浅谈ＷＤＭ光传送网中的关键技术

　　论文关键词:IP业务；网络容量；WDM 传输

　　摘要:随着IP业务不断增加，对网络容量要求越来越高。WDM技术利用光纤的巨大带宽，满足网络容量要求，并降低传输数字信号的代价。这使WDM网络成为现代通信技术中的关键技术。  　 
　　 
　　一、WDM光传送网概述 
　　 
　　伴随着Internet业务的飞速增长，宽带高速率和多业务己经成为通信网络的发展目标，但现有的通信传输技术和交换技术却越来越不能满足这种要求。于是利用光纤近30THz的巨大带宽容量来传输信息就自然成为当今通信发展的潮流。光纤波分复用技术(Wavelength Devision Multiplexing )的发展，为光纤通信提供了广阔的天地。 
　　（一）波分复用技术的概念 
　　波分复用技术，是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同的波长信号复用起来，并藕合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将复用起来的光信号分开(解复用)，并做进一步处理后恢复出原信号以送入不同的终端。由于每个光源是以不同波长工作的，因此当其后在接收端转换成电信号时，可以完整地保持来自每个光源的独立信息。WDM技术使光纤的传输容量得以极大提高，为高速大容量的宽带综合业务网的传输提供了有效的途径。 
　　（二）WDM技术的主要特点 
　　能利用光纤的巨大带宽。WDM技术充分利用了光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加了几倍至几十倍。从而增加了光纤的传输容量，降低了成本，在很大程度上解决了带宽紧张的问题，基本能满足未来高速宽带通信网的要求。 
　　能同时传输多种不同类型的信号。WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以将传输特性完全不同的信号(如数字信号、以及PDH信号和SDH信号等)混合在一起进行传输，同时也是引入宽带新业务的方便手段—通过增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量，如目前将要实现的IP over WDM技术。 
　　单根光纤可进行双向传输。由于许多通信都是采用全双工的方式，因此WDM技术采用单纤进行双向传输可以节约大量的线路投资。另外，对已建成的光纤通信系统扩容很方便，只要原系统的功率冗余度较大，就可以进一步增容而不必对原系统做大的改动。 
　　 
　　
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二、WDM光网络的组网技术 
　　 
　　（一）WDM光网络的分层体系 
　　现代电信网已变得越来越复杂，为了便于分析和规划，ITU-T提出了网络分层和分割的概念，即任意一个网络总可以从垂直方向分解为若干独立的网络层(即层网络)，相邻层网络之间具有客户/服务者关系。每一层网络在水平方向又可以按照该层内部结构分割为若干部分，因而网络分层和分割满足正交关系。采用网络分层模型后有下述主要优点: 
　　单独地设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单个实体来设计和运行简单方便得多。可以利用类似的一组功能来描述每一层网络，从而简化了TM1V管理目标的规定。从网络结构的观点来看，对某一层网络的增加或修改不会影响其他层网络，便于某一层独立地引进新技术和新拓扑。采用这种简单的建模方式便于容纳多种技术，使网络规范与具体实施方法无关，使规范能保持相对稳定性。 
　　这种功能分层模型摒弃了传统的面向传输硬件的网络概念，十分用于以业务为基础的现代网络概念，使传送网成为一个独立于业务和应用的动态灵活、高度可靠和低成本的基础网，而在此基础平台之上再组建各种各样的业务网，适应各式各样的业务和应用的需要。 
　　（二）WDM光网络的拓扑结构 
　　光网络互联的拓扑特性是决定网络性能最基本的性能指标，它将影响光信号质量、光谱效率、潜在的连接、网络最大吞吐量和网络生存性。任何通信网络都存在两种拓扑结构，即物理拓扑和逻辑拓扑。我们这里以物理拓扑我主要研究对象。网络的物理拓扑就是网络节点与光缆链路的集合。随着节点技术的发展，OADM和OXC设备的出现使得光网络的各种物理拓扑地实现成为可能，基本的物理拓扑主要有以下几种: 
　　线形。在线形拓扑中，所有的网络节点以非闭合的链路形式连接在一起，通常这种结构的端节点是波分复用的终端，中间节点是光分插复用设备。这种结构的优点是可以灵活实现上下光载波，但其生存性较差。因为节点或链路的失效将把整个系统割裂成独立的若干个部分而无法实现有效的网络通信。 
　　星形。星形结构又可称为枢纽结构，网络中仅有一个中心节点与其他所有节点都有物理连接，而其他的各节点之间都没有物理连接。中心节点使用具有OXC功能的网元，而其他的节点可以使用波分复用终端设备。除中心节点外，其他的从节点的通信都要经过中心节点转接，这为网络带宽的综合利用提供了有利条件，但中心节点的失效必将导致整个网络的瘫痪，另外还要求中心节点具有很强的业务处理能力。 
　　树形。树形拓扑是星形与线性的结合，在对它进行分析的时候，可采用分割概念将它分割成若干个星形与线形子网络的有机集合，再在子网分析的基础上进行综合。它与星形结构通常都应用于业务分配网络。 
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0425/fontbr />　　环形。在环形拓扑中任何两个网络节点之间都有长短两条传输方向相反的路由，因而具有良好的网络保护性能，它的优点是实现简单，生存性强，可应用于多种场合。 
　　网孔形。在保持连通的情况下，所有的节点之间至少存在两条不同的物理连接的非环形拓扑就是网孔形拓扑。理想的网孔形拓扑中所有节点两两之间物理相连。构成网孔形网络的节点通常是OXC和OADM，它的可靠性高，但结构复杂，相关的控制和管理也相对复杂，通常应用于要求高可靠性能的骨干网中。 
　　 
　　三、WDM中的波长变换技术 
　　 
　　随着WDM网络正在逐步形成，同时对WDM网络的灵活性、可扩展性和自愈性的要求也越来越迫切。由于WDM系统中单信道的速率越来越高，信道数目越来越多，用传统的单纯基于电路的网管技术会造成整个网络复杂性的增加和成本的提高。既简单又具有一定灵活性的方法是在WDM的通道层上应用全光波长变换技术和基于波长或空分交换的方法来完成WDM网络的路由调度和OXC，这其中的关键技术之一就是全光波长变化(AOWC)。 
　　（一）波长变换技术的分类 
　　光波长变换技术分为两大类：一类是采用光—电—光的方式，即先将输入的光信号转换为电信号，由电信号去驱动另一个波长的激光器，再将电信号转换为光信号，实现波长转换；另一类为全光波长变换方式，是指不经过光一电转换，直接在光域内将某一波长的光信号转换到另外一个波长上。现在正在研究的全光波长变换技术，根据其所采用的基木物理原理可分为:交叉增益调制型、交叉相位调制型、四波混频效应和差频效应等。 
　　（二）波长变换技术对组网网技术的影响 
　　传送网的设计者常常用分层和分割技术组网，分层是指从垂直方向将网络分解为若干个独立的层网络，相临层之间是客户/服务者关系；分割是在分层的基础上，在水平方向将每一层网络分为若干个相互独立的子网络，并对每个网络进行设计和管理。全光网络本身就是一个由物理层、光层、电通道层组成的分层网络。为了充分利用波长变换技术，我们可以适时的将光层沿水平方向分割成几个互相独立的子网洛，可以大大简化网络的设计和管理。这主要是因为对于一个无波长变换器的波长通道网络来说，波长属于全局资源，网络的优化和设计必须从整个网络出发，合理分配资源。这样建立一个透明的光通道是不可能的，造成阻塞率大，对于网络的升级和扩容更不可能。而对于具有波长变换功能的节点，由于网络节点具有波长变换的功能，波长就成为局部资源。可以利用波长变换器实现子网的连接和通信，从而可对每个子网分别进行资源的配置和调度。从而简化波长分配管理、减少阻塞率、并便于排障。 
　　 
　　参考文献： 
　　[1] 徐荣等译，多波长光网络，北京:人民邮电出版社，2001 
　　[2] 张煦，2003关于光纤传输系统的报告，光通信技术，2003 
　　[3] 胡先志等译，光网络与波分复用，北京:人民邮电出版社，2003 
　　[4] 赵学军，WDM光网络技术及路由算法的研究，西安科技大学，2006 
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0425/fontbr />