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基于WDM技术光传送网的生存性分析
罗启彬;邱昆;张宏斌
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】2001(030)004
【摘要】研究了基于波长路由的WDM光传送网结构中的生存性问题,并从降低WDM光网络的成本、充分利用网络有限资源出发,提出了一种基于自愈环+网状网的WDM光传送网的自愈方案.该方案能根据业务和故障的具体情况,动态地分配网络的光纤及波长资源,增强了WDM光网络的灵活性和生存能力.且该方案构架于WDM光层之上,可根据节点对间业务的不同要求,分别采用不同的自愈保护方案,以满足不同用户业务对自愈性能的实时要求.
【总页数】5页(P335-339)
【作者】罗启彬;邱昆;张宏斌
【作者单位】电子科技大学;电子科技大学;电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
【相关文献】
1.基于遗传算法的WDM光传送网恢复优化算法 [J], 霍晓莉;李艳和;戴无惧;张汉一;何永琪
2.基于mesh的新一代光传送网生存性研究 [J], 樊自甫;万晓榆;李秉钧
3.全光传送网的生存性技术 [J], 林新棋;吴大鹏
4.WDM光传送网生存性以及多层网络恢复策略 [J], 刘雪原;张杰;顾畹仪
5.WDM光传送网中基于链路状态等级的动态路由与波长分配算法 [J], 齐小刚;刘三阳
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WDM与PSPON相结合的接入系统与传输发表时间：2008-11-03T16:44:00.750Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：王辉元[导读] 摘要：在无源光接入系统中引入波分复用技术，可以大大提高光纤带宽的利用率，更好的解决接入网瓶颈问题。
摘要：在无源光接入系统中引入波分复用技术，可以大大提高光纤带宽的利用率，更好的解决接入网瓶颈问题。
关键词：WDM PSPON PON 接入传输无源光网络（PON）是指光分配网络（ODN）中不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。
PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本。
而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接入时才投入。
它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易。
因此这种结构可以经济地为居家用户服务。
一、无源光接入网络的结构无源光网络（PON）是光接入网（OAN）中的一种，主要由光纤线路终端（OLT），光纤分配网络（ODN）和光网络单元（ONU）组成。
图1所示为OAN的一种通用参考配置，OLT提供网络侧接口并连至一个或多个ODN，完成下行电到光、上行光到电的转换，以及分配和控制各信道的连接，并对各个光电接口实施监控、提供操作、维护、管理功能。
ODN为OLT和ONU提供光传输手段，主要功能是完成光信号功率的分配，完全由光纤无源器件组成，也是PON名称的由来。
ONU提供用户侧接口并和ODN相连，完成下行光到电和上行电到光的转换，还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能，实现各类业务的接入。
图1 OAN的参考配置 ONU由核心功能块、服务功能块与通用功能块组成。
其核心功能块包含以下功能：（1）用户和服务复用功能，包含装配来自各用户的信息和分配要传输给各用户的信息以及连接单个的服务接口功能；（2）传输复用功能，包括分析从ODN过来的信号并取出属于该ONU的部分以及合理的安排要发送给ODN的信息；（3）ODN接口功能，提供一系列与ODN的光物理接口。
下一代接入网的解决方案--WDM-PON详细介绍目前光纤接入网主要采用EPON或GPON，上下行均工作在单一波长，各用户通过时分的方式进行数据传输。
这种在单一波长上为每用户分配时间片的机制，既限制了每用户的可用带宽，又大大浪费了光纤自身的可用带宽。
将WDM技术引入到PON系统中，即WDM-PON，可以将用户接入带宽增加数倍乃至数十倍，满足用户的终极需求，因此WDM-PON也被认为是下一代接入网的解决方案。
技术方案在WDM-PON系统中，多个不同波长同时工作，因此最直接的WDM-PON方案是OLT中有多个不同波长的光源，每个ONU也使用特定波长的光源，各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作。
如果波长数越多，需要的光源种类也越多，带来严重的仓储问题，这对ONU尤其突出。
由于存在严重的ONU仓储问题，固定光源的解决方案难以应用于商用WDM-PON系统，因此使用无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识，基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。
无色ONU的实现技术根据使用的器件不同可分为可调激光器、宽谱光源和无光源三类。
可调激光器是使用波长可调的激光器使ONU可以工作在不同的波长，可调激光器也工作在特定波长，但可通过辅助手段对波长进行调谐，如电调谐、温度调谐和机械调谐，这样在系统中可使用同样的激光器以产生不同的工作波长。
但是可调激光器比传统PON系统中使用的激光器更为复杂，价格也较为高昂，因此在目前的WDM-PON系统中一般不采用。
第二种方案是在ONU中放置一个宽谱光源，发出的光从ONU出来后，再接一个WDM 设备，比如薄膜滤波器或者AWG，对信号进行谱分割，只允许特定的波长部分通过并传输到位于中心局的OLT。
这样各个ONU具有相同的光源，但由于它们接在WDM合波器的不同端口上，从而可为每个通道生成单独的波长信号。
ONU中采用宽谱光源的WDM-PON系统如图1所示。
宽谱光源可采用SLED、ASE-EDFA和ASE-RSOA等。
正交频分复用无源光网络何永琪;林邦姜;李巨浩【摘要】认为当采用低频段的射频资源时，色散导致的双边带功率衰落对正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）的影响很小。
基于时分复用（TDM）架构的OFDM-PON ，充分利用正交频分复用（OFDM）技术的优势与TDM架构的无色性，与现有的以太网无源光网络（EPON）、千兆比无源光网络（GPON）兼容性高，是解决上行无色性传输的最优方案。
基于OFDM的时波分复用无源光网络（TWDM-PON）充分利用了OFDM调制优势，用来提升单载波容量，在不改变TWDM-PON系统结构情况下，实现100 Gbit/s的高速接入，是未来无源光网络的重要候选方案。
%In this paper, we propose that the power fading of double sideband for OFDM-PON induced by chromatic dispersion is smal when using low radio frequency (RF). The OFDM-PON based on time division multiplexing (TDM) architecture is the best solution for uplink colorless transmission. This makes ful use of the advantages of OFDM technique and colorless TDM architecture and is highly compatible with existing EPON and GPON. Time wavelength division multiplexing (TWDM) PON based on OFDM is a strong candidate for future PON, which makes ful use of OFDM modulation to increase the capacity of a single carrier without changing the structure of TWDM-PON system, achieving 100 Gbit/s high-speed access.【期刊名称】《中兴通讯技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P6-8)【关键词】正交频分复用;无源光网络;时分复用;时波分复用【作者】何永琪;林邦姜;李巨浩【作者单位】北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京100871;北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京100871;北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京100871【正文语种】中文【中图分类】TN929.1随着云计算、高清视频、在线游戏等新互联网业务的爆炸性增长，无源光网络亟需升级以支持更高的数据速率。
中国电信上海研究院蒋铭推动WDM-PON技术成熟和产业
应用
卞海川
【期刊名称】《通信世界》
【年(卷),期】2018(0)13
【摘要】中国电信上海研究院基础网络部副主任蒋铭在“2018年5G承载技术发展研讨会”上，介绍了WDM-PON技术应用于5G前传的优势，以及目前中国电信在WDM-PON技术的相关进展。
【总页数】1页(P44)
【作者】卞海川
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.推动技术应用和安全管理掌握技术发展的主动权--访信息产业部电信研究院总工蒋林涛 [J],
2.中国电信蒋峥5G毫米波不可或缺,将推动智能化产业升级 [J], 刘婷宜
3.中国移动:乘上"新基建"快车"5G+北斗"加速赋能千行百业——访中国移动上海产业研究院智慧交通产品一部副总经理蒋鑫 [J], 徐红
4.蒋林涛——信息产业部电信研究院总工程师标准完善将推动IPTV产业发展 [J],
5.信息产业部电信研究院蒋林涛总工呼吁——系统优化网络确保宽带应用持续发展 [J],
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基于动态资源分配的WDM-PON 结构研究任丹萍，寿国础，胡怡红北京邮电大学继续教育学院通信网络测试中心，北京 (100876)E-mail ：Apple_ren06@摘 要：文章简要分析了WDM-PON 的系统结构，提出了逻辑组的概念，通过选择最佳的逻辑组数目来降低系统成本，提高系统资源利用率。
并采用动态带宽分配算法实现WDM-PON 中波长/时隙的分配，最后对该结构进行了仿真性能分析。
关键词：WDM-PON ，结构，动态带宽分配，逻辑组 中图分类号：TN929.111. 引言对下一带接入网，光纤到家（FTTH ）的目标是为每个用户提供100Mbps 的带宽以支持高数据速率的业务。
利用光纤丰富带宽的无源光网络（PON ）被认为是实现FTTH 的最佳方案，其中，波分复用（WDM ）PON 由于容量大、易升级、网络安全性高而受到越来越多的关注。
WDM －PON 系统由光线路终端(OLT)、远端节点（RN ）和多个光网络单元ONUs 组成，结构如图１。
OLT 和ONUs 之间通过多波长收发器进行通信，每个ONU 有多个收发器与OLT 进行通信，所以逻辑上OLT 和ONU 之间是点到点的网络拓扑，RN 则对波长进行分路和合路[1]。
WDM －PON 有以下优点：（1）协议和数据传输透明，（2）基于点到点连接的QoS 保证，（3）高安全性（4）易扩展和更新。
尽管WDM －PON 有许多优势，但考虑到WDM －PON 的高系统成本和光系统的稳定性问题，WDM －PON 的商业应用还不成熟。
1λ2λnλ一般的WDM －PON 结构中，每个ONU 的波长数目是固定的，系统在硬件配置和资源管理方面较简单。
但是，对于长时间的高突发流量或不平衡的流量模式，这种结构波长的利用率较低[2]。
一些关于WDM/TDM 混合结构的研究建议用软件方法（动态带宽分配）来控制带宽[3] [4]。
但是，这种方法仍然不能够解决每个ONU 使用固定波长数目的问题。
文章中提出了一种在硬件上支持动态波长分配的WDM －PON 结构，并采用资源分配算法实现细粒度的带宽分配。
2. 系统结构2.1 系统结构原理为了克服固定波长结构的限制，文中提出的结构分两个层面实现波长资源管理：系统硬件层和软件层。
在这种结构中，多个ONUs 通过RN 与一个OLT 相连[5]。
假设在上行/下行中有N 个波长和M×K 个ONUs ，且N ≥M×K 。
系统的设计参数是系统成本和资源动态分配率。
该结构的最终目标是系统成本最小，资源动态分配率最佳。
收发器是影响系统成本的主要因素，系统成本随着ONU 中收发器数目的增加而增加。
，如果每个ONU 分配一个波长，那系统的成本就是M×K ，而资源动态分配率是1。
另一种极端情况是如果每个ONU 分配N 个波长，则就要配备N 个收发器，此时每个ONU 的资源动态分配率是N ，而系统成本是N×M×K 。
前者的资源动态分配率较低，后者的系统成本较高。
D λD nλDn λ−D λλ文中采用逻辑组的概念来减低系统成本，逻辑组由一组ONUs 组成。
实际中每个逻辑组覆盖位于同一地域的用户。
每个逻辑组中ONU 的数目可以相同也可以不同。
这里假设每个逻辑组含有相同数目的ONUs ，位于同一个逻辑组的ONUs 共享波长。
逻辑组的体积与系统成本和资源动态分配率密切相关。
随着逻辑组体积变小，系统成本降低，分配率也减小。
当逻辑组体积变大时，分配率增大，但系统成本也增加。
因此，应该设置最佳的逻辑组体积K 以实现合理的动态资源分配和可承受的系统成本。
图2给出了文中提出的WDM －PON 的结构，OLT 采用多激光二极管（LD ）阵列用于下行传输和多光二极管（PD ）阵列用于上行传输，并用控制器控制光器件和带宽分配。
ONU 中的光器件与OLT 中的相似，PD 阵列用于下行传输，LD 阵列用于上行传输。
ONU 也用控制器控制光器件和带宽分配。
RN 采用光器件实现对波长的分路和合路。
2.2系统中下行和上行传输下行方向，OLT 向所有的ONU 广播下行数据。
OLT 把数据编码到 N 个独立的波长上，然后将这N 个波长复用到一根光纤。
当到达RN 时，N 个波长被解复用，这些波长再重组为波长组用来定义每个逻辑组，每个逻辑组中的波长通过广播方式分配给该逻辑组中的每个ONU 。
在ONU 中，光信号转换为电信号。
每个ONU 通过认证消息接收信息。
上行方向，每个ONU 通过OLT 端的请求/授权消息进行资源分配。
当ONU 被授权n 个波长时，ONU 用这n 个波长编码上行数据。
同一逻辑组中的波长在RN 中进行合并，经过Ｋ阵列的分路器分路后，同一逻辑组中的每个波长在合路器中将来自不同ONUs 的片断融合在一根光纤中。
经合并后，同一逻辑组中的波长在AWG 中复用。
最后每个逻辑组中的波长经过另一个WD Ｍ复用器复用到一根光纤。
3. 资源管理在系统的硬件上，波长被分配给每个逻辑组。
动态资源分配算法利用分配的波长采用扩展的多点控制协议（MPCP ）实现时隙分配[6]。
请求时隙时，ONU 在报告消息中记录当前队列的长度。
分配时隙时，OLT 在授权消息中记录授权时隙的长度。
如果给ONU 授权的时隙相当于多个波长，需要通知ONU 分配的波长信息。
MPCP 中的其他函数包括时间同步与EPON 中的相同。
MPCP 的帧结构如图3。
OLT 采用下面的算法进行动态资源分配。
该算法分两个步骤：步骤１更新每个ONU 的队列长度；步骤２给每个ONU 分配授权资源。
算法中用到的参数及其含义如下： －［g ］： 逻辑组的数目（１，…，Ｍ） －［i ］：ONU 的数目（1，…，K ） －[][]_[1]g i avg QL t −:[1]t −时刻[][]g i ONU 队列长度的加权平均值－[][][]g i QLt ：[]t 时刻[][]g i ONU 队列的长度－[]__g Total avg QL ：逻辑组[]g 中所有ONUs 的队列长度的加权和 －[][]maxg i A W ：可授权[][]g i ONU的最大长度－_Extra BW ：[][][][]max([1][1])g i g i A Wt W t −−−∑■步骤1OLT 计算每个ONU 的队列长度的加权平均值◆接收到来自ONU 的报告消息4REGISTER_ACK (0D=0x00-06)Figure 3.MPCP massage format for dynamic resource allocation图 3MPCP 实现动态资源分配的消息格式[][][][][][]_[1](1)_[2]([1]),01g i g i g i avg QL t a avg QL t a QL t a −=−×−+×−≤≤◆接收到来自逻辑组中最后一个ONU 的报告消息 －[][][]___[1]g g i Total avg QL avg QL t =−∑－[][][][]max max_[]___g i g i A A total g avg QL W W Total avg QL =× ■步骤2OLT 给每个ONU 分配时隙 如果[][][][][1]max (_[1])g i g i t A req size W t −≤−[][][][][1][1]__g i g i t t grant size req size −−= [][][][]max [1][]_g i g i A t W t req size −=否则[][][][][1]max _[1]g i g i t A grant size W t −=−[][][][]max max [][1]g i g i A A W t W t =−如果ONU 请求的时隙_req size 小于OLT 能授权ONU 的最大时隙max A W ，那么ONU 被授权的时隙为_req size ，多余的资源（max _A W req size −）将累积下来供其他需要更多资源的ONU 使用。
如果ONUs 请求的时隙超过了max A W ，这些ONUs 将通过其他步骤来分配更多的资源。
[][]max _max (_)[]g i A Total A N LimitedMax Extra BW W t =×+−∑*[][][][][][]max [1](_/_[])_max g i g i g i A Wt avg QLavg QL t Total A +=×∑4. 性能分析最后，文中对该WDM-PON 结构的性能进行了分析。
在仿真时，假定了系统中有256个ONUs ，256个波长用于上行/下行传输，每个波长上的速率为1Gbps ，总的上行/下行数据速率为256 Gbps 。
仿真的拓扑结构如图4，其他的仿真参数见表1。
我们根据系统成本和资源动态分配率来评估系统的性能,并选择了一个ONU 来观测系统的资源动态分配率。
流量动态分配率是指被选择的ONU 产生的流量与所有ONUs 产生的流量的平均值的比值。
图4逻辑拓扑结构表 1.性能分析参数参数 数值 波长数目[W] 256 ONU 数目[N]256成本系统中收发器的个数逻辑组的个数[最大值，最小值][256，1] 每个波长的数据速率 1Gbps 动态变化范围1，2，3图5给出了系统成本随逻辑组的个数变化曲线。
系统成本由系统中总的收发器数目决定，收发器的数目等于逻辑组的数目与波长数目的乘积。
从图5可以看出，随着逻辑组数目的增加，系统成本也增加，同时系统有更高的资源动态分配率。
图6给出了系统资源动态分配率的仿真结果，随着逻辑组数目的增加，系统资源的动态分配率越大，同时系统的成本也越高。
系统的动态分配率要依赖ONUs 流量需求来达到最佳。
由仿真结果可以看出,在系统动态分配率一定的情况下,ONU 有带宽需求时，系统能够分配的资源将逐渐达到极限。
如果系统的动态资源分配率较低，系统就不能满足高分配率的流量需求。
在图6中，当流量动态分配率是3，逻辑组的数目小于4时，由于系统的资源动态分配率较低，系统不能满足流量动态分配率。
但是，如果系统的资源动态分配率大于流量的分配率，同样会浪费系统开销。
在图6（b ）中，当流量动态分配率是3，逻辑组的数目大于8时，由于较低的流量分配率，系统的分配率就达不到充分利用。
因此，应根据流量分配率来选择逻辑组的最佳数目。
10101010Logical Group SizeS y s t e m C o s t图 5 系统成本Figure 5. System CostLogical Group Size S y s t e m D y n a m i c s [G b p s ](a) Offered Traffic Load=0.6Logical Group SizeS y s t e m D y n a m i c s [G b p s ](b) Offered Traffic Load=0.85. 总结WDM －PON 能够给每个用户提供丰富的带宽，但需要进一步降低系统成本。
