DWDM技术在传送网中的应用

张大虎
　　摘要：密集波分复用（DWDM）技术是解决带宽需求的有效方法之一，目前它正在从点对点系统向着光联网的方向发展，展现DWDM在联网方面的优势。DWDM技术将不仅能够提供廉价的带宽服务，也可以实现自动寻路、自动保护和恢复以及业务量工程控制等，为运营提供更多的盈利模式。

　　关键词：密集波分复用　稀疏波分复用　以太网　城域网

　　1　概述

　　DWDM技术是将几个、几十个甚至成百上千个波长复用在一根光纤中的传输，同传统的SDH传输技术比较，系统的传输容量成N倍的增长。

　　以DWDM为基础的光纤通信为信息社会的发展提供了基础保证，是目前解决带宽需求的最有效方法，是主要的传送方式。

　　目前DWDM技术正从点到点系统向真正的光网络方向发展，显示出DWDM技术在实现联网方面的优势。以DWDM技术为基础的光网络，以波长为单位进行寻路、保护和恢复、业务量工程控制，还可以利用保护方式的不同来实现等级服务，以及组建光虚拟专用网等，为光网络运营商提供更多的盈利模式。以光分插和复用器（OADM）、光交叉连接设备（OXC）和DWDM技术为基础，采用智能化的控制管理平面实现自动交换式光网络是今后光网发展的方向。

　　本文主要介绍DWDM技术在点到点系统中的一些应用，讨论了DWDM的联网功能，以及DWDM在新近兴起的城域网中的应用。

　　2　DWDM技术在点对点系统中的应用

　　典型的DWDM点对点系统是由发射机、波分复用器、掺铒光纤放大器（EDFA）、光纤和光接收机组成。现在的DWDM系统常用的复用波长数量是8、16、32、64乃至更多，速率多为2.5Gbit/s和10Gbit/s，单波长40Gbit/s的系统也即将开始商业化，但市场前景尚不明朗。

　　2.1长途干线系统

　　点对点系统是DWDM技术的最主要的应用形式，它主要是应用在长途干线上，包括国家干线，跨国干线以及跨洋海缆系统。通过运用掺铒光纤放大器（EDFA）,实现超长距离无再生中继、超大容量传输是DWDM系统的主要特征。

　　在长途的DWDM系统中，在需要进行上下电路的节点需采用背靠背复用/解复用设备，这是一种静态的配置，只能复用/解复用固定路数、固定波长的信号。但是自动的，可以重新配置的OADM和OXC的出现和商用化改善了这种情况，它可以通过指令动态配置需要上下路的波长和数量。

　　目前我国已经建立一个比较广泛的光纤网，但是都独立的点到点DWDM系统，系统之间没有形成互联、互通，并不算是一个真正意义上的DWDM光网络。

　　2.2　短途无中继系统

　　除了应用长途骨干网上，DWDM系统的短距离应用也是一个重要的应用方向，特别是无中继（包括电中继和光中继）的DWDM系统。短程无中继DWDM系统的距离根据具体应用场合而定，一般距离在几十公里到300km左右。由于距离较近可以尽量不采用中继EDFA，而只在必要的时候采用光功率放大器和光前置放大器，这样在线路上可以不需要电力供应，从而节约成本、简化管理。目前我国长途干线网已基本成型，基本形成了大的格形光纤网，短程无中继DWDM系统在此基础上可以有很好的发展，主要应用在：

　　*两个信息中心之间的连接，包括城市之间，一些基地跟城市中心之间等；

　　*海缆系统，连接海岸上的两个城市、连接海岛与大陆、或者海岛与海岛的通信等，这可以增加通信手段，提高通信的可靠性（海缆的隐蔽性，以及可以同陆上光缆系统构成保护环路等）；

　　*格形光纤网中的升级，在格形网中对整个网络同时进行升级是不可能的，也是不必要的，可以根据需要对单独的一边或者几条容量需求较大的边进行升级，此时短程DWDM系统最合适不过了。

　　*特别适合线路上没有电力供应的光纤系统。

　　2.3以太网中的应用

　　波分复用技术在以太网中也将得到广泛的使用，特别是在千兆比以太网和10Gbit/s以太网应用于城域网建设的情况下，为了提高光纤的传输容量，可以将几个千兆比以太网信号复用在一根光纤中进行传输，由于一般复用的波长数较少、间隔较大，因此也称为稀疏波分复用（CWDM）。随着以太网应用到城域网上的形势越来越好，CWDM技术也会得到很好的发展。目前已有许多公司开始生产应用于以太网的CWDM系统，包括相应的发射机、接收机、复用器/解复用器等。

　　在点到点的DWDM系统中，DWDM技术提供了增加带宽的有效方法，解决了骨干网的带宽需求问题，同时DWDM技术还有巨大的联网优势，可以以波长为单位进行寻路、交换等处理，将网络层的更多的功能放到DWDM光层来实现。

　　在利用DWDM技术实现光联网的过程中，需要两种关键的设备：OADM和OXC。OADM可以以波长为单位，有选择性的上下路所需波长，而对于旁路直通的波长信号，它不需要像SDH一样要将所有的波长信号都转换到电域进行处理；带有波长转换器的OXC在指令控制下可以实现将任意入口光纤中的任意波长交换到任意出口光纤的任意波长上。OXC的基本思想是，先将入口光纤中的信号以波长为单位进行解复用，然后对每一个波长进行选路，交换到目的出口光纤的特定波长上，最后将选路后的波长进行复用输出。OADM的主要功能就是实现波长上下路、组建环形网，而OXC可以实现上下路、波长选路、波长变换以及保护恢复等功能，它是实现未来的格形光网络的关键节点设备。

　　由于OADM和环形网络结构较易实现并具有较高的性价比，目前在网上已开始采用DWDM环形网；但从节省维护操作成本、提高资源利用率、网络升级、提供服务的快速和多样化方面等方面考虑，环状网将由DWDM格形网来取代。不管是广域网上还是城域网上，格形网都是发展的方向。例如，格形网结构可以在不影响网络其它部分的情况下将每个节点升级，这在环状网中是不可能实现的。另外，网状布局可以通过点到点连接来添加节点，这比在环状结构中添加节点简单得多。现在已有公司使环网中的每个节点在它的“邻居”以外建立连接。

　　在向DWDM技术在传送网中的应用格形网络的发展过程中，光网络的智能化显得越来越重要了，主要体现在以波长为单位的网络管理和控制（信令和寻路）上。智能化的光网络以DWDM技术为基础，在光域上实现自动业务指配和波长分配、自动选路、自动的保护和恢复、以及业务量工程控制等，在实现真正意义上的光网络的发展过程中产生了各种方案，其中自动交换光网络（ASON）是在光传送网（OTN）的基础上发展起来的，这种方案在目前是比较容易实现的，相关标准在今年底或者明年也将完成。在重叠模型的ASON中，将整个网络分为客房网络（IP网、ATM网等）和核心服务网络（DWDM光网络）。客户网络可以请求光网络提供带宽服务，在光网络的边缘设备将根据客户网络的请求为客户信息建立一条穿越光网络的路由，到达目的客户网络，整个过程通过信令自动实现，不需要人工干预。

　　4城域网----DWDM技术发展的又一个主要方向

　　DWDM技术在城域网上的应用给光网络市场带来新的希望。但是不可能将长途干线上使用的DWDM设备简单的搬到城域网上来用，长途DWDM设备的价格是城域网运营商所承受不起的，因此需要对DWDM技术进行改进，适应城域网的价格和性能要求，将DWDM技术发展成一种适合多业务的接入和传输的城域网传送平台。

　　DWDM技术在城域网上的应用和广域网上的应用还是有些差距的。城域网上注重建设和运营成本，讲求利用效率，因此多波长、低速率（2.5Gbit/s）的超密集波分复用系统更适合各类客户信号的接入、整合和运营管理。由于IP业务占据的业务比例越来越大，还应该考虑提高ip业务在DWDM上传输的效率，降低IP业务的传输成本。

　　目前由于以太网在接入网和城域网上的应用日渐火爆，因此可以考虑在城域环网中将千兆比以太网、10Gbit/s以太网同DWDM技术相结合，提高光纤带宽的利用率。这将超出了目前CWDM的范围。在以太网同DWDM技术相结合的过程中，可以在以太网交换机的基础上增加简单的OXC功能，从而实现对单个波长的以太网信号进行交换、直通以及上下路处理等。

　　例如，LuxPath Networks公司为实现双向以太环网而使用的以太网分插复用器，它可以将10路吉比特以太网信息流合成到10Gbit/s以太网信息进行分离，并将各路吉比特以太网信息流连接到与原信息流相对应的通道上，这种设备能使光纤在断裂的紧急时刻，将信号通过其它路由进行传送，最终达到目的地。

　　DWDM技术在城域光网上应用是必然的趋势，目前主要考虑的是接入更多种类的业务信号，实现多种业务信号在DWDM上高效率、方便的传输，同时降低DWDM相关设备的成本。现在为每一种业务或者为每一个流量大的接入点的信息传送提供一个专用波长还是过于昂贵，利用效率太低，应该考虑实现在同一波长上方便、高效的传输不同类型业务。

　　5　小结

　　DWDM技术已成为整个光纤通信的基础，成功的解决了信息需求急剧增长时代的骨干网带宽需求，它还将在城域网中发挥更大的作用，在未来几年内，在建设新的DWDM系统的同时，将重点发近DWDM技术的联网优势，在核心节点采用OADM和OXC设备，引进先进的光网络控制管理平面概念，加大对现有光纤网络的改造，实现真正意义上的光联网。

摘自《电信工程技术与标准化》2001.5