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0102广技师全光通信网
第一章概述
1.光波分复用系统工作原理:
在发送端由光发送机TX1…TXn分别发出标称波长为λ1…λn的光信号,每个光通道可分别承载不同类型或速率的信号,然后由光波分复用器把这些复用信号合并为一束光波输入到光纤中进行传输;在接收端用光解复用器把不同光信号分解开来,分别输入到相应的光接收机RX1…RXn中。
2.光波分复用系统的关键组成有3个部分:
合/分波器、光放大器和光源器件。
3.光波分复用(WDM)技术特点:
1、充分利用光纤的低损耗带宽,实现超大容量传输;
2、节约光纤资源,见底成本;
3、可实现单根光纤双向传输;
4、各通道透明传输、平滑升级扩容;
5、可利用EDFA实现超长距离传输;
6、对光纤的色散并无过高要求;
7、可组成全光网络;
4.论述题:
光通信网络的发展和演变
1、电网络
电网络采用电缆将网络节点互连在一起,网络节点采用电子交换节点,承载电信号的信道有同轴电缆和对称电缆,是一种损耗较大、带宽较窄的传输信道,主要采用了频分复用(FDM)方式来提高传输的容量。
2、电光混合网
电光混合网在网络节点之间用光纤取代了传统的电缆,实现了节点之间的全光化。
这是目前广泛采用的通信网络,是一个数字化的网络,采用了时分复用来充分挖掘光纤的宽带资源,从而进行信息的大容量传输,采用时分(结合空分)交换网络实现信息在网络节点上的交换。
3、全光网络
全光网络(AON)是指新号以光的形式穿过整个网络,直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接、光分插复用和交换/选路,中间不需经过光电、电光装换。
全光网络是人们所追求的,是未来将要实现的网络。
4、光传送网
光传送网是在现有的传送网中加入光层,提供光交叉连接和分插复用功能,提供有关客户层信号的传送、复用、选路、管理、监控和生存性功能。
光传送网是在SDH光传送网和WDM光纤系统的基础上发展起来的,WDM技术在光纤网中的应用正在经历一个从“线”到“面”的发展过程,即从点对点的DWDM系统到环形网,再向网状网的方向发展。
总之,通信网络的传输已经利用光缆取代电缆,交换节点正在用光交换逐步取代电交换,网络正在利用OADM、OXC构建WDM光网络。
5.1.1发展:
光纤和光器件技术进步推动了光网络的发展。
1.2WDM技术优点:
(1)光纤:
巨大带宽;
(2)系统结构:
工作原理和系统组成;(3)技术特点:
大容量,低成本,业务透明,组网灵活等。
1.3通信网络演变
(1)网络:
电网络,光电混合网络,全光网,光传送网。
(2)结构:
点到点,环形网,网状网。
第二章光开关技术
1.光开关(OS)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口、可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。
光开关基本的形式是2×2,即入端和出端各有两条光纤,可以完成两种连接状态:
平行连接和交叉连接。
2.光开关应用范围:
(1)光网络的保护倒换系统;
(2)光纤测试中的光源控制;(3)网络性能的实时监控系统;(4)光器件的测试;(5)构建OXC设备的交换核心;(6)光分插复用;(7)光传感系统;(8)光学测试。
3.按光开关工作原理可分为机械式和非机械式两大类。
机械式光开关依靠光纤或光学元件的移动,使光路断开或关闭。
而非机械式光开关则是依靠光电效应、磁光效应、声光效应和热光效应来改变波导折射率使光路发生改变,完成开关功能。
4.光开关的主要性能参数:
(1)交换矩阵的大小;
(2)交换速度;(3)损耗;(4)交换粒度;(5)无阻赛特性;(6)升级能力;(7)可靠性。
5.微电子机械系统(MEMS)光开关通过静电力或电磁力的作用,使可以活动的微镜产生升降、旋转或移动,从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能。
6.波导型光开关通过改变波导折射率使光路发生变化,从而实现对光信号的开关控制。
7.干涉式光开关主要利用马赫-曾德尔干涉原理制造,主导思想是利用光相位特性,光的相位与光的传输距离有关,输入光被分为两路,在两个分开的光波导里面进行传输,再合并。
在两个波导臂上镀上金属薄膜加热器形成相位延时器,通过控制加热器实现干涉的相长或相消,以达到开关的目的。
8.半导体光放大器开关是利用半导体光放大器(SOA)的放大特性,实现特定波长的交换。
9.ⅰ.光开关应用:
(1)功能:
光路中的光信号转换或者逻辑操作器件;
(2)连接状态:
平行连接和交叉连接;(3)应用:
系统保护倒换,OADMOXC的关键部件。
ⅱ.光开关性能:
交换矩阵,交换速度,交换粒度等。
第三章光交换技术
1.光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。
光交换不仅无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电(O/E)、电/光(E/O)变换,而且在交换过程中还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点,可以保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台。
2.光分组交换在广域里采用了统计复用技术,能高效地传输IP业务。
分组交换也称包交换,它将用户的一整份报文分割成若干定长的数据块,它的基本原理是“存储-转发”,是以更短的、被规格化了的“分组”为单位进行交换、传输。
3.光分组交换系统根据对控制包头处理及交换粒度的不同分为:
光分组交换技术、光突发交换技术、光标记分组交换技术。
光分组交换技术:
分组包括定长度的光分组头、净荷和保护时间三部分。
在交换系统的输入接口完成光分组读取和同步功能,同时用光纤分束器将一部分光功率分出,送入控制单元,用于完成如光分组头识别、回复和净荷定位等功能。
光突发交换技术:
光突发交换(OBS)技术的特点是数据分组和控制分组独立传送,在时间上和信息上都是分离的,它采用单向资源预留机制以光突发作为最小的交换单元。
OBS克服了OPS的缺点,对光开关和光缓存的要求降低,并能够很好地支持突发性的分组业务,同时与OCS相比,它又大大提高了资源分配的灵活性和资源的利用率,被认为很有可能在未来互联网中扮演关键角色。
4.光交换技术根据光信号传输和交换是对通道或信道的复用方式分为:
空分光交换技术、时分光交换技术、波分光交换技术、码分光交换技术、复合型光交换。
(1)空分光交换技术:
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,使输入端任一个信道与输出端任一个信道相连,完成信息的交换。
(2)时分光交换技术:
时分光交换就是在时间轴上将复用的光信号的时间位置t1转换成另一个时间位置t2。
时分光交换系统采用光器件或光电器件作为时隙交换器,通过光读写门对光存储器的控制完成交换动作。
(3)波分光交换技术:
波分光交换技术是指光信号在网络节点中不经过光/电转换,直接将所携带的信息从一个波长转移到另一个波长上,由波长开关进行交换。
波分光交换网络由波长复用器/波长去复用器、波长选择空间开关和波长互换器(波长开关)组成。
5.时分光交换是以时分复用为基础,用时隙互换原理实现交换功能的。
时分复用是把时间划分成帧,每帧划分成N个时隙,并分配给N路信号,再把N路信号复接到一条光纤上。
在接收端用分接器恢复各路原始信号。
6.波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础,采用波长选择或波长转换的方法实现交换功能的。
7.光突发交换的概念:
在电路交换中,每次呼叫由多个突发数据串组成;而在包交换中,一串突发数据要分在几个数据包中来传输。
突发交换就是交换粒度介于电路交换和包交换之间的一种交换机制。
8.OBS(光突发交换)交换粒度界于大粒度的OCS和细粒度的OPS之间,技术实现较OPS简单,但组网能力又比OCS灵活高效。
OBS支持分组业务性能比OCS好,实现难度低于OPS。
OBS比OPS更贴近实用化,通过OBS可以使现有的IP骨干网的协议层次扁平化,更加充分的利用DWDM技术的带宽潜力。
9.光分组交换
(1)分组格式:
分组头,保护时隙和净荷。
(2)节点结构:
输入模块,交换矩阵和输出模块。
(3)关键技术:
分组产生,同步,缓存,再生等。
(4)网络结构:
4个子层。
3.5光突发交换
(1)分组格式:
突发间隔,分组1,分组2….分组n。
(2)关键技术:
突发封装,服务质量支持等。
(4)体系结构:
突发网络:
核心节点和边缘节。
3.6光标签交换
(1)原理:
通过,提取,更换光分组标签实现用户信息的选择或交换。
(2)MPλS技术:
采用光波长λ作为交换的标签。
第四章光传送网技术
1.OTN以多波长传送、大颗粒调度为基础,综合了SDH的优点及WDM的优点,可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度,并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护,形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络。
2.光传送网的特点:
(1)多种客户信号封装和透明传输;
(2)大颗粒的带宽复用、交叉和配置;(3)强大的开销和维护管理能力;(4)增强了组网和保护能力。
3.OTN是指为客户层信号提供光域处理的传送网络,可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控,并保证其性能要求和生存性。
处理的对象是波长级业务。
4.光传送网定义为一种三层网络结构,可分为光通道层(OCh)、光复用段层(OMSn)和光传输段层(OTSn)。
a)光通道层(OCh)为数字客户层信号提供端到端的透明光传输。
b)光复用段层(OMSn)为多波长信号提供网络连接功能,保证多波长光信号的完整传输。
c)光传输段层(OTSn)为光复用段的信号在不同类型的光媒质上提供传输功能。
5.一个ODU3可承载4个ODU2,一个ODU2可承载4个ODU1。
一个ODU1可承载1个STM-16(2.5G),一个ODU3可以承载1个STM-256(40G)。
6.G.709定义的光传送模块(OTM-n):
完全功能光传送模块(OTM-n.m)和简化功能光传送模块(OTM-0.m,OTM-nr.m)。
7.光通道传送单元的开销与光通道数据单元有部分是共享的,帧及复帧定位开销字节,OTUk的专用开销如下:
1.SM(段监视),用来监测段层的踪迹字节(TTI)、误码(BIP-8)、远端误码指示(BEI)及反向缺陷指示(BDI)等。
2.GCC0,通用通道。
3.RES,是为将来的标准提供的保留字节。
4.FEC,光通道传送单元的前向纠错编码,采用16字节比特间插RS(255,239)码,
8.4.1光传送网技术特点:
(1)多业务,透明传输;
(2)大颗粒复用,交叉;(3)丰富的开销管理;(4)强大组网能力。
4.2分层结构
(1)光通道层:
信号端到端传输;
(2)光复用段层:
保证多波长信号完整传输;(3)光传输段层:
提供在不同类型光纤传输功能。
4.4设备
(1)集成WDM的OTN
(2)智能光网络
第五章光交叉连接设备
1.光交叉连接(OXC)设备是光传送网的核心节点设备,是一种兼有复用、光交叉连接、保护/恢复、监控和网管的多功能OTN传输设备。
2.OXC主要功能:
光交叉连接;分插复用和带宽管理;保护和恢复;波长变换;网元管理。
3.根据OXC能否提供波长转换功能,光通道可以分为波长通道(WP)和虚波长通道(VWP)。
4.OXC结构:
输入部分、光交叉连接部分、输出部分、控制和管理部分及本地上下业务接口五部分组成。
5.OXC工作原理:
光信号首先进入光放大器EDFA放大,然后经解复用器DMUX把每一条光纤中的复用光信号分解为单波长信号(λ1~λn),M条光纤就分解为M×N个单波长光信号。
信号通过(M×N)×(M×N)的光交叉连接矩阵在控制和管理单元的操作下进行波长交叉连接、上下业务配置。
在连接矩阵的输出端每波长通道光信号在波长变换器OUT中进行波长变换,再进入均功器把各波长通道的光信号功率控制在可允许的范围内。
最后光信号经复用器MUX把相应的波长复用到同一光纤中,经EDFA放大到线路所需的功率完成信号的汇接。
上下业务经光接口单元OUT完成本地业务的分插。
6.OXC具有的交换层次应包括光纤级、波长级以及子波级。
7.具有波长变换功能的OXC是一种空间光开关矩阵加上波长变换器,可以进行光波长变换的OXC,它支持虚波长通道的交叉连接,提高了波长的利用率,降低了阻塞概率。
其缺点是波长变换器成本较高,对于大容量系统耗资巨大,用户很难接受。
8.支持虚波长通道的OXC有什么好处?
答:
可进行波长转换功能,在不同的光纤段中可以占用不同的波长,从而提高了波长的利用率,降低了阻塞概率(可结合上一点)。
9.5.1光交叉连接设备主要功能:
光节点设备
(1)交叉连接
(2)分插复用
(3)保护和恢复
(4)波长变换
(5)网元管理
(1)多粒度OXC:
基本结构,工作原理。
(2)空间交换OXC:
基本结构,工作原理。
(3)可调谐滤波器OXC:
基本结构,工作原理。
5.4主要性能
(1)交叉容量
(2)通道特性
(3)阻塞性
第六章光分插复用器
1光分插复用器(OpticalAdd-DropMultiplexer,OADM),主要功能是能从线路传输光信号中将某些波长通道分出和插入(波长交叉连接、复用),并具有操作、管理和维护(OAM)功能。
2陈列波导光栅(AWG)型OADM的基本结构如图所示。
图示为4波长可上/下两个固定波长的固定路由OADM结构。
信号从AWG左端第一端口输入,经过AWG解复用,需要下路的波长在输出端直接到下路端口,不需要下路的波长环回到AWG对应的输入端,和上路波长一起经AWG复用,从端口输出,完成分插复用功能。
3ROADM种类:
基于波长阻塞器的ROADM;基于平面光波导回路的ROADM;基于波长选择开关的ROADM。
第七章全光网结构与保护技术
1、全光网络拓扑结构:
链形、星形、树形、环形、网孔形。
2、保护和恢复的主要区别在于适用的网络拓扑、业务的恢复速度以及保护容量的的确定性等因素。
保护是一种能够提供快速恢复、适用特定拓扑的技术;而恢复通常主要适用网络拓扑,能最佳地利用网络容量资源。
恢复的目标应该是利用网络提供的容量富余度使用由于故障所带来的阻塞快速而准确地被重新安排路由而确保通畅。
恢复机制通常采用集中控制方式,需要外部网管系统介入,时间较慢,恢复响应不确定,业务恢复时间可能长达数秒至分钟量级,这是恢复机制的主要缺点。
在实际电信网中,常常以保护机制作为第一道防线,对付诸如光纤被切断之类的公共失效故障。
然后可以用恢复机制作为第二道防线对付网络范围的故障和失效。
3、1+1的保护倒换结构:
在线路保护倒换结构中,两个节点之间有两条通道,一条定义为工作通道,另一条定义为保护通道。
1:
1的保护倒换结构:
1:
1的保护倒换结构是一种双端倒换的保护结构。
正常工作时,双端倒换光开关使业务信号走工作通道,当链路出现故障时,双端倒换光开关使业务信号走保护通道。
4、自愈概念:
自愈指在网络发生故障时,无需人为干预,网络自动在极短的时间内(ITU-T规定为50ms以内),使业务自动从故障中恢复传输。
5、二纤双向复用段共享保护环的保护原理:
在二纤双向复用段保护环上无专用的主、备用光纤,两根光纤上业务流向相反。
内环和外环各有一半的波长通道作为工作波长,另一半的波长是保护波长。
外环的保护波长为内环的工作波长提供保护,反之亦然。
第八章光传送网管理
1、TMN结构:
功能结构、信息结构和物理结构。
功能结构主要描述TMN内的功能分布,其基础是TMN功能块,由这些功能块可以实现任意复杂的TMN;信息结构是以面向对象的方法为基础,主要描述各功能块之间交换的管理信息的特性;物理结构主要描述TMN内的物理实体及其接口。
2、为了界定不同的管理功能块,引入参考点概念,参考点表示两个功能块之间进行信息交换的概念上的一个点,规定了两个管理功能块之间的服务边界。
3、对于光监控信道。
ITU-T建议采用的载波波长是(1510±10)nm。
光监控信道的传输速率采用2.048Mbit/s。
光监控信道由帧定位信号(FAS)和净负荷组成。
净负荷可分为两类信息:
维护信息和管理信息。
4、OTN支持3种通用通信通道(GCC),分为GCC0、GCC1、GCC2。
第九章IPoverWDM
1、宽带IP推动了高速路由的发展,而高速路由器的出现则省去了中间的ATM层,可以实现直接在SDH传输网上发送IP数据包,这就是IPoverSDH,简称POS技术。
IPoverWDM也称光因特网,是指直接光网上运行的因特网。
。
IPoverWDM充分利用WDM技术所带来的巨大传送带宽和高速路由交换机的强大交换能力,合理地在Ip层和光层之间实现流量工程、保护恢复、QoS和网络管理等的优化配置,形成一种简单高效的网络体系结构。
工作原理:
光纤直接与光耦合器相连,耦合器把各波长分开或组合,输入和输出端都用简单的光纤连接器。
在发送端,将不同波长的光信号组合(复用)送入一根光纤中传输;在接收端,又将组合光信号分开(解复用)并送入不同的终端。
2、IPoverWDM光网络的发展可分为3个阶段,即IPover点到点WDM、IPover可重构WDM、IPover交换WDM。
3、IPoverWDM帧结构:
SDH帧结构和吉比特以太网帧结构。
第十章自动交换光网络
1、ASON在ITU-T文献中的定义为:
通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式(或部分分布式)控制平面,在OTN或SDH网络之上,可实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。
特点:
集信令,数据网和传送网管理的优点为一体的动态智能化光网络。
①控制为主②分布智能③统一协调④面向业务。
2、ASON工作原理:
通过引入智能化控制平面,使光网络能够在信号命令的控制下,完成网络连接的自动建立,资源的自动发现等.
3、ASON与传统光传送网相比,突破性的引入了更加智能化的控制平面,从而使光网络能够在信令的控制下完成连接的自动建立、资源的自动发现等过程。
其体系结构主要表现在具有ASON特色的3个平面、3个接口以及所支持的3种连接类型上。
4、ASON网络体系结构模型,整个网络平面包括3个平面,即控制平面、管理平面和传送平面,通过数据通信网(DCN)联系着3个平面,DCN是负责实现控制信令消息和管理信息传送的信令网络。
5、控制平面是整个ASON的核心部分,由分布与各个ASON节点设备中的控制网元构成。
管理平面与控制平面技术互为补充,可以实现对网络资源的动态分配、性能检测、故障管理以及业务管理等功能。
传送平面由一系列的传送实体组成,是业务传送的通道,可提供用户信息端到端的单向或者双向传输。
6、在ASON网络中,根据不同的连接需求以及连接请求对象的不同,提供了3种类型的连接:
永久链接、软永久连接、交换连接。
永久链接是一种由管理系统配置的连接方式;软永久链接是一种通过网络管理系统配置到通过控制平面信令协议实现的过渡类型的连接方式;交换连接是一种由于控制平面的引入而出现的全新动态连接方式,这种类型的连接集中体现了ASON的本质特点,是ASON连接实现的最终目的。
7、ASON的主要作用是:
控制、传输、处理太比特级的业务;实现网络的动态重构和可扩展性能;支持新型的服务类型,如宽带按需分配和光虚拟专用网络等。
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第一章概述
6.光波分复用系统工作原理:
在发送端由光发送机TX1…TXn分别发出标称波长为λ1…λn的光信号,每个光通道可分别承载不同类型或速率的信号,然后由光波分复用器把这些复用信号合并为一束光波输入到光纤中进行传输;在接收端用光解复用器把不同光信号分解开来,分别输入到相应的光接收机RX1…RXn中。
7.光波分复用系统的关键组成有3个部分:
合/分波器、光放大器和光源器件。
8.光波分复用(WDM)技术特点:
1、充分利用光纤的低损耗带宽,实现超大容量传输;
2、节约光纤资源,见底成本;
3、可实现单根光纤双向传输;
4、各通道透明传输、平滑升级扩容;
5、可利用EDFA实现超长距离传输;
6、对光纤的色散并无过高要求;
7、可组成全光网络;
9.论述题:
光通信网络的发展和演变
1、电网络
电网络采用电缆将网络节点互连在一起,网络节点采用电子交换节点,承载电信号的信道有同轴电缆和对称电缆,是一种损耗较大、带宽较窄的传输信道,主要采用了频分复用(FDM)方式来提高传输的容量。
2、电光混合网
电光混合网在网络节点之间用光纤取代了传统的电缆,实现了节点之间的全光化。
这是目前广泛采用的通信网络,是一个数字化的网络,采用了时分复用来充分挖掘光纤的宽带资源,从而进行信息的大容量传输,采用时分(结合空分)交换网络实现信息在网络节点上的交换。
3、全光网络
全光网络(AON)是指新号以光的形式穿过整个网络,直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接、光分插复用和交换/选路,中间不需经过光电、电光装换。
全光网络是人们所追求的,是未来将要实现的网络。
4、光传送网
光传送网是在现有的传送网中加入光层,提供光交叉连接和分插复用功能,提供有关客户层信号的传送、复用、选路、管理、监控和生存性功能。
光传送网是在SDH光传送网和WDM光纤系统的基础上发展起来的,WDM技术在光纤网中的应用正在经历一个从“线”到“面”的发展过程,即从点对点的DWDM系统到环形网,再向网状网的方向发展。
总之,通信网络的传输已经利用光缆取代电缆,交换节点正在用光交换逐步取代电交换,网络正在利用OADM、OXC构建WDM光网络。
10.1.1发展:
光纤和光器件技术进步推动了光网络的发展。
1.2WDM技术优点:
(1)光纤:
巨大带宽;
(2)系统结构:
工作原理和系统组成;(3)技术特点:
大容量,低成本,业务透明,组网灵活等。
1.3通信网络演变
(1)网络:
电网络,光电混合网络,全光网,光传送网。
(2)结构:
点到点,环形网,网状网。
第二章光开关技术
10.光开关(OS)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口、可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。
光开关基本的形式是2×2,即入端和出端各有两条光纤,可以完成两种连接状态:
平行连接和交叉连接。
11.光开关应用范围:
(1)光网络的保护倒换系统;
(2)光纤测试中的光源控制;(3)网络性能的实时监控系统;(4)光器件的测试;(5)构建OXC设备的交换核心;(6)光分插复用;(7)光传感系统;(8)光学测试。
12.按光开关工作原理可分为机械式和非机械式两大类。
机械式光开关依靠光纤或光学元件的移动,使光路断开或关闭。
而非机械式光开关则是依靠光电效应、磁光效应、声光效应和热光效应来改变波导折射率使光路发生改变,完成开关功能。
13.光开关的主要性能参数:
(1)交换矩阵的大小;
(2)交换速度;(3)损耗;(4)交换粒度;(5)无阻赛特性;(6)升级能力;(7)可靠性。
14.微电子机械系统(MEMS)光开关通过静电力或电磁力的作用,使可以活动的微镜产生升降、旋转或移动,从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能。
15.波导型光开关通过改变波导折射率
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