淺談WDM關鍵技術及發展

李洪林

（上海通信段合肥高鐵通信車間，安徽 合肥 230031）

1 WDM技術的主要特點

能利用光纖的巨大帶寬。WDM技術充分利用了光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加了幾倍至幾十倍。從而增加了光纖的傳輸容量，降低了成本，在很大程度上解決了帶寬緊張的問題，基本能滿足未來高速寬帶通信網的要求。

能同時傳輸多種不同類型的信號。WDM技術中使用的各波長相互獨立，因而可以將傳輸特性完全不同的信號(如數字信號、以及PDH信號和SDH信號等)混合在一起進行傳輸，同時也是引入寬帶新業務的方便手段-通過增加一個附加波長即可引入任意想要的新業務或新容量，如目前將要實現的IP over WDM技術。

單根光纖可進行雙向傳輸。由于許多通信都是采用全雙工的方式，因此WDM技術采用單纖進行雙向傳輸可以節約大量的線路投資。另外，對已建成的光纖通信系統擴容很方便，只要原系統的功率冗余度較大，就可以進一步增容而不必對原系統做大的改動。

2 WDM關鍵技術分析

2.1 WDM光網絡的組網技術

（1）WDM光網絡的分層體系

現代電信網已變得越來越復雜，為了便于分析和規劃，ITU-T提出了網絡分層和分割的概念，即任意一個網絡總可以從垂直方向分解為若干獨立的網絡層(即層網絡)，相鄰層網絡之間具有客戶/服務者關系。每一層網絡在水平方向又可以按照該層內部結構分割為若干部分，因而網絡分層和分割滿足正交關系。采用網絡分層模型后有下述主要優點：

單獨地設計和運行每一層網絡要比將整個網絡作為單個實體來設計和運行簡單方便得多。可以利用類似的一組功能來描述每一層網絡，從而簡化了TM1V管理目標的規定。從網絡結構的觀點來看，對某一層網絡的增加或修改不會影響其他層網絡，便于某一層獨立地引進新技術和新拓撲。采用這種簡單的建模方式便于容納多種技術，使網絡規范與具體實施方法無關，使規范能保持相對穩定性。

（2）WDM光網絡的拓撲結構

光網絡互聯的拓撲特性是決定網絡性能最基本的性能指標，它將影響光信號質量、光譜效率、潛在的連接、網絡最大吞吐量和網絡生存性。任何通信網絡都存在兩種拓撲結構，即物理拓撲和邏輯拓撲。我們這里以物理拓撲我主要研究對象。網絡的物理拓撲就是網絡節點與光纜鏈路的集合。隨著節點技術的發展，OADM和OXC設備的出現使得光網絡的各種物理拓撲地實現成為可能，基本的物理拓撲主要有以下幾種:

線形。在線形拓撲中，所有的網絡節點以非閉合的鏈路形式連接在一起，通常這種結構的端節點是波分復用的終端，中間節點是光分插復用設備。這種結構的優點是可以靈活實現上下光載波，但其生存性較差。因為節點或鏈路的失效將把整個系統割裂成獨立的若干個部分而無法實現有效的網絡通信。

星形。星形結構又可稱為樞紐結構，網絡中僅有一個中心節點與其他所有節點都有物理連接，而其他的各節點之間都沒有物理連接。中心節點使用具有OXC功能的網元，而其他的節點可以使用波分復用終端設備。除中心節點外，其他的從節點的通信都要經過中心節點轉接，這為網絡帶寬的綜合利用提供了有利條件，但中心節點的失效必將導致整個網絡的癱瘓，另外還要求中心節點具有很強的業務處理能力。

樹形。樹形拓撲是星形與線性的結合，在對它進行分析的時候，可采用分割概念將它分割成若干個星形與線形子網絡的有機集合，再在子網分析的基礎上進行綜合。它與星形結構通常都應用于業務分配網絡。

環形。在環形拓撲中任何兩個網絡節點之間都有長短兩條傳輸方向相反的路由，因而具有良好的網絡保護性能，它的優點是實現簡單，生存性強，可應用于多種場合。

網孔形。在保持連通的情況下，所有的節點之間至少存在兩條不同的物理連接的非環形拓撲就是網孔形拓撲。理想的網孔形拓撲中所有節點兩兩之間物理相連。構成網孔形網絡的節點通常是OXC和OADM，它的可靠性高，但結構復雜，相關的控制和管理也相對復雜，通常應用于要求高可靠性能的骨干網中。

2.2 WDM中的波長變換技術

隨著WDM網絡正在逐步形成，同時對WDM網絡的靈活性、可擴展性和自愈性的要求也越來越迫切。由于WDM系統中單信道的速率越來越高，信道數目越來越多，用傳統的單純基于電路的網管技術會造成整個網絡復雜性的增加和成本的提高。既簡單又具有一定靈活性的方法是在WDM的通道層上應用全光波長變換技術和基于波長或空分交換的方法來完成WDM網絡的路由調度和OXC，這其中的關鍵技術之一就是全光波長變化(AOWC)。

（1）波長變換技術的分類

光波長變換技術分為兩大類：一類是采用光-電-光的方式，即先將輸入的光信號轉換為電信號，由電信號去驅動另一個波長的激光器，再將電信號轉換為光信號，實現波長轉換；另一類為全光波長變換方式，是指不經過光一電轉換，直接在光域內將某一波長的光信號轉換到另外一個波長上。現在正在研究的全光波長變換技術，根據其所采用的基木物理原理可分為:交叉增益調制型、交叉相位調制型、四波混頻效應和差頻效應等。

（2）波長變換技術對組網網技術的影響

傳送網的設計者常常用分層和分割技術組網，分層是指從垂直方向將網絡分解為若干個獨立的層網絡，相臨層之間是客戶/服務者關系；分割是在分層的基礎上，在水平方向將每一層網絡分為若干個相互獨立的子網絡，并對每個網絡進行設計和管理。全光網絡本身就是一個由物理層、光層、電通道層組成的分層網絡。為了充分利用波長變換技術，我們可以適時的將光層沿水平方向分割成幾個互相獨立的子網洛，可以大大簡化網絡的設計和管理。這主要是因為對于一個無波長變換器的波長通道網絡來說，波長屬于全局資源，網絡的優化和設計必須從整個網絡出發，合理分配資源。這樣建立一個透明的光通道是不可能的，造成阻塞率大，對于網絡的升級和擴容更不可能。

3 全光傳送網的發展趨勢

現階段全光傳送網的研究與試驗主要是以WDM技術為核心，對波分復用的傳輸、交換和聯網技術進行研究與試驗。在傳輸方面，將摻餌光纖放大器（EDFA）用于波分復用傳輸系統，使大容量長距離全光傳輸成為可能。在交換技術方面，傳統傳送網的電路、分組交換也逐漸被空分、時分的光路交換方式替代。在聯網技術方面，基于WDM的全光傳送網與現有的SDH網已實現了很好的互聯，IP over WDM技術也在積極地發展之中。這一切都為我們展現了WDM全光傳送網的美好前景。

未來骨干網絡將在網絡帶寬、可擴展性、生存性和運行成本等方面提出更高的要求，網絡朝著寬帶化發展，以保證低成本的高帶寬傳送；同時，網絡也將朝著數據化（特別是IP）方向發展，使之逐漸成為未來所有業務的共載體。

寬帶光網技術結合了波長路由光交換技術和波分復用光傳輸技術，在光域實現高速信息流的傳輸、交換、故障監測和恢復等功能，建立端到端的光通道，被譽為21世紀真正的高速信息公路。

[1]胡先志等譯，光網絡與波分復用，北京:人民郵電出版社，2003

[2]趙學軍，WDM光網絡技術及路由算法的研究，西安科技大學，2006