光网络
贡献者:DXY701121 浏览:4843次 创建时间:2009-07-11
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相比而言,大多数光纤网络实现OEO(光——电——光)转换器,该转换器将光信号转换为电子信号进行处理,然后再转换为光信号以继续下一段旅程。由于信号转换、移入协议栈和被软件或固件处理,光——电转换增加了延迟并可能引入误差。全光纤网络避免了这一过程。全光纤网络就是在网络中全部使用光波通信的网络。更准确地讲,在一个AON中,所有的网络-网络接口都是基于光纤传输的,所有的用户-网络接口在接口的网络端都使用光纤传输。AON网络节点或传输系统中所有的交换与路由都具有更高的带宽。
早期光纤网络通过单根光纤传输一个信号。使用WDM(波分复用),多个红外波长信号(亦即λ)可以在单根光纤上传输。如今,精密激光器和光放大器允许数百个甚至是数千个信号通过单根光纤跨大陆远距离传输。这些系统称之为DWDM(密集波分复用)系统。DWDM系统具有传输距离长、容量大、波道多,实施全透明传输,能组成全光层网络和相对工程造价较低等技术经济优势,在国内外得到了广泛应用。
电话运营商率先利用光纤网络设备。他们在20世纪80年代就建立了光纤干线,但是直到90年代才建立起SONET/SDH光纤网络标准,且此时电话公司才被允许建立支持电话系统已有的时分复用方法的全球光纤网络。SONET/SDH网络是大跨度光纤弹性环结构,用于都市、区域性和全国性网络中。随着WDM技术的发展,升级后的设备允许每条光纤多个波长,因而SONET的容量增加了。此外,WDM系统用于建立高容量、远距离、点对点的干线,以使SONET网络互联。不仅要提供话音通信,还为了适应数据通信的迅速发展,这些网络不得不进行扩展。
不同的拓扑结构具有不同的安全特性。网状拓扑具有丰富的节点交互连接,一般使服务恢复更容易一些。因特网的基本体系结构是支持数据分组交换的网状拓扑结构。电信公司的SONET网络是为面向电路的话音呼叫而设计的TDM网络。虽然SONET可以轻松承担因特网的业务量,但是这些网络无法扩充以满足因特网的带宽爆炸般的需求。如今,因特网是在许多为因特网通信特别设计的高速光纤主干网上运行的,其中许多主干网是用DWDM干线建成的。
传统的载波网络以四层支持建立,如下图左方所示。在此模型中,IP运行于提供QoS的ATM和提供复用及容错的SONET之上,DWDM可能用于提供大容量的物理层。图右方说明了载波网络向光纤网络上的IP的演变过程。首先,MPLS启用的路由器取代了ATM,该路由器建立了通过现有SONET网络的光路径。这些网络是已经存在的网络。最后,废除SONET,并通过光波线路直接传递IP,这些线路由MPLS的一个版本进行控制,该版本支持通过点击提供穿越核心光纤传输网络的λ线路。
典型的全光纤网络如图0-3所示。除了包括光缆和激光器外,光纤网络的主要组件还有OXC和0ADM。OXC是拥有大量双工端口的光子交换机,每个全双工端口都可以连接到任何其他端口,并且这一过程是完全在光域中进行的。OADM的功能是从传输光路中有选择地上下本地接收和发送某些波长信道,同时不影响其它波长信道的传输。也就是说,OADM在光域内实现了传统的SDH(电同步数字层次结构)分插复用器在时域内完成的功能,而且具有透明性,可以处理任何格式和速率的信号。注意每条光纤链路传输的是多个λ光电路(沿用所谓的“光信道”、“光路径”或者“波长电路”)。其中一些电路在OXC处“退出”而在其他光纤上继续。其他的线路则在OADM处退出,在0ADM处,发生光一电转换,然后数据分组(或信元或TDM)通过路由器或交换机在电域中转发。在此图中,网络的不同部分中两个独立的线路都使用了λ3这说明了相同的波长在网络中不同部分如何被重用。
重要的一点是,全光纤设备不能检查数据分组并决定路由。数据分组必须先被转换到电域,标头位才能由半导体器件处理。一旦决定了路由,数据分组才可以再次在光域中转发。这就是现在的IP/光纤网络的工作方式;但是最终目的是要实现光纤数据分组交换,虽然这可能还需要几年的时间。暂时的解决办法是突发复用技术。它把多个IP数据分组放在一起,在边缘设备上加以组装,然后以一个突发按直通的原则通过核心光纤传输网络进行传输。一单独的波长携带了标头信息,该信息引导数据分组突发通过网络。只有报头信息必须在电域中处理,而数据突发是在光域中传输。这样就减少了电域中的处理负荷。 大多数光纤网络是电信运营商和服务提供商的长途网络,而许多面向IP的网络建在都市地区。光纤网络边缘逐渐地向终端用户靠近。这些边缘由Juniper、Sycamore、Cisco及其他公司制造的吉比特和太比特路由器所构成。它们在电域中交换数据分组,并将大量业务量聚合在一起通过光波线路传递。这些路由器位于因特网交换局和因特网数据中心。各种各样的区域性的、都市的、校园和商业网络向数据中心馈送数据。这些馈送网络有SONET、电缆网络、PON(无源纤网络)及无线网络。
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