如图3和图4所示西方美食

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  说起光通信,大家知道很早以前的光通信是什么吗?对啦,就是3000年前出现的用来传递敌情的烽火。1880年贝尔发明的光电话,可以看作是近代光通信的开始。在贝尔光电话中,将弧光灯的恒定光束投射在话筒的音膜上,随声音的振动而得到强弱变化的反射光束,这个过程就是调制。对端收到调制后的光信号,进行解调制,还原成原始信号。这样就实现了光通信。

  我们看到,贝尔的光电话是以大气作为传输通道的,这样开放的传输通道很容易受气候和环境的影响,不稳定,传输距离也不远。为此,我们自然考虑,能不能将光线在一个封闭的环境中传输呢?答案是肯定的。

  我们利用玻璃对光的反射或者折射,就可以解决光在一个封闭的通道中传播了。不过,这也同时带来了一个问题:那就是光学玻璃的损耗太大了,同样强度的光在这样的通道中,还不如大气中传得远。

  经过深入的研究,人们发现了玻璃纤维引起光损耗的主要原因,并加以改进,最终产生了现代光通信普遍采用的传输媒介:光纤。

  有了光纤,光就有了理想的传输媒介了。我们只需要在光纤的两头,接上光的收发信机,就可以组成一个光通信系统,来进行光通信了。

  因为在光纤通信出现以前,电子通信已经很成熟、很发达了。因此在光通信系统中,我们看到,光端机需要具有光信号和电信号相互转换的功能,以便与电子通信进行衔接。为了让光传得更远,可以在中间加上中继器。到此,我们基本上就算是实现了光通信了。

  下一步的重点是:如何进行大容量的光通信?也就是如何在一条光通信线路上传输更多更多的信息?因为通常我们是用比特来表示信息量的,一个二进制符号就可以携带一比特的信息量。因此通信中的容量,就是指信息的传输速率,每秒能够传输的比特数越多,就说传输容量越大。

  在波分复用技术以前,一路光纤通常只能调制一路电信号。因此光通信的容量,一直受限于电通信的容量。比如在准同步数字传输系列PDH时代,一路PDH最大传输速率是140Mbit/s,那么一路光纤最多也只能传这么多。到SDH时代,通过同步时分复用技术,一路SDH信号可以达到10Gbit/s。这可说是传输容量的巨变,同时也几乎是时分复用电路的极限了。但10G的容量还远远不是需求的极限。

  为了继续提升传输容量,人们把目光又投向了光纤。因为光纤的带宽资源是巨大的。理论上,一根光纤在1530 nm~1565 nm的带宽范围内,传输容量约为4 Tbit/s!要怎样才能利用好这么大的带宽呢?当然是在这么大的带宽上,划出更多的子带宽,每一个子带宽,就可以单独传一路信号,而且子带宽越多,当然能传输的容量就会越大。于是,这便出现了密集波分复用技术,简称为DWDM。

  所谓密集波分复用, 就是希望在一条光纤上传输多路信号,就像无线传输中的频分复用一样。由于复用的波长间隔很短,很密集,所以称为密集波分复用。如图1所示。

  到目前为止,在1530 nm~1565 nm的范围内,大约能划出160路子频道,每一路都可以承载一个标准的SDH信号,合起来,这样一条光纤的传输容量就达到了1.6T。

  密集波分复用的原理呢,说起来也比较简单:在发送端,西方美食由各复用通路的光发送机分别发出具有不同标称波长的光信号,如λ1、λ2、…λn等,每个光通路都是一个2.5 Gbit/s或10 Gbit/s 的SDH信号;然后由光合波器(又称光复用器)把这些通路信号合并为一束光波,输入到光纤中进行传输;因为路途遥远,中间需要加放大器,才可以到达接收端。 到接收端后,光分波器(又称解复用器)可以把光通路信号再分解开,分别输入到各复用通路对应的接收机中。如图2所示。

  这是DWDM组网的示意图。我们看到,DWDM的网元可分为光终端复用器OTM,光放大器OLA,光交叉连接设备OXC,以及光分插复用器OADM等四种。OTM包含光的发射和接收。OLA完成光信号的放大功能。OXC完成不同波长的交叉连接功能。OADM可以在传输途中上下线路。我们看到,这里的上下线路都是波长,一波长一般承载的是2.5G或10G的SDH信号。

  DWDM不好的地方,或者说不足之处,一是一个波长固定传一路业务,传输不够灵活;二是很难监控到每个光通道的具体情况。为此,人们借鉴了SDH的经验,提出了全光网络,也就是OTN。

  其实OTN的底层还是波分复用,只不过在其上叠加了一个时分复用。下面我们就来看一下OTN的简要原理。如图3和图4所示。

  首先,客户信号进来后,先要映射到OPU。这里OPU有3个速率等级,即OPU1、OPU2和OPU3,分别对应的速率等级是2.5G,10G和40G。当2.5G的信号映射到OPU1后,加上管理和维护开销,成为ODU1,因为开销比特并不多,所以这个ODU1的速率等级还是2.5G。然后一个ODU1可以加上开销比特变为OTU1,也可以4个一组,时分复用为一个ODTUG2。4个ODU1复用后的速率等级是10G,所以一个ODTUG2可以和10G的客户信号一样,映射到一个OPU2。然后OPU2加上开销比特,变为ODU2, ODU2加上开销比特变为OTU2;或者4个一组,西方美食时分复用为一个ODTUG3。因此一个ODTUG3的速率等级是40Gbit/s的。这个ODTUG3也可以直接由16个ODU1复用而成。接下来,道理都差不多, 40G速率等级的信号,可以映射到OPU3,OPU3加上开销比特为ODU3,ODU3加上开销比特为OTU3。

  从OPU到OTU,这一段是属于时分复用的处理,而时分复用目前还只是电处理,而不是光处理。电处理到OTU这一步后,接下来就将进入光域来处理了。前面我们看到,密集波分复用是目前比较理想的光传输技术。那么根据前面介绍的波分复用原理,思考一下:怎么样来对这几个OTU信号进行波分复用呢?

  首先, OTU数据先要映射到光通道OCh;然后OCh加上开销信息后,将其调制到光载波OCC上;然后几个OCC可以波分复用为一个OCG-n.m。这里的n代表系统最多能提供的载波数。所以所有参与复用的OCC数量加起来不会超过n。OCG之后,还要复用一个我们在DWDM时说到的光监控通道信息,才形成最终的OTM信号。

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