上海全光网络科技股份公司 李 雄
一、城域网概念
通常人们把骨干网传输速率在2.5Gbit/s以上、接入网能够达到1Mbit/s的网络定义为宽带网。宽带网建设分为3层：骨干网、城域网和社区接入网。骨干网相当于城市和城市之间的高速公路，城域网相当于城市区间的道路，社区接入网解决的则是将道路从市区一直修到小区，抵达每户的家门口。
以上是宽带网、城域网的定义，目前国内宽带网的骨干、长途传输网建设已基本到位，主要急需考虑是城域网和接入网。通常采用的几个光层建设方案有以下几种：采用WDM、采用SDH、采用MSTP或者光纤直联。
二、城域网对光层网络系统的要求
首先是成本需求。众所周知，城域网的用户群相对长途网络较小，如果按照用户数量分摊成本，城域WDM技术占不到任何优势。考虑其它技术来降低用户成本，WDM技术才可能更有发展潜力。值得庆幸的是，城域网的传输距离较短,可以利用减少光纤放大器数目的办法初步降低设备成本。但这还是远远不够的，必须在系统内部找原因，减少关键部位的技术成本。
其次是承载业务的灵活性需求。城域网的业务复杂多样，带宽颗粒分布几乎没有严格的规律及可预见性,对传输系统的适应性要求很强。
最后是业务的可靠性及质量保证措施需求。由于城域网中的业务特别是数据业务大都没有QoS保障,需要系统在光层全面考虑。
三、粗波分复用CWDM技术的特点
1. CWDM与 DWDM的比较
DWDM的收发设备要比CWDM系统的同类产品贵四、五倍,DWDM的收发设备价格高与激光器的许多因素相关。CWDM的激光器与DWDM激光器制造上的波长容差是一个非常关键的因素,DWDM激光器的波长容差的典型值为±0.1nm。然而CWDM激光器的波长容差却高达±2－3nm。另外，激光片的成品率低也增加了DWDM激光器的造价。此外，带Peltier冷却设备和热敏电阻的蝶形DWDM激光器要比无冷却的同轴CWDM激光器贵得多。
在同一根光纤中传输的不同波长之间的间距是区分DWDM和CWDM的主要参数。DWDM系统的波长间距一般为200GHz(1.6nm),100GHz(0.8nm)或50GHz(0.4nm),将来的系统中可能会有更窄的间距。在DWDM系统中，采用DFB（分布反馈）激光器作为光源,后者的温度漂移系数为0.08nm/℃,它需要采用冷却技术来稳定波长，以防止由于温度变化波长漂移到复用器和解复用器的滤波器通带之外。
CWDM技术充分利用了城域网传输距离，的特点，不必受 EDFA放大波段的限制,而是可以在 1310-1560 nm的整个光纤传输窗口上，以比DWDM系统宽得多的波长间隔进行波分复用。由于波长间隔宽、传输距离短，CWDM无须选择价格昂贵的高波长稳定度和高色散容限的激光器,这可以大幅度降低激光器成本。此外，CWDM无须选择成本昂贵的密集波分解复用器和复用器，只须选择廉价的粗波分复用器和解复用器；无须采用比较复杂的控制技术以维护较高的系统要求；无须采用 EDFA，只须采用便宜得多的多通道激光收/发器作为中继。由于器件成本和系统要求的降低，使得 CWDM系统的造价比DWDM系统有大幅下降。
虽然价格成本比 DWDM低得多, CWDM系统也能和 DWDM一样支持多业务接口，例如可以提供 SDH接口，实现 IP/Ethernet over SDH、ATM over SDH；可以为路由器和ATM交换机提供光纤直连接口，实现 IP/Ethernet over Optical和ATM over Optical等。CWDM系统也可以通过使用 OUT（光传输单元）和 OADM（光分/插复用）,同使用标准波长的DWDM系统互连、成环或接入DWDM骨干层。此外,CWDM可以兼容在城域网中已得到广泛应用的1310nm的 SDH系统，而目前的 DWDM还做不到这点。 CWDM技术还具有应用于长途传输的潜在能力，一旦宽带的 LAMAN（拉曼）光放大器进入商用， CWDM技术就有可能进入长途传输市场。
光传输系统的运营成本取决于系统的维护和系统消耗的功率。既使DWDM和CWDM系统的维护成本都可以接受，DWDM系统的功耗要比CWDM系统的功耗高得多。例如，DWDM激光器采用的冷却器及其控制电路每波长要消耗大约4W的功率。而没有冷却器的CWDM激光器仅消耗0.5W的功率。四波CWDM光传输系统大约消耗10－15W的功率,然而类似的DWDM系统却要消耗高达30W的功率。在DWDM系统中，随着复用的波长总数的增加以及单信道传输速率的增加，功率损耗及其温度管理变成了电路板设计的关键问题。
CWDM激光器要比DWDM激光器小得多，不带冷却器的激光器一般是由激光片和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的。DWDM激光发射机的尺寸大约是CWDM激光发射机体积的五倍，也就是说，如果DWDM激光发射机的体积为100cm2，那么没有冷却器的CWDM激光器体积仅仅为20cm2。
2.CWDM与 光纤直连、SDH、MSTP的比较
（1）光纤直连建设城域网
国内各大运营商都提出了各自的城域网实施方案，采用的数据类产品包括路由器、ATM交换机、以太网交换机等，如果数据类产品采用光纤直连方式组网，那么传送类产品好像就找不到用武之地了。其实，许多运营商在实际工程中，较少采用这种方式，原因如下：
* 光纤直连方式极大浪费光纤资源；
* 光纤直连的方式可靠性差，不能利用传送系统，如SDH完善的保护倒换措施；
* 在新增网络节点时，必须在新节点和众多旧节点之间增加光纤；在网络扩容时，必须逐一对相关节点增加电路通道。
（2）SDH建设城域网
电信原有建设的传送资源大部分是SDH，还有空闲的时隙和通道，不用也是浪费，所有就有目前有许多的传统电信运营商采用SDH建设城域网。
但美中不足的是，作为物理承载平台，因SDH的最大交叉颗粒是VC-4，所以对超大大容量业务的交叉、整合和疏通，不管是其硬件平台，还是网管平台，都显得力不从心。
SDH本来是为传统语音业务设计并应用的，并不适应数据业务发展迅猛的城域网建设，但是在SDH基础上对自身改造后就有了目前使用MSTP 建设城域网。
（3）MSTP 建设城域网
目前，城域传送网中还主要用到SDH系统，因为SDH的性能监视、保护倒换以及网管能力已经得到用户的认可。但是在城域网络上，SDH要适应数据业务发展，还在通过以下技术途径对自身不断进行改造，从而演变成为多业务传送平台（MSTP）。
* 要求在多种SDH设备上实现，包括紧凑型155/622Mbit/s 、2.5Gbit/s和10Gbit/s等；
* 针对ATM业务接入，比如 DSLAM 的应用场合，可以在SDH系统内部直接提供ATM VP/VC信元交换和统计复用功能，比如将在若干节点分别接入的多个155Mbit/s 时隙收敛到SDH环的一个155Mbit/s时隙，这样，实现了1：N业务收敛功能、节省了SDH带宽，同时可以利用SDH的网络保护功能，省掉了ATM的VP保护功能；
* 提供Ethernet的透明传送功能，将来自用户以太网接口的信号不经过L2交换，直接映射到SDH的虚容器(VC)中，然后通过SDH网络进行点到点传送。目前，10Mbit/s 、FE甚至GE业务可以通过多种途径方式在网络中传送，比如10Mbit/s和FE的自适应接口可以采用VC-12或VC-3的虚级联方式承载，而GE可用VC-4-8C连续级联的方式来承载。 Ethernet over SDH的映射协议可以灵活采用PPP/HDLC或LAPS的方式，未来支持通用成帧规程GFP。
总而言之，MSTP还是基于SDH的技术，没有突破TDM和SDH的概念，在适配、映射上做相应的改动，从而传送IP及ATM业务，需要彻底改变这种建网思路，系统设备在光层全面考虑。
可以说， WDM的出现，缓解了SDH/MSTP的压力，提供了一种“透明大管道”的作用，同时节省了光纤资源和SDH再生中继器，性价比相对纯粹SDH组网稍高；进一步讲，WDM还能应用在链路中间或环网上，提供灵活的波长上下能力。城域WDM系统要得到规模商用，一方面必须提供比长途干线网（DWDM）上更低的成本，另一方面必须提供强大的数据业务适应能力，主要包括：自适应的多业务OTU、子波长收敛和完善的保护功能等。这就导致了CWDM技术在城域的应用与实现。
目前国内的城域网光网络产品中、高端的支持长途传输的有SDH系列2.5G/10G、8到40波的DWDM、2波到8波的CWDM产品、MSTP系列产品。目前国内外的城域网光网络中、低端的产品有SDH系列155M/622M、CWDM一到两波和简单的收发器模块、路由器的光纤直连网络以及原有的PDH和铜缆接入网。主要是各个小的传输产品制造商，其产品主要是在接入层的批量应用。
千兆以太网光纤直连交换方案，有思科路由器/交换机在城域网早期建设中提倡的光纤直连，能提供GBIC接口，由于缺乏网络层次，其网络管理或系统安全都难以保障，现在已在光网络建设方案基本不选用。
SDH以及基于SDH技术的MSTP或MSPP系列（IP over SDH）虽然有一定的市场但城市光纤资源有限和光缆铺设在城市难以施工等因素其不能够满足宽带IP城域网的网络和带宽需求，主要有华为、中兴等的产品。
WDM系列也正在逐渐进入城域网的核心和骨干层，但是价格和成本太高，大规模的应用还须等待时日。DWDM设备主要有思科、华为、武邮的产品，CWDM设备主要有光网科技的产品。
四、CWDM技术城域网应用实例
上海市长宁区具有优越的涉外开放条件，是上海对外开放的重要窗口，虹桥开发区及其周边已形成上海重要的以涉外经贸和商务为主要功能的贸易中心。随着经济文化事业的发展，区府原有的内部数据通讯网络面临着很大的压力，改造的要求提上了议程。
上海全光网络科技股份公司承担了光层网络改造的任务。通过下表五种方案的全面考虑和比较，采用光网科技自主研发的CWDM（粗波分复用）设备，对长宁区公务网光层骨干网进行改造，将原有的数据统一在波分复用设备上进行传输。
在长宁区政府核心光节点处部署一台CA6000 CWDM设备，长宁公安局、城监大队二个节点处各部署一台CA6002设备，通过两根主干光纤构成环形拓扑。长宁有限区政府作为信息核心汇聚点通过光波长信道与其余二个核心节点相连，所有的光波长信道均采取光通道方式进行保护。
由三台CWDM设备构成的光网络具有快速自愈恢复的功能，以及强大的网络管理和监控功能，提供8、16波长，每路波长提供2.5Gbit/s的带宽，主干环路能提供20～40Gbit/s带宽容量，并支持带宽在线升级。利用光网络透明的优点不但可以兼容现有电层设备，并且适合网络未来升级要求，保护用户投资，避免了重复建设。
经过CWDM网络改造，长宁区通过实施国民经济和社会发展信息化，着力打造"数字长宁"，增创长宁综合区位优势，并提升政府服务，提高了政府效率，进一步改善了长宁的投资环境。
----《通信世界》
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