频道直达 - 专题 - 新闻 - 技巧 - 组网 - 开发 - 安全 - web编程 - 图像 - 操作系统 - 数据库 - 教育 - 旅游 - 健康 - 时尚 - 驱动 - 软件 - 游戏 - 多媒体 - ERP - 讨论组

详述光波分复用(WDM)技术

来源:网教中国 作者: 出处:巧巧读书 2006-03-23 进入讨论组

   CWDM系统使用的接收模块与DWDM系统基本相同,主要采用PIN型或APD型探测器及其组件。CWDM接收模块要求带宽覆盖的范围较宽,以便捕获所有特定的比特速率和传输协议

PIN型接收模块成本较低,设计相对简单,而APD型接收模块的灵敏度至少提高9~10dB增益。
 
   (3)复用器/解复用器(MUX/DEMUX)
 
   复用器/解复用器是波分复用光传输系统的关键器件。MUX/DEMUX的重要性能指标包括中心波长、插入损耗、信道隔离度和通带宽度等。目前常用的MUX/DEMUX有干涉膜滤波器型、光纤光栅型和阵列波导光栅AWG型和熔融拉锥耦合型等。
 
   其中,干涉膜滤波技术近年来发展较为成熟,这种器件具有信道灵活、隔离度较高、插入损耗较低和热稳定性好等优点,适合信道数量不多的波分复用系统。目前商用的CWDM复用器/解复用器主要也是采用干涉膜滤波技术来设计。CWDM复用器/解复用器对薄膜滤波技术要求相对较低,导致生产时间缩短、效率提高以及原材料需求降低。基于干涉膜滤波技术的DWDM复用器/解复用器造价通常是CWDM同类产品的两倍左右。DWDM系统使用的0.8nm滤波器一般大约需要150层介质薄膜,而CWDM系统的20nm滤波器大约有50层。
 
   此外,熔融拉锥耦合技术在CWDM产品中也有应用。熔融拉锥耦合技术的工作原理是将两根(或两根以上)去除涂覆层的光纤以一定的方式靠拢排放,在高温下熔融并同时向两侧拉伸,最终在加热区形成双锥体形的特殊波导结构实现传输功率的耦合。由于耦合系数与波长有关,因此主要用来制作信道间隔较宽的波分复用器件。相对薄膜滤波型模块来说,熔融拉锥耦合型CWDM模块成本要低得多。
 
 3.CWDM的优势
 
   从纯技术角度来讲,CWDM技术存在着明显的劣势。CWDM系统单纤总传输容量与DWDM系统相差甚远。然而,市场并非只受技术驱动,成本同样也是相当重要的考虑因素。成本效益与信道间隔密切相关。CWDM产品具有低成本、低功耗和小尺寸等优势,能有效降低系统的建设和运营成本。
 
   (1)CWDM的硬件成本低
 
   DWDM的收发设备要比CWDM系统的同类产品贵四、五倍,这与激光器的许多因素相关。DWDM系统采用DFB激光器作为光源,温度漂移系数为Δλ/10(nm/℃),它需要采用冷却技术来稳定波长,以防止由于温度变化波长漂移到复用器和解复用器的滤波器通带之外,DWDM激光器的波长容差的典型值为±0.1nm。CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却,温度漂移系数为0.08nm/℃,CWDM激光器的波长容差高达±2~3nm。另外,激光片的成品率低也增加了DWDM激光器的造价。
 
   在复用器和解复用器方面,DWDM和CWDM的造价差别主要是由于CWDM的滤波器包含的层数少,故CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本低。CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本要少50%。在CWDM系统中,相邻波长通道的间隔放宽到20nm,这就有可能将各个部件的容错范围放大,因此可以使用廉价的复用器、解复用器等,以降低CWDM系统的成本。
 
   由于器件成本和系统要求的降低,使得CWDM系统的造价比DWDM系统有大幅下降。
 
   (2)CWDM结构简单
 
   CWDM系统不包含OLA,即光放大中继机。另外,由于CWDM信道间隔比较大,所以相对于DWDM而言,不需要考虑功率均衡。

  (3)CWDM的功耗低
 
   光传输系统的运营成本取决于系统的维护和系统消耗的功率。即使DWDM和CWDM系统的维护成本都可以接受,DWDM系统的功耗要比CWDM系统的功耗高得多。在DWDM系统中,随着复用的波长总数的增加以及单信道传输速率的增加,功率损耗及其温度管理变成了电路板设计的关键问题。CWDM系统中采用不带冷却器的激光器,系统功耗低,有利于系统运营商节约开支。
 
   (4)CWDM器件的物理尺寸更小
 
   CWDM激光器要比DWDM激光器小得多,不带冷却器的激光器一般是由激光片和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的。DWDM激光发射机的尺寸大约是CWDM激光发射机体积的五倍,也就是说,如果DWDM激光发射机的体积为100cm3,那么没有冷却器的CWDM激光器体积仅仅为20cm3。
 
   (5)CWDM对传输介质要求较低
 
   DWDM在运行10G以上业务的时候,需要采用G.655光纤,而CWDM对光纤没有特殊要求,G.652、G.653、G.655光纤均可采用CWDM技术,因此可以大量利用以前敷设的旧光缆。
 
   (6)应用环境的比较
 
   目前适合城域网的DWDM大多继承长途骨干网的特点,大多是端到端的逻辑连接,拓扑结构不灵活,不支持网状结构,不适应城域网内复杂机动的多逻辑拓扑。长途骨干网DWDM设备的成本远低于铺设新光纤及增加光放的成本,所以经济。但在城域网范围内,网络成本主要来源于接入端设备的成本而不是传输线路成本,所以DWDM在价格方面不具备很大的优势。而CWDM通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260~1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0~80km内较高的性能价格比。
 
 4.CWDM存在的不足
 
   CWDM是成本与性能折衷的产物,不可避免地存在一些性能上的局限。业内专家指出,CWDM目前尚存在以下不足:
 
   (1)CWDM在单根光纤上支持的复用波长个数较少,导致日后扩容成本较高。
 
   (2)复用器、复用解调器等设备的成本还应进一步降低,这些设备不能只是DMDM相应设备的简单改型。
 
   (3)CWDM还未形成国际标准。
 
 5.CWDM系统的应用
 
   新型城域网建设引进CWDM系统将带来许多优势。首先,CWDM技术具有传统TDM技术无法比拟的灵活性,更适应高速数据业务的发展。CWDM系统可以为路由器及交换机提供光纤直连接口,将数据分组直接映射至波长信道而无需TDM复用器的处理,从而降低层间协议适配的复杂度。其次,CWDM系统能够节省光纤资源,并根据网络业务的具体发展情况实现平滑升级。再次,CWDM系统对各种协议和速率透明,允许运营商以波长为基础提供不同的业务。CWDM系统允许单根光纤提供不同速率的数据通道,同时兼容已经广泛应用的传统1310nm波长SDH系统。另外,CWDM系统还提供光网络层的业务保护恢复能力。
 
   CWDM技术还能应用于无源光网络PON系统。随着未来带宽需求的增加,APON和EPON沿用的TDM方式将无法满足业务需求,PON接入系统最终将演进至WDM-PON。现有PON系统结合采用TDM与CWDM技术是比较现实的演进策略。CWDM PON系统可以为视频信号、数据和语音信号分配不同的波长,完成信号的单纤双向传输。
 
   CWDM用很低的成本提供了很高的接入带宽,适用于点对点、以太网、SONET环等各种流行的网络结构,特别适合短距离、高带宽、接入点密集的通信应用场合,如大楼内或大楼之间的网络通信。
 
   CWDM系统以其低成本、大容量、易开通、应用灵活、业务透明性和易扩展性成为一种经济实用的短距离WDM传输系统。目前,CWDM在城域网应用中越来越受到大家的认可并已经实用化。CWDM作为一种新兴的传输网,为城域接入网与核心网的连接提供了全新的解决方案。利用稀疏分复用技术在城域网现有的网络基础上提高通信容量(波长带宽×N)、扩展带宽,能够有效解决光纤的资源问题。因此,目前在行业范围内CWDM得到了广泛认可。CWDM可应用于大都市的城域接入网,同时还可以应用于中小城市的城域核心网,且后者在我国的实际应用中应该非常有前途。当其应用于中小城市的城域核心网时,组网方式大多采用环形网且均采用双纤双向环。而稀疏分复用(CWDM) 技术在系统成本、性能及可维护性等方面具有优势,正逐渐成为今后日益增长的城域网市场的主流技术。

 六、波分复用技术在无源光网络中的应用
 
   光纤接入网可分为无源接入和有源接入两种,中无源光网络(PON)是一种极具吸引力的接入方式,其主要特点是:低成本——显著减少光纤、光收发模块、中心局终端的数量,初期投资可被多个终端用户分摊;整个光传输通道为光纤和无源光器件,可有效避免电磁干扰和雷电影响,提高了系统的 可靠性;ODN单元可挂在路边,无需远程供电和机房,降低了运行维护成本;对业务透明,便于系统升级、管理和引入新业务;带宽大、传输距离长(可达到20km) 。基于无源光网络(PON)技术的接入方案将成为宽带光接入的首选技术。
 
   无源光网络接入业务的传输有以ATM为传输平台的APON和以以太网技术为传输平台的EPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。EPON是将以太网(Ethernet ,最具有发展潜力的链路层协议)与无源光网络(PON,接入网的最佳物理层协议)结合在一起形成地能很好适应IP数据业务的接入方式。
 
   在EPON系统中,上行接入技术既是关键也是难点,是EPON技术的核心。EPON系统点到多点的特殊共享结构使其不能继续采用传统以太网的 CSMA/CD的媒体接入控制(MAC) 方式进行上行接入。目前通行的上行技术有时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、波分多址(WDMA)三种方案。
 
   时分多址技术允许各ONU共享同一波长的传输容量,每个ONU只在允许的时间间隙才能发送数据,因此ONU的发送是突发的。OLT的接收也是突发的;虽然从技术和成本上看,时分多址技术优势明显,是目前EPON上行接入较为合理的方案,但是由于存在许多关键技术难题亟待解决,比如快速比特同步、动态带宽分配、基线漂移、ONU的测距与延时补偿、突发模式光收发模块的设计等。
 
   码分多址技术对用户数量没有限制,而且保密性好。但随着用户数量的增加会加大信道间干扰,而且线路上的信号速率要比实际业务速率高得多,物理器件的复杂性高,传输效率较低。
 
   基于波分复用技术的波分多址技术采用波长作为用户端ONU的标识,利用波分复用技术实现上行接入,能够提供较宽的工作带宽,能够充分利用光纤的巨大传输带宽,可以实现真正意义上的对称宽带接入。同时还可以避免时分多址技术中ONU的测距、快速比特同步等诸多技术难点,并且在网络管理以及系统升级性能方面都有着明显的优势。随着技术的进步,波分复用光器件的成本,尤其是无源光器件成本已经大幅度下降,这使得波分多址技术成为EPON上行接入技术的重要发展方向之一。
 
 七、WDM技术城域网建设中的应用
 
   传统电信城域网不能适应数据业务的突发特性,承载多业务的带宽效率较低。因此,城域网的发展目标是建立面向宽带数据和多媒体应用的IP优化网络。各种新的城域网技术(如多业务传送平台MSTP、弹性分组环RPR、城域WDM等)应运而生,其中以IP和WDM技术共同构建新型宽带城域网是有竞争力的解决方案。
 
   在城域网中用何种技术传输IP,取决于城域网所采用的传输技术。在城域网中的IP传输技术有IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM三种形式。
 
 1. IP over ATM
 
   ATM是一种高速率、低时延的多路复用交换技术。它是在分析、总结电路交换和分组交换的技术优缺点的基础上发展起来的,它融合了两者的优点,即面向连接、保证服务质量和统计复用以实现高带宽。它采用固定长度的短分组在网络中传送各种通信信息,便于硬件的高速处理,实现高速、大容量的宽带交换。而且,具有相当完善的流量控制功能和拥塞控制功能,保证带宽利用率,保证网络的安全性和可靠性。
 
   IP over ATM是IP与ATM的结合,当前有两种技术方式:即重叠技术和集成技术。重叠技术是将IP网络层协议重叠在ATM之上,即ATM网与现有的IP网重叠,在ATM端点同时使用ATM和IP两种地址的映射功能,发送端在得到接收端ATM地址后,便可建立ATM/SVC连接,传送LAN数据包。集成技术是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换机形成一体化平台,仅要求标识IP地址,无须ATM的地址解析协议,简化了ATM的路由选择功能,提高了IP转发效率,同时保留了路由的灵活性。
 
   IP over ATM技术的优点是可充分利用ATM的快速交换和完善的QoS功能,保证网络的服务质量;网络具有很好的扩展性和灵活性;支持多种业务、数据、语音、视频汇集到一个网络上,为不同业务类型提供不同的服务质量QoS;有很好的网络流量管理和控制性能,表现在ATM流量控制方面非常精细,这一点对带宽是非常宝贵的、线路费用非常高的广域网来说就显得非常重要,这是目前ATM能在广域网中被广泛采用的原因之一。
 
   IP over ATM技术的缺点:由于IP数据包必须映射成ATM信元,由此形成的传输开销称为“信元税”,故传输效率低;网络管理比较复杂,设备昂贵;不太适用于超大型IP骨干网。
2. IP over SDH
 
   ATM能支持多种业务曾经是它独一无二的特点,但随着IP技术的发展和网络硬件的不断完善,今天的IP已成为各种业务的核心,数据语音和视频业务都可由IP承载,ATM的优点已由IP技术取代,特别是当数据业务量超过语音和视频时,更显得ATM没有存在的必要,况且去掉ATM还可以提高传输效率。因此,IP over SDH应运而生,这一技术也极大地动摇了ATM在广域网中的地位。
 
   SDH传送网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出,称之为同步光网络(Synchronous Optical NETwork,SONET)。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的,适用于各种经适配处理的净负荷(即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分)在物理媒质,如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部(ITU—T)的前身国际电报电话资询委员会(CCITT)于1988年接受SONET概念,并与美国标准协会(ANSI)达成协议,将SONET修改后重新命名为同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy,SDH),使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
 
   SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的,在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送,融复接、传输、交换功能于一体,由统一网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能,能有效地提高网络资源的利用率。
 
   IP over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及点到点协议(
PPP:Point To Point Protocol)对数据包进行封装,根据RFC1662规范把IP分组简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH同步净荷中,然后经过SDH传输层和段层,加上相应的开销,把净荷装入一个SDH帧中,最后达到光网络,在光纤中传输。IP over SDH,也称为PACKET over SDH (PoS),它保留了IP面向无连接的特征。
 
   IP over SDH的优点是:对IP路由的支持能力强,具有很高的IP传输效率;符合Internet业务的特点,如有利于实施多播方式;能利用SDH技术本身的环路和网络自愈合能力达到链路纠错的目的;同时又利用OSPF协议防止链路故障造成网络停顿,提高网络的稳定性;将IP网络技术建立在SDH传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容不同技术标准实施全球联网;声略了ATM层,简化了网络结构,降低了运行成本。在有线电视网络平台上IP over SDH适用于省际网络和省内网络上的IP传输。
 
   IP over SDH的缺点是:IP over SDH目前尚不支持虚拟专用网VPN和电路仿真;在所有包交换技术中,ATM的QoS是最好的,它可以做到电路仿真,而IP over SDH技术只能进行业务分级,不能提供较好的QoS;对大规模的网络必须处理庞大、复杂的路由表,而且查找困难,路由信息占用比较大的带宽。
 
   从光通信技术发展趋势看,SDH/SONET未来将让位于波分复用技术,因此,IP over SDH将最终发展成为IP over WDM

保留:: http://www.qqread.com/net-knowledge/z031920708.html 更多文章 更多内容请看传输技术专题,或进入讨论组讨论。
更多专题 【深 度 阅 读】 相 关 文 章
收藏此文】【 】【打印】【关闭
较早的文章:ADSL:异常故障问题

较新的文章:光纤网络名词解释
相关图文阅读
频道图文推荐
健 康 咨 询
时 尚 咨 询
巧巧读书宗旨
相关专题
讨论组问题推荐
站内各频道最新更新文档
站内最新制作专题
热门关键字导读
Photoshop教 程照片处理 照片制作 PS快捷键 抠图
计 算 机 故 障XP系统修复
艺 术 与 设 计设计 流媒体 设计欣赏 边框
计 算 机 安 全ARP
站内频道文章精选
巧巧电脑频道编辑信箱  告诉我们您想看的专题或文章