《光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第6章

第6章城域光網(wǎng)絡(luò)

6.1城域網(wǎng)概述

6.2光城域網(wǎng)技術(shù)隨著對(duì)業(yè)務(wù)的需求量不斷增長(zhǎng)和光纖通信技術(shù)逐漸向用戶側(cè)推進(jìn)，城域網(wǎng)的地位就顯得日益重要。城域網(wǎng)的概念來(lái)源于數(shù)據(jù)通信，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍可將其分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。如今，城域網(wǎng)泛指運(yùn)營(yíng)商在城域范圍內(nèi)以光傳輸技術(shù)為開(kāi)放平臺(tái)，通過(guò)各類網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體、IP接入和各種增值業(yè)務(wù)與長(zhǎng)途網(wǎng)和PSTN互通的本地綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

本章首先闡述城域網(wǎng)的概念、城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)和特點(diǎn)以及城域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)，最后重點(diǎn)介紹光城域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)：多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)(MSTP)、彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)以及DWDM/CWDM技術(shù)。

6.1.1城域網(wǎng)的概念

隨著數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋地理范圍的大小，網(wǎng)絡(luò)被分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。第一個(gè)可以稱為城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的是1990年IEEE規(guī)范的802.6體系，它是一種覆蓋城域范圍的分布式排隊(duì)雙總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。6.1城域網(wǎng)概述6.1.2城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)及特點(diǎn)

相對(duì)于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)，城域網(wǎng)有其自身的特色。城域網(wǎng)是一種主要面向企事業(yè)用戶的，最大可覆蓋城市及其郊區(qū)范圍的，可提供豐富業(yè)務(wù)和支持多種通信協(xié)議的公用網(wǎng)。城域網(wǎng)具有以下三個(gè)特征:

(1)城域網(wǎng)覆蓋的區(qū)域比局域網(wǎng)的大、比廣域網(wǎng)的小，典型的城域網(wǎng)覆蓋范圍為50km~150km;

(2)城域網(wǎng)可連接多個(gè)局域網(wǎng);

(3)城域網(wǎng)通常覆蓋整個(gè)城區(qū)及城郊。6.1.3城域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

如圖6-1所示，一個(gè)完整的城域網(wǎng)在垂直方向上由城域傳送網(wǎng)、城域承載網(wǎng)、城域業(yè)務(wù)/應(yīng)用網(wǎng)及支撐網(wǎng)(如信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、管理及用戶支撐系統(tǒng))組成。城域傳送網(wǎng)和城域承載網(wǎng)共同構(gòu)成了整個(gè)城域網(wǎng)的基礎(chǔ)承載平臺(tái)。城域業(yè)務(wù)/應(yīng)用網(wǎng)是整個(gè)城域網(wǎng)各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用的提供平臺(tái)，由具體的業(yè)務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)組成，如城域會(huì)議電視網(wǎng)、城域IP電話網(wǎng)和城域遠(yuǎn)程教育網(wǎng)等。目前大家經(jīng)常提及的城域網(wǎng)通常是指由城域傳送網(wǎng)和城域分組承載網(wǎng)共同構(gòu)成的基礎(chǔ)承載平臺(tái)。城域傳送網(wǎng)、城域承載網(wǎng)在水平方向一般可分為核心網(wǎng)、匯聚網(wǎng)和接入網(wǎng)等。對(duì)于中小規(guī)模的城域網(wǎng)，可以將其簡(jiǎn)化為兩層：核心層和匯聚層(匯聚層與接入層綜合在一起)。

圖6-1城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)于城域傳送網(wǎng)來(lái)說(shuō)，它的主要作用是為城域承載網(wǎng)提供可靠的數(shù)據(jù)專線。城域承載網(wǎng)完成業(yè)務(wù)信息元的交換或路由，將業(yè)務(wù)信息元從源端送達(dá)目的端。

光城域網(wǎng)技術(shù)可分為多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)技術(shù)、彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)和DWDM/CWDM技術(shù)，下面將分別對(duì)它們進(jìn)行介紹。6.2光城域網(wǎng)技術(shù)6.2.1多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)

為了適應(yīng)城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)的需求，SDH從單純支持傳輸速率分別為2Mb/s和155Mb/s等語(yǔ)音業(yè)務(wù)接口向支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù)等多業(yè)務(wù)接口發(fā)展，將多種不同的業(yè)務(wù)通過(guò)VC或者VC級(jí)聯(lián)的方式映射到SDH時(shí)隙中進(jìn)行處理。盡管以太網(wǎng)業(yè)務(wù)能在SDH上透明傳輸，但映射效率卻非常低。而且，當(dāng)以太網(wǎng)端口沒(méi)有業(yè)務(wù)量時(shí)，鏈路將處于空閑狀態(tài)，這將造成SDH的帶寬的巨大浪費(fèi)。另外，SDH的保護(hù)機(jī)制需要有一半的帶寬容量在熱備份模式下工作，在正常操作狀態(tài)下，這些帶寬不能用來(lái)承載業(yè)務(wù),因而，這種保護(hù)技術(shù)較適用于固定速率的持續(xù)型業(yè)務(wù)，而不是一種很有效的保護(hù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法?；赟DH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)(MSTP)是對(duì)傳統(tǒng)SDH技術(shù)的繼承和發(fā)展，MSTP的引入不但可以充分利用現(xiàn)有豐富的SDH網(wǎng)絡(luò)資源，借鑒SDH系統(tǒng)多年的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和管理經(jīng)驗(yàn)，完全兼容目前大量應(yīng)用的TDM業(yè)務(wù)，還可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和ATM等多種業(yè)務(wù)的綜合傳送和接入，滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。

MSTP技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化是從2002年開(kāi)始的，當(dāng)前MSTP中涉及的關(guān)鍵技術(shù)如GFP封裝、VC虛級(jí)聯(lián)和LCAS(鏈路容量調(diào)整)等的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)相對(duì)較為完善，對(duì)于中間智能適配層RPR和MPLS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作也已完成，各種基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送技術(shù)互聯(lián)互通的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也在制定當(dāng)中。

MSTP技術(shù)的主要特點(diǎn)：

(1)具有較大的交叉連接容量，能夠支持VC-4、VC-3和VC-12各種等級(jí)的交叉連接以及連續(xù)級(jí)聯(lián)或虛級(jí)聯(lián)處理；

(2)提供豐富的多業(yè)務(wù)(PDH/SDH、ATM、IP和圖像業(yè)務(wù)等)接口，可以通過(guò)增加或更換接口模塊靈活地適應(yīng)業(yè)務(wù)的發(fā)展變化；

(3)具有以太網(wǎng)和ATM業(yè)務(wù)的透明傳輸或交換能力，其傳輸鏈路的帶寬可配置，并支持VLAN流量控制、業(yè)務(wù)和端口的匯聚或統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能；

(4)具備多種完善的保護(hù)機(jī)制(SDH、ATM、以太網(wǎng)/IP)和靈活的組網(wǎng)特性；

(5)可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一和智能的網(wǎng)絡(luò)管理，具有良好的兼容性和互操作性。

在MSTP網(wǎng)絡(luò)中，常用的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)組網(wǎng)方式如下：

(1)點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)鳂I(yè)務(wù)。MSTP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到點(diǎn)的透?jìng)饕蕴W(wǎng)業(yè)務(wù)的組網(wǎng)方式如圖6-2所示。在圖6-2中，中心站的一個(gè)以太網(wǎng)口對(duì)應(yīng)外圍站的一個(gè)以太網(wǎng)口進(jìn)行業(yè)務(wù)傳送。這種組網(wǎng)方式是電力通信網(wǎng)中前期使用較多的方式，其優(yōu)點(diǎn)是能夠保證帶寬，安全性相對(duì)較高，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；缺點(diǎn)是浪費(fèi)中心站設(shè)備的端口。由于電力系統(tǒng)絕大部分的業(yè)務(wù)都屬于集中型業(yè)務(wù)，因此組網(wǎng)時(shí)中心站所需要的以太網(wǎng)板卡較多，在外圍站點(diǎn)和業(yè)務(wù)種類多的情況下，中心站的以太網(wǎng)板及設(shè)備槽位的容量較難完全滿足全網(wǎng)規(guī)劃的要求。

(2)點(diǎn)到多點(diǎn)匯聚業(yè)務(wù)。MSTP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)匯聚以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的組網(wǎng)方式如圖6-3所示。在圖6-3中，中心站的一個(gè)以太網(wǎng)口與幾個(gè)或幾十個(gè)外圍站的以太網(wǎng)口進(jìn)行通信，這種方式保證了通道帶寬的需要，同時(shí)按照這種方式建網(wǎng)后，中心站以太網(wǎng)板卡數(shù)量將大大減少，不但降低了成本，圖6-2點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)饕蕴W(wǎng)業(yè)務(wù)組網(wǎng)方式而且還減少了中心站的以太網(wǎng)出線，降低了故障率。這種組網(wǎng)方式便于不同種類業(yè)務(wù)分類統(tǒng)一的規(guī)劃端口，但中心站傳輸設(shè)備的以太網(wǎng)板需要支持二層交換或在中心站增加二層交換機(jī)。

SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)的缺點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)基于同步工作，對(duì)抖動(dòng)要求嚴(yán)格，設(shè)備的成本高；難以靈活地生成業(yè)務(wù)；用固定時(shí)隙支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬利用率較低，目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能不夠靈活豐富。從本質(zhì)上看，由于MSTP只是在SDH的層面上增加了附加層，因此決定了其只能是一種過(guò)渡技術(shù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)主導(dǎo)業(yè)務(wù)類型后，基于SDH的多業(yè)務(wù)平臺(tái)解決方案不是一種最有效的方法，它將會(huì)被更有效的方案所取代。圖6-3點(diǎn)到多點(diǎn)匯聚以太網(wǎng)業(yè)務(wù)組網(wǎng)方式6.2.2彈性分組環(huán)技術(shù)

1.彈性分組環(huán)的提出

彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)來(lái)源于Cisco公司2000年提出的DPT城域網(wǎng)解決方案，DPT可以使Cisco公司的吉比特交換路由器(GSR)在組網(wǎng)時(shí)共享同一帶寬，并具有完善的保護(hù)倒換能力，可以達(dá)到電信級(jí)運(yùn)營(yíng)的要求。隨后，Nortel公司基于自己設(shè)備的特點(diǎn)提出了IPT解決方案與Cisco公司抗衡。新興的Luninous公司也推出了具有自己特色的解決方案RPT。這些方案雖然基本思路相似，但具體的實(shí)現(xiàn)方法卻有很大的不同，包括在環(huán)上傳輸?shù)陌姆庋b結(jié)構(gòu)、帶寬共享控制協(xié)議、保護(hù)倒換協(xié)議和QoS策略等。RPR技術(shù)集IP的智能化、以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性以及光纖環(huán)網(wǎng)的高帶寬效率和可靠性于一體，為寬帶IP城域網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)良好的組網(wǎng)方案。RPR技術(shù)使得運(yùn)營(yíng)商在城域網(wǎng)內(nèi)以低成本提供電信級(jí)的服務(wù)成為可能，在提供類似SDH級(jí)網(wǎng)絡(luò)可靠性的同時(shí)還降低了傳送費(fèi)用。

RPR有別于傳統(tǒng)的MAC，它最吸引人的特點(diǎn)是具有電信級(jí)的可靠性，使其不僅僅只是局限于處理面向數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)傳送需求，同時(shí)可以形成處理多業(yè)務(wù)傳送的綜合傳輸解決方案?？梢赃@樣說(shuō)，RPR是IP技術(shù)與光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接融合的產(chǎn)物，它源于客戶對(duì)IP業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，順應(yīng)最新的技術(shù)潮流，為IP城域網(wǎng)的建設(shè)帶來(lái)了一套低成本、高品質(zhì)的解決方案。

2.協(xié)議分層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

RPR為雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖6-4所示，其雙環(huán)都能夠傳送數(shù)據(jù)，雙環(huán)的數(shù)據(jù)傳送方向相反。每個(gè)RPR節(jié)點(diǎn)(station)都采用了一個(gè)以太網(wǎng)中用到的48位MAC地址作為地址標(biāo)識(shí)，從RPR節(jié)點(diǎn)設(shè)備鏈路層來(lái)看，其兩對(duì)收發(fā)的物理光接口只是一個(gè)鏈路層接口；從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)看，也只需要分配一個(gè)接口IP地址。兩個(gè)相鄰RPR節(jié)點(diǎn)之間的鏈路稱為段(span)，多個(gè)連續(xù)的段和其上的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成域(domain)。

RPR的分層參考模型遵守開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)修改以適應(yīng)RPR的特殊需要，如圖6-5所示。

RPR協(xié)議參考模型包括物理層(PHY)技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)。對(duì)于RPR節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)中的MAC實(shí)體是最為關(guān)鍵的部分，MAC實(shí)體一方面需要與上層進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制的交換，另一方面還要很好地與各種物理接口配合協(xié)同工作。圖6-4彈性分組環(huán)雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖6-5RPR協(xié)議層次模型

RPR的MAC實(shí)體中包含一個(gè)MAC控制子層和兩個(gè)MAC數(shù)據(jù)通路子層,其中兩個(gè)MAC數(shù)據(jù)通路分別負(fù)責(zé)內(nèi)環(huán)和外環(huán)的數(shù)據(jù)交換，MAC控制實(shí)體從這兩個(gè)數(shù)據(jù)通道中收、發(fā)數(shù)據(jù)幀，并且通過(guò)MAC業(yè)務(wù)接口與MAC客戶端之間進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的交互；MAC控制子層包含數(shù)據(jù)和控制兩個(gè)平面的功能，包括公平控制、保護(hù)倒換拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、子環(huán)選擇、運(yùn)行管理維護(hù)以及數(shù)據(jù)封裝/拆封等重要功能。MAC數(shù)據(jù)通路與各子環(huán)數(shù)據(jù)傳送直接掛鉤，包括四個(gè)方面的功能：

(1)流量整形，使其能夠有序地進(jìn)入共享的環(huán)介質(zhì)。

(2)在源節(jié)點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)幀進(jìn)行調(diào)度發(fā)送；在過(guò)環(huán)節(jié)點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)幀要排隊(duì)。

(3)接收數(shù)據(jù)判決，要選擇數(shù)據(jù)幀遞送到本地客戶端或控制子層。

(4)要選擇數(shù)據(jù)幀從環(huán)上剔除。

物理層協(xié)調(diào)子層負(fù)責(zé)處理MAC層數(shù)據(jù)到物理層的映射，RPR支持現(xiàn)有的SDH、以太網(wǎng)、DWDM等物理層標(biāo)準(zhǔn)。圖6-6RPR幀格式

3.幀格式

RPR幀分為數(shù)據(jù)幀和控制幀，如圖6-6所示。RPR幀格式中除了環(huán)控制(包括基本環(huán)控制和擴(kuò)展環(huán)控制)字節(jié)體現(xiàn)RPR特色外，其余的字段與以太幀的格式類似。在環(huán)控制字節(jié)中包含了眾多的控制內(nèi)容，如環(huán)路標(biāo)記信息、公平帶寬分配選項(xiàng)、幀類型、業(yè)務(wù)級(jí)別、故障切換方式和廣播標(biāo)志等，提供了主動(dòng)的性能監(jiān)測(cè)和故障監(jiān)測(cè)等功能，充分保證環(huán)操作的豐富、靈活和高效，滿足運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)網(wǎng)技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。一般情況下,RPR幀的最大傳送長(zhǎng)度(MTU)為1616字節(jié)，超長(zhǎng)幀為9216字節(jié)。6.2.3DWDM/CWDM技術(shù)

城域波分技術(shù)是波分復(fù)用技術(shù)在城域范圍內(nèi)的應(yīng)用。WDM技術(shù)解決了兩個(gè)重要問(wèn)題：光纖短缺和多業(yè)務(wù)的透明傳輸。它對(duì)信號(hào)具有透明性，可以直接對(duì)從不同設(shè)備出來(lái)的信號(hào)不進(jìn)行速率和幀結(jié)構(gòu)調(diào)整而直接進(jìn)行透明傳輸，這給用戶，特別是租用波長(zhǎng)的用戶以最大的靈活性。

波分復(fù)用技術(shù)主要分為密集波分復(fù)用(DWMD)和粗波分復(fù)用(CWMD)兩種類型。區(qū)分DWDM和CWDM的主要參數(shù)是在同一根光纖中傳輸?shù)牟煌ㄩL(zhǎng)之間的間距。DWDM系統(tǒng)的波長(zhǎng)間距一般為200GHz(1.6nm)、100GHz(0.8nm)或50GHz(0.4nm)，而城域網(wǎng)系統(tǒng)由于傳輸距離近(小于100km)，可以采用CWDM技術(shù)，它對(duì)單模光纖的傳輸衰減要求不高，也不需要使用光纖放大器，因此可以使用1200mn~1700mn的寬窗口，將相鄰波長(zhǎng)間隔放寬到20nm。

1.DWDM原理概述及基本結(jié)構(gòu)

DWDM技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個(gè)波長(zhǎng)作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時(shí)傳輸。

與通用的單信道系統(tǒng)相比，密集WDM——DWDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明。在模擬載波通信系統(tǒng)中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統(tǒng)的傳輸容量，通常利用頻分復(fù)用的方法，即在同一根電纜中同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào)，接收端根據(jù)各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個(gè)信道的信號(hào)。

同樣，在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來(lái)提高系統(tǒng)的傳輸容量。事實(shí)上，這樣的復(fù)用方法在光纖通信系統(tǒng)中是非常有效的。與模擬的載波通信系統(tǒng)中的頻分復(fù)用不同的是，在光纖通信系統(tǒng)中是用光波作為信號(hào)的載波，根據(jù)每一個(gè)信道光波的頻率(或波長(zhǎng))不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，從而在一根光纖中實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。由于目前一些光器件(如帶寬很窄的濾光器、相干光源等)還不很成熟，因此，要實(shí)現(xiàn)光信道非常密集的光頻分復(fù)用(相干光通信技術(shù))是很困難的，但基于目前的器件水平，已可以實(shí)現(xiàn)相隔光信道的頻分復(fù)用。人們通常把光信道間隔較大(甚至在光纖不同窗口上)的復(fù)用稱為光波分復(fù)用(WDM)，再把在同一窗口中信道間隔較小的DWDM稱為密集波分復(fù)用(DWDM)。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)間隔為納米級(jí)的復(fù)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔為零點(diǎn)幾個(gè)納米級(jí)的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已，因此把波長(zhǎng)間隔較小的8個(gè)波、16個(gè)波、32個(gè)波乃至更多個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用稱為DWDM。

DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成及光譜示意圖如圖6-7所示。DWDM系統(tǒng)包括光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。發(fā)送端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出波長(zhǎng)不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光波長(zhǎng)復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器(摻鉺光纖放大器主要用來(lái)彌補(bǔ)光合波器引起的功率損失和提高光信號(hào)的發(fā)送功率)，再將放大后的多路光信號(hào)送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況有或沒(méi)有光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器(主要用于提高接收靈敏度，以便延長(zhǎng)傳輸距離)放大以后，送入光波長(zhǎng)分波器分解出原來(lái)的各路光信號(hào)。

圖6-7DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成及光譜示意圖

2.DWDM關(guān)鍵技術(shù)

1)光源

光源的作用是產(chǎn)生激光，它是組成DWDM系統(tǒng)的重要器件，目前應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)的光源是半導(dǎo)體激光器LD(LaserDiode)。

DWDM系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)較為密集，一般波長(zhǎng)間隔為幾個(gè)納米到零點(diǎn)幾個(gè)納米，這就要求激光器工作在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)上，并且具有很好的穩(wěn)定性；另外，DWDM系統(tǒng)的無(wú)電再生中繼長(zhǎng)度從單個(gè)SDH系統(tǒng)傳輸50km~60km增加到500km~600km，在延長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的色散受限距離的同時(shí)，為了克服光纖的非線性效應(yīng)(如受激布里淵散射效應(yīng)(SBS)、受激拉曼散射效應(yīng)(SRS)、自相位調(diào)制效應(yīng)(SPM)、交叉相位調(diào)制效應(yīng)(XPM)、調(diào)制的不穩(wěn)定性以及四波混頻(FWM)效應(yīng)等)，要求DWDM系統(tǒng)的光源要使用技術(shù)更為先進(jìn)、性能更為優(yōu)越的激光器。

總之，DWDM系統(tǒng)的光源有兩個(gè)突出的特點(diǎn)：比較大的色散容納值和標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。

2)摻鉺光纖光放大器(EDFA)

摻鉺光纖放大器(EDFA,ErbiumDopedFiberAmplifier)作為新一代光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，具有增益高、輸出功率大、工作光學(xué)帶寬較寬、與偏振無(wú)關(guān)、噪聲指數(shù)較低、放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，它是大容量DWDM系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵部件。

3)DWDM器件

在DWDM系統(tǒng)中，DWDM器件分為合波器和分波器兩種，如圖6-7所示。合波器的主要作用是將多個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)合在一根光纖中傳輸；分波器的主要作用是將在一根光纖中傳輸?shù)亩鄠€(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)分離。DWDM系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵是DWDM器件，其要求是復(fù)用信道數(shù)量要足夠多、插入損耗小、串音衰耗大和通帶范圍寬等。從原理上講，合波器與分波器是相同的，只需要變換一下輸入、輸出的方向。DWDM系統(tǒng)中使用的DWDM器件的性能滿足ITU-TG.671及相關(guān)建議的要求。

DWDM器件有多種制造方法，所制造的器件各有特點(diǎn)，目前已廣泛商用的DWDM器件有四類：干涉濾光器型、光纖耦合器型、光柵型和列陣波導(dǎo)光柵(AWG)型。

3.DWDM的應(yīng)用形式

DWDM通常有兩種應(yīng)用形式：開(kāi)放式DWDM和集成式DWDM。

開(kāi)放式DWDM系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)復(fù)用終端光接口沒(méi)有特別的要求，只要這些接口符合ITU-TG.957建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)即可。DWDM系統(tǒng)采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長(zhǎng)，不同終端設(shè)備的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的符合ITU-T建議的波長(zhǎng)，然后進(jìn)行合波。

集成式DWDM系統(tǒng)沒(méi)有采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合DWDM系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復(fù)用終端設(shè)備發(fā)送不同的符合ITU-T建議的波長(zhǎng)，這樣他們?cè)诮尤牍夂喜ㄆ鲿r(shí)就能占據(jù)不同的通道，從而完成合波。根據(jù)工程的需要可以選用不同的應(yīng)用形式，在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)放式DWDM和集成式DWDM可以混合起來(lái)使用。

4.DWDM的優(yōu)越性

光纖的容量是極其巨大的，而傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)都是在一根光纖中傳輸一路光信號(hào)，這樣的方法實(shí)際上只使用了光纖豐富帶寬的很少一部分。為了充分利用光纖的巨大帶寬資源，增加光纖的傳輸容量，以DWDM