2013光通信技术交流.ppt

,2013年7月,光纤通信技术交流,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,单 位 简 介 概 况,单位名称 中国电子科技集团公司第34研究所；桂林激光通信研究所；简称GIOC，GUILIN INSTITUTE OF OPTICAL COMMUNICATIONS。1971年组建于成都，1975年11月迁建桂林。是国内最早从事光纤通信基础研究与应用开发相结合的综合性研究所，在光纤通信技术领域共取得科技成果300多项，其中有100多项荣获国家级和部(省)级科技成果奖。,中国电子科技集团公司第34研究所,单 位 简 介 专 业 方 向,光纤通信系统及设备；光网络设备；光电端机；光无源器件；光纤通信工程施工机具；各种光纤通信系统工程施工及维护。,中国电子科技集团公司第34研究所,单 位 简 介 人 力 资 源,现有员工800多人，其中专业技术人员500多人，高级以上职称100多人，中级职称200多人。,研究员,高级工程师,工程师,技术人员,中国电子科技集团公司第34研究所,单 位 简 介 研 发 方 向,全光传输系列,1,SDH系列,3,4,接入系列（E1、PCM、IP、）,6,光器件,2,无线光系列,模拟光系列,5,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,概述 通信系统,电信网组成：接入网、交换网、传输网传输网：陆海空天一体化电报、载波、有线电、无线电、微波有线光、大气光、空间光、紫外光发射机、信道、接收机,中国电子科技集团公司第34研究所,概述 光纤通信的特点,光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的通信方式。信道容量大。损耗低、中继距离长。线径细、重量轻，便于施工和运输，资源丰富、成本低（石英取之不竭）。光纤通信的特点有不受电磁干扰，安全保密性能好。,中国电子科技集团公司第34研究所,古代烽火台、信号旗1866年世界第一条电报电缆1876年发明电话载波、微波通信现有电通信速率622M1960年发明激光器1966年提出光通信，损耗1000dB/KM1978年第一个光系统投入使用 10KM,概述 光通信发展史,中国电子科技集团公司第34研究所,第一代光通信 850 多模第二代光通信 1310 单模第三代光通信 1550 单模第四代光通信 WDM第五代光通信 光孤子,概述 光通信发展史,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 定义,光纤由纤芯、包层、涂层组成。通信用的光纤主要有石英光纤，其纤芯和包层主要由掺杂高纯度SiO2组成，掺杂的目的是使折射率满足要求。除了石英光纤而外，也有塑料光纤，其纤芯和包层的材料为有机化合物，主要用于短距离传输。光缆由一组或多组光纤、加强元件和护套按一定的结构组合而成。,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 光纤芯线的剖面结构,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 光缆结构,光缆的基本结构是由缆芯、加强元件和护套组成。,紧套光纤,中心加强件,填充油膏,包带,铠纵包,PE护层,光缆结构示例6层紧套层绞式光缆,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 熔接工具,剥线工具热缩套管及护套切割刀熔接机,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 光缆分类,按光在光纤内的传播模式，光纤可分为单模和多模。多模光纤主要用于小容量短距离传输，单模光纤适用于大容量长距离光纤通信。,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 光缆分类,G652 1310性能最佳光纤，目前应用最广。色散未位移光纤，也可用于1550系统。G653 1550性能最佳光纤，已自然消亡。色散位移光纤，应用于单波长高速超长距离系统。G654 截止波长移位光纤，应用海缆系统。零色散1310，降低1550波段损耗。国内禁运。G655 非零色散位移光纤，应用于WDM。零色散在1550高端或低端，避免FWM。G656 宽波段非零色散位移光纤。工作在S、C、L波段,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤光缆 光纤参数,模场直径 7-11um纤芯同心度误差 0.6um截止波长 衰减 0.17-0.23 dB/km色度色散 材料色散和波导色散偏振模色散 PMD 光波极化态的差分延时纤芯或包层的椭圆度、非对称机械热应力、玻璃表面应力、外部应力。10G 及以上速率才考虑PMD。,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件,光源光接收器光放大器光调制器,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光源类型,LED 发光二极管 LD半导体激光二极管固定波长、可调波长法布里-珀罗型F-P LD：MLM和SLM，最常见。应用于低速系统。分布反馈DFB LD：更易集成化。1550长距离高速系统和CATV系统。量子阱LD：高速系统，无需ATC，高温工作。垂直腔面VCSEL LD：并行光高速系统。光纤激光器：通信、军事、工业、核聚变拉曼激光器：,中国电子科技集团公司第34研究所,双波长可调谐光源,980nm、1480nm双波长、高功率、功率可调激光源，内置高精度的自动功率控制（APC）和自动温度控制（ATC）技术，有较高的短期稳定度和长期稳定度。主要用于光放大器设计及生产过程调试，同时又可作为光信号源应用于980/1550波分复用器、1480/1550波分复用器等各种光无源和有源器件的生产以及各种光纤实验中。,中国电子科技集团公司第34研究所,输出功率可达500W用途作硬杀伤、软杀伤光纤激光武器的高能激光源作军用光传输系统的各种光源作军民工业的激光焊接、切割系统的激光源在激光测距、制导、雷达、侦察、水下探测中，部分替代Nd:YAG激光器,高功率连续光纤激光器,中国电子科技集团公司第34研究所,高功率光纤激光器,中国电子科技集团公司第34研究所,高功率光纤激光器,关键问题及关键技术泵浦光的耦合，注入技术及激光输出的提取技术大芯径高稳定光纤光栅的设计与制作技术激励电源与控制技术高功率激光合成技术高功率激光测试技术,中国电子科技集团公司第34研究所,高功率光纤激光器,全光纤型结构和样品外观示意图,无制冷,有制冷,中国电子科技集团公司第34研究所,高功率光纤激光器,含透镜的结构和光路的红外线照片示意图,中国电子科技集团公司第34研究所,拉曼激光器,在芯中制成的布拉格光栅用作拉曼谐振腔镜。不同波长的谐振腔相互堆积，形成一系列拉曼频移的级数。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光源组件,光隔离器:防止输出光反射损坏光源，单向传输功率检测：监视发射光功率。LD驱动电路:驱动光源发光。温度探测器：监视光源温度。ATC电路：保证光源组件的温度恒定和补偿P/I曲线。APC电路：自动控制发射功率恒定和补偿P/I曲线。尾纤和连接器：对外系统互联。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光源性能参数,性能参数较多，超过40项性能指标，比较常用的主要指标如下：储存温度、工作温度发射光谱、中心波长、峰值波长、平均波长光谱宽度、截止频率、上升下降时间输出功率、调制深度（消光比）耦合效率、发送眼图驱动电流、调制电流,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件,光源光接收器光放大器光调制器,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光探测器,PIN管：PN光电二极管。APD光电二极管:PN结雪崩二极管，光电流倍增,灵敏度高。肖特基光电二极管:高带宽，带宽可超过100G。集成光电二极管：与周边电路集成，采用光电导和雪崩方式，提高带宽和灵敏度。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光接收组件,光接收组件的功能是将光纤传送的光信号经组件内的光电二极管还原成电信号。光电二极管：实现光电转换前置放大电路：实现微弱信号放大温度补偿电路：补偿P/I曲线,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光接收器性能参数,参数超过20项。噪声特性：噪声来源于光探测和前置放大器。低阻互联：动态范围大，载噪比小高阻互联：动态范围小，载噪比的互阻互联：动态范围载噪比大，实现复杂模拟光系统 载噪比40dB 数字光系统 载噪比25dB 灵敏度：接收最小信号功率模拟系统：最小可探测功率数字系统：最小可判决功率,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光收发模块,光发射部分由偏置控制电路给激光源提供偏置电流，数据信号进入高速缓冲器整形后，形成调制电流，驱动激光源输出光信号，完成数据发射。调节偏置电流和调制电流可以控制光发送模块的消光比和输出功率稳定，称为APC自动控制功率电路。而温度控制电路ATC由热敏电阻、致冷器形成双向控温，以保证模块工作时光源中心波长的稳定。光接收部分主要由PN探测管，前置放大器，主放大器，判决均衡电路和时钟提取电路组成。由PD把接收到的光信号转为电信号，前置放大器可降低噪声干扰，提高接收灵敏度。主放大器将信号整形放大，再由判决再生电路和时钟电路将信号数据还原。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光收发模块,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件,光源光接收器光放大器光调制器,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光放大器,分类参铒光纤放大器EDFA：利用稀土参杂的光纤光放大器。拉曼光放大器:利用光线非线性效应制作的常规光纤光放大器。半导体光放大器:利用半导体制作的光放大器,中国电子科技集团公司第34研究所,掺铒光纤放大器EDFA,中国电子科技集团公司第34研究所,掺铒光纤放大器原理图,中国电子科技集团公司第34研究所,稀土元素（镧系元素）,原子序数5771：镧La、镨Pr、钕Nd、铒Er、镱Yd等。,当铒掺入至光纤后，被三重电离：二个外层（6s）和一个内层（4f）电子电离。光学特性主要取决于4f层（5s和5p层为饱和层）掺杂光纤的特性（中心工作波长、带宽等）取决于掺入的杂质，而不是光纤本身。,中国电子科技集团公司第34研究所,980nm,1s 10ms,15201560 nm,4I11/2,4I15/2,4I13/2,EDFA的能带结构和光放大原理,中国电子科技集团公司第34研究所,泵浦源的选取0.98mm和1.48mm为无激发态吸收的能带，因而是常用的两个泵浦波长。这两个波长的泵浦源都可用半导体激光器实现。和1.48mm比较，0.98mm属于三能级系统。增益大，泵浦效率高，噪声小（可低至3dB）,是目前光纤放大器的首选泵浦波长。,中国电子科技集团公司第34研究所,泵浦方式同向泵浦优点：易于实现；缺点：易饱和，噪声大。反向泵浦优点：不易饱和；噪声较低。双向泵浦优点：优点相结合，光均匀 分布，增益也较平稳。,中国电子科技集团公司第34研究所,工作波长与光纤最小损耗窗口一致，在光纤通信中获得很好的应用。能量转换效率高：激光工作物质集中在光纤芯子中的近轴部分，而信号光和泵浦光也是在光纤的近轴部分最强,使得光与物质的作用很充分。增益高，噪声低，输出功率大。增益特性稳定：EDFA增益对温度不敏感。,EDFA的特性,中国电子科技集团公司第34研究所,波长固定：铒离子能级间的能级差决定了EDFA的工作波长是固定的，只能放大1.55m左右波长的光波。增益带宽不平坦：EDFA的增益带宽约40nm，但增益带宽不平坦。在WDM光纤通信系统中需要采取特殊的手段来进行增益谱补偿。,EDFA的不足,中国电子科技集团公司第34研究所,实测的EDFA增益谱特性,中国电子科技集团公司第34研究所,1.53 1.54 1.55 1.56,(m),增益,dB,2010,EDFA,输入光纤,输出光纤,EDFA在WDM系统中的应用,中国电子科技集团公司第34研究所,在长途干线通信中，它可使光信号直接在光域进行放大而无须转换成电信号进行处理，代替了光-电-光中继，使成本降低，设备简化，维护运转方便。用在WDM/DWDM干线系统的EDFA一般称为数字式光纤放大器。此类EDFA需增益均衡。用在CATV中的EDFA称为模拟型光纤放大器，噪声系数是其重要指标。,中国电子科技集团公司第34研究所,EDFA的分类,EDFA按其使用位置的不同，可以分为功放、线放和前放。功放在发射机之后，用于提升系统发射功率。线放在线路中间，用于放大线路信号，延长系统中继距离。前放在接收机之前，用于提升接收信号的信噪比。,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤拉曼放大器是实现超宽带光放大的有效途径，其好处有：低噪声 增益介质即为普通传输光纤，与光纤系统具有良好兼容性。中心波长由泵浦波长决定，不受其他因素牵制。仔细设计的多波长泵浦可以提供很宽的增益区。,拉曼放大器,中国电子科技集团公司第34研究所,拉曼放大器,光纤拉曼放大器基于光学中的非线性效应受激拉曼散射（SRS），当足够强的短波长泵浦光以一定强度与信号光同时进入光纤后，信号在光纤中被放大。增益带宽的位置可以方便的通过调节泵浦波长来改变，因而拉曼放大器的放大能力可以覆盖整个光纤的通讯波长。它只依赖于特定波长的大功率泵浦光源，缺点是为得到理想的增益系数，需要高功率的泵浦光。,中国电子科技集团公司第34研究所,拉曼放大器,按增益介质的不同，拉曼放大器可以分为分布式与分立式。按泵浦方式，可以分为同向泵浦与反向泵浦。下图是最常用的分布式反向泵浦的拉曼放大器。,中国电子科技集团公司第34研究所,拉曼激光器,对于拉曼放大泵源，方法之一是采用多只14XXnm泵浦激光器通过偏振复用获得拉曼泵源，但其成本相对较高且结构复杂。拉曼激光器能够为拉曼放大器和远泵EDFA等需要大功率泵浦源的应用提供光源。以1100nm附近波长的掺镱光纤激光器的光为光源，通过在掺杂光纤中的拉曼频率变换，形成所需波长的输出光。,中国电子科技集团公司第34研究所,半导体光放大器,具有和激光二极管相同的结构、相同的材料和相同的工作原理，不同的是两个端面的反射率的大小。尺寸小，增益高，频带宽。与光纤耦合损耗大，一般为5-8dB稳定性差增益恢复时间为PS级，不适合高速通信输出功率小，噪声系数较大。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件,光源光接收器光放大器光调制器,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光调制器,调制方式直接调制：输出光强度不仅随调制电流发生变化，且输出光的频率也会发生波动，即在幅度调制的同时还受到频率调制。不适用于高速调制。外部调制：调制的电信号不直接加在激光器上，而是加在外部光调制器上。可以进行光幅度调制、相位调制和偏振态调制。,中国电子科技集团公司第34研究所,有源器件 光调制器,外部调制电光效应：利用某些电光晶体的电光效应声光效应：利用声波作用于某些晶体时，折射率发生改变。磁光效应：又称法拉第效应，在光通过的介质上建立磁场，通过改变磁场来控制光的强度。,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,无源器件,耦合器、分光器、衰减器环形器：单芯双向传输合波器：WDM合波分波器：WDM分波,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,模拟通信,模拟载波模拟微波电视 CATV雷达、卫星、射电天文射频光系统,中国电子科技集团公司第34研究所,模拟通信 电视,中国电子科技集团公司第34研究所,模拟通信 雷达、卫星、天文,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信 基础知识,电信网中的陆地有线传输系统，经历了从模拟系统到PCM数字系统，又从PCM数字系统的准同步数字系列PDH到同步数字系列SDH的演变。PDH准同步数字系列存在一些固有的缺点，如没有世界性的标准和标准光接口规范，多数速率的信号采用异步复用，难以从高速信号提取低速支路信号，用于网络操作、管理和维护（OAM）的比特较少，没有统一的网管接口。在这种情况下，同步数字体系SDH应运而生，这种传输体制不仅适用于光纤，也适用于卫星和微波传输系统。,中国电子科技集团公司第34研究所,PDH系列和SDH系列分插低速支路信号的过程,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,SDH基本概念和特点,接口方面 SDH体制对网络节点接（NNI）作了统一的规范，使SDH设备容易实现多厂家互连。复用方式 简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。运行维护方面 SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，使网络维护的自动化程度大大加强。兼容性 SDH有很强的兼容性，可以用SDH网传送PDH业务，另外ATM、FDDI信号等其他体制的信号也可用SDH网来传输。,中国电子科技集团公司第34研究所,ITU-T复用映射结构,中国电子科技集团公司第34研究所,SDH向MSTP过渡,中国电子科技集团公司第34研究所,SDH分插复用低速支路信号的过程,中国电子科技集团公司第34研究所,多业务传送平台MSTP,SDH系统已被日益成熟的WDM系统逐渐逼至网络的边缘，网络边缘便意味着接入业务（信号）的多样性。传统SDH系统的带宽是通过集中网管系统指配的，而且以4倍带宽增减，这便与数据业务带宽动态的特性相悖。需要一种基于SDH网络架构的、支持多业务的、高集成度的、高智能化的、标准统一的传输解决方案来同时承载TDM和数据业务，动态配置信道带宽，以改进完善既有SDH网络，整合分离的SDH层、ATM层和IP层，保护现有投资，提高网络生存能力。,中国电子科技集团公司第34研究所,多业务传送平台MSTP,采用MSTP技术，可以实现在传输设备上直接提供以太网或ATM接口，降低传输成本，适合作为网络边缘的融合节点，可以应用在局间或POP间，乃至大型企事业用户驻地，支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务。MSTP并非是一项崭新的技术，而是通过映射、VC虚级联、GFP、LCAS以及总线技术等手段将以太网、ATM、RPR、ESCON、FICON、光纤通道、MPLS等既有成熟技术进行内嵌或融合到SDH上。,中国电子科技集团公司第34研究所,MSTP接入业务类型,MSTP 设备,中国电子科技集团公司第34研究所,MSTP组网应用,MSTP设备,MSTP设备,MSTP设备,MSTP设备,MSTP设备,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,OXC光交叉连接设备,现有网络基本上以环形网为基本拓扑结构，在业务量很大的区域需要组建重叠环网。单一的环网倒换保护方案只能抵御一重故障。对网络中的业务和传输资源不能分类管理，不能对高优先级的业务提供高性能的电路和保护方案，在网络中利用OXC设备的灵活大容量的矩阵系统，可以实现电路端到端的灵活调度。由光交叉连接设备组成的网状网络，可以使网络按照需求进行扩容，从而降低网络的投资成本。同时，在网络中引入的新型保护和恢复机制，能够将业务按照需求分成不同的优先级别，由高到低，采用保护和恢复相结合的方式进行组合。,中国电子科技集团公司第34研究所,能够将多个业务在一个波长上传输,WDM网络子波长复用的特点,中国电子科技集团公司第34研究所,TERM,TERM,TERM,Conventional TDM Transmission10 Gbps,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,TERM,40km,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,TERM,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,TERM,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,1310RPTR,TERM,120 km,OC-48,OA,OA,OA,OA,120 km,120 km,OC-48,OC-48,OC-48,OC-48,OC-48,OC-48,OC-48,DWDM Transmission10 Gbps,1 Fiber Pair4 Optical Amplifiers,Why DWDMThe Business Case,TERM,4 Fibers Pairs 32 Regenerators,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,中国电子科技集团公司第34研究所,光复用器,光解复用器,转发器（Transponder）,DWDM Components,l1,l2,l3,l1,l2,l3,850/1310,15xx,l1,l2,l3,l1.n,l1.n,中国电子科技集团公司第34研究所,光放大器(EDFA),光衰减器可变光衰减器,色散补偿器(DCM/DCU),More DWDM Components,中国电子科技集团公司第34研究所,VOA,EDFA,DCM,VOA,EDFA,DCM,Service Mux(Muxponder),Service Mux(Muxponder),DWDM SYSTEM,DWDM SYSTEM,Typical DWDM Network Architecture,中国电子科技集团公司第34研究所,Transponders,通过光电光（O-E-O）转换将宽带光信号转换到一个特定波长。应用于LTE（线路终端设备）不与ITU波长完全符合时执行2R或3R再生功能接收Transponder执行逆变换功能,低费用IR/SR Optics,波长变换,l1,来自光线路终端设备,去DWDM复用器,中国电子科技集团公司第34研究所,1.充分利用光纤的巨大带宽资源 光纤具有巨大的带宽资源(低损耗波段)，WDM技术使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍甚至几百倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。2.同时传输多种不同类型的信号 由于WDM技术使用的各波长的信道相互独立，因而可以传输特性和速率完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合传输，如PDH信号和SDH信号，数字信号和模拟信号，多种业务(音频、视频、数据等)的混合传输等。,WDM技术的主要特点,中国电子科技集团公司第34研究所,3.节省线路投资 采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光纤中传输，也可实现单根光纤双向传输，在长途大容量传输时可以节约大量光纤。另外，对已建成的光纤通信系统扩容方便，只要原系统的功率余量较大，就可进一步增容而不必对原系统作大的改动。4.降低器件的超高速要求 随着传输速率的不断提高，许多光电器件的响应速度已明显不足，使用WDM技术可降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大容量传输。,WDM技术的主要特点,中国电子科技集团公司第34研究所,5.高度的组网灵活性、经济性和可靠性 WDM技术有很多应用形式，如长途干线网、广播分配网、多路多址局域网。可以利用WDM技术选择路由，实现网络交换和故障恢复，从而实现未来的透明、灵活、经济且具有高度生存性的光网络。,WDM技术的主要特点,中国电子科技集团公司第34研究所,波长变换技术,波长变换(WC:Wavelength Conversion)是将信息从承载它的一个波长上转到另一个波长上。在WDM光网络中使用波长变换技术的原因有：信息可以通过WDM网络中不适宜使用的波长进入WDM网络。例如在现阶段光纤通信中大量使用1310 nm窗口的LED或FPLD光源，这些波长或光源均不适合WDM系统，因此在WDM系统的输入和输出处，都要在这些波长与1550 nm附近的波长之间进行转换。,中国电子科技集团公司第34研究所,光分插复用节点典型结构,ch31,ch33,ch35,ch37,ch31,ch33,ch35,ch37,输入端口(从光纤放大器第一级),单波长上路端口,单波长下路端口,ALC,OADM unit(set#1),输出端口（到光纤放大器第二级）,中国电子科技集团公司第34研究所,OADM增加已有网的灵活性,中国电子科技集团公司第34研究所,基于空间交换的OXC结构,基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的 OXC 结构,(a),中国电子科技集团公司第34研究所,基于空间交换的OXC结构,基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的 OXC 结构,中国电子科技集团公司第34研究所,用DWDM+光开关可构成OADM、OXC等光交换系统,本节点信息,输入光纤1234,DEM,MUX,输出光纤1234,1,1,2,2,3,3,4,4,RX,TX,中国电子科技集团公司第34研究所,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,1,2,3,4,1,2,3,4,动态交叉连接,光开关,中国电子科技集团公司第34研究所,WDM技术的演进 ROADM,随着以IP业务为主的数据业务迅速增长，对网络带宽的需求变得越来越高，同时对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切，要求网络向着高容量、智能化、动态可配置方向发展。可重构的光分插复用器（ROADM）的功能更像对应的SDH网元ADM和DXC，能够在需要时非常灵活地添加容量，而且不需要进行代价高昂的升级，并且不会对当前的服务造成任何的干扰。,中国电子科技集团公司第34研究所,WDM技术的演进 ROADM,早期的ROADM技术基于分立的光机械开关、滤波器和各种光衰减器（VOA）。由于其中大部分技术都已经商用化，因此很容易实现。但是，这种方式所使用的光部件非常多，导致插入损耗很高、成本很高、体积巨大阻碍了它的广泛应用。波长阻挡器型ROADM将DWDM输入信号进行功率分光，分为下路和直通两部分。其核心波长阻挡器，由DWDM解复用器、VOA和复用器构成，一般由微机电系统（MEMS）或者液晶来实现。最好的ROADM是基于多端口波长选择开关（WSS），真正做到了ROADM的“可重构”，使网络运营商可以对网络的运行要求及时应变。,中国电子科技集团公司第34研究所,WDM技术的演进 ROADM,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,自动交换光网络 ASON,现有的光传送网由SDH和WDM组成，是一个相对静态的网络系统，它由管理平面和传送平面两层结构组成，运行维护依靠网络管理平面，虽然在带宽上能够满足民用和军用网络的需求，但其格状组网的功能较弱，不利于设备之间的互通和网络扩展。在光传送网中引入自动交换的概念是电信网络的一次重要革命。自动交换光网络（ASON）的核心是引入了一层具有分布智能的控制平面，控制软件分布在每一个网元（节点）上。控制平面既可以接受从管理平面发送过来的连接请求，也可以接受端用户的请求，完成邻居发现、拓扑发现、路由计算、信令、保护和恢复等功能，实现自动交换的智能。,中国电子科技集团公司第34研究所,自动交换光网络 ASON,1999年，美国Sycamore公司创新性地提出ASON概念 2001年以后，国际知名的电信设备厂商纷纷宣称推出ASON设备产品和控制平面软件产品，早期（2002年以前）产品以全光自动交换为主。2002年以后，ASON设备倾向于采用SDH交换结构来取代全光交换矩阵。,中国电子科技集团公司第34研究所,自动交换光网络 ASON,美国AT&T公司率先部署ASON网络（150节点）西班牙已经建立了十几个节点的国家骨干智能光网络。Sycamore在日本NTT公司也部署了有40多个智能核心交换节点的智能光网络。美国国防信息系统中心(DISA)通过其Global Information Grid Bandwidth Expansion(GIG-BE)(全球信息网格带宽扩展)计划，将对美国、欧洲和亚洲的90个站点进行升级，以便为其国防信息系统网络提供更多的带宽和更多样的物理通道。GIG-BE将采用IP/ASON/DWDM的三层网络体系结构。2005年底，DISA宣布GIG-BE开始运行。GIG-BE可提供高达10-Gbps的连接，为国防部全球90个站点的用户提供服务。,中国电子科技集团公司第34研究所,自动交换光网络 ASON,2003年7月，国家863计划启动了“自动交换光网络节点设备研制与系统试验”项目。该项目研制成功2台1.28T交换容量和6台320G交换容量的节点设备。2003年7月，863计划启动了“自动交换光网络分层路由技术”项目，支持控制平面可扩展性研究，2005年初，完成了200多个节点的ASON模拟环境。在科研攻关的基础上，华为和烽火分别实现了ASON设备产品化和产品系列化，并分别在上海、黑龙江、山西等地开通了若干ASON试验局。在2006年初完成了ASON设备在以上海为中心的长三角地区的组网工程、网络测试和现场试验。,中国电子科技集团公司第34研究所,自动交换光网络 ASON,ASON+OTNASON+MSTPASON+WDM,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤以太网交换机,随着计算机性能的提高及通信量的聚增，传统局域网已经愈来愈超出了自身的负荷，以太网交换技术应运而生，大大提高了局域网的性能。与现在基于网桥和路由器的共享媒体的局域网拓扑结构相比，网络交换机能显著的增加带宽。交换技术的加入，就可以建立地理位置相对分散的网络，使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同时的互相传输信息，而且使局域网可以高度扩充。,中国电子科技集团公司第34研究所,光纤以太网交换机,以太网交换机的原理很简单，它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC(介质访问层)地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。,中国电子科技集团公司第34研究所,以太网交换技术的优点,可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。它同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽。它以比路由器低的成本却提供了比路由器宽的带宽、高的速度。,中国电子科技集团公司第34研究所,OFE-08光纤百兆以太网交换机,OFE-08光以太网交换机具备8个10/100Mbps以太网电接口或者6个10/100Mbps以太网电接口与2个100Mbps光接口。提供RS-232配置接口,配合相应的软件可进行功能配置。兼容IEEE802.3 10BASE-T和IEEE802.3u 100BASE-TX/FX快速以太网标准。具备光纤模块接口，适应长距离传输。,中国电子科技集团公司第34研究所,OGE08 光纤千兆以太网交换机,OGE08光纤以太网交换机具备8个10/100/1000Mbps以太网电接口或者6个10/100/1000Mbps以太网电接口与2个1000Mbps光接口。提供RS232配置接口，具有软件配置功能。兼容IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab以太网标准，支持10/100/1000Mbps三种传输模式，自适应全/半双工传输模式。具备千兆光纤接口，适合长距离传输。,中国电子科技集团公司第34研究所,光以太网交换机典型应用,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,相干光通信系统,OCDMA光CDMA安全传输系列设备采用光域编解码技术实现光信息安全传输功能。相干光采用相干调制与解调提高接收灵敏度信息内容保密系统复杂,中国电子科技集团公司第34研究所,相干光通信系统,OCDMA,中国电子科技集团公司第34研究所,相干光通信系统,OCDMA光CDMA发射单元包括超短脉冲光源、光调制器，以及可变/可调光编码器；光CDMA接收单元包括光信道处理、可变/可调光解码器，其中光信道处理包括色散补偿、光放大；码字安全控制及光监控通道单元由码字安全控制模块、光监控通道模块等。,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,紫外光通信系统,有线通讯系统存在需要预先埋设,易被破坏,难以维护的问题,并且不能跟随部队做快速机动的响应。现有的无线通讯系统存在易被窃听、泄密和暴露发射机位置的问题。利用紫外在大气中的散射进行近距离通讯,是一种拥有极大潜力的新型通讯方式,它具备了其它通讯方式所没有的一些特点:低窃听率；低位辨率；抗干扰性高；全方位性；全天候工作。,中国电子科技集团公司第34研究所,紫外光通信系统特点,低窃听率：紫外线在传输过程中由于大气分子、悬浮颗粒的吸收和散射,能量衰减得很快,因此是一种有限距离通讯。在通讯距离以外,即使使用紫外探测器也不能窃听。低位辨率:一方面,由于紫外线为不可见光线,所以肉眼很难发现;另一方面,由于紫外通讯是作为有限距离通讯的,所以敌人难以从远距离上获得足够的紫外辐射信号,中国电子科技集团公司第34研究所,紫外光通信系统特点,抗干扰性高:一方面,由于紫外在大气中衰减极大,所以敌人不能采用普通意义上的干扰方法进行干扰;另一方面,由于大气对阳光中的紫外成分有极强的吸收,使得到达地表的阳光紫外成份很少,所以近地大气可以视为无加性干扰的紫外信道。全方位性:由于具有较大的散射特性,所以可以象其它光通讯系统一样进行定向通讯,而且也可以进行大角度非视线通讯,克服各种地形障碍,并能绕过障碍物。,中国电子科技集团公司第34研究所,紫外光通信系统特点,全天候工作:紫外通讯系统由于工作在日盲区(200-300nm),地表在这个波段辐射很少,因而日光对系统影响很小,可以不分昼夜的全天候工作。,中国电子科技集团公司第34研究所,紫外光通信系统的关键技术,紫外光源的选择滤光和聚光装置的设计紫外光通信系统的调制部分光接收部分的数据处理系统,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,数字通信,电报数字载波、数字微波PCMPDHSDHWDMASON以太网交换机相干光 OCDMA紫外光孤子光超长距离无中继传输,中国电子科技集团公司第34研究所,超长距离无中继传输,传输线路中没有任何有源装置，是无电中继传输系统。海上现场实验350km无中继传输距离，室内实验425km无中继传输距离。可用于雷达信号传输，线导武器信号传输等需要在偏远地区及极端条件传输的系统。,中国电子科技集团公司第34研究所,超长距离无中继传输,关键技术：远泵放大，拉曼放大，FEC(前向纠错)，非线性效应抑制,中国电子科技集团公司第34研究所,交 流 内 容,中国电子科技集团公司第34研究所,网络管理,中国电子科技集团公司第34研究所,网络管理,网络管理可以划分为5层：从下至上为网元层(NEL)、网元管理层(EML)、网络管理层(NML，又称网络控制层)、业务管理层(SML)和商务管理层(BML)。将管理功能分为故障、性能、配置、安全和计费管理五大项。,中国电子科技集团公司第34研究所,网络管理 通信协议,网管信息,中国电子科技集团公司第34研究所,网络管理 通信协议,DCC,LAPD,ES-IS,IS-IS