光纖新生代助跑城域光網(wǎng)絡(luò)

　隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益發(fā)展，如今的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出現(xiàn)歷史性的高帶寬利用水平。全球的因特網(wǎng)傳輸量連續(xù)數(shù)年出現(xiàn)雙倍的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)其流量將從２００２年的每天１８０ ｐｅｔａｂｉｔｓ增長(zhǎng)到２００７年每天５１７５ ｐｅｔａｂｉｔｓ，增速驚人。另外，美國(guó)的聯(lián)邦通信委員會(huì)（ＦＣＣ）在今年２月發(fā)布了本地環(huán)路非綁定的新政策，其目的是對(duì)寬帶放松管制和鼓勵(lì)運(yùn)營(yíng)商對(duì)光纖接入網(wǎng)進(jìn)行投資。美國(guó)防衛(wèi)信息系統(tǒng)局也計(jì)劃在未來增加在接入和政府部門的電信開支。

　　城域和接入網(wǎng)正呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭，這個(gè)時(shí)期里最復(fù)雜的多種ＷＤＭ協(xié)議跟架構(gòu)將會(huì)成為城域領(lǐng)域的強(qiáng)有力的技術(shù)，該技術(shù)提供了極具成本競(jìng)爭(zhēng)力的寬帶ＩＰ應(yīng)用和其他數(shù)據(jù)應(yīng)用（光纖信道，ＤＶ６０００）?；冢祝模偷木W(wǎng)絡(luò)是比特速率和獨(dú)立協(xié)議的，因此那些架構(gòu)可以傳輸不同類型不同速率的業(yè)務(wù)，是城域系統(tǒng)關(guān)鍵的條件。這項(xiàng)技術(shù)也可以與下一代ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技術(shù)和彈性分組環(huán)（ＲＰＲ）技術(shù)協(xié)作使用。

　　城域網(wǎng)ＤＷＤＭ技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)

　　ＤＷＤＭ比傳統(tǒng)光纖系統(tǒng)提供許多好處。它通過創(chuàng)建將每一個(gè)光纖轉(zhuǎn)換成多個(gè)光纖的虛擬光纖，最大限度地減少光纖使用。ＤＷＤＭ提供更大的可伸縮性，并延長(zhǎng)了非再生距離限制。

　　長(zhǎng)途ＤＷＤＭ技術(shù)非常適合使用點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)拓?fù)涞拈L(zhǎng)途運(yùn)營(yíng)商。實(shí)現(xiàn)無需電再生的長(zhǎng)距傳輸，大大提高了承運(yùn)商擴(kuò)展容量的能力同時(shí)留出備份帶寬，而無需部署新光纖。而城域網(wǎng)ＤＷＤＭ技術(shù)實(shí)現(xiàn)在充分利用光纖資源的基本要求外提供光波長(zhǎng)自愈環(huán)，和靈活的組網(wǎng)能力以及豐富的網(wǎng)絡(luò)接口。

　　隨著技術(shù)的進(jìn)展和業(yè)務(wù)的發(fā)展，ＷＤＭ技術(shù)正從長(zhǎng)途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展，當(dāng)然，這種擴(kuò)展不是直截了當(dāng)?shù)?，需要針?duì)城域網(wǎng)的特定環(huán)境進(jìn)行改造。適用于城域領(lǐng)域的ＷＤＭ系統(tǒng)稱為城域網(wǎng)ＷＤＭ系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)和要求可以歸結(jié)如下：

　　低成本是城域網(wǎng)ＷＤＭ系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)，由于城域網(wǎng)范圍傳輸距離通常不超過１００ｋｍ，因而長(zhǎng)途網(wǎng)必須用的外調(diào)制器和光放大器可以不必使用。由于沒有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，從而減少了分波器和合波器的復(fù)雜性，容許使用波長(zhǎng)間隔較寬、波長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求較低的光元器件，使系統(tǒng)成本大幅度下降。

　　城域網(wǎng)ＷＤＭ系統(tǒng)容許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者提供透明的以波長(zhǎng)為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)。這樣用戶可以靈活地傳送任何格式的信號(hào)而不必受限于ＳＤＨ的結(jié)構(gòu)和格式。特別是對(duì)于應(yīng)用在城域網(wǎng)邊緣的系統(tǒng)，直接與用戶接口，因而要求其光接口可以自動(dòng)接收和適應(yīng)從１００Ｍｂ／ｓ到２．５Ｇｂ／ｓ范圍的所有信號(hào)，包括ＳＤＨ，ＡＴＭ，ＩＰ，ＥＳＣＯＮ，ＦＤＤＩ，千兆比以太網(wǎng)和光纖通路等。相比較而言，長(zhǎng)途ＤＷＤＭ產(chǎn)品通常只能提供６２２Ｍｂｐｓ ２．５Ｇｂｐｓ和１０Ｇｂｐｓ接口。

　　城域網(wǎng)ＤＷＤＭ系統(tǒng)具有豐富的組網(wǎng)能力。除了能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)途ＤＷＤＭ系統(tǒng)已具備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、鏈形總線組網(wǎng)能力外，城域網(wǎng)ＤＷＤＭ系統(tǒng)還能組成光通道波長(zhǎng)自愈環(huán)以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，尤其是可以為城域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（ＡＴＭ，ＩＰ）提供基于光線路的高速倒換保護(hù)。

　　城域網(wǎng)ＤＷＤＭ系統(tǒng)應(yīng)具備強(qiáng)大的ＯＡＤＭ能力。能夠提供網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)任意數(shù)量的波長(zhǎng)分／插復(fù)用（ＯＡＤＭ）能力，以滿足動(dòng)態(tài)調(diào)度業(yè)務(wù)的需求。

　　城域網(wǎng)ＤＷＤＭ系統(tǒng)應(yīng)能夠靈活升級(jí)。能夠從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理、端口選擇與設(shè)置等方面支持多種業(yè)務(wù)的靈活的調(diào)度，并且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，模塊化性強(qiáng)，便于維護(hù)管理和系統(tǒng)在線擴(kuò)容。

　　無論是ＣＷＤＭ技術(shù)還是ＤＷＤＭ技術(shù)，兩者都會(huì)在當(dāng)前和未來的城域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中扮演著重要的角色。當(dāng)這兩種技術(shù)配合適當(dāng)?shù)墓饫w時(shí)，便會(huì)獲得非常不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，而這也將有助于降低系統(tǒng)的成本。特定在城域網(wǎng)應(yīng)用的光纖，例如零水峰光纖（ＺＷＰＦ）和非零色散位移光纖（ＮＺＤＳＦ）都可加強(qiáng)ＷＤＭ的效能。由于目前服務(wù)供應(yīng)商們的資本支出持仍保持在很低的水平，對(duì)新的投資都保持相當(dāng)謹(jǐn)慎，因此任何一次網(wǎng)絡(luò)容量的增加都將面臨著詳細(xì)的審查，定位以及最低的系統(tǒng)成本的苛刻要求。

　　新的ＳＭＦ標(biāo)準(zhǔn)

　　除傳輸設(shè)備外，光纖對(duì)系統(tǒng)性能的影響也要引起足夠的重視。如今鋪設(shè)光纖的成本更加低廉，同時(shí)也能支持未來的需求。在城域網(wǎng)和人口密集的地方光纜挖掘和鋪設(shè)的計(jì)劃成本是很大的，可以說占網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)費(fèi)用的大頭。而一旦投入運(yùn)營(yíng)，絕大多數(shù)的分析表明光纖在總體系統(tǒng)成本中則只占很小部分（大約２－５％）。

　　選擇城域網(wǎng)光纖的主要目的是最大限度地獲得帶寬，從而減少日后添加更多光纖的安裝和組網(wǎng)費(fèi)用。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也希望降低提供傳輸業(yè)務(wù)的單位用戶成本。另外，城域網(wǎng)ＭＡＮ中用于本地和接入的光纖必須是非常通用的。一條單光纖通常既可以連接距離數(shù)十公里遠(yuǎn)的中心局交換機(jī)，也可以在一個(gè)中心局交換機(jī)的１００米內(nèi)提供商務(wù)連接。

　?。冢祝校茖⑿诺篱g隔擴(kuò)大１００ｎｍ以上。根據(jù)ＩＴＵ標(biāo)準(zhǔn)組織當(dāng)前的技術(shù)建議（該建議將稀疏波分復(fù)用信道設(shè)定在１３１０至１６１０ ｎｍ波段范圍內(nèi)，信道間隔２０ｎｍ），與傳統(tǒng)單模光纖相比，ＺＷＰＦ支持的ＣＷＤＭ信道至少增加了四個(gè)，即信道利用率至少提高了３３％ＺＷＰＦ正成為城域網(wǎng)中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件，因?yàn)椋冢祝校颇軡M足所有標(biāo)準(zhǔn)（ｃｒｉｔｅｒｉａ）的要求，同時(shí)價(jià)格也比傳統(tǒng)的ＳＭＦ有競(jìng)爭(zhēng)力。從未來技術(shù)發(fā)展的角度來看，這些標(biāo)準(zhǔn)最大的挑戰(zhàn)是能否成為支持１６信道ＣＷＤＭ系統(tǒng)使用全部波段的必要條件。通常，越短的波長(zhǎng)信道損耗越大，這也是為什么典型的ＣＷＤＭ系統(tǒng)采用１３１０到１６１０ｎｍ之間的１６個(gè)信道的原因之一。全波段ＣＷＤＭ是很難跟ＳＭＦ一起使用的，因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中混入ＳＭＦ光纖的水分會(huì)形成羥（基）氫氧基（ＯＨ－），而ＯＨ－則會(huì)引起的高損耗波峰，在１４００ｎｍ處尤甚，事實(shí)上，在目前絕大多數(shù)的城域網(wǎng)中也是避免使用這一區(qū)域的。

　　更為嚴(yán)重的是，這種ＯＨ－離子會(huì)在使用過程中緩慢地返入傳統(tǒng)單模光纖，從而使水峰損耗增加。受這種損耗老化的影響，選擇傳統(tǒng)單模光纖用于全波段信道的ＣＷＤＭ系統(tǒng)將十分危險(xiǎn)。而ＺＷＰＦ，又稱ＩＴＵ Ｇ．６５２．ＣＤ光纖，能滿足國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)水峰衰減Ｈ２老化特性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，使用起來即可以避免水峰現(xiàn)象又可防止在光纖的使用生命里水峰重返現(xiàn)象。

　　如果認(rèn)為１６個(gè)信道數(shù)過少，需要更多的信道，則可用一個(gè)ＤＷＤＭ來取代一至兩個(gè)Ｃ波段ＣＷＤＭ來進(jìn)行升級(jí)，該方案看起來是很吸引人的。這種ＣＷＤＭ跟ＤＷＤＭ混用的平臺(tái)如今正被領(lǐng)先的系統(tǒng)公司商業(yè)銷售。當(dāng)人們把ＣＷＤＭ升級(jí)到ＤＷＤＭ系統(tǒng)時(shí)，需要指出的是，采用ＩＴＵ Ｇ．６５２．ＣＤ光纖雖然和傳統(tǒng)ＳＭＦ擁有相同的適應(yīng)性，但相對(duì)后者，Ｇ．６５２．ＣＤ光纖擁有更低的使用成本，可節(jié)省大約３３％的成本（在一個(gè)使用周期內(nèi)）。

　　應(yīng)用到城域骨干網(wǎng)絡(luò)中的ＤＷＤＭ

　　當(dāng)ＺＷＰＦ跟全波段ＣＷＤＭ一起使用時(shí)可確保在短距離城域接入和邊緣應(yīng)用方面獲得最低成本的解決方案，在其他領(lǐng)域，如在傳輸容量更高的城域骨干領(lǐng)域，如采用特殊的光纖將可獲得更大的成本節(jié)省。今天的絕大多數(shù)城域網(wǎng)絡(luò)都運(yùn)行在２．５Ｇｂｓ ＯＣ－４８的數(shù)據(jù)速度上，而服務(wù)供應(yīng)商則打算在未來升級(jí)到１０Ｇｂｓ ＯＣ－１９２甚至更高。許多運(yùn)營(yíng)商都期望用ＤＷＤＭ架構(gòu)來滿足較長(zhǎng)距離上的日益增長(zhǎng)的帶寬需求。

　　通常，在開始的時(shí)候，ＤＷＤＭ的信道只有一部分受到利用，因此，系統(tǒng)的成本不僅受終端設(shè)備影響，用于較長(zhǎng)距離的色散補(bǔ)償模塊（ＤＣＭ）和放大器也對(duì)系統(tǒng)成本影響很大。雖然ＺＷＰＦ因改進(jìn)了衰減和幾何性能而表現(xiàn)出比傳統(tǒng)ＳＭＦ更好的性能，但如果不進(jìn)行再生（更低信道數(shù)目）或色散補(bǔ)償（更高信道數(shù)目）的話，那ＺＷＰＦ的色散將會(huì)高達(dá)１７ ｐｓｅｃｎｍ·ｋｍａｔ １５５０ ｎｍ，依然會(huì)限制傳輸?shù)木嚯x。無論是再生還是色散補(bǔ)償，都會(huì)導(dǎo)致數(shù)目可觀的成本。另外，使用色散補(bǔ)償元件會(huì)增加損耗，這將加大ＥＤＦＡ的復(fù)雜性和系統(tǒng)的偏振模色散。

　　最低成本的城域骨干光纖是跟長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)使用的類型一樣，都是非零色散補(bǔ)償光纖—ＮＺＤＳＦ，該光纖因具備低色散和低色散斜率的特點(diǎn)而聞名。ＮＺＤＳＦ的色散水平比傳統(tǒng)的ＳＭＦ低三至四倍，因此可獲得相比后者三至四倍的未補(bǔ)償傳輸距離（２．５和１０Ｇｂｓ），該結(jié)論可由設(shè)備供應(yīng)商提供的商業(yè)系統(tǒng)來證實(shí)，譬如思科系統(tǒng)，朗訊科技以及ＡＤＶＡ光網(wǎng)絡(luò)公司。

　　具有中等色散性能的ＮＺＤＳＦ不僅可以使現(xiàn)有的設(shè)備傳輸更遠(yuǎn)的距離，而且還可以大大節(jié)省城域和局域骨干距離的成本。事實(shí)上，Ｍｏｖａｚ網(wǎng)絡(luò)公司的ＣＤＯ Ｆａｒｈａｎ先生就表示，Ｍｏｖａｚ已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一條采用ＯＦＳ公司的ＮＺＤＳＦ的ＤＷＤＭ網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)成本比采用那些用于局域城域骨干網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)ＳＭＦ節(jié)約了２０％。同樣，由于無須進(jìn)行色散補(bǔ)償，運(yùn)營(yíng)商就可采用更加簡(jiǎn)化和更低成本的放大器，這對(duì)減少功耗和空間也有幫助。

　　正如目前所提倡的混合電纜設(shè)計(jì)理念那樣，ＺＷＰＦ和ＮＺＤＳＦ光纖都可集成到單一電纜中，使其具備更好的適應(yīng)性。這將為城域網(wǎng)提供業(yè)界最高等級(jí)的性能—超越了較短的接入范圍，可以獲得達(dá)數(shù)百公里的交叉連接局域網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)又簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)規(guī)則，即使是更高比特速率傳輸。另外，混合光纖平臺(tái)的性能也得到業(yè)界的認(rèn)可，也可以作為一種可行的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式。不過無論采用何種方式，這兩種光纖都會(huì)給城域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來好處，這一點(diǎn)是無庸質(zhì)疑的。