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1、北京邮电大学信息光子学与光通信研究院北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,OTN技术原理及相关标准,提纲,历史,光电报光电话光纤通信,接收,早期的视觉 光通信,“Troy is dead！”,从“烽火戏诸侯”到“特洛伊之战”,Claude Chappe的“光电报”,欧洲最早的通信网络(1793-1852年),Alexander Graham Bell的“光电话”,电池,光源,听筒,话筒,光束,带狭缝的活动和固定板,焦点处配备硒接收装置的反射镜,接收器 发射器,光电话系统工作原理,光电话系统实验装置,1880年6月3日，继发明电话后4年贝尔实验了人类历史上的第一个光电话(Light Te
2、lephone)通信系统,(1847-1922),Bell和他的光电话,光纤通信,十九世纪人们就已经掌握了内反射现象的基本原理（John Tyndall,1870）早期即使带包层的光纤损耗也可达1000dB/km 左右（1960）工艺改进使接近理论极限的低损耗光纤成为可能（约1979）,内反射现象,水从容器中流出,光由表面反射,光线逐渐泄漏,激光光源特点,激射的一般条件：激励物质 泵浦源 谐振腔,普通光,激光,单色性好相干性好汇聚性好,发散角小方向性强亮度集中,非相干光，谱线很宽空间发散，方向性差难以汇聚，强度不高,粒子数反转分布,光信号正反馈与频率选择,伽马射线X-射线紫外光可见光红外光无线
3、电波,波长（nm）,10-4,1,102,104,106,108,1010,10-2,1012,光纤的电磁波谱,光纤通信系统组成,强度调制-直接检测(IM-DD)光纤数字通信系统组成框图,信道(传输媒质),Tx,TZ,Amp,Amp,D,Q,C,I,时钟提取,判决电路,CDR,光缆,驱动电路,Rx,光发射端机,光接收端机,发光二极管或激光器,光电检测器,电数据信号,电数据信号,现状,水平与趋势需求与挑战现状与问题,当前我国网络的总体水平,Source:MIIT;CNNIC,新业务对接入带宽的要求,全球业务发展趋势预测,2009-2014年全球IP业务增长4倍以上，达到0.767Zettabyt
4、e，年复合增长率(CAGR)为34%到2014年，1个人需要花费2年以上时间才能看完IP网上在1秒内传播的视频业务流量，或者花费7200万年看完IP网上全年传播的视频业务流量,Zettabyte时代,高性能的光传送网技术,需求与挑战,挑战之一：容量,CAP,当前容量 Tb/s，单通道速率 40Gb/s未来10-15年容量 Pb/s，单通道速率 Tb/s级,现象：系统容量快速增长,措施：提高全光频谱效率,挑战之二：灵活性,CAP,基于 IP 的各种新业务,对光网络的期盼,问题:光交换与光联网能否很好地支持分组(IP)?,光网络,动态,灵活,高效,实现全光弹性化,挑战之三：功耗,CAP,光传送网现
5、状：干线传送网,光传送网现状：城域传送网,光传送网现状：干线/城域核心,光传送网现状：城域接入与汇聚,承载业务流构成的演变,纯IP承载,TDM(SDH),TDM 承载,2001-2010,2010-,1997-2001,比例,IP 业务流,TDM 业务流,Backbone,面向All IP业务的传送网,Metro,对传送网的需求业务宽带化大颗粒/大流量业务调度网络融合化多业务承载与传递能力传送智能化自动交换/可控可管/业务感知流量突发性动态带宽调整接口统一性简化承载网和提高效率网络安全性电信级的OAM和可靠性,骨干网,All IP化对传送网的影响,传送网面临转型的压力,SDH/MSTP以太网P
6、TN OTN？,IP/MPLS core,Optical Core(WDM,SDH,OTH,ROADM?),城域业务接入与汇聚,城域网核心层,干线网,ASON/GMPLS控制平面,网络管理平面,方向,光传输技术光交换技术光联网技术,IP驱动,传送网,光,灵活 光交换,智能光联网,高速光传输,IP业务驱动：扁平化结构,光传输技术：超高速,光交换技术：灵活性,光电路交换,光突发交换,光分组交换,光电路交换网络,交换平面,控制平面,端到端信令,波长光通路,-routing,光交叉连接节点,GMPLS控制器,光分组交换网络,交换平面,控制平面,光分组交换节点,OPS 控制器,光突发交换网络,交换平面,
7、控制平面,光突发交换节点,OBS 控制器,光联网技术：智能化,MPS,通用多协议标签交换(GMPLS),自动交换光网络(ASON),传送网：“传输+交换+联网”的载体,电路层,通道层,段层,物理层,传输媒质层,铁路,火车,集装箱,货物,光同步数字传送网(SDH),OBA,.,.,Mux,Demux,.,l1,OTU,OSC,OSC,OSC,OSC,OBA：光功率放大器OLA：光线路放大器OPA：光前置放大器,OSC,密集波分复用系统(DWDM),OPA,OLA,OLA,OPA,OLA,OLA,OBA,Demux,Mux,lk,k+1,N,l1,lk,k+1,N,OTU,OTU,OTU,彩色接口
8、,彩色接口,彩色接口,彩色接口,普通接口,普通接口,客户,客户,客户,客户,普通接口,普通接口,客户,客户,客户,客户,多波长传输信号,OTU：光转发单元OSC：光监控信道Mux/Demux：复用器/解复用器,光传送网(OTN),分组传送网(PTN),L3 ignoranceBi-direction LSPCarrier Class OAM&Protection,Simplified&Enhanced,MPLS header,IPpayload,IP header,Encapsulation,PHY,MPLS,(opt),Encapsulation,Connection-orientedQoS
9、 GuaranteeMPLS/IP couplingComplexity,T-MPLS/MPLS-TP,MPLS header,IPpayload,IP header,Encapsulation,PHY,(opt),Encapsulation,Connection-orientedOAM&PSQoS GuaranteeMPLS/IP decouplingSimplified,以分组交换为核心并延承SDH易于管理维护、高可靠性、丰富的OAM特点MPLS-TP是基于MPLS体系结构并满足传送网需求的PTN实现技术,全光网(AON),传送网演进的时间窗,分组化“渗透”的四个演进阶段：阶段1：电路交换
10、光传送设备，支持表层的分组化特性(如MSTP)阶段2：波长交换光传送设备，支持表层的分组化特性(如IP over WDM)阶段3：电层交换以分组为核心(如PTN)阶段4：光层交换以分组为核心(如OPS),提纲,光纤通信演进及趋势,1,DWDM和OTN原理对比,2,OTN技术原理与特点,3,OTN国内外标准与规范,4,波分复用(WDM),原理概念功能分类系统构成,波分复用的原理概念,Sir Isaac Newton(1642-1727)and his Corpuscular Theory of Light,三棱镜分光实验,波分复用：Wavelength-Division Multiplexing,光纤,光源,把工作在不同载波波长上的多路光信号复用进一根光纤中传输，并能够在接收端实现各信道分离的光通信系统称为波分复用系统。,串扰非线性效应模拟滤波器设计.,光域复用方式,SDM：空分复用FDM：频分复用TDM：时分复用WDM：波分复用,OTDM传输系统示意图,WDM传输系统示意图,WDM和OTDM传输系统比较,WDM是释放光纤带宽潜能的钥匙,RX TDM,光放大解决了多波长传输的加油问题,EDFA：掺铒光纤放大器TDFA：掺铥光纤放大器,PDFA：掺镨光纤放大器YDFA：掺镱光纤放大器,
