當(dāng)前，通信技術(shù)正朝著寬帶化、智能化、大眾化和個(gè)人化的方向發(fā)展。隨著骨干傳輸網(wǎng)、局域網(wǎng)容量的大幅度增長，網(wǎng)絡(luò)寬帶化的瓶頸已經(jīng)轉(zhuǎn)移到位于這兩者之間的中間網(wǎng)絡(luò)——城域網(wǎng)。受用戶業(yè)務(wù)多樣化要求和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向的驅(qū)動(dòng)，特別是接入層IP業(yè)務(wù)帶寬的顯著增長和長途網(wǎng)DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）容量的爆增，波分復(fù)用技術(shù)在城域網(wǎng)中得到了初步的應(yīng)用。 1波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的發(fā)展
WDM技術(shù)在20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)，早期使用間隔很大的兩個(gè)波長1 310 nm和1 550 nm(或者850 nm和1 310 nm)區(qū)域，有時(shí)被稱為寬帶WDM。波分復(fù)用的基本思路是如果將多個(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯(cuò)開的發(fā)源信號同時(shí)在一根光纖上傳送，就可以大大增加光纖的信息傳輸容量。
20世紀(jì)90年代早期，出現(xiàn)了第二代WDM,有時(shí)也被稱為窄帶WDM,使用2~8個(gè)信道，這些信道在1 550 nm窗口的間隔為400 GHz。到了90年代中期，帶16~40信道，間隔為100~200 GHz的密集波分復(fù)用器（DWDM）出現(xiàn)了，復(fù)用波長有2、4、8、16、32、40個(gè)波長。在有線電視系統(tǒng)中，最典型的2波復(fù)用就是在1.3 μm的單模光纖上傳送節(jié)目，再在1.55 μm的波長上提供數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。在通信系統(tǒng)中，往往是從復(fù)用4波開始，再以4波長為單位倍增，如40 Gbps就是用2.5 Gbps×16波來實(shí)現(xiàn)的。如今，擁有4~40個(gè)信道，每個(gè)信道最高容量為10 Gb/s的系統(tǒng)已經(jīng)問世，并且有若干廠商可以提供商用產(chǎn)品。WDM技術(shù)本質(zhì)上就是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)。90年代末，DWDM系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到有64~160平行信道，間隔為50 GHz甚至25 GHz。DWDM技術(shù)不斷地提高信道的密度，這對光纖的負(fù)載能力帶來了巨大的影響。在1995年，當(dāng)首個(gè)10 Gbps出現(xiàn)的時(shí)候，容量增加的速度從每4年增加4倍提高到每年增加4倍。
WDM技術(shù)過去主要是在光纖的C波段（1 530～1 565 nm）使用。最新的技術(shù)已將石英光纖在1.3～1.6 μm的兩個(gè)低損耗窗口打通并連成一個(gè)區(qū)域，未來的WDM可在1.3～1.6 μm的全波段窗口中使用，每根光纖的復(fù)用光波長數(shù)可達(dá)幾千，傳輸容量可高達(dá)數(shù)十個(gè)太（T）比特。基于全光DWDM設(shè)備的第三代網(wǎng)絡(luò)將能夠動(dòng)態(tài)地配置和管理網(wǎng)絡(luò)，為業(yè)務(wù)提供商提供迫切需要的解決方案，可以認(rèn)為WDM技術(shù)將為光傳輸網(wǎng)的發(fā)展提供幾乎取之不盡的資源。
采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使傳輸容量迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍；在大容量長途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器，大大降低傳輸成本；與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；利用WDM選路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光層傳送聯(lián)網(wǎng)。
2MAN（Metro Area Network）建設(shè)
2.1寬帶城域網(wǎng)（MAN）建設(shè)的要求和關(guān)鍵特征
目前，寬帶城域網(wǎng)建設(shè)正成為國家信息化建設(shè)的熱點(diǎn)。城域網(wǎng)通常是指覆蓋城市及其郊區(qū)范圍、為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺的網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于大中型城市地區(qū)，城域網(wǎng)以多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP等接入。它主要完成接入網(wǎng)中的企業(yè)和個(gè)人用戶與在骨干網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)營商之間全方位的協(xié)議互通，因此要求城域網(wǎng)：一方面，能夠滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳送需求；另一方面，作為長途骨干網(wǎng)在本地的延伸，城域網(wǎng)必須與長途骨干網(wǎng)絡(luò)保持協(xié)調(diào)發(fā)展，從而有效地為長途骨干網(wǎng)吸納業(yè)務(wù)流量，簡而言之，即能夠快速將多種最終用戶接入長途干線網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)的關(guān)鍵特征是公用多業(yè)務(wù)網(wǎng)，它具有一系列有別于其他網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：面向公用網(wǎng)應(yīng)用和多用戶環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)范圍�。欢鄻I(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)；只需中等容量；需要支持各種客戶層信號和快速提供客戶層信號所需的帶寬；節(jié)點(diǎn)成本低。因此建設(shè)城域網(wǎng)時(shí)需要考慮以下幾點(diǎn)：應(yīng)該有效支持從電路交換網(wǎng)向分組交換網(wǎng)的過渡，將來應(yīng)該對IP傳送最佳；網(wǎng)絡(luò)的鏈路容量和節(jié)點(diǎn)數(shù)可以不受限擴(kuò)展；具有光的透明性，適應(yīng)各種現(xiàn)有和將來可能出現(xiàn)的協(xié)議和業(yè)務(wù)；具有拓?fù)潇`活性，可快速擴(kuò)展業(yè)務(wù)；可以實(shí)現(xiàn)快速業(yè)務(wù)指配。
2.2主要光傳輸技術(shù)的比較
在城域網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，目前基本上都采用光纜作為傳輸介質(zhì)。采用光纜作為傳輸介質(zhì)的主要光傳輸技術(shù)有SDH、ATM、WDM、DPT及千兆以太網(wǎng)技術(shù)。
2.3城域網(wǎng)典型解決方案
目前，城域網(wǎng)解決方案主要有4大類，第一類是以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺；第二類是基于第二層交換和第三層選路的以太網(wǎng)解決方案；第三類是以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺方案；第四類是以WDM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺。
以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺的基本思路是將多種不同業(yè)務(wù)通過VC級聯(lián)等方式映射進(jìn)不同的SDH時(shí)隙，而SDH設(shè)備與2層和3層乃至4層分組設(shè)備在物理上集成為一個(gè)實(shí)體，特別是集成了IP選路、以太網(wǎng)、幀中繼或ATM后，網(wǎng)絡(luò)可以提高TDM通路的帶寬利用率和減少局端設(shè)備的端口數(shù)，使現(xiàn)有SDH基礎(chǔ)設(shè)施最佳化。最后，SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)還可以方便地完成協(xié)議終結(jié)和轉(zhuǎn)換功能，使運(yùn)營者可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供多種不同業(yè)務(wù)，而同時(shí)將這些業(yè)務(wù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換成其特有的骨干網(wǎng)協(xié)議。SDH多業(yè)務(wù)平臺最適合作為網(wǎng)絡(luò)邊緣的融合節(jié)點(diǎn)支持混合型業(yè)務(wù)量特別是以TDM業(yè)務(wù)量為主的混合型業(yè)務(wù)量。目前多數(shù)這類解決方案帶寬效率低下、開銷處理復(fù)雜、抖動(dòng)要求嚴(yán)、設(shè)備成本較高、帶寬配置時(shí)間較長、同時(shí)管理多個(gè)面向連接和無連接網(wǎng)較困難而且管理成本較高。從長遠(yuǎn)看，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)類型后，這種解決方案不是一種有效的方法。
基于第二層交換和第三層選路的以太網(wǎng)解決方案，從技術(shù)上看，以太網(wǎng)是與媒體無關(guān)的承載標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口，互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低；從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)絡(luò)較為簡單，易擴(kuò)展；從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上，因此網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡化。但以太網(wǎng)基于局域網(wǎng)，網(wǎng)管能力差，無法提供故障定位、性能監(jiān)視和保護(hù)功能。
以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺技術(shù)可以為IP或其他任意客戶層信號提供面向連接的、帶寬可控、安全性好、延時(shí)小的高質(zhì)量業(yè)務(wù)。對于未來網(wǎng)絡(luò)最重要的IP客戶層信號而言，將IP與ATM結(jié)合可以綜合利用ATM的速度快、顆粒細(xì)、多業(yè)務(wù)支持能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)以及IP的簡單、靈活、易擴(kuò)充和統(tǒng)一性的特點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的，可以為不同類型的業(yè)務(wù)流建立不同的通道，根據(jù)業(yè)務(wù)流負(fù)荷和阻塞情況疏導(dǎo)不同鏈路，確保實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS。以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺最適用于多業(yè)務(wù)電信環(huán)境以及服務(wù)質(zhì)量要求較高的IP業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)邊緣多業(yè)務(wù)的匯集和一般IP骨干網(wǎng)。但是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜重復(fù)、傳輸效率較低、速率難以提高、選路靈活性差、硬件投資高、運(yùn)行維護(hù)管理復(fù)雜，對于IP業(yè)務(wù)量會(huì)持續(xù)大幅度攀升、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模需要大幅度擴(kuò)展的情況，這并非一種長遠(yuǎn)的解決方案。
以WDM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺的優(yōu)勢是：首先，采用WDM后，容量有了大幅度的增加，至少可以增加幾十倍，且可以提供某種形式的WDM環(huán)保護(hù)；其次，應(yīng)用WDM后容許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者提供透明的以波長為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)，這樣用戶可以靈活地傳送任何協(xié)議和格式的信號而不受限于SDH格式；而且，DWDM節(jié)省了昂貴的電中繼，可以通過多個(gè)OADM級聯(lián)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期僅需要少量的光器件，降低了首期投資成本，也降低了投資風(fēng)險(xiǎn)；最后，城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)還應(yīng)具備波長可擴(kuò)展性，新的波長應(yīng)能隨時(shí)增加而不會(huì)影響原有工作波長，這樣，系統(tǒng)可以通過簡單增加波長而迅速提供新的業(yè)務(wù)，極大地增強(qiáng)了運(yùn)營者的市場競爭能力。城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)的主要不足之處在于不能有效靈活地將低速率信號匯聚進(jìn)較昂貴的波長通路，不能動(dòng)態(tài)地配置波長，實(shí)現(xiàn)光層靈活連接，而且，目前這種解決方案存在建設(shè)周期長、開通維護(hù)成本高、實(shí)際應(yīng)用不靈活等方面的缺點(diǎn)。
WDM不僅解決了容量問題，而且刺激了大量新業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。我國在國家863高科技計(jì)劃中安排了16×10 Gb/s的WDM系統(tǒng)研制項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6 Tb/s。近幾年來技術(shù)上的重大突破和市場的驅(qū)動(dòng)，使波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速，實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)400 Bbit/s�？梢哉J(rèn)為，近幾年來在WDM系統(tǒng)中大于100光波長的復(fù)用系統(tǒng)特別是超大容量DWDM系統(tǒng)的發(fā)展是光纖通信發(fā)展史上的又一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。
3波分復(fù)用技術(shù)
城域網(wǎng)的特點(diǎn)是距離短，業(yè)務(wù)接口復(fù)雜，在短途網(wǎng)中使用骨干網(wǎng)DWDM技術(shù)缺乏足夠的成本優(yōu)勢，于是一種復(fù)用波長適度（一般不大于16個(gè)）、距離適中（一般在60~80 km以內(nèi)）、不用光放大器、低成本（大概是DWDM的1/3~1/5）的粗波分復(fù)用的CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，近兩年在城域網(wǎng)廣泛應(yīng)用。
3.1CWDM技術(shù)的典型應(yīng)用方案
如圖1所示，在城域核心網(wǎng)或接入網(wǎng)中采用CWDM設(shè)備組網(wǎng)，有利于節(jié)省光纖和促進(jìn)多業(yè)務(wù)融合，可以說是CWDM技術(shù)的典型應(yīng)用方案，如CWDM分插復(fù)用設(shè)備可以將SDH業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)、視頻圖像業(yè)務(wù)通過一個(gè)物理的光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)多個(gè)邏輯環(huán)的疊加，每個(gè)環(huán)上承載一個(gè)獨(dú)立的業(yè)務(wù)，互不干擾。
CWDM設(shè)備實(shí)現(xiàn)了在數(shù)據(jù)平面上光復(fù)用段的1+1保護(hù)功能，支持雙纖單向波長通道保護(hù)環(huán)（UWPSR）業(yè)務(wù)，切換時(shí)間＜50 ms，保證了每個(gè)光通道業(yè)務(wù)不丟失，在組建環(huán)型拓?fù)鋾r(shí)，可在光層面提供光通道的1+1保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)類似SDH環(huán)網(wǎng)的自愈功能，提供1 310 nm的帶內(nèi)網(wǎng)管監(jiān)控通道和帶外采用OMU上面的Ethernet數(shù)據(jù)接口公用數(shù)據(jù)網(wǎng)管系統(tǒng)，這些功能的實(shí)現(xiàn)可大大開拓CWDM系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，也使得運(yùn)營商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸更加安全可靠。
3.2波分復(fù)用的技術(shù)特點(diǎn)
近年來，波分復(fù)用技術(shù)在城域網(wǎng)中得到越來越深入的應(yīng)用，它具有以下技術(shù)特點(diǎn)：波分復(fù)用技術(shù)屬于OSI 7層協(xié)議的最底層——物理層，支持多協(xié)議多業(yè)務(wù)，具有光的透明性；波分復(fù)用系統(tǒng)既具備點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)需求，也可以根據(jù)業(yè)務(wù)拓?fù)涞男枰獫M足星型、環(huán)型、格狀等組網(wǎng)模式，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性好，拓?fù)潇`活；波分復(fù)用系統(tǒng)能夠快速地進(jìn)行波長配置，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性能好，業(yè)務(wù)的管理和調(diào)度靈活方便；多種業(yè)務(wù)保護(hù)機(jī)制共存，以確保承載業(yè)務(wù)的可靠傳輸；波分復(fù)用系統(tǒng)提供的高帶寬利用，是其他任何組網(wǎng)形態(tài)所無法比擬的。
3.3存在問題
首先是成本。眾所周知，城域網(wǎng)（特別是小型城域網(wǎng)）的用戶群相對長途網(wǎng)絡(luò)較小，如果按照用戶數(shù)量分?jǐn)偝杀�，城域WDM技術(shù)占不到任何優(yōu)勢，因此必須在系統(tǒng)內(nèi)部減少關(guān)鍵部位的技術(shù)成本，新型光電器件的研發(fā)直至最終的成本控制將成為DWDM發(fā)展的重要障礙。
其次是網(wǎng)絡(luò)管理。目前WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理仍處于不成熟時(shí)期，相關(guān)的運(yùn)行維護(hù)軟件仍不成熟，若不解決好性能管理、故障管理、業(yè)務(wù)的可靠性及QoS保障措施等問題，將阻礙基于波分復(fù)用技術(shù)的城域網(wǎng)的建設(shè)。
三是互聯(lián)互通。WDM是一項(xiàng)新生的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定粗糙，不同廠家的WDM產(chǎn)品互通性較差，應(yīng)加強(qiáng)光接口設(shè)備的研究，以加強(qiáng)WDM系統(tǒng)間的互操作性和不同系統(tǒng)間的互聯(lián)互通。四是承載業(yè)務(wù)的靈活性。城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)復(fù)雜多樣，雖然說基于全光網(wǎng)第三代DWDM網(wǎng)絡(luò)可以提供靈活的帶寬配置，但目前還處于發(fā)展階段，暫不具備可操作性和工程應(yīng)用基礎(chǔ)，因此如何利用網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)實(shí)資源，快速低成本地解決工程問題是當(dāng)前最迫切的環(huán)節(jié)。為了能在新的競爭環(huán)境中更好地保護(hù)自身的利益，并獲取更大的效益，就必須合理規(guī)劃和充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源。既要提供顧客需要的功能，同時(shí)又要最大程度地利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的投資，在這種前提下，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）浮現(xiàn)出來，成為用智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)展城域網(wǎng)的有效、高性價(jià)比的選擇。通過將光纖波長分解為單獨(dú)的信道，DWDM使運(yùn)營商能夠根據(jù)不同的價(jià)格、不同的服務(wù)水平為顧客分配波長，同時(shí)增加智能應(yīng)用。DWDM不僅是骨干網(wǎng)的重要選擇，也將是城域網(wǎng)建設(shè)的主要選擇，城域網(wǎng)建設(shè)方案選擇、發(fā)展的速度和規(guī)模最終取決于應(yīng)用。
4結(jié)束語
波分復(fù)用技術(shù)一直在高速發(fā)展，根據(jù)Dell＼'Oro集團(tuán)發(fā)布的一份市場調(diào)查報(bào)告顯示：2003年第2季度全球整體光傳輸設(shè)備市場達(dá)到15億美元，2003年第2季度全球整體光傳輸設(shè)備市場中的DWDM城域設(shè)備與第一季度相比增長20%，達(dá)到1.34億美元，是整個(gè)市場增長最快的領(lǐng)域。根據(jù)“十五”規(guī)劃，我國未來的網(wǎng)絡(luò)將由DWDM光傳送網(wǎng)構(gòu)成核心網(wǎng)絡(luò)，由SDH網(wǎng)、分組網(wǎng)和WDM環(huán)網(wǎng)構(gòu)成省內(nèi)城域網(wǎng)，由多元化發(fā)展的寬帶接入、綜合業(yè)務(wù)接入等向用戶延伸。隨著傳送網(wǎng)逐漸由基礎(chǔ)配套網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合業(yè)務(wù)提供的核心運(yùn)營網(wǎng)，作為大型骨干光網(wǎng)絡(luò)“神經(jīng)末梢”的城域網(wǎng)也日臻完善，波分復(fù)用技術(shù)將在城域網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮巨大的作用。
