光纤通信课件第8章解析
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第八章 光波分复用系统
36
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
37
8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
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8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
光纤通信刘增基第8章
• PDH系统采用的线路保护倒换方式是最简单的自愈网形 式。但是当光缆被切断时，往往是同一缆内的所有光纤(包括 主用和备用)都被切断，在这种情况下上述保护方式就无能为 力了。
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光纤通信刘增基第8章
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•
图 8.3
• (a) 分层概念； (b) 分割概念
光纤通信刘增基第8章
• 采用分割的概念可以方便地在同一网络层内对网络结构 进行规定，允许层网络的一部分被层网络的其余部分看作一 个单独实体；可以按所希望的程度将层网络递归分解表示， 为层网络提供灵活的连接能力，从而方便网络管理，也便于 改变网络的组成并使之最佳化。
光纤通信刘增基第8章
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2020/11/5
光纤通信刘增基第8章
第8章 光纤通信网络
• 8.1通信网的发展趋势
• 通信网总的发展趋势是数字化、综合化和宽带化。与光 纤通信关系最为密切的是宽带化，这是人类社会发展到信息时 代的迫切需求， 也是科技进步的必然产物。
• 数字化就是在通信网的各个部分(核心网和接入网)及各个 环节(传输、交换、接入、终端等)全面采用数字技术。目前核 心网(或称骨干网)已实现了数字化，采用了数字传输和数字交 换技术，其优越性已十分明显。 接入网的情况比较复杂，模 拟的东西还大量存在，如电话网从核心网边缘的端局交换机到 用户终端的用户环路，大量使用的还是模拟二线；有线电视系 统也基本上是模拟的；新近采用的非对称数字用户线(ADSL) 实际上是模数混合体制。
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光纤通信刘增基第8章
• 1. 传送网的分层和分割
• 传送网是分层的，由垂直方向的连续的传送网络层(即 层网络)叠加而成，从上而下分别为电路层、 通道层和传输媒 质层(又分为段层和物理层)。每一层网络为其相邻的高一层网 络提供传送服务，同时又使用相邻的低一层网络所提供的传 送服务。 提供传送服务的层称为服务者(Server)，使用传送服 务的层称为客户(Client)， 因而相邻的层网络之间构成了客户/ 服务者关系。
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图 8.3
• (a) 分层概念； (b) 分割概念
光纤通信刘增基第8章
• 采用分割的概念可以方便地在同一网络层内对网络结构 进行规定，允许层网络的一部分被层网络的其余部分看作一 个单独实体；可以按所希望的程度将层网络递归分解表示， 为层网络提供灵活的连接能力，从而方便网络管理，也便于 改变网络的组成并使之最佳化。
光纤通信刘增基第8章
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光纤通信刘增基第8章
第8章 光纤通信网络
• 8.1通信网的发展趋势
• 通信网总的发展趋势是数字化、综合化和宽带化。与光 纤通信关系最为密切的是宽带化，这是人类社会发展到信息时 代的迫切需求， 也是科技进步的必然产物。
• 数字化就是在通信网的各个部分(核心网和接入网)及各个 环节(传输、交换、接入、终端等)全面采用数字技术。目前核 心网(或称骨干网)已实现了数字化，采用了数字传输和数字交 换技术，其优越性已十分明显。 接入网的情况比较复杂，模 拟的东西还大量存在，如电话网从核心网边缘的端局交换机到 用户终端的用户环路，大量使用的还是模拟二线；有线电视系 统也基本上是模拟的；新近采用的非对称数字用户线(ADSL) 实际上是模数混合体制。
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光纤通信刘增基第8章
• 1. 传送网的分层和分割
• 传送网是分层的，由垂直方向的连续的传送网络层(即 层网络)叠加而成，从上而下分别为电路层、 通道层和传输媒 质层(又分为段层和物理层)。每一层网络为其相邻的高一层网 络提供传送服务，同时又使用相邻的低一层网络所提供的传 送服务。 提供传送服务的层称为服务者(Server)，使用传送服 务的层称为客户(Client)， 因而相邻的层网络之间构成了客户/ 服务者关系。
通信原理课件第八章 时分复用(一)
基带信号 m1(t)
m2(t)
信道
低通滤波器 1 低通滤波器 2
m1 ′(t ) m２′(t )
mn -1 (t ) mn(t)
发送端
接收端
低通滤波器 n－1 低通滤波器 n
mn -1 ′(t ) mn ′(t )
图 6-4 时分复用系统示意图
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
8
1路 2路 3路 4路
同步时分复用原理
4 32 1
D CB A d cb a
cC3 bB2 aA1
帧3
帧2
帧1
2
1
B
A
b
a
异步时分复用原理
2b B a A 1
帧6 帧5 帧4 帧3 帧2 帧1
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
12
TDM方式的优点（相对与FDM）
❖ 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。
❖ 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接 技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群 的复接结构称为高次群的复接帧。
❖ 对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于 对频分复用系统中频道的研究。
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
17
E1帧结构源于语音通信：
❖ 抽样频率：
fs=8000Hz
❖ 空分复用方式（SDM，space division multiplex ） 无线通信中(包括卫星通信)的位置复用 有线通信中的同缆多芯复用。
❖ 码分复用方式（CDM，code division multiplex ） 编码发射、相关接收技术。
光纤通信(第二版)课件PPT(刘增基著)
第1章 概 论
为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束 限制在特定的空间内传输, 因而提出了透镜波导和反射镜波导的 光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个 透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。 反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的 两个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲 是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现 场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的 研究曾一度走入了低谷。
第1章 概 论
1.1.2 现代光纤通信 1966 年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆
(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达 1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维 本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属(Fe、 Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利 (Rayleigh)散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。 因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的 低损耗光纤。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10－6以 下，就可以使光纤损耗减小到10 dB/km。再通过改进制造工艺 的热处理提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几 dB/km。这个思想和预测受到世界各国极大的重视。
十一五 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
光 纤 通 信(第二版)
刘增基 周洋溢 胡辽林 编著
任光亮 周绮丽
西 安 电 子西科 技 大 学 出 版 社
光纤通信_第8章_光复用技术概要
17
8.3 光波分复用技术
光纤的带宽有多宽？ 光纤两个低损耗传输窗口： 波长为1.31 μm(1.25～1.35μm)的 窗口，相应的带宽 (|Δf|=|-Δλc/λ2|, λ和Δλ分别为中心 波长和相应的波段宽度， c为真 空中光速)为17700 GHz； 波长为 1.55 μm(1.50～1.60 μm)的窗口， 相应的带宽为12500 GHz。
10
8.2 光时分复用技术
2.分组交错OTDM：每个时隙对应一个待复用 支路的分组信息(若干个比特)，帧脉冲作为不同分组 的界限。 主要用于分组交换业务，分组变换业务可以和 IP相结合，有广阔的前景。
11
8.2.1 比特交错OTDM
复用：（1）锁模激光器产生窄脉冲周期序列； （2）分路器把其分路为n+1路； （3）每路窄脉冲周期序列经外调制，调制后信号经过 适当长度硅光纤延时iτ；
3
8.1 光复用技术的基本概念
复用技术：为提高通信线路利用率，采用同一传输 线路上同时传输多路不同信号而互不干扰 两种复用方式: 1.静态复用（同步复用）
把通信资源（带宽、时隙）固定分配给各个终 端。一旦分配确定，这个终端是否通信，都占用这 个频带或时隙，直到拆线为止。 比如：电话
4
8.1 光复用技术的基本概念
5
8.1 光复用技术的基本概念
注意：
上述复用技术能增加线路容量，提高线路利用率。 但相对于巨大的光纤带宽潜能，单独采用某一复用技术 还只能是使用光纤的很小一部分带宽资源，为此，可以复合 采用几种复用技术。 例如：在每个时隙先采用码分复用，再采用时分复用， 然后将时分复用以后的信号再调制在不同的波长上。
（1）
帧脉冲 （2）
（3）
第八章 光纤传像器件、系统与应用—2
（二）石英多芯型传像光纤
1987年我国北方交大光波所与天津26所等单位在我国首次研制 成功石英多芯型传像光纤，并取得了优良的图像传输效果。他们采 用MCVD法和一次复丝制造工艺，研制出30万像素（像元）的石英多 芯型传像光纤，达到了当时国际的先进水平。 石英多芯型传像光纤，由于它具有通信石英光纤特有的优良传 光特性，因而其传输图像的质量优良。特别表现为：传输损耗低 （每米透过率高达96％~99％，因而能传输图像的距离长；色保真 性好，传输图像色彩逼真；传像的像素细、分辨率高，传输图像清 晰度好。此外，也具有优良的机械、热和耐辐射特性。上述优点是 柔性多组分玻璃传像束所不足的，因而在冶金、锅炉、核反应堆同 位索加工、军事、公安等领域均有重要的应用前景。
图8.14
单级静电聚焦倒像式像管结构示意图
1,5—光纤面极；2—光阴极；3—阳极；4—荧光屏
图8.15
采用三级级联像增强器的像管结构示意图与微光夜 视仪原理图
采用光纤面板实现级间祸合，可以取代传统的中继成 像系统，因而有利于大大减小整个组合器件的尺寸；同时， 各单管的光纤面板外表面全成平面，有助于减小极间耦合 的分辨率损失，并可以大大提高全系统的耦合效率与有效 增益，也使各级的分别设计与检验成为可能。 除了一代像增强器外，在第二代、第三代像增强器中 光纤面板均有重要应用。在微光像增强器中使用的光纤面 板，其厚度一般小于10mm，同时要求气密性好，与光阴 极不起作用。
①在微光像增强器中的应用。例如，旱期的微光夜视 仪中，为获得高亮度增益，可将完全相同的单级像管（参 见图8.14），用光学纤维面板进行多级耦合。因此像管的 输入窗和输出窗都是由光纤面板制成，以便将球面像转换 为平面像来完成级间直接耦合。由于每级像管都成倒像， 所以耦合的级数多取单数，通常为三级。采用三级级联像 增强器的微光夜视仪如图8.15所示。该像增强器称为第一 代像增强器，俗称一代管。
光纤通信课件第八章
在物联网中，光纤通信技术被广泛应用于传感器网络、智能交通、智能 家居等领域。
光纤传感器具有精度高、稳定性好、耐腐蚀等优点，适用于各种环境下 的监测和检测。同时，光纤通信技术还能够提供高带宽、低延迟和可靠 的通信链路，支持物联网设备的远程管理和控制。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
求。
低损耗
光纤的传输损耗极低， 可以延长传输距离，减 少中继站的数量，降低
通信成本。
抗电磁干扰
光纤不受电磁干扰的影 响，能够保证信号传输
的稳定性和可靠性。
安全性高
光纤通信技术可以加密 传输数据，保护信息安
全。
光纤通信系统的基本组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过 光纤传输。
光收信机
将光信号转换为电信号，还原 为原始信号。
折射率与温度关系
折射率还受到温度的影响， 温度升高会导致折射率减 小。
光的全反射
全反射定义
当光线从一种介质射入另一种介质时， 如果入射角大于某一临界角，光将在 界面上发生全反射，即没有光线能够 进入另一种介质。
全反射的条件
全反射的应用
全反射现象在光纤通信中有着广泛的 应用，如光纤的传光原理就是基于光 的全反射。
传输速率
传输速率是指光纤通信系统每秒传输的数据量，通常以比特率（bit rate）表示。光纤通信系统的传输速率已经 达到Tbps级别，远高于传统的电通信系统。
损耗与传输距离
损耗
损耗是指信号在传输过程中的能量损失，是影响光纤通信系统性能的重要因素之一。光纤的损耗主要 来源于自身的吸收和散射，以及弯曲、挤压等外部因素。为了减小损耗，需要选择低损耗的光纤材料 和制造工艺。
实现长距离传输。
光纤通信PPT资料
表8.2是国际电信联盟对CWDM信道间隔的划分。全波长18个 光信道。
8.2 WDM的基本组成
前边已介绍，也可自己看看这一节内容。
8.3 WDM系统中的关键器件
8.3.1 WDM系统中的光源
1. WDM系统对光源的要求
LED：谱线宽度50~100nm,输出功率低，调制速率低，不适于 WDM光源。 F-P腔LD：谱线宽度8nm左右，可作为粗波分复用（CWDM）。
☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施：
（1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度 提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。 （2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。 我们重点讲解波分复用技术。
收端要求，必须自动进行调谐，（自动检测波长，转换到相 应光电二极管上）时间要求几ns。
8.3.3 WDM系统中的光放大器
对WDM系统若用过去的中继器，光电光，只能真对一 个波长，多个波长则会使中继器十分庞大，是不现实的。
用掺铒光纤放大器EDFA，在1550nm窗口附近，约有35nm 带宽。可以对该波长范围的WDM系统进行光放大。
（3）光栅外腔激光器
在LD外边增加一个可移动和可转动的光栅，该光栅与LD 的自然解理面构成一个外腔。移动光栅可粗调，转动光栅可细 调。调谐范围达80nm，不足之处，体积大，稳定性差，调谐 速度慢，早期曾用于WDM系统，现在只当作测试光源。
8.2 WDM的基本组成
前边已介绍，也可自己看看这一节内容。
8.3 WDM系统中的关键器件
8.3.1 WDM系统中的光源
1. WDM系统对光源的要求
LED：谱线宽度50~100nm,输出功率低，调制速率低，不适于 WDM光源。 F-P腔LD：谱线宽度8nm左右，可作为粗波分复用（CWDM）。
☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施：
（1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度 提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。 （2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。 我们重点讲解波分复用技术。
收端要求，必须自动进行调谐，（自动检测波长，转换到相 应光电二极管上）时间要求几ns。
8.3.3 WDM系统中的光放大器
对WDM系统若用过去的中继器，光电光，只能真对一 个波长，多个波长则会使中继器十分庞大，是不现实的。
用掺铒光纤放大器EDFA，在1550nm窗口附近，约有35nm 带宽。可以对该波长范围的WDM系统进行光放大。
（3）光栅外腔激光器
在LD外边增加一个可移动和可转动的光栅，该光栅与LD 的自然解理面构成一个外腔。移动光栅可粗调，转动光栅可细 调。调谐范围达80nm，不足之处，体积大，稳定性差，调谐 速度慢，早期曾用于WDM系统，现在只当作测试光源。
第08章光纤中的光孤子
图 8.2.1 光纤中脉冲被展宽
196
对于光线 1，其单位长度上的延时为 1
n1 n1 ，对于光线 2，通过单位长度的延时为 2 ，c c sin c c
为全反射临介角，要根据全反射条件有 sin c n2 n1 。最高模式与最低模式间的群延时差为：
m 2 1
0.629
2 D L
c
，由此可以看出，通过改变控制光纤长度 L ，可以控制光学孤子
的脉宽。这是与通常的锁模激光器完全不同的。这个式是表示是二阶光学孤子，在上述孤子激光器中，在 实验上观察到的是二阶光学孤子，脉宽可达到皮秒，甚至飞秒。 实验发现孤子激光器的输出出现光学孤子与宽脉冲的无规交替，所以存在孤子激光器的稳定问题。这 种不稳定性来源于控制光纤腔，由于附腔反射镜的振动、漂移等，造成工作参数的随机变化，使从光纤反 馈回主腔的脉冲激光与主腔振荡的脉冲激光发生相位， 破坏了同步。 可通过外加伺服系统控制附腔的腔长， 使孤子激光器稳定地运转。 实验发现当孤子激光器的光纤中的光功率 p p 时，第光纤中传输的光学孤子的能量，从高频向低 频转移，在光孤子频谱的低端出现一个小峰，此称光学孤子的自频移现象。频移量 与光纤中的平均功 率的平方成正比，所以 1 c 。研究自频移现象，有利于得到频率稳定的孤子激光器。
而对于反常色散介质，则有：
dn 0 ，从而 Vg V d
而在无色散介质中，则：
Vg V
195
光脉冲能量在光纤中的传播速度为群速度，光脉冲行经单位长度所需时间称为群延时，
g
1 dk V g d
(8.2.8)
上式与(8.2.5)相比，展开式(8.2.3)的系数 k1 就等于单位长度上的群延时。如果 dk d 为常数，则群延时将 不随频率而变，光脉冲在光纤中传输的形状保持不变，没有展宽。但是，一般来说， dk d 不为常数， 这就出现了群延时差，造成脉冲的展宽。总的延时差 由三部分组成
光纤通信第五版-第8章-耦合器与连接器
插入损耗是各输出端口的输出功率状况，不仅与固有损耗有关，而且 与分光比有很大的关系。
描述光耦合器特性的一些技术参数
3．分光比(Coupling Ration)
CRi
Pouti 100％ Pouti
(3.6)
它是光耦合器特有的技术指标。
4．方向性(Directivity)
方向性是光耦合器特有的技术指标, 是衡量器件定 向传输特性的参数。以X形耦合器为例，方向性 定义为耦合器正常工作时，输入一侧非注入光的
衡量器件对于传输光信号的偏振态的敏感程度的参量，也称为偏振灵 敏度。
描述光耦合器特性的一些技术参数
当传输光信号的偏振态变化 360 时，器件各输出
端输出功率的最大变化量：
PDL
10
lg
Min(Pouti ) Max(Pouti )
(dB)
(3.9)
7．隔离度(Isolation)
对于要求均匀分光的光耦合器（主要是星形和树 形），由于工艺局限，往往不可能做到绝对的均 匀，用均匀性来衡量其不均匀程度：
FL
10
lg
Min(Pouti ) Max(Pouti )
(dB)
(3.8)
6．偏振相关损耗(Polarization Dependent
Loss)
I
10
lg
P 式中，Pouti为在第i个光路输出端测到的其他输出端
光信号的功率； 为Pin输i 入的光功率。
光耦合器的制作方法
光耦合器大致可分为分立元件组合型、全 光纤型和平面波导型。
1、早期采用分立光学元件（如棒透镜、反射镜 、棱镜等）组合拼接。
《光纤通信》第八章光纤通信网络PPT课件
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
➢光分插复用器的核心部件 光分插复用器的核心部件是一个具有波长选择能力的光
学或光子学元件，例如本书第7章介绍的几种光滤波器等。
37
8.3.2 光分插复用器
➢光分插复用器的实现方法 基于解复用/复用结构的OADM 基于光纤马赫-曾德尔干涉仪加上光纤布喇格光栅结构的OADM 基于光纤耦合器加上光纤布喇格光栅结构的OADM 基于光纤光栅加上光纤环行器结构的OADM 基于介质膜滤波器加上光纤环行器结构的OADM
能够对通道层网络的连接性进行管理控制是SDH网的重要特 性之一，SDH传送网中的通道层网络还可进一步分为高阶通道 层网络和低阶通道层网络。
6
8.1 SDH传送网
1、传送网的分层（分层模型） ➢传输媒质层网络
传输媒质层网络为通道层网络结点提供合适的通道容量，并 且可以进一步分为段层网络和物理媒质层网络(简称物理层)，其 中段层网络是为了保证通道层的两个结点间信息传递的完整性， 物理层是指具体的支持段层网络的传输媒质，如光缆或无线。
35
8.3.1 WDM光传送网的分层结构
WDM网络结点的主要功能; 光通道的上下路功能; 光分插复用器（OADM） 交叉连接功能; 光交叉连接器（OXC）
36
8.3.2 光分插复用器
➢光分插复用器的功能
在波分复用光路中对不同波长信道进行分下与插入操作 在WDM光网络的一个结点上，光分插复用器在从光波 网络中分下或插入本结点的波长信号的同时，对其它波长的 向前传输并不影响，并不需要把非本结点的波长信号转换为 电信号再向前发送，因而简化了结点上信息处理，加快了信 息的传递速度，提高了网络组织管理的灵活性，降低了运行 成本。特别是当波分复用的波长数很多时，光分插复用器的 作用就显得特别明显。
➢光分插复用器的核心部件 光分插复用器的核心部件是一个具有波长选择能力的光
学或光子学元件，例如本书第7章介绍的几种光滤波器等。
37
8.3.2 光分插复用器
➢光分插复用器的实现方法 基于解复用/复用结构的OADM 基于光纤马赫-曾德尔干涉仪加上光纤布喇格光栅结构的OADM 基于光纤耦合器加上光纤布喇格光栅结构的OADM 基于光纤光栅加上光纤环行器结构的OADM 基于介质膜滤波器加上光纤环行器结构的OADM
能够对通道层网络的连接性进行管理控制是SDH网的重要特 性之一，SDH传送网中的通道层网络还可进一步分为高阶通道 层网络和低阶通道层网络。
6
8.1 SDH传送网
1、传送网的分层（分层模型） ➢传输媒质层网络
传输媒质层网络为通道层网络结点提供合适的通道容量，并 且可以进一步分为段层网络和物理媒质层网络(简称物理层)，其 中段层网络是为了保证通道层的两个结点间信息传递的完整性， 物理层是指具体的支持段层网络的传输媒质，如光缆或无线。
35
8.3.1 WDM光传送网的分层结构
WDM网络结点的主要功能; 光通道的上下路功能; 光分插复用器（OADM） 交叉连接功能; 光交叉连接器（OXC）
36
8.3.2 光分插复用器
➢光分插复用器的功能
在波分复用光路中对不同波长信道进行分下与插入操作 在WDM光网络的一个结点上，光分插复用器在从光波 网络中分下或插入本结点的波长信号的同时，对其它波长的 向前传输并不影响，并不需要把非本结点的波长信号转换为 电信号再向前发送，因而简化了结点上信息处理，加快了信 息的传递速度，提高了网络组织管理的灵活性，降低了运行 成本。特别是当波分复用的波长数很多时，光分插复用器的 作用就显得特别明显。
光纤通信_08_光波分复用
3．中心频率偏差
中心频率偏差定义为标称中心频率和实际中心频 率之差
对于信道间隔大于200GHz的系统，各个信道的
偏差应小于信道间隔的1/5 16通道WDM的 系统通道间隔为 100GHz（ 约 0.8nm），最大中心频率偏移为±20GHz 8通道WDM系统的通道间隔为200GHz（约为 1.6nm），为了能向16通道升级，最大中心频率 偏差也为±20GHz
数倍，或整数分之一
如0.4 nm，0.8 nm，1.6 nm等
在可用的1530~1565nm波长范围内，目前广 泛使用的是各个通道频率基于参考频率为 193.1THz、最小间隔为100GHz的频率间隔系
列
2．通道分配表
我国国标《光波分复用系统总体技术要求》中对 32波以及16波、8波的WDM系统的中心波长进
三、SDH与WDM的关系
目前实际应用的WDM系统的客户层信号都是基于 SDH的，也就是N×2.5 （10Gb/s）SDH系统
但并不是说WDM系统只能承载SDH信号
WDM系统的一个最重要特点是与业务无关，也就
是说业务透明
还是IP、ATM信号
它可以承载各种格式的信号，无论是PDH、SDH，
三、SDH与WDM的关系
一、WDM基本概念
目 前 ， WDM 系 统 主 要 指 密 集 波 分 复 用 系 统 （DWDM），应用在1550nm波长区段内，复
用8、16或更多的波长在一对光纤上（也可采用
单纤）构成光纤通信系统 ITU-T 建 议 的 标 准 的 波 长 间 隔 为 0.8nm （ 在 或整数分之一
如0.4nm，0.8nm，1.6nm等
光纤链路的优势是许多不同的波长可以在 1300~1600 nm的光谱带宽内沿一根光纤同时
激光技术第8章-激光传输技术讲解
光纤的色散在光纤中，在光纤中，光信号是由很多不同的成分组成的，的成分组成的，由于信号的各频率成分或各模式成分的传播速度不同，分或各模式成分的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，过光纤传输一段距离后，不同成分之间出现时延差，间出现时延差，引起传输信号波形失脉冲展宽，这种现象称为光纤色真，脉冲展宽，这种现象称为光纤色散。
16
光纤的色散对光纤通信的影响光纤的色散对光纤通信的影响光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变展宽，从而产生码间干扰。
和展宽，从而产生码间干扰。
为了保证通信质量，必须增大码间间隔，质量，必须增大码间间隔，即降低信号的传输速率，输速率，这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离。
传输距离。
输入信号脉冲输出信号脉冲 17
光纤色散的分类按照色散产生的原因，按照色散产生的原因，光纤色散可分为材料色散模式色散和材料色散、可分为材料色散、模式色散和波导色散。
18
The end！ 19。
光纤通信课件第八章
图8-1 同轴线的开剥长度
5
8.1.3 具体操作步骤
（4）剥除同轴线内芯的绝缘层，露出内芯，其长度与同 轴头的连接长度一致，如图8-2所示。
图8-2 同轴线绝缘层的开剥长度
6
8.1.3 具体操作步骤
（5）将同轴线的内芯插入同轴头的内芯中，要求插到同 轴头内芯的底部。 （6）用烙铁将同轴线的内芯和同轴头内芯的连接处焊牢， 要求焊点光滑，有光泽，如图8-3所示。
注：实际工程 测量时，常加入 一段“过渡光纤” 来减小盲区对测 量结果的影响。
图8-10 OTDR盲区定义示意图
19
8.2.2 OTDR的原理与使用
（3）测量精度 是指因仪表方面的因素对长度测量结果的影响，有： 第一是仪表折射率的设置。由于OTDR是依据测量时间， 利用公式L=ct/2n来计算光纤长度的。为保证测量结果的 准确性，每次测量之前必须根据光纤实际折射率值对仪表 参数进行设置，但因它们之间总存在误差，导致测量结果 产生误差。 第二是仪表内部作为时钟的晶振频率的准确性和稳定度。 因所测得时间的准确度受时钟影响，所以时钟影响会给长 度测量带来一定的误差。 第三是仪表在进行数据处理时采样的间隔。取样点越多， 取样间隔越小，实际曲线和显示曲线就越接近，误差就越
8.2.1 学习目的
（1）掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的原 理；
（2）掌握光时域反射仪的工作原理和使用方法； （3）掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的方 法和操作步骤。
9
8.2.2 OTDR的原理与使用
1．OTDR工作原理
瑞利散射：当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在着 分子级大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会改变 其原有传播方向向四周散射，这种现象被称为瑞利散射。
5
8.1.3 具体操作步骤
（4）剥除同轴线内芯的绝缘层，露出内芯，其长度与同 轴头的连接长度一致，如图8-2所示。
图8-2 同轴线绝缘层的开剥长度
6
8.1.3 具体操作步骤
（5）将同轴线的内芯插入同轴头的内芯中，要求插到同 轴头内芯的底部。 （6）用烙铁将同轴线的内芯和同轴头内芯的连接处焊牢， 要求焊点光滑，有光泽，如图8-3所示。
注：实际工程 测量时，常加入 一段“过渡光纤” 来减小盲区对测 量结果的影响。
图8-10 OTDR盲区定义示意图
19
8.2.2 OTDR的原理与使用
（3）测量精度 是指因仪表方面的因素对长度测量结果的影响，有： 第一是仪表折射率的设置。由于OTDR是依据测量时间， 利用公式L=ct/2n来计算光纤长度的。为保证测量结果的 准确性，每次测量之前必须根据光纤实际折射率值对仪表 参数进行设置，但因它们之间总存在误差，导致测量结果 产生误差。 第二是仪表内部作为时钟的晶振频率的准确性和稳定度。 因所测得时间的准确度受时钟影响，所以时钟影响会给长 度测量带来一定的误差。 第三是仪表在进行数据处理时采样的间隔。取样点越多， 取样间隔越小，实际曲线和显示曲线就越接近，误差就越
8.2.1 学习目的
（1）掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的原 理；
（2）掌握光时域反射仪的工作原理和使用方法； （3）掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的方 法和操作步骤。
9
8.2.2 OTDR的原理与使用
1．OTDR工作原理
瑞利散射：当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在着 分子级大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会改变 其原有传播方向向四周散射，这种现象被称为瑞利散射。
[工学]光纤通信第八章ppt课件
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AP
途径终端
TCP
SNC CP
客户层到效力层 适配
AP
途径 网络衔接
链路衔接
途径
途径终端
AP 途径终端 客户层网络
TCP 客户层到效力层
适配
AP
AP：接入点
CP：连接点
LC：链路 连接
途径终端 效力层网络
TCP：终端衔接点 SNC：子网衔接
SNC
LC
LC
LC
SNC
TCP CP
CP
CP
CP
TCP
图8.4传送网的功能模型
正常情况下，S1传送的信号为主信号。同理，在C点进入 环传送至结点A的支路信号(CA)按上述同样的方法传送到结点 A， S1光纤所携带的CA信号为主信号。
当BC结点间的光缆被切断时，两根光纤同时被切断，从 A经S1光纤到C的AC信号丧失，结点C的倒换开关由S1转向P1， 结点C接纳经P1光纤传送的AC信号，从而使AC间业务信号不 会丧失，实现了维护作用。缺点排除后，倒换开关前往原来 的位置。
A
B
任务段
任务段
IN OUT
维护段
OUT IN
维护段
1:1线性复用段
A 倒换后
IN(收) OUT(发)
任务段 任务段
维护段 维护段
B
OUT IN
线性维护任务方式对比
维护任务方式
1+1： 业务同时在任务路由和维护路由上传送。 任务方式为单端不恢复式，最为简单。
1:1(1:N)： 业务只在任务路由或维护路由上传送。从 而使得维护路由可以维护多个任务路由， 或者承载冗余业务。 任务方式只能为双端恢复式。
电路层网络涉及到电路层接入点之间的信息传送并直接为用 户提供通讯业务，如电路交换业务、分组交换业务、租用线业务 和B-ISDN虚通路等。
第8章 DWDM网元类型、网络拓扑及保护
网网系系网光网网网管管管网管管管网网网网网网网网图816环形组网时网络管理信息通道备份示意图某段传输失效时但是当某段中某站点两端都失效时或者是在点对点和链形组网中某段传输失效时网络管理信息通道将失效这样网络管理者就不能获取失效站点的监控信息也不能对失效站点进行操作
光网络基础知识
目录
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第 8 章 DWDM 网元类型、网络拓扑及保护.............................................................................8-1 8.1 DWDM 网元类型 ................................................................................................................ 8-1 8.1.1 光终端复用设备 ....................................................................................................... 8-1 8.1.2 光线路放大设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.3 光分插复用设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.4 电中继设备 .............................................................................................................. 8-4 8.2 DWDM 网络的物理拓扑 ..................................................................................................... 8-5 8.2.1 点到点组网 .............................................................................................................. 8-5 8.2.2 链形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.2.3 环形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.3 DWDM 组网考虑的要素 ..................................................................................................... 8-7 8.3.1 色散 ......................................................................................................................... 8-7 8.3.2 光功率...................................................................................................................... 8-8 8.3.3 光信噪比 .................................................................................................................. 8-8 8.3.4 非线性效应 ............................................................................................................ 8-10 8.4 DWDM 网络保护 .............................................................................................................. 8-15 8.4.1 光通道保护 ............................................................................................................ 8-15 8.4.2 光线路保护 ............................................................................................................ 8-16 8.4.3 网络管理信息通道备份 .......................................................................................... 8-16
光网络基础知识
目录
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第 8 章 DWDM 网元类型、网络拓扑及保护.............................................................................8-1 8.1 DWDM 网元类型 ................................................................................................................ 8-1 8.1.1 光终端复用设备 ....................................................................................................... 8-1 8.1.2 光线路放大设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.3 光分插复用设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.4 电中继设备 .............................................................................................................. 8-4 8.2 DWDM 网络的物理拓扑 ..................................................................................................... 8-5 8.2.1 点到点组网 .............................................................................................................. 8-5 8.2.2 链形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.2.3 环形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.3 DWDM 组网考虑的要素 ..................................................................................................... 8-7 8.3.1 色散 ......................................................................................................................... 8-7 8.3.2 光功率...................................................................................................................... 8-8 8.3.3 光信噪比 .................................................................................................................. 8-8 8.3.4 非线性效应 ............................................................................................................ 8-10 8.4 DWDM 网络保护 .............................................................................................................. 8-15 8.4.1 光通道保护 ............................................................................................................ 8-15 8.4.2 光线路保护 ............................................................................................................ 8-16 8.4.3 网络管理信息通道备份 .......................................................................................... 8-16
第8章 光学信号的调制和解调
34
1. 纵向电光调制
将出射光强与入射光强相比，得：
怎么来的？
3 3 n x n y 2 n0 63 E z L 2 n0 63 V
V
2
V 3 2n0 63
33
1. 纵向电光调制
V 1 T sin ( ) [1 cos V 2V 2
第8章 光学信号的调制
8.1 光信号调制的概述 8.2 光信号调制的基本原理 8.3 光信号调制的基本方法 8.4 调制信号的解调
8.1 光信号调制的概述
光波是信息的载体，通常称为光载波。 1. 载波的特征参数？ 2. 调制：一次调制和二次调制
3. 二次调制的意义
1.光载波的特征参数
－－人眼和探测器起作用的是光波的电场强度
8.3.1 光信号强度的调制 8.3.2 光信号相位的调制
8.3.3 光信号频率的调制
8.3.4 光信号偏振的调制
8.3.1 光信号强度的调制
可实现强度调制典型的方法
1. 辐射源调制
2. 机电调制 3. 光电子调制
需要掌握
1.辐射源调制
--改变输入电流来实现光强度的调制 1)半导体激光器调制 －－调制频率40GHz
E (t ) E sin[0 t m f sin( t )]
调制指数m 对调频波形的影响
启动虚拟仪器 LabVIEW8.6仿真信号
E (t ) E sin[0 t m f sin( t )]
调频波的频谱由载频ω0和无数对边频(ω0 ±nΩ)组成 调频波的另一特征：调频波有效带宽随调制信 号振幅增大而变宽，但与调制信号的频率基本 无关 根据对信号失真要求的不同，调频波有效 频宽不同，一般取
《光纤通信原理》PPT课件
31
3-1-2 散射损耗
光线通过均匀透明介质时，从侧面是难 以看到光线的，如果介质不均匀，如空 气中漂浮的大量灰尘，我们便可以从侧 面清晰地看到光束的轨迹。这是由于介 质中的不均匀性使光线四面八方散开的 结果，这种现象称之为散射。散射损耗 是以光能的形式把能量辐射出光纤之外 的一种损耗。散射损耗可分为线性散射 损耗和非线性散射损耗。
红外吸收损耗对于波长大于2微米的光 波表现得特别强烈，形成红外吸收带。
29
杂质吸收损耗
杂质吸收损耗可以随杂质浓度的降低 而减小，直至清除。因此得到一个很宽 的低损耗波长窗口，有利于波分复用 （WDM）。
30
原子缺陷吸收损耗
原子缺陷吸收损耗可以通过选用合适的 制造工艺，不同的掺杂材料及含量使之 减小到可以忽略不记的程度。
2
1-1 光纤通信的发展与现状
1-1-1 早期的光通信 几千年前，中国就有火光通信：烽火
台，它是世界上最早的光通信，因为它 具有光通信的基本要素：光源、接受器、 信息加在光波上和光通道。
1880年，贝尔发明了光电话，它是现 代光通信的开端，但由于找不到实用的 传输手段而夭折。
3
1-1-2 光纤通信
3、弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折
射率差△ 以及光缆的材料和结构。实用光纤的 最小弯曲半径一般为50~70毫米，光缆的最小 弯曲半径一般为500~700毫米，等于或大于光 纤最小弯曲半径的10倍。在以上条件下，光辐 射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小 弯曲半径，附加损耗则急剧增加。
1950年曾出现过导光用的玻璃纤维， 但损耗高达1000db/Km，这天文数字的 损耗量，使有人认为光纤传输无实际意 义。
1960年，英籍华人高锟指出：如能将 光纤中过渡金属离子减少到最低限度， 有可能使光纤的损耗减少到1 db/Km，信 息容量可能超过100MHz。
3-1-2 散射损耗
光线通过均匀透明介质时，从侧面是难 以看到光线的，如果介质不均匀，如空 气中漂浮的大量灰尘，我们便可以从侧 面清晰地看到光束的轨迹。这是由于介 质中的不均匀性使光线四面八方散开的 结果，这种现象称之为散射。散射损耗 是以光能的形式把能量辐射出光纤之外 的一种损耗。散射损耗可分为线性散射 损耗和非线性散射损耗。
红外吸收损耗对于波长大于2微米的光 波表现得特别强烈，形成红外吸收带。
29
杂质吸收损耗
杂质吸收损耗可以随杂质浓度的降低 而减小，直至清除。因此得到一个很宽 的低损耗波长窗口，有利于波分复用 （WDM）。
30
原子缺陷吸收损耗
原子缺陷吸收损耗可以通过选用合适的 制造工艺，不同的掺杂材料及含量使之 减小到可以忽略不记的程度。
2
1-1 光纤通信的发展与现状
1-1-1 早期的光通信 几千年前，中国就有火光通信：烽火
台，它是世界上最早的光通信，因为它 具有光通信的基本要素：光源、接受器、 信息加在光波上和光通道。
1880年，贝尔发明了光电话，它是现 代光通信的开端，但由于找不到实用的 传输手段而夭折。
3
1-1-2 光纤通信
3、弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折
射率差△ 以及光缆的材料和结构。实用光纤的 最小弯曲半径一般为50~70毫米，光缆的最小 弯曲半径一般为500~700毫米，等于或大于光 纤最小弯曲半径的10倍。在以上条件下，光辐 射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小 弯曲半径，附加损耗则急剧增加。
1950年曾出现过导光用的玻璃纤维， 但损耗高达1000db/Km，这天文数字的 损耗量，使有人认为光纤传输无实际意 义。
1960年，英籍华人高锟指出：如能将 光纤中过渡金属离子减少到最低限度， 有可能使光纤的损耗减少到1 db/Km，信 息容量可能超过100MHz。
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21
8.2 ASON技术
光纤通信
1．网络的演进 在运营网中引入智能光网络是一个渐进的过程。目前， 业界的普遍看法是按照骨干层→汇聚层→接入层发展模式 进行网络智能化演进，最终智能光网络将应用于长途传输 网到城域网的各层传输网中。 2．ASON的标准 智能光网络的应用规模与标准化程度密切相关。ITU-T、 IETF、OIF等标准组织都在积极地推动着智能光网络的标准 化进程。ITU-T定义了ASON的基本结构和需求，GMPLS已成 为ITU-T的主流标准；互联网工程任务组（IETF）定义了满 足ASON基本结构和需求的协议GMPLS，对信令、链路管理、 路由以及SDH/SONET支持做了规定；
9
8.1 MSTP技术
MSTP的关键技术
（5）GFP的特点 ① 支持多种业务信号。 ② 强大的扩展能力。 ③ PLI减少了边界搜索时间。 ④ 先进的定帧方式。 ⑤ 可提供端到端的带内管理。
光纤通信
10
8.1 MSTP技术
光纤通信
VC级联技术 ：VC级联技术就是把多个VC按一定规则组合在一 起，使之成为一个传送整体以适应不同带宽业务的需求
68.Leabharlann MSTP技术MSTP的关键技术
光纤通信
1．通用成帧规程 （1）产生背景 以太网业务数据帧的长度是不定长的，这与要求严格同步的 SDH帧有很大区别，所以需要使用适当的数据链路层适配协 议来完成对以太网数据的封装，然后才能映射进SDH的虚容 器VC之中，最后形成STM-N信号进行传送。
7
8.1 MSTP技术
。
（1）相邻级联 相邻级联又称连续级联，就是将X个相邻的VC首尾依次连接 成为一个整体结构，即虚容器级联组（VCG）进行传送。 （2）虚级联 虚级联就是将X个不相邻的VC级联成一个虚拟结构的VCG进行 传送。即用来组成SDH通道的多个虚容器（VC-n）之间并没 有实质的级联关系，它们在网络中被分别处理、独立传送， 只是它们所传的数据具有级联关系。
3
8.1 MSTP技术
1．MSTP概述
光纤通信
MSTP（基于SDH的多业务传送平台）是指基于SDH平台同 时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统
一网管的多业务节点。
主要功能有：具有TDM、ATM、以太网等业务的接入、处
理和传送功能；具有ATM、以太网业务的带宽统计复用功能；具
26
8.3 OTN技术
8.3.1 OTN概述
光纤通信
OTN（Optical Transport Network，光传送网）是以WDM 波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一 代的骨干传送网。OTN 为G.872、G.709、G.798 等一系列 ITU-T 建议所规范的新一代光传送体系，通过ROADM （reconfigurable ADM）技术、OTH（Optical Transmission Hierarchy，光传送体系）技术、G.709标准和控制平面的引 入，将解决传统WDM 网络无波长/子波长业务调度能力、 组网能力弱、保护能力弱等问题。
5
8.1 MSTP技术
光纤通信
MSTP的特点：
继承了SDH技术的许多优点。 支持多种物理接口 支持多种协议。 支持多种光纤传输 提供集成的数字交叉连接 支持动态带宽分配。 支持固定带宽业务和可变带宽业务。 高效建立链路的能力。 协议和接口分离。 综合的网络管理。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
13
8.1 MSTP技术
光纤通信
② RPR MAC对数据帧的处理方式 RPR MAC对数据帧的处理方式有上环、下环、过环以及剥 离4种，如图8-3所示。上环是指本点用户端口向环上其他站点 发送信息时需要进行上环操作，通过拓扑发现和路由表项决定 其目的站点地址以及环选择，根据对应的优先级送入相应的队 列，最后产生RPR帧头后插入到各环端口。下环是指本站点从 环上接收其他站点发送过来的到本站点的单播帧或多播帧，经 过Stack VLAN过滤后接收。 ③ RPR公平算法原理 RPR技术所采用的公平算法是一种保证环上所有节点之间公 平性的机制，通过这种算法可以达到带宽的动态调整和共享的 目的。
12
8.1 MSTP技术
光纤通信
弹性分组环技术弹性分组环（RPR）技术是一种在环形结构上 优化数据业务传送的新型MAC层协议，能够适应多种物理层 （如SDH、DWDM、以太网等），可有效地传送数据、语音、 图像等多种业务类型。 （1）RPR技术的基本原理 ① 帧结构 RPR位于数据链路层，包括逻辑链 路控制（LLC）子层、MAC控制子层、MAC 数据通道子层。LLC子层与MAC控制子层之 间是MAC服务接口。MAC服务接口支持把来 自LLC子层的数据传送到一个或多个远端同 样的LLC子层。MAC控制子层执行与特定小 环无关的数据寻路行为和维护MAC状态所需 要的控制行为。MAC控制子层与MAC数据通 道子层之间发送或接收RPR MAC帧。
16
8.1 MSTP技术
RPR技术的特点
光纤通信
① 对物理层的独立性。 ② 采用双环（内环和外环）结构。 ③ 拓扑自动发现，保证了对环上新增和移去的节点动态实现 拓扑结构更新。 ④ 支持50ms的快速保护。 ⑤ 实现灵活的环路带宽管理。 ⑥ 提供严格的业务分类。 ⑦ 支持环路带宽的公平分配。 ⑧ 支持单播、组播和广播。
17
8.1 MSTP技术
8.1.3 内嵌RPR的MSTP
光纤通信
内嵌RPR的MSTP是指：基于SDH平台，内嵌RPR功能，而且 提供统一网管的多业务节点。其关键特征为：以太网业务适配到 RPR MAC层，然后映射到SDH通道中传送。 内嵌RPR的MSTP除具有MSTP基本功能之外，还应该具有以下特征： ① 具有将以太网业务适配到RPR MAC层的功能。 ② 具有RPR MAC层的功能：公平算法、保护、拓扑发现、环选择及 OAM。 ③ RPR MAC层具有服务等级分类功能。 ④ RPR MAC层具有统计复用功能。 ⑤ RPR MAC层具有按服务等级调度业务的能力。 ⑥ 具有将RPR MAC层数据适配到SDH层传送并指配SDH虚容器作为 传送通道的功能。
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8.1 MSTP技术
光纤通信
图8-3 RPR MAC对数据帧的处理
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8.1 MSTP技术
光纤通信
④ RPR拓扑发现原理 通过RPR的拓扑发现原理，可以使每个节点都能了解环的完整 结构、各节点距离自身的跳数以及环上各个节点所具备的能力 等，从而为环选择、公平算法、保护等单元提供决策依据。 ⑤ RPR保护原理 RPR中，可以通过在断纤处节点实现环回或在发送节点重新 选择发送方向来实现保护。RPR MAC层保护可支持源路由 （source steering）保护或环回（ring wrapping）保护。源 路由保护是在故障附近的节点诊断到故障环后，将故障信息通 知到环上所有节点，发送数据的源节点根据收到的信息选择在 哪个环上发送数据，最终绕过故障节点。环回保护是在故障附 近的节点诊断到故障环后，则停止使用该环，将该环的负载环 回到另外一个环上，保证网络继续使用。源路由保护模式倒换 时间慢，但选择最优路径。环回保护相当于断纤处环回，倒换 时间快，但路径不是最优。
光纤通信
第8章 光纤通信新技术
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第8章 光纤通信新技术
本章内容、重点和难点
本章内容
• MSTP和ASON技术。
光纤通信
• OTN和PTN技术。
• 光接入技术。 • 全光通信网。
• 相干光通信技术。
• 光孤子通信技术。
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第8章 光纤通信新技术
光纤通信
学习本章目的和要求
— 掌握MSTP的基本概念和关键技术。 — 掌握OTN和PTN的基本概念和关键技术。 — 掌握ASON的体系结构和连接类型。 — 掌握OAN的概念和PON技术，了解OAN的其他技术。 — 了解全光通信网的分层结构，掌握光复用和光交换技术。 — 了解相干光通信技术和光孤子通信技术。
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8.3 OTN技术
OTN的特点：
① ② ③ ④ ⑤
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8.2 ASON技术
8.2.3 ASON设备现状及技术应用
光纤通信
1．ASON设备现状 （1）传送层面 （2）控制层面 （3）管理层面 （4）保护恢复方面 （5）信令通信网方面 2．技术应用 国外的ASON应用主要是集中在省际骨干网络中，网络 拓扑以网状网为主，承载的业务还是语音和数据，保护恢 复的方式初期以1＋1为主和少量恢复，逐步过渡到以动态 恢复为主。从实际应用来看，主要还是解决网络的生存性 和安全性问题，同时提高网络资源利用率。
有ATM、以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。
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8.1 MSTP技术
MSTP工作原理 ：
光纤通信
MSTP可以将SDH复用器、数字交叉连接器（DXC）、WDM终端、网络二 层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，进行统 一管理和控制。MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务， 特别是以TDM业务为主的混合业务，有助于实现从电路交换网向分组网 的过渡，是城域网近期的主流技术之一。这就要求SDH从传送网转变为传 送网和业务网一体化的多业务平台。MSTP实现的基础是充分利用SDH技 术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的时延性能，并对网络业 务支撑层加以改造，适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支 持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一 体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点。
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8.1 MSTP技术
链路容量调整机制
光纤通信
（1）基本概念 链路容量调整机制（LCAS）就是利用虚级联VC中某些开销字节 传递控制信息，在源端与宿端之间提供一种无损伤、动态调整 线路容量的控制机制。 （2）控制包 控制包的作用是在源端与宿端之间传送链路的相关信息，以便 进行链路容量的自动调整，即增加或删除链路中VC。 （3）链路容量自动调整 LCAS的最大优点是具有动态调整链路容量的功能。LCAS协议 包括动态增加VCG成员，动态减少VCG成员和成员失效后的VCG 动态调整。