光層保護機制

SDH／SONET這個主流傳送技術使用的網絡保護機制是已成事實的行業标準。網絡保護的新方法是在接入網中趨向于采用雙歸（或無保護）技術，在城域網中采用SDH／SONET自愈環，在長途傳輸網則采用1∶1或1∶N（主要的）線性保護技術。但是，随着光網絡向智能化方向發展，迫切需要一些适用于多種網絡拓撲結構（如環形網、互連環形網、格形與環形混合網、格形網）的全新光層保護機制。

設計這些保護機制時應将交換、組播及衰減控制等功能集成在一起。比如，目前最流行的環形網保護機制是二纖單向通道倒換環（UPSR／2）和二纖雙向線路倒換環（BLSR／2）。最近它們都被搬到光層上，實現了諸如光信道專用通道保護環（OCh－DPRING，基于光UPSR）和光複用段共享保護環（OMS－SPRING，基于光BLSR）等光層保護機制。

集成全光交換機使環形網更容易向互連環、格形與環形混合網、格形網擴展。采用帶增益控制和組播功能的快速全光交換機，就可以将虛拟保護環形網疊加在物理格形網上，結果是業務恢複得更快，運營商也因此能提供與衆不同的業務。

動态全光網絡

用戶對高帶寬數據業務的需求持續增長，加之最近光通信技術所取得的進展，促進了動态智能光網絡的出現。智能化光層提供多種服務，如信道動态分配、光功率監控、光層保護和突發光交換。無論是全光網還是基于光電光（OEO）的網絡，上述新功能的引入使DWDM光網絡能夠實現動态波長分配。它們的控制平面可建立在網絡管理系統、GMPLS或突發全光交換機之上。然而，它們對光層功能的要求都是相似的。

動态波長分配要求更好地适應物理層的變化。在OEO網絡中，波長終接于每一個節點。這限制了光給波長所經過的每一個鍊路帶來的影響，允許在每條鍊路上實現光功率的簡單均衡（發射機輸出功率）。因此，在OEO網絡中瞬間效應主要影響光放大器。例如，在節點D和G之間新增加的波長，将導緻放大器1的光信号輸入功率升高，從而使相連的信道增益衰減3dB。在光放大器2和3的光功率則減小兩倍，使節點F的接收功率顯著下降。因此，将會觸發業務中斷的告警和保護倒換。為了避免這個問題，鍊路放大器應能随輸入功率的變化而自動調節增益。集成光交換機技術非常适合于這種設備的設計要求。

顯然交換速度非常重要。增加新波長既可以快速提供也可以慢慢逐步提供。快速操作将能使光通道在保護倒換被觸發之前已保持穩定。所需的穩定時間幾乎是微秒級的（與具體應用相關），這對于全光器件或許是不可能的。

逐漸新建波長的相應功率增長也相對緩慢，對已建信道的影響幾乎可以忽略不計；因此波長達到穩定的時間也相應地可以放寬一些。缺點是建立連接所需時間較長且增加了整個過程的複雜性。

全光組播

由于應用對帶寬的需求呈指數式增長，人們對組播在分組交換網中的應用做了大量的研究。通過把面向分組網的組播技術推廣到光學領域，運營商能夠提高寬帶圖像、高清晰度電視、存儲區域網（SAN）、多媒體業務的傳輸性能。此外，還可以獲得其它好處，如可實現網絡優化（減少網絡中收發機的數量、延長網絡節點間的“虛”連接、波長彙集、減少波長數目）。這吸引了人們對光層組播網絡的興趣。光層組播是指點到多點的光層連接。全光組播是指光輸入功率在節點的多個端口間分配。

光分插複用器

當今，SDH／SONET環形網已在城域網中廣泛使用，因此要建立和發展城域網，必須充分考慮大規模光纖環形網的存在。這意味着DWDM技術的初期部署必須是在環形網上，并采用混合格形網結構作為疊加網。

可重配置的光分插複用器（R－OADM）是在環形網上部署DWDM動态系統的必要設備。這種波長重配置功能允許運營商快速地配置網絡，從而很快可獲得新的收入。全光可重配置能力也使網絡向更複雜的格形環形網或格形網演進更加容易。

全光交換機的發展為R－OADM提供更多的光層功能。比如，全光交換機能提供上下路功能。增益控制有利于波長的重新配置，而組播功能則提供了上下多路信号的功能。上下路是在互連環上配置波長以及在節點之間共享單波長帶寬和提供保護結構所必需的。

全光交換機發展成為一個多功能的全光型設備，使許多以前無法實現的新應用變成現實，如實現動态全光網、突發型光交換、測試設備和延遲線等。可以相信，基于這些應用的新一代網絡将能以很低的成本提供更多的新業務。