浅析智能光网络技术及发展（合集5篇）由网友“鱼籽酱”投稿提供，这次小编在这里给大家整理过的浅析智能光网络技术及发展，供大家阅读参考。
篇1：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2：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3：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4：智能网的发展
智能网的发展
摘要：本文主要介绍了智能网及业务在全球的发展状况，并对移动智能网的标准及在中国的建设和业务运营情况进行了探讨，指出智能网的发展建设必须以业务建设及业务的全网覆盖为前提；智能网标准将最终演进归于ITU-T标准。
一、引 言
当前的通信网正向着智能化、宽带化、个人化的方向发展，其本的电信服务已无法满足人们的需求，各种用户对电信业务的需求变得越来越复杂，这就要求电信网能迅速而灵活地向用户提供种种电信业务。传统的新业务提供方法是每提供一种新业务，网上的所有交换机增加一块软件，成本很高，可靠性差，维护困难，而且需要很长时间。智能网技术克服了传统方法的这些缺点，采用交换与业务分开的思想，对业务的适应性强，生成业务的周期短，同时其规范性又使各厂商更容易互通，这一切使得其在世界各地得到广泛的应用。
二、智能网及业务在全球的发展状况
随着ITU-T对智能网各个阶段的标准制定，全世界许多国家都开始实施和建设智能网，并积极投入商业服务。据统计现在全世界已有许多国家和地区建立了智能网，并在此基础上开放了一系列智能网业务，这些智能网业务由于能够为用户提供多样化的服务，以及可以快捷、灵活，有效地满足用户各个方面的需求，所以一经推出，便受到用户的热烈欢迎。
如果说全球市场1984年以前智能网一直处于实验测试和开发阶段，那么1985年就可以说是从实验室走向现场配置的一年，而1986年后则是全世界全面走向商用的阶段。现在欧、美的许多电信运营公司在市场上已经有了足够多的IN业务并开始从这些业务提供中获益，以美国为例，IN业务的收入每年都以10％以上的速度增加，其它国家开办的IN业务也都为电信运营公司带来了巨额收益。据国外一项市场调查表明，VPN和电话卡业务在过去的两年里发展最快，而被叫集中付费仍是最广泛配置的业务。
从已经提供智能网业务的国家来看，各国的业务发展状况也不相同。例如美国目前拥有世界上规模最大，最完善的智能网，所提供的IN业务种类繁多，远不止CS-1中规定的25种，其中主要有：800业务，900业务，电话卡业务等。而欧洲国家主要开展VPN业务，附加费率业务等。
中国自1995年开始智能网建设，各运营商已建成自己的全国骨干有线智能网，天津、山东、郑州等已建成本地智能网，开放的业务主要有：300业务、800业务、校园卡业务、广告业务、代付费业务等。目前随着GSM网络的迅猛发展，移动智能网的建设也已经在初步展开。
三、移动智能网
1、移动智能网标准
目前涉及移动智能网标准的规范主要有两个：一是由ETSI组织在GSM phaseⅡ+制定的Camel标准；另一个是由美国TIA（通讯工业协会）组织制定的IS-41D，IS-771标准，我国移动网上绝大部分产品都遵从GSM标准，因而采纳Camel标准建设中国的移动智能网体系。
移动网络增强逻辑的客户化应用（Customized Applications for Mobile network Enhanced logic-Camel）是对智能网呼叫模型和信令协议的调整，它是一种工具，能够帮助网络运营商在GSM移动网上为漫游用户提供增值业务。Camel的特征是为用户提供一种与服务网络无关的业务一致性。它是一种网络特征而不是补充业务。即使用户不在归属公共陆地移动网络（HPLMN）中，它也可以作为一种手段帮助网络运营者向用户提供特定的业务。
Camel是在CS-1和CS-2标准的基础上发展而来，标准的实施分为阶段1（PhaseI）、阶段2（phaseⅡ）和阶段3（phaseⅢ）。1985年5月基本结束了阶段2的标准化工作，Camel标准的进展工作如表3.1所示。
表3.1 Camel标准的工作进展
最终完成发布时间在市场上形成产品、2完成第一阶段工作（Camel PhaseⅠ）.1中期1998、5完成第二阶段工作（Camel PhaseⅡ）1998.11中期、12完成第三阶段工作（Camel phaseⅢ）CAP（Camel Application Part）基本ETSI的CoreINAP，是gsmSSF与gsmSCF之间的接口协议，另外还规定了gsmSRF与gsmSCF之间的接口。MAP（Mobile Application Part）是GSM系统的移动应用部分，它为GSM系统提供必要的信令功能，在GSMphase2+，为了满足Camel网络的需要，特地增加了一组MAP操作，并对已有的若干个MAP操作作了修改。
2、Camel的特殊性
Camel业务与传统智能网的业务一个很大的区别在于：传统智能网业务通常是在发端分析信息点触发的，对智能业务的设定可在被叫分析处。而Camel业务的触发机制是依据移动用户的签约触发数据（SCP地址、业务键和触发检测点）进行的，无需对此进行被叫分析，其所触发的业务由业务键业标识，再根据SCP地址寻址到特定的SCP。如果用户签约多种业务，则要按签约的多个触发标准的排列顺序逐个匹配来确定业务。如果需要支持混合业务，就目前标准的状况来看，有一定的制约性。由于一个用户在一个时间仅能够从一个业务键来激活业务，因而需要在SCP中考虑协调多种IN业务、即通过嵌套的方式来实现多种业务。这种触发机制有可能在以后的标准化工作中再进一步地改进。
另外，gsmSCF中运行的业务逻辑是一个嵌套的业务逻辑，由一个入口业务逻辑来触发其它的业务逻辑，或者第二次触发。这种机制有可能增加Camel业务设计的难度。
3、国内移动智能网建设思路
在国内，随着社会经济、技术的发展和移动用户的迅猛增加，移动用户对各级移动业务的需求直来越高，这不仅反映在用户要求提供多种多样优质、方便、灵活的业务，而且也反映在电信营运者满足用户需求的速度、电信资费以及用户自己控制所需业务的满意程度上。能否满足用户的这些需求，已经成为电信营运者在竞争中求得生存与发展的当务之急，更是电信运营者获得良好的经济效益和社会效益的重要手段。当今电信业务的重点已从商品化业务移向具有创意识的客
户化新业务。移动智能网结合了一系列先进客户化业务，能够提供快速的业务生成，业务引入和业务的客户化，因而成为网络和业务运营商争取更多的客户，增加回报效益，提高市场竞争能力的有利工具。
在建设移动智能网过程中为保证快速实现全网的漫游的前提下，可考虑遵循以下建设思路：
■遵循统一的标准，所提出的智能网解决方案以ETSI相关技术体制、规范和应用规程为依据，并参考ITU-T的标准；为保证全网无缝业务的覆盖和漫游，智能网业务应基于统一标准的CAMEL解决方案。
■网络建设应以业务快速提供为原则。
■尽量实现漫游时的无缝业务覆盖。
■能适应网络技术的发展和业务的拓展。
■移动智能网的结构应从全程全网出发，既要满足现阶段移动智能业务的要求，又要满足将来移动智能业务拓展的需求。
■面向目标网络来建设。
为了网络资源的共享，保持MSC/SSP的相对稳定，初期在网内建设独立的IP将是大势所趋。这符合Camel的原则，也符合网络安全的需要。
综上所述，从长远看，解决移动新业务应基于Camel智能网实现并应采用Camel PhaseⅡ标准来实现业务的全国漫游。
4、业务建设
移动智能网是一个迭加在现有GSM移动网的业务网络，网络建设是基础，它要服从于业务建设，业务建设是成功的关键。在业务建设的过程中，要考虑业务的合理选择和业务的.运营管理与拓展的方便性。
目前，移动智能网可提供的业务主要有预付费（Prepaid）业务，移动虚拟专用网（Mobile Virtual Private Network）业务，无线800（wireless800）业务等。
每一种新业务的主要使用对象和用途即为该项目业务的目标市场。不同类型的业务，其目标市场存在巨大差异，占有目标市场就需要采取不同的营销策略。移动智能网的业务很多，这就需要不仅了解这些业务的功能，还要对这些业务的市场特征进行分析、归纳，从方便性，经济性，社会效益等方面分析业务对客户的功效，进而制订相应的策略，以引导业务的发展。尤其在开始阶段，这种市场分析和策略的作用值得关注。
在中国，用户对移动智能业务还不熟悉和了解，各地区的经济存在差异，用户的经济承受能力有限，因此，对引入的移动智能网业务理应选择有限、成熟并易于开展的几种业务，如移动智能网所提供的预付费业务，在中国可用于消除处理拖欠或不付电话费的困难，对移动预付电话用户有固定的话费限制，不能超支或预支，而这是电信部门最关注的方面之一。考虑到预付费业务具有的这些优点及国外开通的良好情况，可以该业务为突破口，以普通手机用户和新增用户为对象，策略定位于扩大移动网的用户数量和业务量，提高移动网资源利用率。并有选择地在有条件的地区开放，以保证移动智能网业务有一个比较好的开端和投资收益率，待取得一定的经验并对移动智能网业务的潜在市场有了更进一步的分析、了争之后，再扩大业务的种类和覆盖区域，并向可以接入现有移动网的所有用户提供更多的移动智能网业务。
在业务的运营管理上，对于运营在全网的业务（如预付费业务），要统一标准，以便于业务在全网的开通运行。而对于本地业务，可借鉴有线智能网在某些地区的一些成功经验，如天津和山东的广告业务及其它智能网业务运营经验，除标准智能网业务外，根据本地用户的电信消费观念习惯和文化背景，不断开发出具有本国或本地特色的业务，并针对不同的服务对象，制定灵活多样的具有吸引力的资费政策，完成对标准智能网业务的补充，吸引更多的客户，动态地适应本地区用户不断发展、变化的业务需求，提高自身的服务水平；业务受理点要多点分布，提供全中文化的简单直观的业务受理窗口，以接近客户，方便客户申请业务。
四、智能网标准的发展
1月ITU-T11组召开的会议，明确了智能网CS-3的研究内容和实现目标。智能网CS-3是CS-2的进一步发展，对其研究可分为CS-3，1近期目标（1997～19）和CS3.2中长期目标（1999～）两个阶段。ITU-T的11组于1998年5月召开的会议，决定将智能网CS-3.1定义为智能网CS-3，智能网CS-3.2定义为智能网CS-4。智能网CS-3标准于1999年初推出，它基本上沿用智能网CS-2的体系结构，对智能网CS-2的体系结构和呼叫处理模型未做大的改动。智能网CS-3的研究内容包括对智能网CS-2能力的加强，智能网与因特网的综合以及智能网支持移动的第一期目标等。智能网CS-4的研究内容包括智能网B-ISDN综合、智能网支持移动的第二期目标[加强宽带移动网上的基本业务及通用个人通信、虚拟专用网、被叫集中付费等业务；实现虚拟归属环境（VHE）的所有功能；全面支持IMT-等]。智能网CS-3和智能网CS-4的其它研究内容：智能网的互连问题、多点控制、流量控制、安全问题。
目前，IMT-2000体系结构的规范仍处于研究之中，其中增加了新的功能实体，如认证管理功能（AMF）或位置管理功能（LMF）。它们是否能触发智能业务、新增功能实体的模型以及所需的智能网业务属性等问题还有待进一步的研究。IMT-2000中智能网部分将在智能网CS-4中研究。
除ITU-T制定的智能网标准Q.12xx外，Bellcore也制定了智能网标准（IN-1，IN-2），该标准已逐步演化成为AIN（Advanced Intelligent Network）。AIN从1995年的第二个版本AIN Release0.2开始已与CS-1R几乎完全保持一致。ETSI中的NA6（Network aspect）也是在ITU-T基础上制定了智能网标准Core INAP，它规定了智能网功能实体之间在信息交流时所使用的信令协议。
ITU-T的CS-X标准，为以电话为基础的智能网提供了国际标准，它在各国实施的智能网中发挥愈益重要的作用，北美的AIN及欧洲的ETSI标准正在向ITU-T的CS-X标准靠扰（图2）。
中国于1995年颁布了以ITU-T CS-1智能网标准为基础的中国智能网标准，该标准删除了CS-1某些不实用的部分，细化了一些参数（如计费部分），使其具有实际可操作和实现性。它是CS-1的子集合。自此以后，国内智能网建设及业务开展都得到了很大发展。国内智能网虽是分块建设的，但中国的智能网是一个统一的网络，应能实现互连和互通。因此，为了实现智能网业务在全网的快速覆盖，顺应智能网标准的长远发展趋势，进入中国GSM网络上的设备应符合中国智能网标准规范。
五、智能网的目标体系
从智能网的标准演化发展来看，各种智能网标准最终将统一在ITU-T之下，业务的需求推动着智能网标准的发展，为适应业务的要求，移动网将逐步扩展到数据通信、移动通信和宽带通信领域，且与电信管理网（TMN）、电信信息网络体系结构（TINA）相融合，以形成一种更灵活、更适应新技术发展的通信系统。因此，智能网的建设和发展要以业务的快速提供和全网络的覆盖为前提。
最终智能网体系结构应能适应当前技术的飞速发展、用户对业务需要的快速增长，各种业务的网音互连以及通信市场中的竞争机制，符合灵活的、能够适应最新技术发展、满足各种业务要求的通信网控制和管理模式，它应采用面向对象技术和开放分布处理环境。
篇5：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，2000年之前不大可能有任 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。1996年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）。1997年初，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。
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