光纤新生代助跑城域光网络

　随着互联网的日益发展，如今的网络已经出现历史性的高带宽利用水平。全球的因特网传输量连续数年出现双倍的增长，预计其流量将从２００２年的每天１８０ ｐｅｔａｂｉｔｓ增长到２００７年每天５１７５ ｐｅｔａｂｉｔｓ，增速惊人。另外，美国的联邦通信委员会（ＦＣＣ）在今年２月发布了本地环路非绑定的新政策，其目的是对宽带放松管制和鼓励运营商对光纤接入网进行投资。美国防卫信息系统局也计划在未来增加在接入和政府部门的电信开支。

　　城域和接入网正呈现出快速发展的势头，这个时期里最复杂的多种ＷＤＭ协议跟架构将会成为城域领域的强有力的技术，该技术提供了极具成本竞争力的宽带ＩＰ应用和其他数据应用（光纤信道，ＤＶ６０００）。基于ＷＤＭ的网络是比特速率和独立协议的，因此那些架构可以传输不同类型不同速率的业务，是城域系统关键的条件。这项技术也可以与下一代ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技术和弹性分组环（ＲＰＲ）技术协作使用。

　　城域网ＤＷＤＭ技术的发展及特点

　　ＤＷＤＭ比传统光纤系统提供许多好处。它通过创建将每一个光纤转换成多个光纤的虚拟光纤，最大限度地减少光纤使用。ＤＷＤＭ提供更大的可伸缩性，并延长了非再生距离限制。

　　长途ＤＷＤＭ技术非常适合使用点到点或环拓扑的长途运营商。实现无需电再生的长距传输，大大提高了承运商扩展容量的能力同时留出备份带宽，而无需部署新光纤。而城域网ＤＷＤＭ技术实现在充分利用光纤资源的基本要求外提供光波长自愈环，和灵活的组网能力以及丰富的网络接口。

　　随着技术的进展和业务的发展，ＷＤＭ技术正从长途传输领域向城域网领域扩展，当然，这种扩展不是直截了当的，需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域领域的ＷＤＭ系统称为城域网ＷＤＭ系统，其主要特点和要求可以归结如下：

　　低成本是城域网ＷＤＭ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，因而长途网必须用的外调制器和光放大器可以不必使用。由于没有光放大器，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，容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光元器件，使系统成本大幅度下降。

　　城域网ＷＤＭ系统容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。这样用户可以灵活地传送任何格式的信号而不必受限于ＳＤＨ的结构和格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统，直接与用户接口，因而要求其光接口可以自动接收和适应从１００Ｍｂ／ｓ到２．５Ｇｂ／ｓ范围的所有信号，包括ＳＤＨ，ＡＴＭ，ＩＰ，ＥＳＣＯＮ，ＦＤＤＩ，千兆比以太网和光纤通路等。相比较而言，长途ＤＷＤＭ产品通常只能提供６２２Ｍｂｐｓ ２．５Ｇｂｐｓ和１０Ｇｂｐｓ接口。

　　城域网ＤＷＤＭ系统具有丰富的组网能力。除了能够实现长途ＤＷＤＭ系统已具备的点对点、链形总线组网能力外，城域网ＤＷＤＭ系统还能组成光通道波长自愈环以提高网络的安全性和可靠性，尤其是可以为城域网中的数据业务（ＡＴＭ，ＩＰ）提供基于光线路的高速倒换保护。

　　城域网ＤＷＤＭ系统应具备强大的ＯＡＤＭ能力。能够提供网络中节点任意数量的波长分／插复用（ＯＡＤＭ）能力，以满足动态调度业务的需求。

　　城域网ＤＷＤＭ系统应能够灵活升级。能够从网络结构、网络管理、端口选择与设置等方面支持多种业务的灵活的调度，并且设备结构简洁，模块化性强，便于维护管理和系统在线扩容。

　　无论是ＣＷＤＭ技术还是ＤＷＤＭ技术，两者都会在当前和未来的城域网络架构中扮演着重要的角色。当这两种技术配合适当的光纤时，便会获得非常不错的经济效益，而这也将有助于降低系统的成本。特定在城域网应用的光纤，例如零水峰光纤（ＺＷＰＦ）和非零色散位移光纤（ＮＺＤＳＦ）都可加强ＷＤＭ的效能。由于目前服务供应商们的资本支出持仍保持在很低的水平，对新的投资都保持相当谨慎，因此任何一次网络容量的增加都将面临着详细的审查，定位以及最低的系统成本的苛刻要求。

　　新的ＳＭＦ标准

　　除传输设备外，光纤对系统性能的影响也要引起足够的重视。如今铺设光纤的成本更加低廉，同时也能支持未来的需求。在城域网和人口密集的地方光缆挖掘和铺设的计划成本是很大的，可以说占网络铺设费用的大头。而一旦投入运营，绝大多数的分析表明光纤在总体系统成本中则只占很小部分（大约２－５％）。

　　选择城域网光纤的主要目的是最大限度地获得带宽，从而减少日后添加更多光纤的安装和组网费用。同时，运营商也希望降低提供传输业务的单位用户成本。另外，城域网ＭＡＮ中用于本地和接入的光纤必须是非常通用的。一条单光纤通常既可以连接距离数十公里远的中心局交换机，也可以在一个中心局交换机的１００米内提供商务连接。

　　ＺＷＰＦ将信道间隔扩大１００ｎｍ以上。根据ＩＴＵ标准组织当前的技术建议（该建议将稀疏波分复用信道设定在１３１０至１６１０ ｎｍ波段范围内，信道间隔２０ｎｍ），与传统单模光纤相比，ＺＷＰＦ支持的ＣＷＤＭ信道至少增加了四个，即信道利用率至少提高了３３％ＺＷＰＦ正成为城域网中一个标准组件，因为ＺＷＰＦ能满足所有标准（ｃｒｉｔｅｒｉａ）的要求，同时价格也比传统的ＳＭＦ有竞争力。从未来技术发展的角度来看，这些标准最大的挑战是能否成为支持１６信道ＣＷＤＭ系统使用全部波段的必要条件。通常，越短的波长信道损耗越大，这也是为什么典型的ＣＷＤＭ系统采用１３１０到１６１０ｎｍ之间的１６个信道的原因之一。全波段ＣＷＤＭ是很难跟ＳＭＦ一起使用的，因为在生产过程中混入ＳＭＦ光纤的水分会形成羟（基）氢氧基（ＯＨ－），而ＯＨ－则会引起的高损耗波峰，在１４００ｎｍ处尤甚，事实上，在目前绝大多数的城域网中也是避免使用这一区域的。

　　更为严重的是，这种ＯＨ－离子会在使用过程中缓慢地返入传统单模光纤，从而使水峰损耗增加。受这种损耗老化的影响，选择传统单模光纤用于全波段信道的ＣＷＤＭ系统将十分危险。而ＺＷＰＦ，又称ＩＴＵ Ｇ．６５２．ＣＤ光纤，能满足国际电工委员会对水峰衰减Ｈ２老化特性测试标准的要求，使用起来即可以避免水峰现象又可防止在光纤的使用生命里水峰重返现象。

　　如果认为１６个信道数过少，需要更多的信道，则可用一个ＤＷＤＭ来取代一至两个Ｃ波段ＣＷＤＭ来进行升级，该方案看起来是很吸引人的。这种ＣＷＤＭ跟ＤＷＤＭ混用的平台如今正被领先的系统公司商业销售。当人们把ＣＷＤＭ升级到ＤＷＤＭ系统时，需要指出的是，采用ＩＴＵ Ｇ．６５２．ＣＤ光纤虽然和传统ＳＭＦ拥有相同的适应性，但相对后者，Ｇ．６５２．ＣＤ光纤拥有更低的使用成本，可节省大约３３％的成本（在一个使用周期内）。

　　应用到城域骨干网络中的ＤＷＤＭ

　　当ＺＷＰＦ跟全波段ＣＷＤＭ一起使用时可确保在短距离城域接入和边缘应用方面获得最低成本的解决方案，在其他领域，如在传输容量更高的城域骨干领域，如采用特殊的光纤将可获得更大的成本节省。今天的绝大多数城域网络都运行在２．５Ｇｂｓ ＯＣ－４８的数据速度上，而服务供应商则打算在未来升级到１０Ｇｂｓ ＯＣ－１９２甚至更高。许多运营商都期望用ＤＷＤＭ架构来满足较长距离上的日益增长的带宽需求。

　　通常，在开始的时候，ＤＷＤＭ的信道只有一部分受到利用，因此，系统的成本不仅受终端设备影响，用于较长距离的色散补偿模块（ＤＣＭ）和放大器也对系统成本影响很大。虽然ＺＷＰＦ因改进了衰减和几何性能而表现出比传统ＳＭＦ更好的性能，但如果不进行再生（更低信道数目）或色散补偿（更高信道数目）的话，那ＺＷＰＦ的色散将会高达１７ ｐｓｅｃｎｍ·ｋｍａｔ １５５０ ｎｍ，依然会限制传输的距离。无论是再生还是色散补偿，都会导致数目可观的成本。另外，使用色散补偿元件会增加损耗，这将加大ＥＤＦＡ的复杂性和系统的偏振模色散。

　　最低成本的城域骨干光纤是跟长途网络使用的类型一样，都是非零色散补偿光纤—ＮＺＤＳＦ，该光纤因具备低色散和低色散斜率的特点而闻名。ＮＺＤＳＦ的色散水平比传统的ＳＭＦ低三至四倍，因此可获得相比后者三至四倍的未补偿传输距离（２．５和１０Ｇｂｓ），该结论可由设备供应商提供的商业系统来证实，譬如思科系统，朗讯科技以及ＡＤＶＡ光网络公司。

　　具有中等色散性能的ＮＺＤＳＦ不仅可以使现有的设备传输更远的距离，而且还可以大大节省城域和局域骨干距离的成本。事实上，Ｍｏｖａｚ网络公司的ＣＤＯ Ｆａｒｈａｎ先生就表示，Ｍｏｖａｚ已经发现一条采用ＯＦＳ公司的ＮＺＤＳＦ的ＤＷＤＭ网络的系统成本比采用那些用于局域城域骨干网络的传统ＳＭＦ节约了２０％。同样，由于无须进行色散补偿，运营商就可采用更加简化和更低成本的放大器，这对减少功耗和空间也有帮助。

　　正如目前所提倡的混合电缆设计理念那样，ＺＷＰＦ和ＮＺＤＳＦ光纤都可集成到单一电缆中，使其具备更好的适应性。这将为城域网提供业界最高等级的性能—超越了较短的接入范围，可以获得达数百公里的交叉连接局域网络，同时又简化了设计规则，即使是更高比特速率传输。另外，混合光纤平台的性能也得到业界的认可，也可以作为一种可行的网络架构方式。不过无论采用何种方式，这两种光纤都会给城域网络的发展带来好处，这一点是无庸质疑的。