光网络基本概念

光传输与网络课程设计一、教学目标通过本章节的学习，学生将掌握光传输与网络的基本概念、原理和应用；了解光纤通信的原理和过程，掌握网络协议和拓扑结构；培养学生运用光传输与网络知识解决实际问题的能力；增强学生对信息技术领域的兴趣和好奇心，培养学生的创新精神和团队合作意识。

二、教学内容本章节主要包括以下内容：1.光传输与网络的基本概念：光通信的发展历程、光纤通信的优点和应用领域；2.光纤通信原理：光波的产生与传输、光纤的导光原理、光纤通信系统的组成；3.网络协议与拓扑结构：OSI模型、TCP/IP协议、常见网络拓扑结构及优缺点；4.光传输与网络技术在现代通信中的应用：数据中心、5G网络、物联网等。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：通过讲解光传输与网络的基本概念、原理和应用，使学生掌握相关知识；2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光传输与网络技术在现代通信领域的重要性；3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，加深对光纤通信原理的理解；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。

四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《光传输与网络技术》等相关教材；2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，以便学生深入研究；3.多媒体资料：制作课件、视频和动画，直观展示光传输与网络技术的相关原理和应用；4.实验设备：光纤通信实验装置，供学生进行实验操作。

通过以上教学资源的支持，学生将能够更好地学习光传输与网络知识，提高实际应用能力。

五、教学评估本章节的评估方式将包括以下几个方面：1.平时表现：通过学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现，评估其对光传输与网络知识的理解和应用能力；2.作业：布置相关的练习题和案例分析报告，评估学生对知识的掌握和运用能力；3.考试：安排一次期末考试，以闭卷形式评估学生对本章节知识的全面理解和应用能力。

第9章光纤通信网经过几十年的发展，光纤通信技术已达到了较高的水平，在各类网络中都得到了广泛的应用。

传统的光纤通信技术主要满足点到点之间的高速传输，在光纤通信向网络化发展中存在着一些问题，就限制了光纤通信的进一步发展。

目前，光纤通信技术正向着高速化、网络化、全光化和集成化方向发展，以更加充分利用光纤的频带资源，适应信息社会的需要。

本章中将对光纤通信网包括SDH传送网、光纤接入网和WDM光网络的应用、发展情况作一介绍。

9.1 SDH传送网9.1.1 基本概念通常，网络可泛指提供通信服务的所有实体及其逻辑配置。

对网络的功能描述可以有不同的角度，一般地，从信息传递角度看网络就是传送网，也即传送网是完成信息传送功能的手段，是网络逻辑功能中完成传送有关功能的集合。

为了便于网络的规划、设计和管理，必须规范一个合适的网络模型，其应具有规定的结构和标准化的功能元件。

通常为使网络结构的描述变得灵活和简单，采用分层和分割的概念和方法。

例如，我国SDH传送网由长途网（又分一级干线和二级干线网），中继网和用户网组成。

从逻辑上看，可分别从纵向划分为层（包括电路层、通道层和传输媒质层）和横向划分为一个互连的子网络。

在对网络进行描述时，通常使用网络结构元件。

网络结构元件是用来描述传送网结构的基本元件，按其执行的功能划分为参考点、拓扑元件、传送实体和传送处理功能等4类基本功能元件。

1. 拓扑元件（T opological Component）拓扑元件是以同类型参考点之间的拓扑关系来描述传送网的一种结构元件，分为三类，即层网络、子网络和链路。

（1）层网络（Layer network）层网络又称传送层网络，是拓扑元件的一种．泛指能将一组相同类型的接入点连在一起、传送信息的逻辑实体。

在传送网的分层模型中，每一层网络均为其相邻的上一层网络提供传送服务。

提供传送服务的层称为服务者（server），使用传送服务的层称为客户（client），相邻的层网络之间构成客户与服务者的关系。

PON网络基本知识PON网络介绍：GPON(Gigabit-Capable PON) 千兆无源光网络 | 吉比特无源光网络 | 无源光网络,技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。

GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了IT U-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2 月和6月完成了G.984.3的标准化。

从而最终形成了GPON的标准族。

基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的 OLT(光线路终端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元 )，连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的 ODN(光分配网络)以及网管系统组成。

对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达 2.5Gbi t/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。

提供QoS的全业务保障，同时承载ATM 信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。

承载 GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的 8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。

作为电信级的技术标准， GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。

GPON的标准在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet 业务，包括IP 业务和MPEG视频流)、 PSTN业务(POTS，ISDN业务) 、专用线(T1，E1，DS3，E3和ATM业务)和视频业务( 数字视频)。

GPON中的多业务映射到ATM 信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。

GPON的种类GPON相关终端产品与EPON基本类似,主要分为三种:1）面向大客户、商业用户为主的FTTH/FTTO等类终端，一般称SFU/SBU型ONU。

全光⽹络介绍-论⽂型1全光⽹络技术及发展⼀、前⾔21世纪的到来，⼈类社会进⼊了信息化⾼速发展的时代，随着Internet的迅速发展，信息⽹络的应⽤渗透到社会的各个领域。

信息通讯量的急剧增加和全业务服务的需要，使得现有的基础⽹络难以适应。

现有通信⽹络中，各个节点要完成光/电、电/光的转换，⽽其中的电⼦器件在适应⾼速、⼤容量的需求上，存在着带宽限制、时钟偏移、严重串话、⾼功耗等缺点，因此产⽣了通信⽹中的“信息瓶颈”现象。

⽽光纤通信技术凭借其巨⼤潜在带宽容量的特点，成为⽀撑通信业务中最重要的技术之⼀。

为了充分发挥光纤通信的极宽频带、抗电磁⼲扰、保密性强、传输损耗低等优点，⼈们提出了全光⽹的概念。

⼆、全光⽹的概念全光⽹的含义是指⽹络中端到端⽤户节点之间的信号通道保持着光的形式，信号传输与交换全部采⽤光波技术，即数据从源节点到⽬的节点的传输过程都在光域内进⾏，在各⽹络节点的交换则使⽤⾼可靠、⼤容量和⾼度灵活的光交叉连接设备。

由于⽹络中不⽤光电转换器，允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传输具有透明性。

为区别于现有光通信⽹络，上述性能的光通信⽹络我们称为全光⽹。

三、全光⽹的主要技术全光⽹的主要技术有光纤技术、SDH、光交换技术、OXC、光复⽤／去复⽤技术、⽆源光⽹技术、光纤放⼤器技术等。

3.1光纤技术光纤作为传输光信息的载体，光纤技术的发展直接决定着光⽹络技术的发展。

当光纤的直径减⼩到⼀个光波波长时，光在其中⽆反射地沿直线传播，这种光纤称为单模光纤。

单模光纤传输具有内部损耗低、带宽⼤、易于升级扩容和成本低的优点。

下⾯介绍⼀下单模光纤传输的特性及对传输速率的影响：1、频带宽，通信容量⼤。

⽬前可⽤的850nm波长区、1310nm波长区和1550nm波长区所对应的固定带宽就有约60THz。

巨⼤的频带带宽是光纤最突出的优点，这对传输各种宽频带信息意义⼗分重要。

2、损耗低，中继距离长。

单模光纤的衰减特性有随波长递增⽽减⼩的总趋势，除了靠近1385nm附近由OH根造成的损耗峰外，在1310nm-1600nm间都趋于平坦。

全光网络组网方案全光网络，指的是将传输介质全部采用光纤，实现信息的光传输和光交换。

相比传统的以铜缆为主的网络，全光网络具有传输带宽大、传输距离远、抗干扰性强等优点，被广泛应用于各个领域。

本文将探讨全光网络的组网方案，以满足不同应用场景的需求。

一、全光网络基本组网结构全光网络的基本组网结构包括：光纤传输系统、光分配系统、光放大系统、光交换系统和光监控系统。

其中，光纤传输系统负责将信号进行传输，光分配系统用于分配光纤资源，光放大系统实现信号增强，光交换系统实现不同光信号之间的交换，光监控系统用于监控网络的运行情况。

二、全光网络组网方案1. 汇聚型全光网络汇聚型全光网络主要应用于大规模的数据中心、通信基站等场景。

其组网方案包括光分配、光放大和光交换三个部分。

光分配通过光分配系统将光纤资源分配给各个数据中心、通信基站，实现信号的传输。

光放大通过光放大系统对信号进行增强，以弥补信号的衰减。

光交换通过光交换系统实现数据中心、通信基站之间的光信号交换，实现高效的数据传输。

2. 接入型全光网络接入型全光网络主要应用于企业、学校、住宅小区等场景。

其组网方案主要包括光分配和光放大两个部分。

光分配通过光分配系统将光纤资源分配给不同的企业、学校或住宅小区，实现信号的传输。

光放大通过光放大系统对信号进行增强，以弥补信号的衰减。

接入型全光网络能够满足不同用户对高速宽带的需求，提供稳定可靠的网络连接。

3. 骨干型全光网络骨干型全光网络主要应用于城域网和广域网的组网。

其组网方案包括光分配、光放大和光交换三个部分。

光分配通过光分配系统将光纤资源分配给不同的城域网节点或广域网节点，实现信号的传输。

光放大通过光放大系统对信号进行增强，以弥补信号的衰减。

光交换通过光交换系统实现不同城域网节点或广域网节点之间的光信号交换，实现高速稳定的数据传输。

4. 特殊应用型全光网络除了上述的汇聚型、接入型和骨干型全光网络，全光网络还有一些特殊应用型组网方案。