城域波分复用技术及设备特点

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1、城域波分复用技术及设备特点2002-6-10 烽火通信科技股份有限公司技术支持庞立鹏受用户业务多样化要求和网络发展方向的驱动，特别是接入层IP 业务带宽的显著增长和长途网DWDM 容量的强劲爆增，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 系统既具备点到点的组网需求，也可以根据业务拓朴的需要满足星形、环形、

2、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的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

3、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。目前商用的波分系统提供的带宽可以达到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， 以解决实际需要。上述优势及其在长途网络当中的成功应用背景，使WDM系统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，波分系统要在城域网中深入扎根，还需要解

4、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32*2.5G 长途波分系统中，考虑到波长的串扰等因素，要求系统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 40GH

5、z（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为 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，但目前还是发展阶段，暂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

6、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， 城域波分系统应该结合网络特点，因地制宜，在原有波分基础上有所改革，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。这期间，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

7、系统开始崭露头角：OADM 技术和 CWDM 技术即是系统完善后的产物。本文拟以 OADM 系统为主，介绍城域波分系统的特点。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。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。根据上下波长的数目及要求不同，OADM 又

8、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、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

9、波器是解决大容量波长业务上下的备选单元；子速率复用/解复用器只要是为了解决网络中小颗粒客户信号的承载而设计的。图 1 城域 OADM 系统图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（

10、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。考虑到城域网波长资源有限，且小颗粒业务信号对带宽的利用率不高，对于低速率业务信号较多的应用是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4*2.5G、2*GE、8*GE、8*FE、8*155M+2*622M等透明复用接口，可以大幅降低投资及运营成本。这样，城域网中

11、业务复杂多样性的问 题得到了根本的解决。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。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

12、。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。城域 OADM 系统线路规划支持光纤放大器， 系统中 2.5G 业务的最大传输距离一般为640Km（8*22dB ） ，10G 业务的最大传输距离一般为480Km（6*22dB ） 。

13、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。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邻域深入着手，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。