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WDM技术的原理及其应用与发展（吴海西）<2>
三、WDM系统在传送网中的应用
传送网面临着巨大带宽需求和网络业务调度等压力，2000年传送网络的热点是：长途
干线大规模应用DWDM系统，从而提供更多的带宽、降低中继成本；在大容量市话网络中规
模应用STM－64和STM－16系统，支持业务的灵活调度。
1．WDM在长途干线传输网中的应用
与由分插复用器（ADM）和中继器构建的传统SDH长途干线网相比，DWDM系统由于采用
具有多波长放大能力的接饵光纤放大器技术，从而降低了长途干线网的中继成本，获得了
广泛应用。在长途干线传输网中，DWDM负责解决业务的长距离传送，SDH负责解决业务的调
度、上下和保护。根据目前长途干线网建设和维护中对DWDM的要求，总结出以下几个要点：
①在长途干线网中，中继设备数量大为减少，具有统一管理DWDM和SDH设备能力的网管
系统可降低网管系统的投资，简化维护工作。
②长途干线中设备节点距离较远，给系统维护和故障排除带来很大不便。如果采用具
有定时扫描各种光谱特性的内置光谱分析单元，维护人员就可以在网管中心实时了解动态
运行中的每个波长的光功率、中心波长、光信噪比等光谱特性，实现系统在线监控，满足
干线网远程监控与维护的需要。
③目前ITU－T建议只定义了8×22dB，5×30dB，3×33 dB三种规模的光放大单元，但
长途干线中实际再生段超出120km的情况很多，随着器件技术水平的提高，采用具有更多光
放规格的DWDM系统，在工程设计时就可以超出上述受限范围，最终降低中继建设成本。
④目前大多数DWDM系统尚不支持系统误码性能监测和连接完整性确认等重要功能，相
反，SDH利用丰富的开销字节能很好地支持上述功能。目前国内有些厂商的DWDM系统在收端
和发端的波长转换单元（OTU）进行波长转换的同时，将SDH帧结构中的B1字节提取出来进
行校验，可实现在线监测和故障准确定位。
⑤长途干线中具有再定时、再整形和再放大（3R）能力的OTU单元可在国距离原因导致
光信噪比下降突破阈值、超出色散容限的节点替代SDH电中继设备，以降低建设成本。
2．WDM技术在城域网中的应用
随着技术的进步和业务的发展，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，还需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域网领域的WDM
系统称为城域网WDM系统，其主要特点和要求是：首先，低成本是城域网WDM系统最重要的
特点，特别是按每波长计其成本必须明显低于长途网用的WDM系统。由于城域网范围传输距
离通常不超过100km，因而不必使用长途网必须用的外调制器和光放大器。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，也不会遭受
与光放大器有关的非线性损伤。光放大段的设计仅仅是光损耗的设计，十分简单明了。最
后，由于没有光放大器，波长数的增加和扩展也不再受光放大器频带的限制，容许使用波
长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其他元件，使元器件，
特别是无源器件的成本大幅度下降，从而降低了整个系统的成本。
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，要能灵活快速地支持各种速率和信号格式的业务，因而要求其光接口可
以自动接收和适应从10Mbit/s到2.5Gbit/s范围的所有信号，包括SDH，ATM，IP，ESCON，
FDDI、千兆以太网和光纤通路等。而对于应用在城域网核心的系统，将来有可能还会要求
支持10 Gbit/s的SDH信号和10Gbit／s的以太网信号。
城域网WDM系统还应具备波长可扩展性，新的波长应能随时加上而不会影响原有工作波
长。这样，系统可以通过简单地增加波长而迅速提供新的业务，极大地增强运营商的市场竞
争能力。
四、WDM技术在数据业务中的应用
随着Internet的迅猛发展，对其骨干网的带宽提出了很大需求。从目前的发展看，最合
适的解决方案是千兆以太网（GE）over DWDM，它可以提供几十个千兆比每秒的通信带宽，
而且具有以太网的简易性，与其它类似速率的通信技术比较，具有价格低廉的特点。
GE over DWDM实现了以太网基础之上的平滑过渡，综合平衡了现有的端点工作站、管理
工具和培训I基础等各种因素。千兆以太网采用802.32协议，与10M，100M以太网具有同样的
帧格式和帧长。对于广大的网络用户来说，这意味着现有的投资可以在合理的初始开销上延
续到千兆以太网，而不需要对技术支持人员和用户进行重新培训，也不需要作另外的协议和
中间件的投资。
IP over DWDM的通俗说法就是让 IP数据包直接在光路上传送，减少网络层之间的冗余部
分。由于省去了中间的ATM和SDH层，其传输效率最高，节省了网络运营商的成本，同时也降
低了用户获得多媒体通信业务的费用，是一种最直接、最经济的IP网络体系结构。GE over
DWDM是IP over DWDM的一种廉价方式，非常适用于大型城域IP骨干网的应用。
GE over DWDM的基本原理和工作方式是：在发送端，将交换机、路由器等设备发出的千
兆以太网光信号送给千兆以太网波长转换板进行光／电转换，变为电信号；此电信号分为两
路，一路送给千兆以太网的MAC芯片，另一路去调制具有特定波长的激光器；通过千兆以太
网的MAC芯片可以获取千兆以太网的传输情况，如数据包流量和错误的数据包数量，可以很
方便地在传输网管设备上观察到千兆以太网的运行情况，及时查找传输线路故障；经过波长
激光器调制的千兆以太网光信号同其它波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输。在
接收端，通过分波器将各个波长的光信号从一根光纤分出，送入不同终端。分出的千兆以太
网光信号被送给千兆以太网波长转换板，同样进行光-电-光转换，并在电层用千兆以太网的
MAC芯片监视传输情况；最后将千兆以太网光信号送到交换机、路由器等设备的千兆以太网光
口，完成GE over DWDM的全过程。
五、WDM的发展方向
虽然WDM技术问世时间不长，但由于具有许多显著的优点而表现出强大的生命力，从而迅
速得到推广应用，并向全光网络的方向发展。
从发展的角度看，今后全光技术的发展可能表现在以下几个方面：
①光分插复用器（OADM）
目前采用的OADM只能在中间局站上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。而未来
的OADM对上、下光信号将是完全可控的，就像现在分插复用器上、下电路一样，通过网管系
统就可以在中间局站有选择地上、下一个或几个波长的光信号，使用起来非常方便，组网
（光网络）十分灵活。
②光交叉连接设备（OXC）
与OADM相类似，未来的OXC将像现在的DXC能对电信号随意进行交叉连接一样，可以利用
软件对各路光信号进行灵活的交叉连接。OXC对全光网络的调度、业务的集中与疏导、全光网
络的保护与恢复等都会发挥重大作用。
③可变波长激光器
到目前为止，光纤通信用的光源即半导体激光器只能发出固定波长的光波，尚不能做到
按需要随意改变半导体激光器的发射波长。将来可能会出现可变波长激光器，即激光器光源
的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、更
高的稳定性和更高的可靠性。不仅如此，可变波长的激光器光源还更有利于大批量生产，降
低成本。
④全光再生器
目前的再生器即所谓的电再生器，都需要经过光一电一光的转换过程，即通过对电信号
的处理来实现再生（整形、定时、数据再生）。电再生器体积大、耗电多、运营成本高。掺
饵光纤放大器虽然可以用来作再生器使用，但它只是解决了系统损耗受限的难题，而对于色
散受限，掺何光纤放大器是无能为力的。色散受限还需要靠光源的色散容限值（DL）来解决，
这就对光源的光谱性能提出了极高的要求。未来的全光再生器则不然，它不需要光一电一光
的处理就可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、
协议等无关。由于它具有光放大功能，所以解决了损耗受限的难题，又因为它可以对光脉冲
波形直接进行再整形，所以也解决了色散受限方面的难题。
六、结语
总之，全光网络是未来信息传送网的发展方向，它可以直接对光信号进行处理，不仅大
大简化了网络结构，降低了成本，而且极大地提高了网络的稳定性与可靠性。如果说20世纪
的通信是电网络的时代，那么21世纪的信息传输将会是全新的光网络时代。
摘自《现代电信科技》
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