WDM全光通信网技术及其发展

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-09-28 进入讨论组

(电信科学技术研究院北京 100083)

     　　摘要在IP业务的高速增长和WDM技术提供超大容量带宽资源的双重刺激下，传统光网络正在朝着适于传输IP业务的新一代光网络演进。本文描述了WDM光传送网的发展与现状，讨论了基于OXC和OADM的WDM光传送网技术，并对下一代光网络的发展进行了分析和展望。

     　　关键词波分复用光交叉连接光分插复用光传送网

     1 前言

     　　随着通信技术的发展，新业务不断涌现，特别是IP业务的迅猛崛起，导致全球信息量呈级数增长，通信业务由传统单一的电话业务转向高速IP数据和多媒体为代表的宽带业务，对通信网络的带宽和容量提出了越来越高的要求。

     　　光纤的巨大潜在带宽和波分复用（WDM）技术的成熟应用，使光纤通信成为支撑通信传输网络的主流技术。目前单波长传输速率已达到40Gbit/s，进一步提高单波长传输速率将受到半导体技术的制约，因此，WDM技术是光纤传输网络增容的主要技术手段。目前的技术水平已达到160×40Gbit/s。

     　　尽管光纤传输技术的发展这样迅速，但传统的通信网络无论从业务量设计、容量安排、组网方式，以及交换方式上来讲都已无法适应这一新的发展趋势，例如目前的超高速传输网络中，如果网络节点处仍采用原有的设备，以电信号处理信息的速度进行交换、分插复用和交叉连接，网络节点将变得庞大而复杂，并受到“电子瓶颈”的限制，这样超高速所带来的经济性将被昂贵的光/电和电/光转换费用所抵销。因此，开发新一代的可持续发展的网络已成为大家关注的焦点。各大公司都在设计未来网络的蓝图，诸如可持续发展的网络、一体化网和新的公用网等等，其基本思路都是相同的，即具有统一的通信协议和巨大的传输容量，能以最经济的成本灵活可靠持续地支持一切已有和将有的业务和信号。目前从作为基础的传送网角度看，只有基于WDM光传送网才可能承担这样的重任。

     2 WDM全光通信网优点

     　　光纤通信的优势之一是其近30THz的巨大潜在带宽容量，而WDM技术的应用是目前提高光纤传送带宽的最有效方法。目前大多数宽带网的底层是点到点光纤链路，尽管WDM技术大大增加传输链路的带宽，但是光纤传输系统速率的提高也带来了一个新的问题。在这种高速传输的网络中，如果网络节点处仍以电信号处理信息的速度进行交换，就会受到所谓“电子瓶颈”的限制，节点将变得庞大而复杂，超高速传输所带来的经济效益将被昂贵的光/电和电/光转换费用所抵消。为了解决这一问题，提出了WDM光传送网的概念。

     发展什么样的光网，其关键在于网络对光信号的透明程度。下面解析一些光网术语，它们分别代表了各自的研究思路。

     　　·光网络或叫做光组网（Optical Networking)，这个术语只说明运用光的技术来组网，指的是一种技术手段、方法；

     　　·全光网络(AON),它强调网络的全光特性，严格地说在此网内不应该有光/电转换，所有对信号的处理全在光域内进行；

     　　·光传送网（OTN)，该术语表示以光技术来构成一种起传送功能的网络，它不限定网络的透明性，也不排除光/电转换。

     　　全光网在原理上讲就是网中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。

     　　从网络对光信号的透明性来说，能做到全透明（即全光域处理）当然很好，它可以全面而充分地利用光及光纤的潜力，网络的带宽几乎是无限的。而半透明的网络就只能有限地利用光及光纤的潜力，网络的透明性可能会受O/E/O转换及电子电路的限制，但它可以利用电域已成熟的技术和资源，例如：SDH技术和网络中大量已建的SDH设备。相对半透明网络来说，全透明网的明显好处有：带宽潜力几乎无限，对传送的信号无限制、对信号的处理极小，因此网络可做到最经济、可靠。但是，目前实现全透明网还有不少难处，例如直接在光域组网及运营，尚有不少全光组网技术及相应的标准需研究开发。所以，考虑到实际情况，为避免技术与运营上的困难，国际电联电信标准局（99vU－T）决定按光传送网（OTN）的概念来研究光网络技术及制订相应的标准化建议。OTN是据该网络的功能及主要特征来定名，它不限定网络的透明性，其最终目标是全透明的全光网络。但是，可以从半透明开始，即在网中允许光电转换。因此，我们讨论的光传送网将包含全光网。

     　　WDM光传送网在未来的网络中提供了一个经济、大容量、高生存性和灵活性的传输基础设施，具有极诱人的前景。它的主要特点有：

     　　·高容量：每个波长的速率可达40Gbit/s，单纤可传送160个以上波长，这是WDM技术特有的优点。

     　　·波长路由：在WDM网络中，通过波长选择性器件实现路由选择，建立不同波长在各个节点之间的拓扑连接。

     　　·透明性：透明性有多层含义，完全透明的传送网与信号的格式、速率无关；但考虑到各种物理限制、成本和管理等因素，要实现完全透明还比较困难，尤其是在大型网络中，因此，将透明性定义为光传送网可支持尽可能多的客户层更合适。目前的SDH/SONET技术就具有一定的透明性，它可以支持许多客户层，如通过PDH传输的话音、ATM、帧中继、IP等，只是其带宽有限，而且帧长固定为125ms，不适合许多新的业务。WDM光传送网将提供与SDH/SONET不同的新透明性，即传输波长与协议和速率无关，这是WDM光传送网的关键优点，它保证了光传送网可在光信道上传输任何协议(例如Fast/Gigabit Ethernet, ATM, SONET, FDDI, video)，也可传输各种比特率(例如155Mbit/s，622Mbit/s, 1.25Gbit/s，2.5Gbit/s或10Gbit/s)的信号。特定协议和比特率所需的专用传输接口不再需要，从而有可能去掉一些传送网子层，减少网络单元的数目和种类，这既可以减小网络提供商的设备投入和运行费用，又可以提高网络的灵活性。

     　　·可重构性：WDM光传送网通过光交叉连接（OXC）和光分插复用（OADM）技术可以实现光波长信道的动态重构功能，即根据传送网中业务流量的变化和需要动态地调整光路层中的波长资源和光纤路径资源分配，使网络资源得到最有效的利用；同时在发生器件失效、线路中断及节点故障时，可以通过波长信道的重新配置或保护倒换，为发生故障的信道重新寻找路由，使网络迅速实现自愈或恢复，保证上层业务不受影响。因此，WDM光传送网能够直接在光路层上提供很强的生存能力。

     　　·兼容性：WDM光传送网要得到市场的认可，必须能够兼容原有传送网技术，与现有传送网相连并允许现有技术继续发挥作用，从而能够维护用户原来的投资。

     3 WDM全光通信网发展现状

     3.1 全光传送网的发展阶段

     　　现在的WDM光传送网的发展与当年的SDH光传送网非常相似。SDH有TM、ADM、DXC等几种网元，网络拓扑经过了点到点、自愈环和基于DXC网状网的几个发展阶段。WDM光网络也与此类似，有背对背WDM终端、OADM、OXC等几种网元，在网络拓扑上也要经过点到点线性系统、WDM自愈环、基于OXC网状网和光分组网络的几个发展阶段，如表1所示。而与SDH网络相比，WDM光网络则容量更大，对业务更透明，保护速度更快。

     表1 SDH网络与WDM光网络比较

     　　　　　　　　　　　　　　　SDH网络　　　　　　　　　　　　　WDM光网络

     网元组成　　　　　　　　　　TM、ADM、DXC　　　　　　　　　背对背WDM终端、OADM、OXC

     　　　　　　　　　　第一阶段：点到点线性系统，　　　　　第一阶段：点到点线性系统，由复

     　　　　　　　　　　由TM背对背方式实现电路上下　　　　　用器/解复用器背对背方式实现波长上下

     　　　　　　　　　　第二阶段：SDH（通道或MSP）自愈　　　第二阶段：OADM（通道或线路）自愈环，
  &nb文字：http://www.qqread.com/net-knowledge/j221664.html