光粗波分复用技术与应用

雷建设

ＣＷＤＭ技术

　　多业务宽带城域网正逐渐成为电信和网络建设的热点，随着城域网中业务的不断丰富和增加，对城域网的容量要求也越来越高。然而，在目前的城域网中，许多已敷设了光纤的运营商其传输资源已非常有限，因此要增加城域网带宽容量。增加光路带宽的方法有两种：一是提高光纤的单信道传输速率；二就是增加单光纤中传输的波长数，即波分复用技术（ＷＤＭ）。ＷＤＭ利用光复用器将不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输，在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，并接到不同的接收设备。ＤＷＤＭ（密集波分复用）的巨大带宽和传输数据的透明性，无疑是当今光纤应用领域的首选技术，人们自然也希望能将其作为城域网的传输平台。城域网具有传输距离短、拓扑灵活（环型、星型、网状网等）和业务接口复杂多样化，而ＤＷＤＭ一般不提供低速接口，不能适应城域网复杂的各种接入方式，如照搬主要用于长途传输的ＤＷＤＭ，必然带来成本上过高。同时ＤＷＤＭ对城域网的灵活多样性也难以适应。是否有可能以较低的成本享用波分复用技术呢？面对这一宽带需求，ＣＷＤＭ（粗波分复用）应运而生。

　　ＣＷＤＭ是一种波分复用技术，它能够延续ＤＷＤＭ的技术优势，具有ＤＷＤＭ技术所不具备的多业务接口、低成本、低功耗、小尺寸等优点。它利用光复用器，可以把在不同光纤中传输的波长复用到一根光纤中传输；在链路的接收端，利用解复用器再将波长恢复为原来的波长。相对于ＤＷＤＭ来说它复用波长之间间隔比较宽，为２０ｎｍ，最多可复用８个波。因此ＣＷＤＭ对激光器、复用／解复用器的要求大大降低，同时在不需要放大器的情况下可以传输５０～８０ｋｍ，采用这种方式建设城域网或网络扩容，可极大地减少组网成本。

　　目前，电信市场正处在相对低迷阶段，运营商紧缩开支，更重视投资小、回报快的项目。城域网和接入网的带宽瓶颈仍然存在，ＷＤＭ系统需求仍很大。ＣＷＤＭ系统的出现正好顺应了这个形势，它能有效的提供高的带宽，而比ＤＷＤＭ便宜６０％以上，正在越来越受到运营商的青睐。ＣＷＤＭ的器件成熟，标准也在加紧制定，国内和国际上这个市场已经启动。

ＣＷＤＭ应用于城域网的优势

　　据国内有关研究报告中预测显示：城域光网络将成为近年传输网建设的核心，ＣＷＤＭ将成为城域网建设中的热点。

　　ＣＷＤＭ技术是应宽带城域网的需求而发展起来的。有调查表明，在我国沿海发达地区，有些市话光缆纤芯使用率已达７０－８０％；而且过去的城域网以ＳＤＨ网络占主导地位，主要是考虑传输话音，因此无论带宽提供还是从接口种类，它们都难以适应传输新兴业务的需要；另一方面，现在越来越多的用户要求提供端到端的波长或子波长出租业务。

　　这些需求和现状正好可以用低成本的ＣＷＤＭ设备加以解决，而且不必抛弃过去的设备和新增光路。在建设宽带城域网方面，用ＣＷＤＭ传输系统与高性能路由交换机结合，就可以从路由交换端口直接驱动光传输设备，同时路由交换机对各波长和数据流都可以进行分插处理。因此这种配置可方便构成宽带ＩＰ城域网。

　　ＣＷＤＭ用很低的成本提供了较宽的传输带宽和全透明的业务接入能力，适用于点对点、以太网、ＳＤＨ环等各种流行的网络结构，特别适合中短距离、高带宽、接入信号类型多且无法预测的通信应用场合，如楼宇之间或城域的网络通信。尤其值得一提的是ＣＷＤＭ与ＰＯＮ（无源光网络）的搭配使用。ＰＯＮ是一种点对多点的光通信方式，通过与ＣＷＤＭ相结合，每个单独波长信道都可作为ＰＯＮ的虚拟光链路，实现中心节点与多个分布节点的宽带数据传输。

　　宽带ＩＰ城域网可采用ＩＰ ｏｖｅｒ ＣＷＤＭ系统和Ｎ×ＧｂＥ帧格式。由于以太网复用器可将Ｎ路ＧｂＥ（千兆以太接口）用ＴＤＭ方式合成传输，这种帧格式也是很容易实现的。而且由于这种可变速率的格式对光纤性能要求不高，一些性能下降的旧光纤也可以得到应用。此外，传输采用ＣＷＤＭ方式，路由器采用Ｎ×ＧｂＥ端口组成的系统较ＳＤＨ系统便宜得多。这样，以较优的性价比就在ＩＰ ｏｖｅｒ ＣＷＤＭ宽带城域网中实现了１００／１０００Ｍｂｐｓ速率接入。

　　在业务量大并且预计未来业务流量将保持较高增长速度的区域，采用ＣＷＤＭ技术建设城域核心传输网，可以将当前单独组网的ＩＰ宽带城域网和城域传输网的核心层统一到一个城域波分物理平台上，从而能分别承载ＳＤＨ、ＭＳＴＰ和ＩＰ宽带业务，这样不仅有利于网络的统一管理，而且还可以通过灵活调度波长资源，快速满足ＩＰ网迅速增长的宽带要求，解决光纤直连方式对光纤资源的快速消耗问题，以提高网络资源利用率。此外，通过ＣＷＤＭ技术的光通道保护和光复用段保护等功能可以提高网络的安全性和业务恢复能力，是一种比ＩＰ技术更可靠、更安全的城域网技术。更重要的是，ＣＷＤＭ技术的应用为今后向智能光网络的发展提供了平滑演进的物理平台，避免了分离组网所造成的网络融合困难、难以扩展等问题，为引入智能ＯＸＣ、适应将来多样化业务的智能选择和宽带的灵活分配奠定基础。

ＣＷＤＭ标准化工作

　　关于ＣＷＤＭ系统的标准，最近的ＩＴＵ－Ｔ年会上，ＳＧ－１５工作组通过了Ｇ．６９５的草案，估计该标准最后将在今年１０月份的ＩＴＵ－Ｔ年会上通过。在上一次年会上，ＮＴＴ提出光接口参数应该规范“黑盒子（ｂｌａｃｋ ｂｏｘ）”和“非黑盒子（ｎｏｎ－ｂｌａｃｋ ｂｏｘ）”两种方式。“黑盒子”方式只要求在ＭＰＩ－Ｓ、ＭＰＩ－Ｒ进行规范，而“非黑盒子”方式则要求对于ＭＰＩ－Ｓ、ＭＰＩ－Ｒ、ＳＳ、、ＲＳ系统各个接口都进行标准化，以实现完全的横向兼容性。经过激烈讨论，会议认为从长远看系统应实现完全横向兼容性，但是考虑到２００３年１０月要对Ｇ．６９５达成共识，在短时间内无法完成，目前的建议版本仍然采用在群路口提供横向兼容性的“黑盒子”方式。同时也可以采用在ＣＷＤＭ系统对外的单个通路口ＳＳ、ＲＳ横向兼容、内部ＭＰＩ－Ｓ、ＭＰＩ－Ｒ纵向兼容的方式。

　　目前ＩＴＵ－Ｔ 已通过的Ｇ．６９４．２标准来规范波长间隔为２０ｎｍ的ＣＷＤＭ波长栅格：１２７０ｎｍ