少,采用色散补偿光纤DCF是比较成熟的补偿方法,但引入的损耗需放大器额外的增益来补偿。对40Gb/s系统而言,不仅要补偿色散,还要补偿色散斜率。针对这一应用,与常规光纤相比具有负色散及相反斜率的反色散光纤应运而生。光纤光栅补偿是一种有潜力的应用,但目前急需解决的是温度稳定性和宽波长范围问题。

在单模光纤中传播的光波,实际上包含两个电磁场方向,是互相垂直的偏振模。由于光纤制造过程产生的纤芯的椭圆度、非对称机械热应力以及外部弯曲或扭曲影响,这两个偏振模以不同的速度传播,群延时不同,导致光信号失真或脉冲展宽,即传输的速率和距离受到限制,这就是所谓的偏振模色散PMD。对信号来讲,因为PMD值很小,对速率为2.5Gb/s的光信号,影响不大,但对10Gb/s速率及以上的光信号影响较大。对于光纤来说,由于G.653和G.655光纤的剖面设计比较复杂,折射率差大,易受外界因素影响,其PMD比G.652光纤要略差。总体说来,因PMD产生的随机性和不确定性,需要自适应补偿,现在也有厂家宣称研制出相应的PMD补偿器。

(4)网络保护问题

a．常规保护方式

SDH经典的保护倒换已得到普遍认同。类型包括二纤环/四纤环、单向环/双向环、通道环/复用段环,还有子网连接保护SNCP的多种组合。对一般复用段环网来说,保护倒换时间可以控制在50ms以内,但对几千公里超长距离、上下业务节点数较多的环网来说,一些先进的SDH系统通过快速电开关桥接、快速时隙交换Fast-TSI以及高效APS协议/算法处理等,可以保证最终倒换恢复时间低于100ms。

对于跨环业务保护,G.842中典型的双节点互联DNI方式值得推荐。但是,如果跨环的业务量太大,DNI也力不从心,这时需要DXC来实现业务的转接和保护。DNI中需要关注的问题包括错连阻错、拖延时间Hold-off Time以及等待恢复时间WTR能通过网管设置等。

b. 逻辑子网保护

传统意义上的子网是以“物理拓扑”为基础来分割网络,可以称作“物理子网”,而逻辑子网则是以“逻辑拓扑”为基础来分割网络、以电路层的业务和功能特征为依据来对通道层和段层进行水平分割后形成的子网。SDH逻辑子网由若干较低等级的SDH逻辑子网、通道、段开销和链路组成。单个通道或段开销可以组成最小的SDH逻辑子网。SDH逻辑子网的分割遵循以下原则：

● 以电路层的业务功能特征作为分割依据,以保证电路层的业务完整性；

● 逻辑子网的网络结构应尽量简单,同时必须符合网络拓扑的基本类型；

● 段开销、高阶通道和低阶通道都是逻辑子网分割的基本元件,推荐以高阶通道作为分割的基本元件,以减少逻辑子网包含的元件数；

● 从网络管理和保护角度出发,把相同业务功能的基本元件应该尽量分配在同一个逻辑子网内,以避免网络分割过于零碎。

采用逻辑子网的方法可以很容易实现保护功能,比如,那些包含段开销的逻辑子网可以利用成熟的APS协议对业务实行共享保护,而那些不包含段开销的逻辑子网可以实行通道保护,同时,不同逻辑子网之间还可以进一步提供子网连接保护SNCP。

(5)同步定时问题

按照一些新兴网络运营商的要求,SDH网络不但是同步网的使用者,而且可能是同步网的承载者。在SDH网络中,被承载的定时信号不能和其它业务信号等同处理,因为SDH的指针调整机制可能会导致某种程度的抖动(Jitter),也就是会带来传输损伤,从而影响定时精度。所以定时信号需要透明地、不受损伤地从源站点到达目的站点。

目前多数SDH厂商利用SSM机制,通过软件设置S1字节的不同状态来表示定时优先级和定时可用性,一定程度上可以保证定时路由的优化和可重构性,以及防止定时环路(两站点互相抽取定时)这种最坏的情况。

二、更加前沿的单波长技术

OTDM与ETDM有着本质的区别,后者是电信号的时分复用,前者是光信号的时分复用。OTDM的关键技术包括高精度光源、光定时提取、光复用(比如利用高速光开关)技术、光解复用(利用非线性,比如四波混频FWM来实现)技术等,会崭露头角。

在光纤的反常色散区,由于光纤色散和非线性效应的相互作用,一定峰值功率和形状的光脉冲在传输过程中可以保持形状和宽度不变,如果光纤没有损耗,则可以传送无限远,此类光脉冲称为光孤子。光孤子几乎不受偏振模色散PMD的影响,实用会稍晚一些,但目前光孤子和OTDM的关键实现都用到了非线性技术,线路编码均采用RZ方式,商用化的一大要点还需解决和线性领域NRZ编码方式转换的问题。不管怎样,这两种技术给单波长系列和整个光网络家族带来了新的发展动力。

三、多波长解决方案(MWS):DWDM技术的演进

因为ETDM技术的发展受限,DWDM技术得到了迅猛的发展,32×10Gb/s系统已开始大批量装备网络。除了提高基本速率外,DWDM系统扩容的主要办法是增加复用波长数,包括两种途径：更窄的波长间隔和开发更多的频带。

1．更窄的波长间隔

目前从商用化的角度看来,波长间隔如果从100GHz压缩为 50GHz,在掺铒光纤放大器 EDFA的增益带宽 35nm内可安排的波长数则可从40增至80。如果波长间隔达10GHz,在80nm谱宽内甚至可以实现了上千波长数,但波长间隔太窄将导致对光源波长稳定性及滤波器带宽提出相当严格的要求。

2．开发更多的频带空间

除了常规的C带,目前工作于 L带的 EDFA已可商用。关于 S带的研究也已经开始,鉴于拉曼放大器的成熟性及高成本,S波段目前尚不能商用。另外目前的G.655光纤如果工作在 S带,则零色散波长要向短波长方向移动,否则这三带将是负色散,这样一来,C带和 L带对应的色散将加大,需要增加色散补偿量。

3．超长传输距离

目前DWDM选用几种典型的EDFA来实现不同的光跨距Span,利用多个Span组合可实现多种光复用段距离,但光复用段距离还受限于色散容限(可以通过不同的光源调制技术来解决,比如电吸收EA调制、LiNbO3调制、Ⅲ－Ⅴ族调制等),同时不同波长通道的增益需要均衡,还有就是必须抑制非线性。最后,可利用多个光复用段级联可以实现超长光传输段距离,这里,3R功能(信号的再生、再整形、再定时)就显得非常重要。

EDFA的可用带宽约为 84nm,而受激拉曼放大器具有更宽的带宽,其原理是在常规光纤中直接利用光泵浦,利用非线性将信号光放大。采用拉曼放大器的一个优点是：因为放大是沿光纤分布而不是集中作用,因而发送的光功率可以比较小,以降低四波混频FWM的干扰，

多种业务接入

DWDM可以通过自适应的OTU(Self-adaptive Optical Transponder Unit)灵活接入多种速率的业务,从100Mb/s的快速以太网FE、千兆以太网GE、FDDI、ESCON、FICON、HPPI、光纤通道(Fiber Channel)到2.5Gb/s SDH再到10Gb/s SDH等,尤其在城域网的应用中,这种多业务接入的需求就十分突出。

2.自由波长解决方案(FWS)：OTN的核心技术

2.1概述

如果OADM、OXC(波长路由器)规模商用化,那么光自愈环甚至具有可生存性的光传送网络OTN就可以顺利搭建,逐步取代目前由SDH、S-DXC搭建的电层物理网络,而让SDH退居为客户层信号。

2.2 OADM和OXC技术

OADM可用于链型网络的中间或环型网络上,对OADM而言,固定上下波长是最低要求,而动态、可重构上下波长也成为对OADM的必备功能要求。

如果要组建格型网络或网状网络,OXC必不可少。对OXC而言,具备波长转换(Wavelength Conversion)功能(目前还实现不了全光转换)、链路模块性、稳定可靠的光交换矩阵和较高的性价比等是其重要特征。OXC的核心是光开关,近来,微电子机械开关MEMS技术显示出良好的发展前景,正成为实用化大型OXC的主要开关技术之一。

2.3波长路由器技术

波长路由器和OXC没有本质的区别,一般说来,当OXC能够实现动态波长选路功能时就可称为波长路由器。或者说,在进行波长选路时,波长路由器是动态的,而OXC是静态或半固定的。动态波长路由的核心问题之一是,在不使用全光波长变换模块时,如何实现自适应波长和路由的动态分配问题,解决途径是确定优化判据、波长和路由的分配算法,也包括针对故障恢复路由的、性价比较高的自愈算法；核心问题之二是在有全光波长变换模块时,如何利用此类模块降低波长堵塞概率,相应的算法研究包括系统性能和OTN拓扑结构、网络尺寸的内在关系。除此之外,要真正实现自适应的路由和波长分配,必须考虑在业务流量限制下的选路问题,理想的情况是：OTN节点实时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。

2.4同频串扰问题

在点对点DWDM网络中,不同波长间的异频串扰问题普遍存在,需要波长选择器件(比如光解复用器)优良的隔离度指标来解决这个问题；而在光网络OTN中,当不同输入链路中同一波长(频率)的信号被送入同一OXC,根据需要通过相应的光开关完成光交叉连接,由于器件性能的不完善,单个信道的信号经过交叉连接后会包含其它信道的串扰。当这些信道重新经过光复用器重新组合到一起时,异频串扰就会转化为同频串扰,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(比如隔离度),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。因此同频串扰问题需大力重视。

2.5 OTN的监控技术

对于OTN来说,需要分别在电通道层、电复用段层、电再生段层、光通道层、光复用段层与光传输段层等进行监控,以便实时检测各层性能,也有利于协调各层的保护倒换措施。(编程入门网)

对于光通道层OCH,现在比较看好的监控信道采用数字包封(Digital Wrapper,简称DW)方式传送,即以电时分复用ETDM方式在光通道信号净负荷基础上增加足够的开销比特,构成一个“数字包封帧”,该帧的开销可提供网管消息通道、勤务通信通道、保护倒换通道,还可以提供带外 FEC能力。其特点如下：

●任何电层客户信号比如SDH、GE、IP、FDDI、PDH、ATM等要映射到光通道OCH中,建议都先经过数字包封这一关；

●客户层信号在OCH净负荷中是浮动的,并且不受OCH容器格式限制,而仅仅是在3R(再整形、再生、再定时)带宽内的固定比特率信号；

●不需要指针指示客户层信号在包封帧结构中的具体位置；

●提供10Gb/s或以上信号的带外前向纠错编码FEC功能,对光信噪比OSNR的良好改善；

●能够迅速接纳和处理新出现的客户层信号,比如即将商用化的10Gb/s以太网信号；

2.5 OTN的保护技术

DWDM/OTN可以依赖SDH层实现保护,也可以自身实现光通道保护或二纤单向光复用段保护、和二纤双向光复用段保护甚至光子网连接保护OSNCP。与SDH不同的是,依靠光开关而不是电开关来实现倒换桥接,目前,机械光开关的响应时间在毫秒级,而LiNbO3光开关的响应时间在微秒级,再加上光复用段保护OMSP的APS(可利用数字包封DW帧结构中类似于K1、K2的字节)处理时间,可以推算自愈保护恢复时间在毫秒量级。

虽然SDH环与DWDM/OTN光环有很多类似之处,但需要指出的是,在组环时必须保证任一正常路径与其对应的保护路径都能满足光功率预算(Power Budget)及色散管理的要求,必要时还需 PMD补偿及非线性控制(Non-linearity Control)。另外,如要实现光复用段共享环,没有波长转换功能是很难完成的,因为选路时的波长冲突难以避免。

3.光网络系统如何有效地适应IP业务

3.1 SDH的缺陷

对于固定比特率业务,比如传统话音业务,SDH可以轻易将之适配到对应的固定容量通道中,但对于可变比特率VBR业务和任意速率(如非2Mb/s的整数倍)的新业务,SDH系统则显得不够灵活,所以SDH需要对自身进行改造。

3.2 IP Over SDH剖析

IP Over SDH的方式和要点包括:

(1) 将IP数据包通过点到点协议PPP转换成HDLC帧结构映射到SDH的虚容器VC中,这种方式简称 POS,比较成熟,适于多协议环境,但 PPP并不是专为SDH运载而设计的,POS效率还不理想;

(2)将IP数据包转换成LAPS帧结构映射到SDH虚容器VC中,这是中国人自己提出的IP over SDH提案,已被正式批准作为国际电联标准,其标准号为X.85/Y.1321 IP over SDH。LAPS在HDLC净荷中省去填充字节 PAD,因而对于短数据包,LAPS比 PPP效率要高。另外LAPS将扰码作为强制要求而不象 PPP那样是可选功能。

(3)因为基于HDLC的数据链路层实现很难把速率扩展到2.5Gb/s以上,为了解决这个问题,将IP数据包通过简化数据链路协议SDL的方式映射到SDH虚容器VC中,目前看来,效率很高；

IP Over SDH相对IP Over ATM而言,省掉了大量开销,具备较高的传送效率,但其缺点是流量和拥塞控制能力较弱,能保证业务分级CoS,但不能完全保证QoS；适合纯IP数据业务传送,但不适合话音、图像和多业务平台。现阶段,G比特和T比特路由器的硬件、软件性能已大幅度提升,吞吐量Throughput大,转发延时指标过硬,并行CPU处理技术保证了较短的响应时间和较高的处理效率。如果MPLS大规模应用的话,更是让高速路由器如虎添翼,QoS最终不是问题。

3.3 SDH的级联技术

前面提到,SDH从诞生的一开始,应该是最适合TDM业务传送,比如PDH等,然而对IP/Ethernet和ATM业务则显得力不从心。目前解决的措施是在芯片和系统级提供连续级联(Contiguous Concatenation)或虚级联(Virtual Concatenation)功能。以千兆以太网GE为例,“Ethernet Over SDH”过程描述如下：

GE接口将N个VC-4捆绑在一起形成一个整体VC-4-N,在VC-4-N所支持的净负荷C-4-N中建立一个LAPS(或SDL)链路在SDH网中传送,此为VC-4级联,能在单个VC-4-N内携带N个VC-4净负荷。当N个VC-4连续排列时为连续级联,通常以VC-4-N中第一个VC-4的POH作为级联后整体的的POH.,其缺点是N个VC-4必须地址相邻,带宽分配不灵活。

虚级联方式无需VC-4相邻,仅需通道终端设备提供级联功能即可,这种方式需要通道业务起始端和终止端各增加一套处理设备,接收端需引入一个缓存器以增加额外时延。

3.4 IP over DWDM剖析

IP Over DWDM取消了ATM和SDH两层,映射结构更简单、效率更高,通常采用的方式可以是SDH、PPP/HDLC,也可以是SDL,还可以是GE。分别对应的形式包括：IP→SDH→光通道→(OCH)、IP→GE MAC→GE PHY-光通道(OCH)、IP→PPP→HDLC→光通道(OCH)以及IP→SDL→光通道(OCH)。

采用SDH帧格式的优点前面已有论述,但SDH在传送数据业务时有很多不必要的开销,造成带宽浪费,而且将IP包装入SDH帧,需要增加拆装设备SAR,既浪费资源又浪费成本。

采用千兆比以太网GE帧格式应该是一种经济有效的方法。首先,以太网帧格式与IP数据包是一致的,各种层次的网络使用统一的以太网帧格式可以实现无缝连接。但以太网帧毕竟不是针对长距离而设计的,其 MAC层协议在长距离应用尚待考验,况且以太网帧较少考虑维护管理功能,网络的生存性、健壮性有待商榷。

从长远的目光看,IP Over DWDM应该采用一种新的帧结构,既面向数据业务进行优化,提供较高的传输效率,又有足够的开销用于网络的性能监测和维护管理,以确保网络的安全性和健壮性。目前正在酝酿的10Gb/s以太网标准,其目标就是试图解决这一问题。除了上述适配协议外, ITU－T正在研究开发新的 IP over DWDM适配层标准。

3.5 融合传送节点和智能光网络技术

前面提到,SDH的ETDM属性使其对于可变速率业务不太灵活,所以SDH必须在VC级额外增加级联功能,或是在设备内部把颗粒细化,比如,从目前的最低VC11、VC12级别细化到ATM Cell级或IP Packet级,这样,为了适应IP或ATM业务的“畅通无阻”,一定程度上要求SDH设备内部提供信元交换和IP包交换、包转发的能力。这样,SDH就不是单纯意义上的SDH了,而成了“带宽优化器”或者“融合节点”。

不远的将来融合传送节点技术展望：在大容量高端设备上将TDM、DWDM甚至IP(结合MPLS)核心路由交换等制式融合,让DWDM提供透明的、大容量的光传输通道,而让真正的业务汇接、保护和疏通主要集中在TDM制式为主的电层,比如在SDH和S-DXC层,让IP业务层和传输层在设备级融合的目的,主要是方便吞吐量管理、业务调度、统一网管、减少机房面积和减低整体成本。这种融合节点也许会为目前以电为主的网络向光网络OTN平滑演进提供一种解决措施。

未来较高境界的融合传送节点技术,即智能光网络技术,展望如下：通过新型的MPLmS技术实现IP与DWDM/OTN两个层面的融合,让电层的IP高速路由器和光层的OXC、WR等实现物理设备级的融合,实现灵活的带宽分配、优化、管理以及自动波长路由功能。基本要求包括：有合适的帧格式将IP包直接映射到波长；有合适的信令、协议使路由器等可以按需控制光层波长,获取所需带宽等。

四、结束语

展望未来光网络,单波长系列SWS、多波长系列MWS以及FWS系列在较长的一段时间内都会并行发展,各自突破,随着市场和运营领域的不断检验和取舍,有些系列会逐渐占据上风,领导潮流,而有些系列会渐渐淡出竞争的圈子,甚至被取代。不管未来技术多么复杂,但是网络层次会越来越简洁和清晰,运营商和制造商会携手并进,共同制造“双赢”的局面。值得欣慰的是, 通过几年艰苦卓绝的努力,包括中兴通讯在内的一批民族电信厂商已经具备了同步世界的光网络发展理念,在技术、产品和市场上也积累了雄厚的实力,无疑会为全世界运营商的基础网络建设做出有力的贡献,同时在全球范围内的光网络产品及市场竞争中取得一席之地。

篇7：新一代光网络组网技术

鸿联九五信息产业股份有限公司陈锦章

近年来，通信网络技术因与以因特网为代表的计算机网络技术的结合而飞速发展，其中通信、计算机、广电三网融合的基础—光通信技术更为世人所瞩目，光网络专家、鸿联九五总工程师陈锦章先生对新一代光网络技术进行了阐述。

DWDM、全光网的发展，使传输容量每12～18个月翻番。然而，光网络的管理与控制当前仍然采用传统模式，光网络只作为传输介质，支持通信业务的发展。这种传统的传输业务与通信业务分别控制与管理的模式，使当前宽带通道的提供仍然采用静态配置方式，不能及时提供各类业务所需要的带宽。另外，它也不能动态利用包括PDH、SDH/SONET、DWDM等多种网络资源，影响了网络组织的灵活性、网络的有效性及新业务的拓展。为此，ITU-T、OIF、ODST及IETF等国际标准化机构分别提出自动交换传输网络(ASTN)/自动交换光网络(ASON)及通用多协议标记交换(GMPLS)标准或标准草案。

两种互联模型

一个网络在总体功能上，可以由数据(或传送)平面、控制平面、管理平面组成。控制平面主要涉及连接的建立以及支持这种连接所需要的处理，例如路由域内邻居的发现/链路管理、信令、路由、寻址以及网络通道的提供和保护等。通常，控制平面是采用IP技术实施，管理平面为网络提供商与管理部门提供对网络与设备的管理。数据(或传送)平面用于传送与转发网内、外客户的数据。显然，这三个平面是相互关联的。IP over Optical网络结构本质上是由控制平面的组织来规定的，IP和光传输网络的控制平面可以松散地耦合，也可以紧密地结合在一起。这种结合决定了光网络通过用户网络接口(UNI)通道的拓扑和路由信息的详细程度；IP路由器在光网络中选择特殊的连结通道的控制级别，以及在路由器之间动态提供光通道的有关策略，这包括接入控制和安全的问题等。由此有两种互联模型，即重叠模型和对等(或集成)模型。

重叠模型的基本特点是光传输层面的信令、寻址、路由建立等与其上层所提供业务的交换层面所需要的信令、寻址和路由建立等所用协议是不同而且相互独立的。它有上、下层之分，上层是下层的客户，下层是上层的提供者，两者之间必要的信息交流可通过光网络的用户网络接口(UNI)进行。ASTN/ASON是智能化的光网络结构，属于重叠模型。它提供包括SDH/SONET、波长和未来的光纤连接的动态连接能力，并能按实际需要安排带宽。IP业务可以在SDH/SONET、波长、光纤连接的基础上实施。它能提供多种业务、便于发展新业务(包括虚拟专用网)，有较好的组网灵活性。发展这种模型是基于这样一个事实：当前很多电信运营商的光传输网部分与业务交换网部分是分属于两个或多个不同运营商，并且光传输网运营商可能要为多个业务交换网运营商服务，它们愿意与业务交换网运营商在设备与功能划分上有明确的界限，不希望把自己内部网络信息提供给其他人共享。这种职责分明、具有层次性的特点，是重叠模型的主要特征。

对等模型把光传输网层面与业务交换网层面的控制平面统一起来，采用统一的控制平面，从控制角度来看，它们是对等的，不分上、下层次，其寻址、信令、路由的建立等所用的协议也是相同的。在这种模型下，光层与业务层面所用的设备也是对等的，例如光交叉连接设备(OXC)与路由器也看做对等的，当前极为热门，而且正在发展的GMPLS就采用这种模型。GMPLS是在已成功运用于IP通信网的MPLS基础上展起来的，GMPLS使组网更为灵活，各种网络资源可有效利用(包括控制平面资源)，促进光传输网与业务交换网的集成，为发展新业务创造良好条件。

当前，业界正在开发光控制平面，它把数据平面强大的硬件能力与智能控制平面集成在一起，为此可将IP路由技术与MPLS在光层上结合在一起。

GMPLS是由IETF计算机通信网专家为主发展起来的，目前人们对GMPLS一致看好，但还有很多问题有待解决。现在GMPLS只是处于标准草案阶段，要达成广泛共识并形成标准还有很长的路程要走。ASTN/ASON主要由ITU-T通信网专家发展起来的，已初步形成标准，相对于GMPLS较为成熟，我国也正在开发该项目。ASTN/ASON近期会得到发展，从长远来看，ASTN/ASON与GMPLS也不会有较多的矛盾，ASTN/ASON的对外接口已考虑了与GMPLS的接口，有关机构正在着手研究两者进一步的衔接问题。

GMPLS是MPLS-TE的扩展

前面已指出，GMPLS采用对等模型，是在MPLS基础上发展起来的，更准确地说，GMPLS是MPLS-TE的扩展，MPLS-TE是MPLS支持流量工程的扩展协议，GMPLS最核心的扩展为：

MPLS或MPLS-TE的控制平面，只规定了包交换(PSC)和第二层交换(L2SC)接口。GMPLS扩展了这个控制平面的接口，它不只包含PSC、L2SC，还包含时分复用(TDM)、波长交换(LSC)和光纤交换(FSC)。与此接口相对应，GMPLS的传送(或数据)平面应包含PSC、L2SC、TDM、LSC、FSC。

GMPLS工作的重点是控制平面的设定。它统一了PSC、L2SC、TDM、LSC和未来的FSC的控制平面，包括利用统一的信令和路径建立方法等。这5种PSC、L2SC、TDM、LSC、FSC交换层面是独立的、对等的。

由此，GMPLS具有如下的特点：

GMPLS与MPLS一样，其网络元素为节点与路径，在MPLS中的节点为标记交换路由器(LSR)，包括入端、出端LSR及中间的LSR，通过这些LSR建立标记交换路径(LSP)。在GMPLS中，节点既是LSR路径，也是LSP，但扩展了LSR的接口种类，它不仅包含原MPLS的数据包及信元的接口以适应传送IP包及ATM信元的需要，它还包含SDH/SONET的时分复用接口、波长交换接口、光纤交换接口。MPLS中的LSP是用标记标识的虚电路。标记是用安置在IP包头前面的、一个短的标记实体标识或在ATM信元中用VPI/VCI标识。在GMPLS中，它不仅包含原MPLS的标记形式及LSP表示一条虚电路，它还扩展标记为通用标记，从而还可标识：

一组光纤中的某一光纤;

一个光纤中的一个波带;

一个波带(或光纤)中的一个波长;

一个波长(或光纤)中的一个时隙。

从而LSP可表示传送IP包的虚电路，由SDH/SONET构成的一条TDM专线、DWDM中的一个波道以及一条光纤。

综上所述，GMPLS将LSR(更精确的是LSR上的接口)划分为五个类型，这实际上等效于五种交换类型：

数据包交换(PSC);

时分复用(TDM);

波长交换(LSC);

第二层交换(L2SC);

光纤交换(FSC)。

下面简单介绍在数据(或传送)平面内，PSC、L2SC、TDM、LSC和FSC各交换层面之间的关系。

各交换层面也表示了客户/服务者关系，上层是客户，下层是服务者(或提供者)。尽管从传送角度来看，它们有上、下层的区别，但从控制角度来看，GMPLS统一控制与管理各交换层面是对等的，没有上、下层区别，所以GMPLS是对等模型。

GMPLS的路由与编址

在讨论GMPLS的路由与编址之前，我们首先注意GMPLS网络环境与MPLS网络环境的差异：

GMPLS的路由与编址要考虑适应五个交换层面的需要，特别是LSC、TDM、FSC三个交换层面与MPLS的PSC、L2SC两个交换层面，其结构有很大的差异，

GMPLS的网络规模通常要比MPLS的网络规模大很多，特别是GMPLS的两个LSR之间的链路数在DWDM情况下，一条光缆的波长数可达几十甚至几百、几千。若按MPLS的方式，每一个物理端口都分配一个IP地址，数百个波长的物理端口要分配数百个IP地址，另外一个LSR在实施拓扑信息分发时，若要把几百个链路状态信息分发出去，其所占用的带宽较大，而且有大量冗余信息。

为此，GMPLS在选用路由协议、路径选择方法、编址方式等方面都在MPLS的基础上进行了扩展。

1. 路由协议与路由

GMPLS使用OSPE-TE及IS-IS-TE路由协议，作为自治系统(AS)内部路由协议，而自治域间路由协议是准备用BGP-4扩展，该扩展工作尚在进行之中。通过路由协议，在路由域内可获得拓扑的发现及全部链路的资源情况。

GMPLS把5种交换层面归并为两种交换模式，即包交换模式(PSC)和非包交换模式(non-PSC)，前者包含PSC和L2SC，后者包含LSC、TDM和FSC。实际上，这两种模式分别对应包交换方式和电路交换方式。GMPLS为了路由与编址的需要把GMPLS划分为两个层面，即PSC层面和非PSC层面，根据需要，非PSC层面还可进一步划分。

由于非PSC层面的特殊性，每一非PSC层面可视为一组以任何方式互连的自治域(AS)。这里AS的概念与OSPF路由协议中的AS概念是类似的。例如，一个AS可以是一个SDH/SONET网络。

每一个AS可进一步划分为不同的路由域，并可运行不同的内部路由协议。同理，每个路由域还可进一步分为多个区域。

一个路由域由GMPLS节点组成，节点可以是边缘节点(主机、入端LSR、出端LSR)，也可以是内部的LSR。在SDH/SONET环境下，SDH/SONET终端复用器(TM)是非PSC的主机，IP路由器中的SDH/SONET接口卡或ATM交换机的SDH/SONET接口卡也可以是非PSC主机。

GMPLS控制平面路由的主要功能包括GMPLS网络拓扑信息的分发和传送(数据)平面LSP路径选择。拓扑信息的分发主要是为了让LSR了解足够有效的信息，以便选择最优路径。但对于典型的传送核心网可以包含成千上万的物理端口，一个LSR详细的链路状态信息数量巨大，为此要设法精简以减少所需的传播信息。GMPLS采用下述两种方法：(编程入门网)

在LSR层面上，当一对LSR由多个平行链路连结时，可以把这些链路看做是OSPF或IS-IS路由协议的单一链路，并向全网通告，这就是链路捆绑。使用它可以只分发一些摘要信息，而把大量的信息细节隐藏起来。这些捆绑的链路可以共享路径选择过程时所需要的公共的逻辑或物理属性，在分发到其他子网时还要进行精练及抽象化工作。

在网络层面上，GMPLS路由协议要支持层次化的路由结构。在传统的MPLS中，一条LSP的起始点和终结点应是同一类型的设备(例如路由器)， GMPLS也遵循这一规定，一条LSC自治域内的LSP必须起始并终止于支持LSC的设备，同样，一条TDM自治域内的LSP也必须起始并终止于支持TDM的设备，当LSP在低层中创建后，它们就可用于创建高层的LSP。这种层次化的路由结构可简化LSP的建立过程。子网的拓扑信息要根据本地策略对信息进行过滤。

GMPLS路由的另一重要内容是路径选择。在GMPLS网络中，路径选择主要是LSP的建立。GMPLS规定了两种路由，即显式LSP路由和逐跳ISP路由（hop by hop）。显式LSP路由一般用于AS之间，逐跳LSP路由用于AS之间。在显式LSP路由中，通常由LSP的入端节点规定好LSP所经过的部分或全部节点，其建立过程比较简单，为了减轻AS内部在建立LSP过程中的处理工作，所以选用它。逐跳LSP路由与因特网上使用的路由方法相似，每个节点独立为LSP选择下一跳。

2. 编址

GMPLS规定可以用IPv4和IPv6地址。此时，IP地址不仅用于识别IP主机和路由器，也用于识别任何PSC和非PSC接口。它可根据需要使用公用IP地址或专用IP地址。

如果在光控制平面中不使用IP地址而改用其他方法标识，那么这些方法将要求扩展信令(RSVP-TE、CR-CDP)和路由(OSPF-TE、IS-IS-TE)协议。

GMPLS信令和链路管理

信令是GMPLS控制平面的重要组成部分，链路管理是GMPLS为了适应新的网络环境新建立的内容。限于篇幅本文只进行概念介绍，不进一步展开。

GMPLS信令的基本功能，包括LSP建立、LSP删除、LSP修改、出现故障后LSP的恢复，以及LSP出现非正常情况时的例外处理方法。它包含三个协议：

信令的功能描述(GMPLS-SIG)协议;

扩展的RSVP-TE(GMPLS-RSVP-SIG)协议;

扩展的CR-LDP(GMPLS-CR-SIG)协议。

后面两个协议具有相同的功能，但分别从RSVP-TE及CR-LDP两个支持MPLS流量工程的信令协议扩展而成。GMPLS可允许选其中任何一个，由于两者不能兼容，具有排他性，所以一个网络只能选用其中之一。

传统的IP业务，其控制平面所传的信令与数据平面的数据流是在一起传输的，即采用带内信令方式。这种方式在光网络中并不合适。这是因为它要求每一光接口都要有一个控制通道，并对控制通道解码。另外，控制信令应该有比数据平面的数据流更高的可靠性要求，在同一传输通道中传输这两种信号是无法满足上述要求的，为此，GMPLS采用带外信令网络，这种带外通道必须是双向的，另外，这种带外信令网络用于传送控制信息，并且采取特殊措施，以保证传送的可靠性。带外信令也无法利用像OSPF和IS-IS路由协议的发现机制以判定链路的连通性。再有，前面所讲的链路捆绑问题也需要管理(包括捆绑多个链路，增、改捆绑成员等)原因，GMPLS为此新建立了一个链路管理协议(LMP)。

链路管理协议是用于在相邻两节点之间提供控制信道管理、链接性管理、链路连接性验证、链路所有权关联和链路故障管理等的实施规程。其中，控制信道管理和链路所有权关联是必须实现的，其他几项是可选的。控制信道管理用于建立和维持节点之间的控制信道。

ASON/ASTN与GMPLS标准化的进展

发展ASON/ASTN及GMPLS对建设新一代光网络是非常重要的。ITU-T等国际标准化组织对ASON/ASTN已提出自动交换传送网络(ASTN)需求建议G.807/Y.1302，自动交换光网络体系结构建议草案G.ASON，ASON体系结构和有关协议草案等，以及与此课题相关的光传送网(OTN)的网络节点接口建议G.709，光传送网体系结构建议G.872等。虽然还没有提出成套标准，但主体部分已建立或将要建立。

GMPLS的发展比ASON/ASTN稍晚，目前还没有建立一个国际标准或RFC级的标准，多数还是标准的讨论稿，另外AS之间的路由协议BGP-4扩展还有待开发，已建的协议还有待完善。但其主体部分已有共识，由于GMPLS涉及面宽，要达成广泛的共识和形成标准还有一段很长的路程要走。

篇8：光的特点

光的主要作用有哪些

1、光合作用

光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。

其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

2、反射作用

反射（reflex）是指机体对内在或外在刺激有规律的反应。可分为先天性反射和后天习得性反射两种，通常称为非条件反射和条件反射。早在17世纪中叶，法国学者笛卡尔就观察到角膜受到机械性刺激，可引起规律性的眨眼反应，并提出了反射的概念。

3、光疗作用

光疗法即利用光线的辐射能治疗疾病的'理疗法。光疗主要有紫外线疗法、可见光疗法、红外线疗法和激光疗法。

4、光的消毒作用

紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

紫外线消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水，将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死。

篇9：全光网络技术的进展

摘要：全光网络的相关技术主要包括全光交换技术、光交叉连接技术、以光放大器为基础的全光中继技术、光复用/去复用技术和光分插技术，本文对这些技术的原理、研究进展和发展前景进行了描述和分析。

关键词：全光网络光交换光中继光复用/去复用 OXC

1 全光网络概况

全光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内。由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行。因此，全光网络具有对信号的透明性。它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络还应当具有扩展性，可重构性和可操作性。

全光网络有星形网、总线网和树形网3种基本类型。

2 全光网络相关技术

全光网络的相关技术主要包括全光交换、光交叉连接、全光中继和光复用/去复用等。

2.1 全光交换

传统的光交换在交换过程中存在光变电、电变光，而且它们的交换容量都要受到电子器件工作速度的限制，使得整个光通信系统的带宽受到限制。直接光交换可省去光/电、电/光的交换过程，充分利用光通信的宽带特性。因此，光交换被认为是未来宽带通信网最具潜力的新一代交换技术。对光交换的探索始于70年代，80年代中期发展比较迅速。总的来说，光交换技术还处于开发的初级阶段，之前不大可能有任何形式的广泛光交换应用。21世纪初光交换技术将达到实用化水平，商用光交换机将进入市场。

光交换技术有空分（SD）、时分（TD）和波分/频分（WD/FD）等类型。其原理、结构特点和研究进展状况如下。

2.1.1 空分光交换

空分光交换是由开关矩阵实现的，开关矩阵节点可由机械、电或光进行控制，按要求建立物理通道，使输入端任一信道与输出端任一信道相连，完成信息的交换。各种机械，电或光控制的相关器件均可构成空分光交换。构成光矩阵的开关以铌酸锂定向耦合器最为引人注目。

2.1.2 时分光交换

时分光交换系统能与光传输系统很好配合构成全光网，所以时分光交换技术研究开发进展很快，其交换速率几乎每年提高一倍，目前已研制出几种时分光交换系统。1985年日本NEC成功地实现了256Mb/s（4路 64Mb/s）彩色图像编码信号的光时分交换系统。它采用1×4铌酸锂定向耦合器矩阵开关作选通器，双稳态激光二极管作存储器（开关速度 1Gb/s），组成单级交换模块。90年代初又推出了512Mb/s试验系统。

实现光时分交换系统的关键是开发高速光逻辑器件，世界各国研究机构正加紧对此进行研究。

2.1.3 波分/频分光交换

波分交换即信号通过不同的波长，选择不同的网络通路来实现，由波长开关进行交换。波分光交换网络由波长复用器/去复用器、波长选择空间开关和波长互换器（波长开关）组成。

目前已研制成波分复用数在10左右的波分光交换实验系统。最近开发出一种太比级光波分交换系统，它采用的波分复用数为128，最大终端数达2048，复用级相当于1.2Tb/s的交换吞吐量。

2.2 光交叉连接（OXC）

OXC是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。OXC主要由光交叉连接矩阵、输入接口、输出接口、管理控制单元等模块组成。为增加OXC的可靠性，每个模块都具有主用和备用的冗余结构，OXC自动进行主备倒换。输入接口、输出接口直接与光纤链路相连，分别对输入输出信号进行适配、放大。管理控制单元通过编程对光交叉连接矩阵、输入接口、输出接口模块进行监测和控制、光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠，并且要具有单向、双向和广播形式的功能。

OXC也有空分、时分和波分3种类型。目前比较成熟的技术是波分复用和空分技术，时分技术还不成熟。如果将波分复用技术和空分技术相结合，可大大提高交叉连接矩阵的容量和灵活性。

日本NEC公司研制的8×8无极性LiNbO3光交叉矩阵由64个无极性定向耦合开关单元组成，所有开关单元都以简单树形结构（STS）的形式集成在LiN-bO3芯片上。英国BT实验室研制的OXC采用WDM技术与空分技术相结合，已用于波分复用系统。在伦敦地区本地网络上进行了现场实验，传输速率为622Mb/s。另外，西门子、NTT和爱立信等国外大公司所属实验室对OXC的结构、应用技术也进行了类似研究和实验。

2.3 全光中继

传统的光纤传输系统是采用光—电—光再生中继器，这种方式的中继设备十分复杂，影响系统的稳定性和可靠性。多年来，人们一直在探索去掉上述光—电—光转换过程，直接在光路上对信号进行放大传输，即用一个全光传输型中继器代替目前这种再生中继器。科技人员已经开发出半导体光放器（SOA）和光纤放大器（掺铒光纤放大器——EDFA、掺镨光纤放大器—PDFA、掺铌光纤放大器—NDFA）

EDFA具备高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关等一系列优点，这将可以促进超大容量、超高速、全光传输等一批新型传输技术的发展。利用光放大器构成的全光通信系统的主要特点是：工作波长恰好是在光纤损耗最低的1.55μm波长，与线路的耦合损耗很小，噪声低（4~8dB）、频带宽（30~40nm），很适合用于WDM传。但是在WDM传输中，由于各个信道的波长不同，有增益偏差，经过多级放大后，增益偏差累积，低电平信道信号SNR恶化，高电平信道信号也因光纤非线性效应而使信号特性恶化。为了使EDFA的增益平坦，主要采用 “增益均衡技术”和“光纤技术”。增益均衡技术利用损耗特性与放大器的增益波长特性相反的原理均衡抵消增益不均匀性。目前主要使用光纤光栅、介质多层薄膜滤波器、平面光波导作为均衡器。“光纤技术” 是通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组合来改变EDF特性，从而改善EDFA的特性。其技术包括以下几个方面：（1）研制掺铒碲化物玻璃光纤。用这种光纤制作的EDFA，可使增益特性平坦，频带扩宽。而且频带向长波长一侧移动。据NTT公司在OFC’97上报道，其最高带宽达80nm 。在1535~1561nm之间，实现了增益基本平坦，最大偏差不超过1.5dB。（2）多芯EDFA。多芯EDFA使用的EDF最多纤芯的。激励光能大致均匀地分配到第一纤芯中，各个纤芯内的光信号均以小信号进行放大，从而在很宽的波长范围内获得接坦的增益，

（3）研制掺铒氟化物光纤放大器，在秀宽的频带内可获得平坦的增益。（4）通过在掺铒光纤中掺铝，改变铒的放大能级分布，加宽可放大的频带。（5）用不同掺杂材料和掺杂量的光纤进行组合，制作混合型EDFA。主要有（A1-EDF）和（P-A1-EDF）组合；A1-EDF和P-Yb-EDF组合；掺铒石英光纤和掺铒氟化物光纤组合。这样可以使增益平坦性、噪声特性和放大效率达到最佳。

EDFA最高输出功率已达到27dBm，这种光纤放大器可应用于100个信道以上的密集波分复用传输系统、接入网中光图像信号分配系统、空间光通信等。

目前光放大技术主要是采用EDFA。SOA虽然研制得比较早，但受噪声、偏振相关性等影响，一直没有达到实用化。但应变量子阱材料的 SOA研制成功，引起了人们的广泛兴趣，且SOA具有结构简单、成本低、可批量生产等优点，人们渴望能研制出覆盖EDFA、PDFA应用窗口的 1310nm和1550nm的SOA。

用于1310nm窗口的PDFA，因受氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特性的限制，研究进展比较缓慢，尚未实用。

2.4 光复用/去复用技术

2.4.1 光时分复用（OTDM）

光时分复用（OTDM）是用多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光信道，经复用后在同一根光纤传输的扩容技术。光时分复用技术主要包括：超窄光脉冲的产生与调制技术、全光复用/去复用技术、光定时提取技术。

（1）超窄光脉冲的产生

光时分复用要求光源提供5~20GHz的占空比相当小的超窄光脉冲输出，实现的方法有增益开关法、LD的模式锁定法、电吸收连续光选通调制法及光纤光栅法、SC(Supercontinum）光脉冲。增益开关法可以产生脉宽5~7ps、脉冲重复频率在10GHz左右可任意调整的光脉冲，其优点是很容易与其它信号同步。增益开关法已用于各种高速光传输实验中的脉冲源产生和光测量中。SC光脉冲宽度可＜1ps，最窄达0.17ps。

另外利用调整线性调制光纤光栅的色散值对电吸收调制器输出的光脉冲形状进行修正，也可以产生脉宽为5.8ps、占空比为6.3%的10GHz的光脉冲。

（2）全光复用/去复用技术

全光时分复用可由光延迟线和3dB光方向耦合器构成。在超高速系统中，最好将光延线及3dB光方向耦合器集成在一个平面硅衬底上所形成的平面光波导回路（PLC）作为光复用器。全光去复用器在光接收端对OTDM信号进行去复用。目前已研制出4种形式的器件作为去复用器，它们是光克尔开关矩阵光去复用器、交叉相位调制频移光去复用器、四波混频开关光去复用器和非线性光纤环路镜式（NOLM）光去复用器。无论采用何种器件，都要求其工作性能可靠稳定，控制用光信号功率低，与偏振无关。

（3）光定时提取技术

光定时提取要求超高速运转、低相位噪声、高灵敏度以及与偏振无关。目前已研制出一种采用高速微波混频器作为相位探测器构成的锁相环路（PLL），另外使用法布里一珀涉光路构成的光振荡回路（FPT ）也可以完成时钟恢复功能。

2.4.2 波分复用（WDM）

光波分复用是多个信源的电信号调制各自的光载波，经复用后在一根光纤上传输，在接收端可用外差检测的相干通信方式或调谐无源滤波器直接检测的常规通信方式实现信道的选择。采用WDM技术不仅可以扩大通信容量，而且可以为通信带来巨大的经济效益。因而，近几年对这方面的研究方兴未艾，特别是密集波分复用可望很快获得应用。1995年 NTT进行了10个信道、每个信道的传输速率高达10Gb/s，中继间距为 100km，传输距离为600km的全光传输实验，系统容量高达60（Tb/s） -km。NEC、AT&T、富士通3个公司进行了总容量超过1Tb/s的WDM 实验（NEC：20Gb/s×132ch-120km；富士通：20Gb/s×55ch-150km； AT&T：40Gb/s×25ch-55km）。初，总容量为40Gb/s（2.5Gb/s× 16信道）的WDM系统已经商用。目前，大部分公司的DWDM系统都是以 2.5Gb/s为基本速率的，仅加拿大北电网络等少数公司是以10Gb/s为基本速率。北电（Nortel）的8×10Gb/s波分复用系统开通实际业务的运营商。MCI公司70%的网络中已采用了WDM系统。泛欧运营商HER公司 (Herms EuropeRailtel）将采用Cienc公司的40×2.5Gb/s系统。 Williams公司将为Frontier在休士顿、亚特兰大等地的网络提供16× 10Gb/s的DWDM系统。目前，国内开发DWDM系统的单位有原邮电部五所、北京大学、华为公司和武汉邮电科学研究院等。武汉邮电研究院的8× 2.5Gb/s波分复用系统已用于济南-青岛工程。

2.4.3 光分插复用（OADM）

在波分复用（WDM）光网络领域，人们的兴趣越来越集中到光分插复用器上。这些设备在光波长领域内具有传统SDH分插复用器（SDH ADM ）在时域内的功能。特别是OADM可以从一个WDM光束中分出一个信道（分出功能），并且一般是以相同波长往光载波上插入新的信息（插入功能）。对于OADM，在分出口和插入口之间以及输入口和输出口之间必须有很高的隔离度（＞25dB），以最大限度地减少同波长干涉效应，否则将严重影响传输性能。已经提出了实现OADM的几种技术：WDM DEMUX 和MUX的组合；光循环器间或在Mach-Zehnder结构中的光纤光栅；用集成光学技术实现的串联Mach-Zehndr结构中和干涉滤波器。前两种方式使隔离度达到最高，但它们需要昂贵的设备如WDM MUX/DE MUX或光循环器。Mach-Zehnder结构（用光纤光栅或光集成技术）还在开发这中，并需要进一步改进以达到所要求的隔离度。上面几种OADM都被设计成以固定的波长工作。

意大利电信中心研究实验室研制了一种新结构——使用干涉滤波器的OADM，与传统的单根光纤设计相比，它提供了插入口和分出口之间的高隔离度，对输出口的分出信号双倍的抑制功能以及波长可调性，这种方法的可行性已通过样机进行了试验。测得的输入和分出口之间隔离度＞55dB，对分出信道的抑制＞16dB，调节范围＞8nm。

从目前来看，全光网络首先是应用于局域网（LAN）、城域网（MAN ）等内部的光路由选择，所采用的技术主要是基于WDM和宽带的EDFA。从长远来说，全光网的发展趋势必然向着波分、时分与空分3种方式结合的方向发展。其应用将扩展到广域网。网络范围可以覆盖整个国家或几个国家，最终实现一个高速大容量能满足未来通信业务需求的全光网络。