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城域网中的DWDM系统

由于密集波分复用(DWDM,Dense WaveLength Division Multiplexing)技术能充分利用光纤的巨大带宽资源,大幅度提高系统传输容量,降低传输成本,因此该技术在长途和骨干网的超大容量传输中得到了广泛的应用。

由于密集波分复用(DWDM,Dense WaveLength Division Multiplexing)技术能充分利用光纤的巨大带宽资源,大幅度提高系统传输容量,降低传输成本,因此该技术在长途和骨干网的超大容量传输中得到了广泛的应用。如果把DWDM技术引入城域网、接入网,整个网络就会变成无缝连接的整体,为所有不同的业务提供支持和连接,因此城域网中的DWDM系统具有很大的优越性和发展潜力,将成为整个通信网络向全光网络演变的必然。

什么是城域网?

全球的网络架构主要由广域网、城域网和接入网三个部分组成(如下图)。其中,城域网位于广域网和接入网之间,是在一个城市范围内所建立的计算机通信网,属于宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术,网中传输时延较小,它的传输媒介主要采用光缆,传输速率在100兆比特/秒以上,覆盖范围一般在200-400 km之间。

城域网

有时,人们认为城域网是一种小型广域网,但是,两者在某些方面具有显著不同。首先,城域网的覆盖范围要比广域网的覆盖范围小得多;其次,城域网的网络拓扑结构经常变化,而广域网的网络拓扑结构则更加稳定;最后,城域网是通信网中最复杂的应用环境,必须支持多种多样的服务和业务,包括传统的语音和专线服务、数据存储、视频传输和分布式服务等,而广域网则是一种骨干网,主要用来实现不同地区的局域网或城域网的互连。总的来说,城域网作为广域网和接入网的连接点,不仅要满足广域网日益增长的带宽需要,还要支持多种高速的接入技术。

为什么要在城域网中使用DWDM系统?

过去,同步数字体系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)/同步光网络(SONET,Synchronous Optical Network)是城域网的核心组成部分,但是,这种技术具有高度结构化、接口单一、带宽有限以及不能满足企业多样性需求等限制因素,而且利用SDH/SONET技术敷设以太网络的安装和运营成本都比较高。

DWDM技术是SDH/SONET技术的替代解决方案,具有灵活性和用途广泛的特点。DWDM系统可以承载SDH、PDH和其他不受限的数字信号或模拟信号,因此,供应商和企业可以利用DWDM技术提供多种多样的服务。以DWDM技术为基础的城域网能充分利用光纤的巨大带宽资源,大幅度提高系统的传输容量,降低传输成本。

以DWDM技术为基础的城域网的组成部分

上文我们提到,DWDM系统是以DWDM技术为基础的城域网的重要组成部分,主要用来将不同波长的光信号复用到一根光纤上进行传输,然后在输出端再将复用到一起的光信号解复用成不同波长的光信号,正是这一过程极大地提高了整个网络系统的传输容量。本部分将重点介绍DWDM系统中的光复用器、光解复用器、光分插复用器以及光交叉连接器等设备。

光复用器和光解复用器

光复用器是用来将不同波长的光信号复用到一根光纤上传输的设备,其原理类似于标准的宽带耦合器,不同的是,DWDM系统中的光复用器在复用光信号时损耗极小。光解复用器是将混合光信号分解成不同波长的光信号的设备,它有两个参数十分重要,一个是插入损耗,一个是信噪比,一般来讲,插入损耗越低、信噪比越高的光解复用器性能越好。

光复用器和光解复用器

光分插复用器(OADM)

光分插复用器是波分复用光网络的关键器件之一,其功能是从传输光路中有选择地上下本地接收和发送某些波长信道,同时不影响其他波长信道的传输。光分插复用器节点的核心器件是光滤波器件,由滤波器件选择要上/下路的波长,实现波长路由。目前应用于OADM中的比较成熟的滤波器有声光可调谐滤波器、体光栅、阵列波导光栅、光纤布拉格光栅、多层介质膜等。

光交叉连接器

光交叉连接器是光网络的重要网络单元,其功能可以与时分复用网络中的交换机类比,主要用来完成多波长环网间的交叉连接,作为网格状光网络的结点,目的是实现光波网的自动配置、保护/恢复和重构。光交叉连接器集传输与交换于一体,具有传输容量大、组网灵活、网络具有可扩展性和可重构性、易于升级、可透明传输各种格式的不同速率等级的信号,能够同时适应用户信号种类和服务种类不断增长的需求等诸多优点,是构成光传送网络(OTN)的重要节点设备。

光放大器

光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的设备,其基本原理是基于激光的受激辐射,通过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用。光放大器主要有2种:半导体放大器和光纤放大器。半导体放大器分为谐振式和行波式;光纤放大器分为掺稀土元素光纤放大器和非线性光学放大器。

光纤

G.652单模光纤能很好地平衡非线性和色散位移的关系,在各种网络系统中已经大量敷设,因此,利用G.652单模光纤采用DWDM技术实现超高速传输是当前城域网的首选方案。G.652单模光纤的零色散波长在1310nm处,在波长为1550nm处衰减最小,但有较大的正色散,大约为18ps(nm/km),工作波长既可选用1310nm,也可选用1550nm。此外,G.653光纤和G.653光纤现在也比较适合DWDM光纤传输系统。

总结

DWDM在长途干线网中已经获得了广泛的应用,在城域网中,由于设备的成本还很昂贵、技术尚不成熟、设备的 性较差等原因暂时还难以普遍应用,但是,DWDM技术具有扩容的经济性、比特率和协议的透明性以及良好的可扩展性等优点,随着市场的发展、新的低成本城域网设备的开发利用,DWDM技术在城域网中将具有广阔的应用前景。相信在不远的将来,DWDM技术将在城域网应用中大展风采。

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