详述光波分复用(WDM)技术(下篇)

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1、详述光波分复用(WDM)技术(下篇)详述光波分复用(WDM)技术(下篇)六、波分复用技术在无源光网络中的应用光纤接入网可分为无源接入和有源接入两种，中无源光网络(PON)是一种极 具吸引力的接入方式，其主要特点是：低成本显著减少光纤、光收发模块、 中心局终端的数量，初期投资可被多个终端用户分摊；整个光传输通道为光纤和 无源光器件，可有效避免电磁干扰和雷电影响，提高了系统的色可靠性；ODN 单元可挂在路边，无需远程供电和机房，降低了运行维护成本；对业务透明，便 于系统升级、管理和引入新业务；带宽大、传输距离长(可达到 20km) 。基于无 源光网络(PON)技术的接入方案将成为宽带光接入的首选技

2、术。无源光网络接入业务的传输有以ATM为传输平台的APON和以以太网技术为 传输平台的EPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。EPON是将以 太网(Ethernet ,最具有发展潜力的链路层协议)与无源光网络(PON，接入网的 最佳物理层协议)结合在一起形成地能很好适应IP数据业务的接入方式。在EPON系统中，上行接入技术既是关键也是难点，是EPON技术的核心。 EPON系统点到多点的特殊共享结构使其不能继续采用传统以太网的CSMA/CD的 媒体接入控制(MAC)方式进行上行接入。目前通行的上行技术有时分多址 (TDMA)、码分多址(CDMA)、波分多址(WDMA)三种方案。时分

3、多址技术允许各ONU共享同一波长的传输容量，每个ONU只在允许的 时间间隙才能发送数据，因此ONU的发送是突发的。OLT的接收也是突发的；虽 然从技术和成本上看，时分多址技术优势明显，是目前EPON上行接入较为合理 的方案，但是由于存在许多关键技术难题亟待解决，比如快速比特同步、动态带 宽分配、基线漂移、ONU的测距与延时补偿、突发模式光收发模块的设计等。码分多址技术对用户数量没有限制，而且保密性好。但随着用户数量的增 加会加大信道间干扰，而且线路上的信号速率要比实际业务速率高得多，物理器 件的复杂性高，传输效率较低。基于波分复用技术的波分多址技术采用波长作为用户端ONU的标识，利用 波分复用

4、技术实现上行接入，能够提供较宽的工作带宽，能够充分利用光纤的巨 大传输带宽，可以实现真正意义上的对称宽带接入。同时还可以避免时分多址技 术中ONU的测距、快速比特同步等诸多技术难点，并且在网络管理以及系统升级 性能方面都有着明显的优势。随着技术的进步，波分复用光器件的成本，尤其是 无源光器件成本已经大幅度下降，这使得波分多址技术成为EPON上行接入技术 的重要发展方向之一。七、WDM技术城域网建设中的应用传统电信城域网不能适应数据业务的突发特性，承载多业务的带宽效率较 低。因此，城域网的发展目标是建立面向宽带数据和多媒体应用的IP优化网络。 各种新的城域网技术（如多业务传送平台MSTP、弹性分

5、组环RPR、城域WDM等） 应运而生，其中以IP和WDM技术共同构建新型宽带城域网是有竞争力的解决方 案。在城域网中用何种技术传输IP，取决于城域网所采用的传输技术。在城域 网中的IP传输技术有IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM三种形式。1 IP over ATMATM是一种高速率、低时延的多路复用交换技术。它是在分析、总结电路 交换和分组交换的技术优缺点的基础上发展起来的，它融合了两者的优点，即面 向连接、保证服务质量和统计复用以实现高带宽。它采用固定长度的短分组在网 络中传送各种通信信息，便于硬件的高速处理，实现高速、大容量的宽带交换。 而且，具有相当完

6、善的流量控制功能和拥塞控制功能，保证带宽利用率，保证网 络的安全性和可靠性。IP over ATM是IP与ATM的结合，当前有两种技术方式：即重叠技术和集 成技术。重叠技术是将IP网络层协议重叠在ATM之上，即ATM网与现有的IP 网重叠，在ATM端点同时使用ATM和IP两种地址的映射功能，发送端在得到接 收端ATM地址后，便可建立ATM/SVC连接，传送LAN数据包。集成技术是将IP 路由器的智能和管理性能集成到ATM交换机形成一体化平台，仅要求标识IP地 址，无须ATM的地址解析协议，简化了 ATM的路由选择功能，提高了 IP转发效 率，同时保留了路由的灵活性。IP over ATM技术的

7、优点是可充分利用ATM的快速交换和完善的QoS功能, 保证网络的服务质量；网络具有很好的扩展性和灵活性；支持多种业务、数据、 语音、视频汇集到一个网络上，为不同业务类型提供不同的服务质量QoS ；有很 好的网络流量管理和控制性能，表现在ATM流量控制方面非常精细，这一点对带 宽是非常宝贵的、线路费用非常高的广域网来说就显得非常重要，这是目前ATM 能在广域网中被广泛采用的原因之一。IP over ATM技术的缺点：由于IP数据包必须映射成ATM信元，由此形成 的传输开销称为“信元税”，故传输效率低；网络管理比较复杂，设备昂贵；不 太适用于超大型IP骨干网。2 IP over SDHATM能支持

8、多种业务曾经是它独一无二的特点，但随着IP技术的发展和网 络硬件的不断完善，今天的IP已成为各种业务的核心，数据语音和视频业务都 可由IP承载，ATM的优点已由IP技术取代，特别是当数据业务量超过语音和视 频时，更显得ATM没有存在的必要，况且去掉ATM还可以提高传输效率。因此， IP over SDH应运而生，这一技术也极大地动摇了 ATM在广域网中的地位。SDH传送网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出，称之为同步 光网络（Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等级的标准 传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比

9、特流中可 用于电信业务的部分）在物理媒质，如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准 于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部（ITUT）的前身 国际电报电话资询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念，并与美国标准协 会（ANSI）达成协议，将SONET修改后重新命名为同步数字系列（Synchronous DigitalHierarchy,SDH） , 使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技 术体制。SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的，在光纤、微波或卫星上进行同 步信息传送，融复接、传输、交换功能于一体，由统一网络管理操作的综合信息 网。可实现网络有效管理

10、、动态网络维护、对业务性能监视等功能，能有效地提 高网络资源的利用率。IP over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及 点到点协议（PPP： Point ToPoint Protocol）对数据包进行封装，根据RFC1662 规范把IP分组简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适 配器把封装后的IP数据包映射到SDH同步净荷中，然后经过SDH传输层和段层, 加上相应的开销，把净荷装入一个SDH帧中，最后达到光网络，在光纤中传输。 IP over SDH，也称为PACKET over SDH （PoS），它保留了 IP面向无连接的特 征。IP o

11、ver SDH的优点是：对IP路由的支持能力强，具有很高的IP传输效 率；符合Internet业务的特点，如有利于实施多播方式；能利用SDH技术本身 的环路和网络自愈合能力达到链路纠错的目的；同时又利用OSPF协议防止链路 故障造成网络停顿，提高网络的稳定性；将IP网络技术建立在SDH传输平台上, 可以很容易地跨越地区和国界，兼容不同技术标准实施全球联网；声略了 ATM 层，简化了网络结构，降低了运行成本。在有线电视网络平台上IP over SDH 适用于省际网络和省内网络上的IP传输。IP over SDH的缺点是：IP over SDH目前尚不支持虚拟专用网VPN和电路 仿真；在所有包交换

12、技术中，ATM的QoS是最好的，它可以做到电路仿真，而IP over SDH技术只能进行业务分级，不能提供较好的QoS；对大规模的网络必须处 理庞大、复杂的路由表，而且查找困难，路由信息占用比较大的带宽。从光通信技术发展趋势看， SDH/SONET 未来将让位于波分复用技术，因此， IP over SDH将最终发展成为IP over WDM3 IP over WDM随着传输技术的发展，以IP业务为主对网络的进一步优化设计将是IP over WDM。IP over WDM技术是将WDM技术和成熟的IP传输技术结合的产物。IP over WDM就是让IP数据包直接在光路上跑，减少网络层之间的冗余部

13、分。由于省去 了中间的 ATM 和 SDH 层，其传输效率最高，节省了网络运行成本，同时也降低了 用户的费用，是一种最直接、最经济的IP网络结构体系，非常适用于城域网建 设。从协议的角度来讲，可以将这种结构的网络分成IP业务层和光网络层。IP 业务层包括IP主干业务子层和IP适配子层，光网络层包括：光网络适配子层、 光复用子层和光传输子层。在IP业务层当中，核心部分是IP主干业务子层，这 一层完成大部分IPv4或者IPv6的功能，包括数据打包、生成报头、IP路由等。 而IP适配子层则进行IP数据包的差错检测、服务质量(QoS)控制等。在光网络 层当中，核心部分是光复用子层，它将实现光复用协议所

14、规定的功能，对固定的 带宽进行复用，同时还提供线路保护和故障定位等功能，WDM的特性在这个子层 得到充分体现。在这个子层上面，是光网络适配子层，这个子层和IP适配子层 协调工作，完成数据格式的转换，同时进行带宽管理和连接确认等功能。在光复 用子层的下面是主要提供物理传输的光传输子层，在这个子层里面实现在光纤上 的数据传输，还限定了光接口特性。IP over WDM具有以下优点：充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带 宽和相对传输效率；对传输码率、数据格式及调制方式透明，可以传送不同码率 的 ATM、 SDH/SONET 和千兆以太网格式的业务；不仅可以和现有通信网络兼容， 而且还可以支持未来的

15、宽带业务网及网络升级，并且有可推广性和高度生存性等 特点。IP over WDM的缺点是还没有实现波长的标准化，WDM系统的网络管理应与 其传输的信号和网管分离；WDM系统的网络管理还不成熟；目前WDM系统的网络 拓扑结构只是基于点对点的方式，还没有形成“光网络”。IP的三种传输方案各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况分别对 待，若主干网原已采用了 ATM设备，则可以采用IP over ATM方案，由于ATM 端口速率高，有完善的QoS (服务质量)保证，产品成熟，因而可提高IP网交 换速率，保证IP网的服务质量；若主干尚未涉及ATM，则采用IP over SDH方 案，由于去掉了 ATM设备，投资少，见效快而且线路利用率高。因而就目前而言, IP over SDH是较好的选择。而在城域主干网中，IP over SDH技术相对而言投 入较高，采用IP over WDM技术会更实用。IP over WDM的优势是减少网络各层 之间的中间冗余部分，减少SDH、ATM、IP等各层之间的功能重叠，减少设备操 作、维护和管理费用。并且IP over WDM技术能够极大地拓展现有的网络带宽， 最大限度地提高线路利用率，在外围网络千兆以太网成为主流的情况下，这种技 术能真正地实现无缝接入，这预示着IP over WDM代表宽带IP城域网的未来。本文章版权: