TDM (Time Division Multiplex)时分多路复用,即在一个传输介质上传输多路数字化信号的技术,具有可靠、快速等特点。
在MACH2系统中,TDM总线主要用于传输电压、电流等模拟信号,并具有以下特点:串行通讯连接,最大31个数据槽(每个数据槽32字节)加一个校验和数据槽,时钟频率达10.6 MHz(32Hz/3),数据单向传输,一发多收。
ETDM:Electrical Time Division Multiplexing电时分复用光纤通信系统技术的发展<1>在电信的发展史上,还没有哪一种业务象IP那样对通信网带宽的增长速度有如此高的要求,以18个月集成度加倍为标志的摩尔定律对此也有些力不从心,每9个月传输带宽加倍的光纤通信发展为光纤通信技术的进步提供了广阔的用武之地。
同时,光电子与光纤技术的进步为光纤通信系统技术发展提供了强劲的动力。
电时分复用系统比特率更上一层楼1999年以来,10Gbit/S SDH系统和以10Gbit/S为基础的密集波分复用(DWDM)系统迅速投入应用,反映微电子先进水平的是具有768×768VC4交叉连接能力的STM-64分插复用器ADM。
另外,InP材料工艺和HEMT器件的进步使电时分复用(ETDM)的STM-256(40Gbit/s)系统即将走出实验室,这代表了当今微电子技术在传输比特率方面的最高水平。
为此ITU-T已修改G.707建议,增加了40Gbit/s帧结构标准。
随着比特率的提高,光接收机灵敏度下降,如果要限制因光纤影响带来的光功率代价不超过2dB,10Gbit/s系统与2.5Gbit/s系统相比,接收机最低光信噪比OSNR要提高约6dB,40Gbit/s系统又要再提高约6dB,OSNR的提高意味着放大段距离需缩短。
为了使系统升级扩容时能维持放大段距离不变二加大发送光功率似乎是一种解决办法,但这将加剧光纤的非线性影响。
可行的办法是采用前向误码纠错(FEC),以便在再生器接收机输入端低OSNR 情况下仍可得到较好的误码性能。
ITU-T在2000年4月对G.707建议进行修改,利用SDH 的段开销SOH中空余字节以BCH-3码方式增加了FEC可选功能,这一功能可应用到2.5Gbit/s、10Gbit/s和40bit/s SDH系统,预期这一功能可获得2dB的误码性能改善。
对40Gbit /s系统还可以考虑利用喇曼技术来提高OSNR,即在EDFA输入端之前加入1450nm波长的喇曼泵,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有望可获得23dB的喇曼峰值增益。
10Gbit/S和40Gbit/S ETDM系统走向实用还需解决色散补偿问题,与G.652光纤相比,非零色散位移光纤(G.655)所需的色散补偿量可以较少,DCF(色散补偿光纤)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补偿。
对40Gbit/s 系统而言,不仅要补偿色散,还需要补偿色散斜率,与常规光纤相比具有色散及相反斜率的新型光纤(可称为反色散光纤)应运而生,适于支持这一应用。
光纤光栅补偿是一种有潜力的应用,目前需要解决的是温度稳定性和宽波长范围问题。
除了固定补偿外,对于偏振模色散(PMD),还需要自适应补偿,这是高比特率系统投入长距离应用需要认真重视的问题。
随着比特率的提高,光系统对应的网管任务也增多,例如一个10Gbit/s SDH系统包含有64个VC4或4032个VC12,一个40Gbit/S SDH系统则需连带管理256个VC4和16128个VC12,原有的SDH开销中DCC通道的容量(D1—D12:768kbit/s)不足以承载高比特率系统网管消息的传送,为此,ITU-T建议对10Gbit/S和40Gbit/s系统,将DCC的容量扩展到(D1—D256:16384Mbit/S)。
此外,随着比特率提高,SDH帧的比特数增加。
为了在远端缺陷指示(RDI)中仍能反映出足够的误码精度,对于10Gbit/s和40Gbit/s系统,RDI用的字节也需要在M1基础上再增加Mo。
10Gbit/S与2.5Gbit/S系统相比,可用于帧定位的字节(A1、A2)增多了4倍,对40Gbit/s系统更是增加16倍(可有1536个字节),但对帧定位性能的改进已不能起多大作用了,实用上都只选取A1、A2可用字节的子集以求电路简化。
为了互通兼容性,ITU-T规定了40Gbit/s系统统一的A1、A2字节子集(128个字节)。
密集波分复用的路越走越宽由于微电子技术的限制,用ETDM方法实现160Gbit/s系统的可行性还无法预计,采用光时分复用(OTDM)方法的4×40Gbit/s系统将会先于ETDM的160Gbit/s投入应用。
但单波长比特率如此之高将对TMD及色散斜率的补偿提出十分严格的要求,实现难度可想而知。
在目前甚至今后一段时期内,提高传输容量可行且可扩展之路是采用DWDM技术。
DWDM技术的出现,使传输容量的增加进入新时期。
1997年8×2.5Gbit/s系统才投入应用,而1999年16×10Gbit/s已进入干线工程,2000年32×10Gbit/s,或40×10Gbit /S会大范围推广,2001年160×1GGbit/s的使用将会提到议事日程,总容量从Gbit/S 级发展到Tbit/S级仅仅用了五六年的时间。
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。
这一方面依靠缩窄波长间隔。
例如从间隔100GHZ缩为50GHZ,在惨绝光纤放大器EDFA的增益带宽35nm 内可安排的波长数从40增至80,但波长间隔太密将导致对光源波长稳定性及滤波器带宽有相当严格的要求,增加复用波长数的另一方法是开拓更多的可用波长,除了常规的EDFA波长带(即C带)外,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,但C、L和S带的范围尚未有一致的标准,大致的范围是:C带1530-1565nm,L带1570—1610nm,S带1460-1490nm。
鉴于喇曼放大器的成熟性及价格,S波段目前尚不能商用。
另外目前的G.655光纤如果用在S带,则零色散波长要问短波长方向移动,否则S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。
DWDM系统在延长再生段距离方面近年也取得重要进展,据报道美Corvis公司的64×10Gbit/s系统链路由32个EDFA串联组成,每个放大器间距100km,无再生传输距离可达3200km,美Qtera公司已完成了2400km天再生的传输试验,长再生段距离的关键是色散补偿和增益均衡以及控制非线性。
据称一些公司在进行这一长距离试验时并未使用DCF色散补偿光纤,但每隔3个一般EDFA装一个带有增益均衡和色散补偿的放大器(例如先进的EDFA和喇曼放大器)。
纤通信从系统拓展到网络就象SDH系统既有点对点线型应用也有环形与网状网的应用一样,大容量DWDM系统由于应用需要也出现了线型、环形和网状网拓扑结构。
构成光网络的主要设备是光分插复用器OADM和光交叉连接设备OXC,它们的工作都是基于波长的分路和插入。
就目前的技术而言,还做不到全光的波长变换,也就是说仍然是固定波长上、下路和交叉连接,从应用灵活性和波长资源的合理调配而言是不够好的,但至少有波长上、下功能可以构成全光自愈环及具有可生存性的光网络。
目前OADM的水平如以交叉容量表示可达120Gbit/s。
SDH有二纤环、四纤环之分,从实现方式有通道环(又分单向、双向)和复用段环,还可分为专用保护环与共享保护环。
原则上用OADM构成的环也可有上述多种类型,目前已经进行试验和试用的多为光专用通道保护环,也有子网连接保护环。
虽然SDH环与DWDM光环有很多类似之处,但需要指出在组织DWDM环时需注意一些问题。
光环对线路故障的响应是重新选路,新选的路径与正常路径长度、配置等都不同,这涉及到光通道功率预算和色散代价及补偿。
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及色散管理的要求,必要时还需PMD补偿及非线性控制。
另外,如要实现类似复用段共享环的光环,没有波长转换功能是很难完成自愈保护的,因为很难避免选路时的波长冲突。
作为一个光网络,它的配置、性能监视等对干网络运行是十分重要的,这种监视需要分别在SDH通道层、复用段层、再生段层、光通路层、光复用层与光传输层等进行,以便实时检测各层性能,有利于协调各层的保护倒换措施。
因此ITU-T加强了对光传送网分层结构的研究,规范了各层的必要功能。
全光网络发展趋势的探讨周志敏山东莱芜钢铁集团公司动力部周纪海武汉理工大学信息工程学院摘要:本文阐述了全光网络的传送技术和在全光网络中的光交换技术,并简单介绍了WDM光网络中的关键器件,探讨了全光网络的控制和管理技术。
1.概述20世纪90年代以来,随着光纤通信技术的迅速发展,许多学者提出了“全光网络”的概念,其本意是信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、再生和交换/选路,中间不经过任何光电转换,以达到全光透明性,实现在任意时间、任意地点、传送任意格式信号的理想目标。
全光网络由光传输系统和在光域内进行交换/选路的光节点组成,光传输系统的容量和光节点的处理能力非常大,电子处理通常在边缘网络进行,边缘网络中的节点或节点系统可采用光通道通过光网络进行直接连接。
光节点不进行按信元或按数据包的电子处理,因而具有很大的吞吐量,可大大地降低传输延迟。
不同类型的信号可以直接接入光网络。
光网络具有光通道的保护能力,以保证网络传输的可靠性。
为了提高传输效率,也可以简化或去掉SDH和ATM等中有关网络保护的功能,避免各个层次的功能重复。
由于光器件技术的局限性,目前全光网络的覆盖范围还很小,要扩大网络覆盖范围,必须要通过光电转换来消除光信号在传输过程中积累的损伤(色散、衰减、非线性效应等),进行网络维护、控制和管理。
因此,目前所说的“光网络”是由高性能的光电转换设备连接众多的全光透明子网的集合,是ITU-T有关“光传送网”概念的通俗说法。
ITU-T在G.872建议中定义光传送网为一组可为客户层信号提供主要在光域上进行传送复用、选路、监控和生存性处理的功能实体,它能够支持各种上层技术,是适应公用通信网络演进的理想基础传送网络。
2.光传送技术大容量光传送技术是最先应用于光网络中的技术,技术的发展主要围绕以下几点展开:2.1提高单信道速率主要有ETDM和OTDM方式,ETDM应用最广泛,目前40Gb/s的ETDM系统即将进入实用,更高速率的系统也处在研发之中,其中的关键技术是色散补偿和偏振模色散补偿。