基于波分复用技术的城域网建设探讨
日期:2024-06-12 22:07:56   来源:可信计算

  当前,通信技术正朝着宽带化、智能化、大众化和个人化的方向发展。随着骨干传输网、局域网容量的大幅度增长,网络宽带化的瓶颈已经转移到位于这两者之间的中间网络——城域网。受用户业务多样化要求和网络发展趋势的驱动,特别是接入层IP业务带宽的显著增长和长途网DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)容量的爆增,波分复用技术在城域网中得到了初步的应用。

  WDM技术在20世纪80年代慢慢的出现,早期使用间隔很大的两个波长1310 nm和1550nm(或者850nm和1310nm)区域,有时被称为宽带WDM。波分复用的基本思路是如果将多个发送波长适当错开的发源信号同时在一根光纤上传送,就可以大幅度增加光纤的信息传输容量。

  采用波分复用系统的主要优点是:可以充分的利用光纤的巨大带宽资源,使传输容量迅速扩大几倍至上百倍;在大容量长途传输时能节约大量光纤和再生器,大幅度的降低传输成本;与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;利用WDM选路实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光层传送联网。

  目前,宽带城域网建设正成为国家信息化建设的热点。城域网通常是指覆盖城市及其郊区范围、为城域多业务提供综合传送平台的网络,主要使用在于大中型城市地区,城域网以多业务光传送网络为基础,实现话音、数据、图像、多媒体、IP等接入。它主要完成接入网中的企业和个人用户与在骨干网络上的运营商之间全方位的协议互通,因此要求城域网:一方面,能够很好的满足日渐增长的数据传送需求;另一方面,作为长途骨干网在本地的延伸,城域网必须与长途骨干网络保持协调发展,从而有效地为长途骨干网吸纳业务流量,简而言之,即能快速将多种最终用户接入长途干线网络。城域网的关键特征是公用多业务网,它具有一系列有别于其他网络的特点:面向公用网应用和多用户环境;网络范围小;多业务网络;只需中等容量;需要支持各种客户层信号和快速提供客户层信号所需的带宽;节点成本低。因此建设城域网时需要仔细考虑以下几点:应该有效支持从电路交换网向分组交换网的过渡,将来应该对IP传送最佳;网络的链路容量和节点数可以不受限扩展;具有光的透明性,适应任何现有和将来也许会出现的协议和业务;具有拓扑灵活性,可快速扩展业务;能轻松实现快速业务指配。

  在城域网骨干网络的建设中,目前大多数都采用光缆作为传输介质。采用光缆作为传输介质的主要光传输技术有SDH、ATM、WDM、DPT及千兆以太网技术。

  目前,城域网解决方案主要有4大类,第一类是以SDH为基础的多业务平台;第二类是基于第二层交换和第三层选路的以太网解决方案;第三类是以ATM为基础的多业务平台方案;第四类是以WDM为基础的多业务平台。

  以SDH为基础的多业务平台的基本思路是将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙,而SDH设备与2层和3层乃至4层分组设备在物理上集成为一个实体,特别是集成了IP选路、以太网、帧中继或ATM后,网络能大大的提升TDM通路的带宽利用率和减少局端设备的端口数,使现有SDH基础设施最佳化。最后,SDH多业务节点还可以方便地完成协议终结和转换功能,使运营者可以在网络边缘提供多种不同业务,而同时将这些业务的协议转换成其特有的骨干网协议。SDH多业务平台最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量。目前多数这类解决方案带宽效率低下、开销处理复杂、抖动要求严、设备成本比较高、带宽配置时间比较久、同时管理多个面向连接和无连接网较困难而且管理成本比较高。从长远看,特别是数据业务成为网络的主导业务类型后,这种解决方案不是一种有效的方法。

  基于第二层交换和第三层选路的以太网解决方案,从技术上看,以太网是与媒体无关的承载标准技术,可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口,互操作性好,具有广泛的软硬件支持,成本低;从结构上看,以太网络较为简单,易扩展;从管理上看,由于同样的系统能应用在网络的各个层面上,因此网络管理可以大幅度简化。但以太网基于局域网,网管能力差,没办法提供故障定位、性能监视和保护功能。

  以ATM为基础的多业务平台技术能为IP或其他任意客户层信号提供面向连接的、带宽可控、安全性好、延时小的高质量业务。对于未来网络最重要的IP客户层信号而言,将IP与ATM结合可以综合利用ATM的速度快、颗粒细、多业务支持能力强的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点,达到优势互补的目的,可以为不一样的业务流建立不同的通道,依据业务流负荷和阻塞情况疏导不同链路,确保实时业务的QoS。以ATM为基础的多业务平台最适用于多业务电信环境和服务质量要求比较高的IP业务,主要使用在于网络边缘多业务的汇集和一般IP骨干网。但是网络体系结构较为复杂重复、传输效率较低、速率难以提高、选路灵活性差、硬件投资高、运行维护管理复杂,对于IP业务量会持续大幅度攀升、网络规模需要大幅度扩展的情况,这并非一种长远的解决方案。

  以WDM为基础的多业务平台的优势是:首先,采用WDM后,容量有了大幅度的增加,至少能增加几十倍,且能够给大家提供某种形式的WDM环保护;其次,应用WDM后容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务,这样用户都能够灵活地传送任何协议和格式的信号而不受限于SDH格式;而且,DWDM节省了昂贵的电中继,能够最终靠多个OADM级联实现扩容,网络建设初期仅需要少量的光器件,降低了首期投资所需成本,也降低了投资风险;最后,城域网WDM系统还应具备波长可扩展性,新的波长应能随时增加而不可能影响原有工作波长,这样,系统能通过简单增加波长而迅速提供新的业务,极大地增强了运营者的市场之间的竞争能力。城域网WDM系统的主要不足之处在于不能有效灵活地将低速率信号汇聚进较昂贵的波长通路,不能动态地配置波长,实现光层灵活连接,而且,目前这种解决方案存在建设周期长、开通维护成本高、实际应用不灵活等方面的缺点。

  WDM不仅解决了容量问题,而且刺激了大量新业务的产生。我国在国家863高科技计划中安排了16×10 Gb/s的WDM系统研制项目,实验室的顶配水平则已达到2.6 Tb/s。近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,使波分复用系统发展十分迅速,实用化系统的最大容量已达400 Bbit/s。可以认为,近几年来在WDM系统中大于100光波长的复用系统特别是超大容量DWDM系统的发展是光纤通信发展史上的又一个划时代的里程碑。