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摘要: 近年,随着多媒体通信业务的发展和计算机网络技术的广泛应用,信息交流的范围不断扩大,以IP为代表的数据业务大幅增长,通信网络的容量需求急剧增加,因此提高通信系统的带宽成为通信发展的首要问题。DWDM技术在扩容性、多业务提供能力、透明性和灵活性方面等优点逐步将成为未来传输网的主体。
关键词: 城域网;DWDM;波分复用
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0320054-01
随着数据通信业务的迅速发展,特别是Internet业务量爆炸式地增长,数据传输对带宽的要求越来越高。虽然现在的传输设备已经满足现有需要,但对以后更高传输要求来说,就显得不足,尤其是未来数据网络承载的业务将以IP为主,所以未来网络首先要考虑如何更好地适应IP业务的需求。DWDM技术以其大容量、支持多业务、可扩充性好已被广泛应用于国际和国内长途干线传输网,随着局域网业务量迅速地膨胀,DWDM在城域网中的应用也将越来越广泛。
1 我国城域网的发展趋势
1.1 信息化步伐飞速增长。我国信息基础设施经过十几年的建设,电话网的规模已步入世界先进行列。现已建成光线总长度100多万公里,局用程控电话交换机总容量达1.87亿门,全国电话用户总数1.27亿户。全国电话普及率达14.7%,城市电话普及率达到32.1%,固定电话、移动电话和有线电视网络规模分别居世界第2位,第3位和第1位。2000年为其起步时期,预计到2010年电路需求将是现有网络的200倍以上。多媒体等非话业务的迅速增长,使城域网的传输容量成倍地增长,传输带宽占用也将越来越多。因此,传输面临着扩容的问题。
1.2 城域网的骨干网光缆芯数不足。在网络的设计和建设初期,工程设计人员必须对网络未来的带宽需求作出合理的估计。城域网建设初期,由于对网络发展估计不足,例如我们长江海事局通信信息中心,从上游重庆至下游上海,城域网骨干光缆为12芯,随着业务量的增加,造成目前局间传输电路少、光缆耗费大、线路错综复杂,给维护人员造成很大的工作难度。这是许多城域网普遍存在的问题。从目前中继光缆建设来看,经扩容改造后一些大城市主要为12～48芯不等,中小城市为6～12芯。因此,既要寻求在短期内扩大通信网容量、保护光缆资源,又要降低成本的网络扩容方案,成为每个网络运营商追求的目标。
1.3 多业务、多运营商共享。随着中国电信市场的逐步开放,将会有许多运营商涌入城域通信网。新运营商对低层传输网的使用只有三种方式,即租用电路、租用光缆、自建传输网。无论哪种方式都会造成现有城域网容量增大或中继光缆芯线耗费。为了能在新的竞争环境中更好地保護自身的利益,并获取更大的效益,就要尽快地合理规划和充分利用现有的网络资源。
2 DWDM系统结构分析
DWDM是Dense Wavelength Division Multiplexing(密集波分复用)的缩写,是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说,该技术是在一根指定的光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利用可以达到的传输性能。这样,在给定的信息传输容量下,就可以减少所需要的光纤的总数量。
2.1 DWDM的基本原理。DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性,采用多个波长作为载波,允许各载波信道在光纤内同时传输。DWDM系统分类方法很多,如以信道速率分为:2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s、及混合速率;以信道承载业务分为:PDH、SDH、ATM、IP或混合业务等;以信道数分为:4波、8波、16波、32波、40波等。
通常,DWDM系统是由光发射、光接收、光传输、光监控和网管五部分组成。DWDM系统的工作原理是在发送端将N个光发射机发出特定波长的光信号,通过合波器合并起来在一根单模光纤的低衰减区中进行传输;在接收端,再由一个分波器将N个不同波长的光信号分开实现一纤N波大容量传输,达到充分利用单模光纤自身具有的巨大带宽资源的目的。
波分复用技术和掺铒光纤放大器共同构筑了密集波分复用系统。DWDM系统所涉及到的关键技术有:波长稳定、信道间串扰、光纤的色散和非线性效应、EDFA的增益与锁定、噪音积累等。
2.2 DWDM的优点。1)超大容量。使用分波合波技术,传输容量可以到达40G,80G,320G,800G甚至1600G。而且这个容量还并不是终点。2)平滑扩容。一般运营商不会一次对DWDM系统做满配置,以后会一波一波的扩容,扩容过程是平滑的,对已有业务能真正做到几乎没有影响。3)多业务接入。上波分的接入信号可以是各种速率的SDH、PDH、千兆以太网、POS等信号。只要满足G.692信号,就可以在DWDM系统上传输。
2.3 DWDM应用于城域网中需考虑的因素。DWDM技术能否在城域网中应用,除了市场、技术因素以外,价格因素也是非常重要的一个方面。而低成本正是城域网DWDM系统最重要的特点。
由于城域网范围传输距离通常不超过100Km,因而DWDM设备的光源可以选用廉价的直接调制激光器,干线网必需的外调制器和光放大器可以不必使用,也就不需要任何形式的通路均衡,从而减少了分波器和合波器的复杂性,同时也不会遭受与光放大器有关的非线性损伤。最后,波长数的增加和扩展也不再受光放大器频带的限制,可以容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光器件,使系统的成本大幅度下降。所以这也是DWDM技术由干线网向城域网扩展的主要原因之一。通过对DWDM城域网建设成本和用光缆扩容成本进行综合分析已得出以下结论:
1)当网络节点距离较短,在光缆线路造价较低时,采用DWDM设备进行传输通路扩容,不能节省投资,这时可直接采用增加光缆,在节点处增加SDH设备进行扩容。而当节点距离较长时,使用DWDM设备进行传输通路扩容,更能节省投资。2)节点距离一定,扩容的容量越大,采用DWDM设备节省的线路建设资金越大。3)城域网中的光纤芯线和管道管孔资源日益减少,而在城市中新建管道又受到许多因素限制的情况下,采用DWDM设备进行城市系统扩容,是切实可行的。4)由于光缆的价格每年平均以10%的速度下降,如果DWDM设备的价格不能与光缆同步或以超过它的速度下降,采用DWDM设备就难以节省投资。5)当城域网的光纤容量有了一定的基础之后,节点距离越长,利用DWDM设备进行大规模的扩容,越能节省建设资金。这时即使使用DWDM设备的造价与线路的造价相当,也应采用DWDM设备进行扩容。
3 小结
DWDM技术已成为整个光纤通信的基础,成功的解决了信息需求急剧增长时代的骨干网带宽需求,它还将在城域网中发挥更大的作用,在未来几年内,在建设新的DWDM系统的同时,将重点发挥DWDM技术的联网优势,实现真正意义上的光联网。
参考文献:
[1]孙学军、张述军,《DWDM传输系统原理与测试》.
[2]金明晔、张智江、陆斌,《DWDM技术原理与应用》.
[3]罗启彬、邱昆、周东,《基于WDM技术光传送网的生存性分析》.
[4]费世波,《DWDM技术的发展对组网的影响》.
关键词: 城域网;DWDM;波分复用
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0320054-01
随着数据通信业务的迅速发展,特别是Internet业务量爆炸式地增长,数据传输对带宽的要求越来越高。虽然现在的传输设备已经满足现有需要,但对以后更高传输要求来说,就显得不足,尤其是未来数据网络承载的业务将以IP为主,所以未来网络首先要考虑如何更好地适应IP业务的需求。DWDM技术以其大容量、支持多业务、可扩充性好已被广泛应用于国际和国内长途干线传输网,随着局域网业务量迅速地膨胀,DWDM在城域网中的应用也将越来越广泛。
1 我国城域网的发展趋势
1.1 信息化步伐飞速增长。我国信息基础设施经过十几年的建设,电话网的规模已步入世界先进行列。现已建成光线总长度100多万公里,局用程控电话交换机总容量达1.87亿门,全国电话用户总数1.27亿户。全国电话普及率达14.7%,城市电话普及率达到32.1%,固定电话、移动电话和有线电视网络规模分别居世界第2位,第3位和第1位。2000年为其起步时期,预计到2010年电路需求将是现有网络的200倍以上。多媒体等非话业务的迅速增长,使城域网的传输容量成倍地增长,传输带宽占用也将越来越多。因此,传输面临着扩容的问题。
1.2 城域网的骨干网光缆芯数不足。在网络的设计和建设初期,工程设计人员必须对网络未来的带宽需求作出合理的估计。城域网建设初期,由于对网络发展估计不足,例如我们长江海事局通信信息中心,从上游重庆至下游上海,城域网骨干光缆为12芯,随着业务量的增加,造成目前局间传输电路少、光缆耗费大、线路错综复杂,给维护人员造成很大的工作难度。这是许多城域网普遍存在的问题。从目前中继光缆建设来看,经扩容改造后一些大城市主要为12～48芯不等,中小城市为6～12芯。因此,既要寻求在短期内扩大通信网容量、保护光缆资源,又要降低成本的网络扩容方案,成为每个网络运营商追求的目标。
1.3 多业务、多运营商共享。随着中国电信市场的逐步开放,将会有许多运营商涌入城域通信网。新运营商对低层传输网的使用只有三种方式,即租用电路、租用光缆、自建传输网。无论哪种方式都会造成现有城域网容量增大或中继光缆芯线耗费。为了能在新的竞争环境中更好地保護自身的利益,并获取更大的效益,就要尽快地合理规划和充分利用现有的网络资源。
2 DWDM系统结构分析
DWDM是Dense Wavelength Division Multiplexing(密集波分复用)的缩写,是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说,该技术是在一根指定的光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利用可以达到的传输性能。这样,在给定的信息传输容量下,就可以减少所需要的光纤的总数量。
2.1 DWDM的基本原理。DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性,采用多个波长作为载波,允许各载波信道在光纤内同时传输。DWDM系统分类方法很多,如以信道速率分为:2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s、及混合速率;以信道承载业务分为:PDH、SDH、ATM、IP或混合业务等;以信道数分为:4波、8波、16波、32波、40波等。
通常,DWDM系统是由光发射、光接收、光传输、光监控和网管五部分组成。DWDM系统的工作原理是在发送端将N个光发射机发出特定波长的光信号,通过合波器合并起来在一根单模光纤的低衰减区中进行传输;在接收端,再由一个分波器将N个不同波长的光信号分开实现一纤N波大容量传输,达到充分利用单模光纤自身具有的巨大带宽资源的目的。
波分复用技术和掺铒光纤放大器共同构筑了密集波分复用系统。DWDM系统所涉及到的关键技术有:波长稳定、信道间串扰、光纤的色散和非线性效应、EDFA的增益与锁定、噪音积累等。
2.2 DWDM的优点。1)超大容量。使用分波合波技术,传输容量可以到达40G,80G,320G,800G甚至1600G。而且这个容量还并不是终点。2)平滑扩容。一般运营商不会一次对DWDM系统做满配置,以后会一波一波的扩容,扩容过程是平滑的,对已有业务能真正做到几乎没有影响。3)多业务接入。上波分的接入信号可以是各种速率的SDH、PDH、千兆以太网、POS等信号。只要满足G.692信号,就可以在DWDM系统上传输。
2.3 DWDM应用于城域网中需考虑的因素。DWDM技术能否在城域网中应用,除了市场、技术因素以外,价格因素也是非常重要的一个方面。而低成本正是城域网DWDM系统最重要的特点。
由于城域网范围传输距离通常不超过100Km,因而DWDM设备的光源可以选用廉价的直接调制激光器,干线网必需的外调制器和光放大器可以不必使用,也就不需要任何形式的通路均衡,从而减少了分波器和合波器的复杂性,同时也不会遭受与光放大器有关的非线性损伤。最后,波长数的增加和扩展也不再受光放大器频带的限制,可以容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光器件,使系统的成本大幅度下降。所以这也是DWDM技术由干线网向城域网扩展的主要原因之一。通过对DWDM城域网建设成本和用光缆扩容成本进行综合分析已得出以下结论:
1)当网络节点距离较短,在光缆线路造价较低时,采用DWDM设备进行传输通路扩容,不能节省投资,这时可直接采用增加光缆,在节点处增加SDH设备进行扩容。而当节点距离较长时,使用DWDM设备进行传输通路扩容,更能节省投资。2)节点距离一定,扩容的容量越大,采用DWDM设备节省的线路建设资金越大。3)城域网中的光纤芯线和管道管孔资源日益减少,而在城市中新建管道又受到许多因素限制的情况下,采用DWDM设备进行城市系统扩容,是切实可行的。4)由于光缆的价格每年平均以10%的速度下降,如果DWDM设备的价格不能与光缆同步或以超过它的速度下降,采用DWDM设备就难以节省投资。5)当城域网的光纤容量有了一定的基础之后,节点距离越长,利用DWDM设备进行大规模的扩容,越能节省建设资金。这时即使使用DWDM设备的造价与线路的造价相当,也应采用DWDM设备进行扩容。
3 小结
DWDM技术已成为整个光纤通信的基础,成功的解决了信息需求急剧增长时代的骨干网带宽需求,它还将在城域网中发挥更大的作用,在未来几年内,在建设新的DWDM系统的同时,将重点发挥DWDM技术的联网优势,实现真正意义上的光联网。
参考文献:
[1]孙学军、张述军,《DWDM传输系统原理与测试》.
[2]金明晔、张智江、陆斌,《DWDM技术原理与应用》.
[3]罗启彬、邱昆、周东,《基于WDM技术光传送网的生存性分析》.
[4]费世波,《DWDM技术的发展对组网的影响》.