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城域波分复用系统及技术特点

2/14/2005来源:光纤通信人气:6753

刘琦
一、波分复用技术的特点

  受用户业务多样化要求和网络发展的驱动,特别是由于接入层ip业务带宽的显著增长和长途网DWDM容量的急剧扩大,在城域网特别是其核心层,波分复用技术得到了初步的应用。波分复用在城域网中的应用与其自身的技术特点有着很大的关系:

1) 支持多协议多业务,具有光的透明性

  WDM技术属于OSI七层协议的最底层―物理层。它提供了独立于业务类型的传送结构,其表现形式是对上层业务透明,能在波长级别支持现有及未来新的数据格式。

2) 网络可扩展性好,拓扑灵活

  WDM系统既可满足点到点的组网需求,也可以根据业务拓朴的需要满足星形、环形、格状等组网模式,非常适合城域网新业务的开拓及业务频繁调整的现实情况。

3) 快速及时的带宽配置,业务扩展性能好

  WDM系统能够快速地进行波长配置,随着技术的演进,今后还能提供便捷的端到端的连接。一个连接可以提供的带宽可以从几十Mb到波长级别,甚至可以扩大到整根光纤。另外,对于城域网未来衍生出的新类型业务,如按需带宽业务、波长批发、波长出租、带宽交易、光层虚拟专用网(VPN)等,城域波分系统今后也可以很好地支持。由于WDM系统的发展方向是全光网络和ASON,在光网络的基础上引入了控制平面的概念,管理平台可以更加灵活方便地对业务进行管理和调度。

4) 多种生存性要求,多种业务保护机制共存

  对于系统上运行的波长信号,点对点的WDM系统(OMT)提供光层的通道和复用段保护机制,以确保承载业务的可靠性传输。

5) 提供大容量的带宽需求

  波分复用系统提供的高带宽利用,是任何其它组网形态所无法比拟的。它在很大程度上弥补了城域网络中光纤数量不足的缺憾。目前商用的波分复用系统的带宽可以达到320G。利用长波长区(L-Band)或降低波长间隔可以方便地开发出更高的带宽通道,解决实际需要。

二、城域波分复用系统的要求   波分复用系统的优势及其在长途网络中的成功应用背景,使其开始进入城域网系统。当然,最初期仅是将长途网络中的DWDM系统简单“移植”过来,进行“点对点”应用。但实际上,波分复用系统要在城域网中深入扎根,还需要解决诸多“现实”的问题:

  首先是成本。众所周知,城域网(特别是小型城域网)的用户群相对长途网络较小,如果按照用户数量分摊成本,城域WDM技术占不到任何优势。考虑用其它技术来降低用户成本,WDM技术才可能更有发展潜力。值得庆幸的是,城域网的传输距离较短,可以利用减少光纤放大器数目的办法初步降低设备成本。但这还是远远不够的,必须在系统内部找原因,减少关键部位的技术成本。当然,这种措施是在保障系统可靠性的前提下完成的。例如在32x2.5G骨干波分系统中,考虑到波长的串扰等因素,要求系统寿命终了时的各信道中心频率偏差不大于±20GHz,而城域网中由于传输距离较近,只要频率偏差不大于±40GHz(最大值)即可满足设计要求。这样一来,就可在城域系统波长转换器的控制电路上大幅度压缩成本。

  其次是承载业务的灵活性。城域网的业务复杂多样,带宽颗粒分布几乎没有严格的规律及可预见性,对传输系统的适应性要求很强。而长途波分系统提供的波长通道一般的2.5G或10G。虽然说全光网或ASON网络可以提供灵活的带宽配置,但目前还处于发展阶段,不具备可操作性和工程应用基础。因此如何利用在网络中的现实资源,快速低成本地解决工程问题是当前最迫切的环节。

  最后是业务的可靠性及质量保证措施。由于城域网中的业务特别是数据业务大都没有QoS保障,需要系统在光层全面考虑。而点对点的OMT设备虽然也可以在光层上对单波道实现“光通道”保护,但必须补充硬件(如并发选收模块),且缺少智能的保护倒换机制,不能根据条件进行灵活的配置。

  综合来讲,城域波分复用系统应该结合网络特点,因地制宜,在原有系统基础上有所改革,有所创新。因此,系统的可行性及其建设方案引起了广泛的关注。

  最近,北美、欧洲发达国家通信业遇到了前所未有的挫折,网络泡沫的破灭造成了短暂的信息危机,其影响波及了全球的电信建设。但是,从积极的角度来看,这场危机使电信运营商的投资及消费心理更趋于成熟。大家意识到,城域网建设不仅要采用先进的技术,更要在成本、性价比、实用性方面适应城域网的特点。所以,在经过了长时间的论证、试用后,实用的波分复用系统开始斩露头角:OADM技术和CWDM技术即是系统完善后的产物。

三、城域OADM系统特点

  OADM技术兼顾了客户信号的直传及本地上下,利用自愈环网形式对业务提供保护和恢复。OADM系统已经被工程采用,表现出了强大的组网优势。本文以城域OADM系统为主,介绍波分复用系统在城域网中的应用。

1、城域OADM系统结构

  OADM系统主要有两种形态:固定波长和动态重构的OADM。目前两者的工作波长都在常规的C波段,支持16波/32波/40波,其中固定波长的OADM可以上下的波长数目一般为4波或8波。动态重构的OADM可以实现有选择的波长信号上下,或全部波长业务的上下。

  根据上下波上的数目及要求不同,OADM又分为串行、并行、串并结合三种类型。串行结构在节点上只对需要上下路的波长进行处理,对通过波长不做光层的复用(MUX)和解复用(DEMUX)处理;并行结构对上下路波长、通过波长都进行复用和解复用处理;串并行混合结构先通过子波带滤波器将在本节点上下路的1个或多个子波带进行滤波,然后对子波带内的每个波长进行复用和解复用处理,而其它子波带在经过子波带滤波/合波器的处理后直通。

  OADM系统的主要配置单元有上路波长转换器(OTU-A)、下路波长转换器(OTU-D)、合波器、分波器、光功率放大器、光前置放大器和子速率复用/解复用器等。放大器主要是较长传送距离场合下的选用器件;合波/分波器是解决大容量波长业务上下的备选单元;子速率复用/解复用器主要是为了解决网络中小颗粒客户信号的承载而设计的。

2、OADM环网支持的业务

  * SDH业务:支持速率为STM-1、STM-4、STM-16和STM-64的信号接入;

  * ATM业务:支持采用SDH帧结构的STM-1、STM-4(复用映射结构为VC-4或VC-4-4c)和STM-16(复用映射结构为VC-4、VC-4-4c或VC-4-16c)的ATM业务接入;

  * IP POS业务:支持采用SDH帧结构的STM-1、STM-4(复用映射结构为VC-4或VC-4-4c)和STM-16(复用映射结构为VC-4、VC-4-4c或VC-4-16c)的ATM业务接入;

  * 以太网业务:支持千兆以太网业务(GE)的接入。

  * 为了适应城域网更小带宽的业务颗粒,OADM设备还需具有灵活的多速率业务接口,它理论上可以将45M-2.5G范围的多种不同体制的业务信号承载下来。

  * 由于城域网波长资源有限,单纯承载小颗粒业务对带宽的利用率不高,所以城域OADM系统采用T-MUX(透明复用)方式,将子速率带宽(也即小颗粒业务信号)进行“捆绑”传送。目前较多应用的是4x2.5G、2xGE、8xGE、8xFE、8x155M+2x622M等透明复用接口。这样,可以大幅降低投资及运营成本,城域网中业务复杂多样性的问题得到了根本的解决。

3、城域OADM的保护机制

  OADM环网要对所承载业务提供保护。目前常用的保护方式有两种:单向光通道保护倒换(UPSR)和双向线路保护倒换(BLSR)。另外还有三种保护倒换方式:单向光线路保护倒换(ULSR)、双向光通道共享保护倒换(BPSR)和光子网连接保护倒换(OSNCP),也会在不同的场合得到应用。

4、城域OADM的成本

  城域OADM系统很少采用光纤放大器;系统中直通型业务大都不需要在本站上下,不需要考虑电的再生,节省了多对的再生OTU;即使是上下的波长信号也没必要采用造价高昂的合波分波器件(采用滤波器型即可实现),总体来说节省了大量成本。   

5、城域OADM系统的性能监测方式

  可采用网管监测、内置光谱分析单元、不中断业务多点在线监测等多种方式:

  (1)单盘管理单元将性能指标上报至网管,可直接读取各关键点光功率;

  (2)通过内置光谱分析单元,提供直观便捷的性能监测手段,直接获得中心频率、光功率、OSNR等重要参数;

  (3)多点在线光谱监测接口,在单盘输入输出端提供接口,可以在不中断业务情况的下,外接光谱分析仪等分析仪表,监测主光通道及业务通道的性能情况。

6、城域OADM系统线路规划

  支持光纤放大器,2.5Gbit/s系统的最大传输距离一般为640km(8x22dB),10Gbit/s系统的最大传输距离一般为480km(6x22dB)。

  在环网长度小于100km的情况下,一般不采用光纤放大器。

  另外,为了提高系统的传输效果,或避免环网中出现自激现象,有时会在中心局站加入背靠背的OMT设备。

四、结语

  OADM环网系统的出现,既解决了大容量业务的承载问题,也考虑了不同颗粒客户信号的兼容性,同时也为网上运行的业务信号提供了可靠的保护措施,不失为一种优选的城域网骨干层解决方案。

  在信息产业部的主持下,国内已经制定了城域OADM的技术草案,为城域的传送网的规划的建设奠定了理论上的依据。同时,中国移动、中国联通等运营商也在为其城域网规划传输层的解决方案,并都明确提出采用OADM技术建设城域网骨干层的设想和思路。

  对于小型的城域网系统,或是大型城域网的汇接层和接入层,为了进一步降低成本,也可采用CWDM(Coarse WDM,稀疏波分复用)技术。由于CWDM技术还没有一个统一的国际标准,大部分通信产品制造商都未在这一领域深入着手,国内也处于观望状态。但是随着城域网建设的深入,相信CWDM会有用武之地。

摘自《赛迪网》