1.城域網(wǎng)
通常，我們把城域光網(wǎng)定義為跨距從幾十公里到上百公里的光傳輸網(wǎng)，一般服務(wù)于大的、業(yè)務(wù)量集中的城市地區(qū)。城域光網(wǎng)橋接于長(zhǎng)途網(wǎng)和接入網(wǎng)之間，把接入網(wǎng)中企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)連接到運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)。近幾年來(lái)，隨著長(zhǎng)途傳輸骨干網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)、用戶接入及局域網(wǎng)的寬帶化技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)的瓶頸逐漸轉(zhuǎn)移到了城域網(wǎng)，原先以承載話音為主的城域傳輸網(wǎng)絡(luò)，已無(wú)法適應(yīng)城域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，城域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也發(fā)生了很大變化。
1.1用戶對(duì)供應(yīng)速度的要求
速度不僅僅指帶寬，而且也指提供服務(wù)的速度，而且兩者都日趨重要。用戶所需要的是大容量帶寬和及時(shí)地提供服務(wù)。因此，剩下的問(wèn)題是誰(shuí)能夠提供和什么時(shí)候能夠提供這些業(yè)務(wù)。
在局域網(wǎng)中帶寬持續(xù)增長(zhǎng)，已經(jīng)由10/100Base-T發(fā)展到了G比特級(jí)以太網(wǎng)，很快又發(fā)展到10G以太網(wǎng)，同時(shí)在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)中，也從傳統(tǒng)的SONET業(yè)務(wù)發(fā)展到了支持T比特傳輸速率的大容量DWDM系統(tǒng)。但是由于城域網(wǎng)(MAN)的容量有限，用戶仍然在為通過(guò)城域網(wǎng)將地理上分散的局域網(wǎng)連接起來(lái)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、高速緩存業(yè)務(wù)、應(yīng)用業(yè)務(wù)提供商(ASP)的引入、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)和其他業(yè)務(wù)的增加，城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)將持續(xù)爆炸式地增長(zhǎng)。
在帶寬爆炸式增長(zhǎng)的情況下，基于單波長(zhǎng)環(huán)形結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)SONET網(wǎng)絡(luò)很快就過(guò)時(shí)了。SONET非常適合于傳輸TDM業(yè)務(wù)，但它的幀結(jié)構(gòu)和工作方式對(duì)于M比特和G比特?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸而言，已經(jīng)證明是沒(méi)有效率的。再者，城域SONET結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)初衷是將本地業(yè)務(wù)量送到長(zhǎng)途骨干網(wǎng)，并向長(zhǎng)途交叉連接器饋送環(huán)間業(yè)務(wù)量。第二代DWDM城域網(wǎng)開(kāi)始解決特定環(huán)網(wǎng)上的容量需求，并采用靜態(tài)光分插復(fù)用器(OADM)提供基于波長(zhǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)。但是，新涌現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)要求采用大端口(例如，1000×1000或以上)全光交叉連接器(OXC)來(lái)完成環(huán)間交換。這充其量只是一個(gè)耗資巨大的臨時(shí)性解決方案。
使網(wǎng)絡(luò)自身具有分布式交換能力，并且能夠支持環(huán)形或者邏輯格形體系結(jié)構(gòu)將極大地減少對(duì)OXC的需求，并且可以使網(wǎng)絡(luò)對(duì)不斷變化的業(yè)務(wù)模式進(jìn)行優(yōu)化。光纖不再是專門為干線傳輸提供服務(wù)，交換式主集線器所需的端口數(shù)也將大大減少。
1.2城域網(wǎng)的新面貌
仔細(xì)觀察一下當(dāng)前的城域網(wǎng)業(yè)務(wù)市場(chǎng)，不難發(fā)現(xiàn)本地業(yè)務(wù)提供商的收入來(lái)源正在發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的本地交換運(yùn)營(yíng)商(ILEC)的端局到電信運(yùn)營(yíng)綜合樓和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)(NAP)。一個(gè)典型的電信運(yùn)營(yíng)綜合樓在同一幢建筑物內(nèi)能容納多個(gè)業(yè)務(wù)提供商、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商(ISP)、有線電視網(wǎng)前端以及其它許多潛在的用戶。從目前大搞網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)(這些接入點(diǎn)將服務(wù)于眾多的運(yùn)營(yíng)商和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商)不難看出這個(gè)趨勢(shì)。
1.3技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)的選擇
過(guò)去，只有SONET技術(shù)能滿足業(yè)務(wù)提供商的要求?，F(xiàn)在，DWDM技術(shù)也能提供許多與SONET相同的功能(保護(hù)倒換、業(yè)務(wù)恢復(fù)及承載話音和數(shù)據(jù)等)，并具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力。而且，DWDM城域網(wǎng)還能透明地承載更大范圍的業(yè)務(wù)——SONET/SDH、ATM、IP、GbE(吉比特以太網(wǎng))。大多數(shù)DWDM城域網(wǎng)采用了所謂的光域上的UPSR(單向通道倒換環(huán))保護(hù)倒換技術(shù)。該倒換機(jī)理類似于SONETUPSR技術(shù)，能提供同等級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)生存能力。DWDM技術(shù)也能支持電路插板的備份，與線形和環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣。DWDM城域網(wǎng)還能進(jìn)一步演進(jìn)，為運(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)格形光網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)互連模型(OSI/RM)中第3層(網(wǎng)絡(luò)層)的IP路由網(wǎng)絡(luò)而言，格形網(wǎng)并不是一個(gè)什么新東西，但是在物理層(第1層)上實(shí)現(xiàn)該拓?fù)鋭t相當(dāng)新穎。格形光網(wǎng)絡(luò)為用戶提供多種業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)供選擇。另外，業(yè)務(wù)提供商還能根據(jù)電路級(jí)別來(lái)提供相應(yīng)保護(hù)和制定不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。
有的用戶愿意選擇具有全網(wǎng)質(zhì)量保證的服務(wù)，而其它用戶可能寧愿選擇低成本、采用盡力而為機(jī)制的服務(wù)。盡力而為機(jī)制，意思是指如果網(wǎng)絡(luò)還有可用帶寬，當(dāng)主要路由失效時(shí)還能重新選擇路由，其最長(zhǎng)的倒換時(shí)間通常在幾百毫秒之內(nèi)。然而，如果沒(méi)有可用帶寬，用戶將無(wú)法得到服務(wù)。這有點(diǎn)類似于ATM網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)等級(jí)(CoS)制，即對(duì)不同等級(jí)的業(yè)務(wù)指定不同的優(yōu)先權(quán)?；旧希裥喂饩W(wǎng)絡(luò)允許一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)仿效一個(gè)分組或信元交換網(wǎng)絡(luò)的一些優(yōu)點(diǎn)。在格形光網(wǎng)絡(luò)上傳送IP業(yè)務(wù)能進(jìn)一步優(yōu)化帶寬。
在城域網(wǎng)(MAN)和局域網(wǎng)(LAN)中，雖然帶寬和網(wǎng)絡(luò)容量持續(xù)地增長(zhǎng)，但是在市區(qū)內(nèi)人們?nèi)匀幻媾R著嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在這里，為了提供G比特級(jí)帶寬和靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，業(yè)務(wù)提供商不得不采用傳統(tǒng)的SONET設(shè)備和第二代DWDM設(shè)備?；谌釪WDM設(shè)備的第三代網(wǎng)絡(luò)將能夠動(dòng)態(tài)地配置和管理網(wǎng)絡(luò)，為業(yè)務(wù)提供商提供迫切需要的解決方案。
提供動(dòng)態(tài)全光波長(zhǎng)管理的下一代網(wǎng)絡(luò)將有更多的優(yōu)勢(shì)，動(dòng)態(tài)管理會(huì)帶來(lái)許多好處：完全上下路能力、保護(hù)和恢復(fù)功能、波長(zhǎng)路由以及性能監(jiān)測(cè)功能，所有的業(yè)務(wù)都可以波長(zhǎng)為單位提供。采用第三代系統(tǒng)允許在每根光纖上提供高一個(gè)數(shù)量級(jí)的帶寬，大大地提高業(yè)務(wù)速度，改善光層的保護(hù)和波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)質(zhì)量，所有這些將會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)收益。
2.DWDM技術(shù)的發(fā)展
WDM在20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)，早期使用間隔很大的兩個(gè)波長(zhǎng)1310nm和1550nm(或者850nm和1310nm)區(qū)域，有時(shí)被稱為寬帶WDM。20世紀(jì)90年代早期，出現(xiàn)了第二代WDM,有時(shí)也被稱為窄帶WDM,使用2個(gè)到8個(gè)信道。這些信道在1550nm窗口的間隔為400GHz。到了90年代中期，帶16到40信道，間隔為100到200GHz的密集波分復(fù)用器(DWDM)出現(xiàn)了。90年代末，DWDM系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到有64到160平行信道，間隔為50甚至25GHz?？梢钥吹郊夹g(shù)是朝著波長(zhǎng)數(shù)越來(lái)越多而波長(zhǎng)間隔在不斷縮小的方向發(fā)展的。由于提高了波長(zhǎng)的密度，系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)的形式上越來(lái)越靈活。
DWDM技術(shù)不斷地提高信道的密度，這對(duì)光纖的負(fù)載能力帶來(lái)了巨大的影響。在1995年，當(dāng)首個(gè)10Gbps出現(xiàn)的時(shí)候，容量增加的速率從每4年增加4倍增到每年增加4倍。
2.1DWDM系統(tǒng)功能
DWDM包含少量的物理層功能。每個(gè)光信道傳輸一定的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)以電磁頻譜中的絕對(duì)值來(lái)表示。有效光波是在其中心波長(zhǎng)周圍很窄的窄帶。系統(tǒng)執(zhí)行以下主要功能：
2.1.1產(chǎn)生光信號(hào);固體激光器必須發(fā)出穩(wěn)定的，特定窄帶的光信號(hào)，同時(shí)攜帶被模擬信號(hào)調(diào)制的數(shù)字信息。
2.1.2合并光信號(hào);現(xiàn)在的DWDM系統(tǒng)使用多路復(fù)用器合并光信號(hào)。在合復(fù)用和解復(fù)用的過(guò)程中會(huì)有固定的損耗。這種損耗與信道數(shù)有關(guān)，但是可以通過(guò)放大器來(lái)彌補(bǔ)。放大器可以同時(shí)將所有波長(zhǎng)一起放大而不需要預(yù)先轉(zhuǎn)換為電的形式。
2.1.3傳送信號(hào);在光纖傳輸中必須考慮到串?dāng)_效應(yīng)和信號(hào)能量的損失。這些影響可以通過(guò)控制一系列因素而被減小，如信道空間、波長(zhǎng)公差和光能量大小。在傳輸鏈上，還需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大。
2.1.4分離接收到的信號(hào);在接收端，合并了的信號(hào)必須被分離出來(lái)。盡管這比合并信號(hào)顯得簡(jiǎn)單一些，但是實(shí)際上有很多技術(shù)難題。
2.1.5接收信號(hào);光電探測(cè)器接收分離了的信號(hào)。
除了這些功能以外，DWDM系統(tǒng)還必須裝備客戶界面以接收輸入信號(hào)。這項(xiàng)功能由收發(fā)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，DWDM的傳輸界面是和DWDM系統(tǒng)相連的光纖。
光網(wǎng)絡(luò)不同于SONET/SDH，它不依賴于電形式的數(shù)據(jù)處理。因此，它的發(fā)展更多地依賴于光學(xué)的發(fā)展。在上面所述的早期形式中，WDM可以攜帶兩個(gè)寬帶波長(zhǎng)信號(hào)，并傳輸相對(duì)較短的距離。要將這種初始的形式更進(jìn)一步，WDM需要提高現(xiàn)有的技術(shù)和發(fā)明新的技術(shù)。光濾波片的改進(jìn)和窄帶激光的出現(xiàn)使DWDM能夠在光纖上合并更多的信號(hào)。增益平坦放大器的發(fā)明，結(jié)合傳輸光纖發(fā)送光信號(hào)，大大提高了DWDM傳輸更遠(yuǎn)距離的能力。
其他技術(shù)包括采用低損耗和更好傳輸特性的光纖、EDFA，和諸如在光上下路復(fù)用器中采用光纖布拉格光柵，這些對(duì)DWDM的發(fā)展同樣重要。
2.2組成和操作
DWDM是光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。DWDM的主要組成可以依據(jù)它們?cè)谙到y(tǒng)中的位置區(qū)分為以下這些：
2.2.1在發(fā)送端，激光必須發(fā)射精確穩(wěn)定的波長(zhǎng)。
2.2.2在鏈路中，光纖在相應(yīng)的波長(zhǎng)頻譜內(nèi)需要有低損耗和良好的傳輸性能，除此之外增益平坦放大器可以在更遠(yuǎn)的跨度對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。
2.2.3在接收端，是光電探測(cè)器以及使用薄膜濾光片或衍射器的解復(fù)用器。
2.2.4光上下路復(fù)用器和光交叉連接器件。
這些和其他的一些器件，包括它們潛在的技術(shù)，其中的很多，尤其是正面和反面的競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者比對(duì)終端用戶或網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者或許更加重要。
2.3第一代和第二代DWDM系統(tǒng)
第一代DWDM設(shè)備已經(jīng)成為長(zhǎng)途網(wǎng)的首選技術(shù)。這些相對(duì)簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)由OC-48的幾個(gè)波長(zhǎng)迅速擴(kuò)展到OC－192的100個(gè)以上波長(zhǎng)的系統(tǒng)，提供的總?cè)萘肯喈?dāng)于每纖960Gb/s。由于容量有限而且鋪設(shè)新光纖的費(fèi)用很高，業(yè)務(wù)提供商安裝了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的DWDM設(shè)備，以最大限度擴(kuò)大每光纖公里的單位容量。這種方法雖然能暫時(shí)解決光纖用盡的問(wèn)題，但是由于增加了不少設(shè)備而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)成本的上升。
近來(lái)，第二代DWDM設(shè)備準(zhǔn)備為MAN的業(yè)務(wù)提供商提供DWDM的容量。在城域網(wǎng)中引入小容量的第二代DWDM設(shè)備可以如同在長(zhǎng)途傳輸中一樣幫助解決光纖用盡的問(wèn)題。更為重要的是，當(dāng)今第二代DWDM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能支持有保護(hù)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且提供多種業(yè)務(wù)接口，例如：G比特以太網(wǎng)、Escon、Ficon、光纖通道和從OC-3到OC-48的各種接口。
雖然這些改善與SONET網(wǎng)絡(luò)相比，看起來(lái)好像是巨大的，但即使是第二代的容量（如每對(duì)光纖80Gb/s）也估計(jì)只能維持12到18個(gè)月。第二代DWDM網(wǎng)絡(luò)仍然存在三個(gè)問(wèn)題：成本、可擴(kuò)容性和可管理性。
為了迎接這個(gè)挑戰(zhàn)，業(yè)務(wù)提供商現(xiàn)在非常需要具備遠(yuǎn)程配置、激活和糾錯(cuò)功能的端到端管理系統(tǒng)。備用設(shè)備的花費(fèi)也是相當(dāng)大的，這是由于激光器和過(guò)濾器都是靜態(tài)的而不得不保留相當(dāng)數(shù)量的備用資源，例如容量為40波長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)必須準(zhǔn)備40個(gè)備用轉(zhuǎn)發(fā)器。
在第二代網(wǎng)絡(luò)中，其中的一個(gè)主要瓶頸就是OXC節(jié)點(diǎn)。由于人們對(duì)OXC的研發(fā)和投資方面所作的付出很大，迫使制造商繼續(xù)大量生產(chǎn)交換能力很強(qiáng)的OXC產(chǎn)品。如今，由于在光波長(zhǎng)連接方面缺乏多廠商產(chǎn)品互通的標(biāo)準(zhǔn)，故大多數(shù)OXC節(jié)點(diǎn)仍然采用光電光（OEO）設(shè)備。OEO交換機(jī)的可擴(kuò)容性有限，而且非常昂貴。OEO要求對(duì)DWDM系統(tǒng)的光束進(jìn)行解復(fù)用，然后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)交換，再把它們還原成光信號(hào)重新送到復(fù)用器進(jìn)行傳輸。
網(wǎng)絡(luò)容量從M比特到數(shù)百G比特以至T比特持續(xù)爆炸式增長(zhǎng)，只有采用全光交換才能提供所需求的容量和相應(yīng)的投資保護(hù)。最近，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)已經(jīng)減少了城域網(wǎng)所需要的OXC。
2.4第三代DWDM結(jié)構(gòu)
第三代DWDM網(wǎng)絡(luò)提供可升級(jí)的、全光的、分布式的波長(zhǎng)交換。同第二代結(jié)構(gòu)相比，主要的區(qū)別是，第三代光網(wǎng)絡(luò)在成本、可擴(kuò)容性和可管理性方面作了很大改進(jìn)。而且，第三代網(wǎng)絡(luò)可以使業(yè)務(wù)提供商從新的有特色的服務(wù)中獲取最大利潤(rùn)，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)成本。在城域網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)情況下，應(yīng)用全光的波長(zhǎng)交叉連接器（WXC）、可動(dòng)態(tài)配置的OADM、可調(diào)激光轉(zhuǎn)發(fā)器以及可動(dòng)態(tài)控制光層的高級(jí)管理軟件，可以對(duì)環(huán)間互連和邏輯格形網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
業(yè)務(wù)提供商能夠動(dòng)態(tài)地將任意波長(zhǎng)插入任意鏈路的任意節(jié)點(diǎn)上，從而把DWDM系統(tǒng)從一種光纖耗盡的解決方案轉(zhuǎn)換為一個(gè)商業(yè)系統(tǒng)。具有波長(zhǎng)配置靈活性的第三代網(wǎng)絡(luò)排除了網(wǎng)絡(luò)交換中心所需要的大型OXC節(jié)點(diǎn)，直接面對(duì)互連環(huán)或者格形網(wǎng)中的波長(zhǎng)路徑。
動(dòng)態(tài)選路可以支持許多不斷出現(xiàn)的業(yè)務(wù)，例如視頻節(jié)目、SAN和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。例如，在市區(qū)內(nèi)，一個(gè)ASP可以向一群用戶提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和災(zāi)難恢復(fù)業(yè)務(wù)。當(dāng)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)用戶只需短時(shí)間與ASP連接。ASP只利用單一波長(zhǎng)就可以把它的連接從公司A轉(zhuǎn)移到公司B。不斷涌現(xiàn)的信令協(xié)議，如多協(xié)議波長(zhǎng)交換將會(huì)使這種想法成為可能。
第三代網(wǎng)絡(luò)利用前向糾錯(cuò)（FEC）和數(shù)字封裝技術(shù)改善了光域的性能，包括對(duì)單波長(zhǎng)的保護(hù)和光性能的監(jiān)測(cè)。光保護(hù)能力包括波長(zhǎng)級(jí)、通道級(jí)和鏈路級(jí)，允許業(yè)務(wù)提供商劃分和保證業(yè)務(wù)等級(jí)。同樣，F(xiàn)EC和數(shù)字封裝技術(shù)給第三代業(yè)務(wù)提供商帶來(lái)了以下兩個(gè)好處：
（1）性能檢測(cè)，例如，誤碼率和通道/鏈路狀態(tài)，可確認(rèn)的服務(wù)水平協(xié)議（SLA）。
（2）與比特速率和協(xié)議無(wú)關(guān)的波長(zhǎng)業(yè)務(wù)。所有這些改進(jìn)以及基本的結(jié)構(gòu)更新，使得第三代業(yè)務(wù)提供商能夠提供多樣化的特色服務(wù)，同時(shí)也極大地改善了整體效益。
第三代光網(wǎng)絡(luò)引發(fā)了三大技術(shù)進(jìn)步：動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)交換、可調(diào)激光器和可調(diào)濾波器。利用完全可動(dòng)態(tài)配置的OADM和WXC，波長(zhǎng)交換節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⑷魏尾ㄩL(zhǎng)分配給任何節(jié)點(diǎn)。在光域中，利用軟件和高級(jí)功率均衡算法可以實(shí)時(shí)地配置基于波長(zhǎng)的業(yè)務(wù)。
這些基于波長(zhǎng)的業(yè)務(wù)是與協(xié)議和比特率無(wú)關(guān)的，并能支持G比特和10G比特以太網(wǎng)、從OC-3到OC-12、從STM-1到STM-64以及Escon、Ficon和光纖通道，允許在互連的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或者格形網(wǎng)中和在沒(méi)有光電光轉(zhuǎn)換和OXC中心節(jié)點(diǎn)的干預(yù)下將任何波長(zhǎng)分配給任何節(jié)點(diǎn)。
第二個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)是可調(diào)激光器，在最理想的情況下，一個(gè)可調(diào)激光器能夠?qū)λ械牟ㄩL(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧，調(diào)諧范圍很廣而且調(diào)諧速度快，此外它有足夠的傳輸功率從而可減少對(duì)摻鉺光纖放大器（EDFA）的依賴性。
可調(diào)光濾波器是第三代光網(wǎng)絡(luò)所需要的第三個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)。可調(diào)激光器使發(fā)射機(jī)能夠選擇一個(gè)可用的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)交換機(jī)使我們能在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間建立一條鏈接，可調(diào)濾波器允許接收機(jī)調(diào)諧到所要求的波長(zhǎng)上以建立完整的鏈路。
各種各樣的可調(diào)濾波器層出不窮，例如可調(diào)光纖布拉格光柵，可調(diào)腔濾波器和可調(diào)多介質(zhì)薄膜濾波器。
第三代網(wǎng)絡(luò)借助于動(dòng)態(tài)可管理的全光DWDM技術(shù)，支持以波長(zhǎng)為單位的分級(jí)式業(yè)務(wù)。第三代光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商為了滿足用戶對(duì)服務(wù)速度的要求。必須結(jié)合使用動(dòng)態(tài)可管理的OADM和WXC節(jié)點(diǎn)、可調(diào)激光器、可調(diào)濾波器、光性能監(jiān)測(cè)、波長(zhǎng)級(jí)的保護(hù)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)管理軟件。這樣，在削減運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，業(yè)務(wù)提供商可方便地提供增加收益的新業(yè)務(wù)。
3.DWDM技術(shù)解析
WDM是將光纖的可用波段分成若干個(gè)小信道，每個(gè)信道對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)，使單波長(zhǎng)傳輸變成多波長(zhǎng)同時(shí)傳輸，從而大大增加光纖的傳輸容量。例如，如果每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率為2.5Gb/s，在一根光纖中同時(shí)使用4個(gè)波長(zhǎng)，則光纖總的傳輸容量可達(dá)2.5×4=10Gb/s。
WDM技術(shù)過(guò)去主要在光纖的C波段（1530～1565nm）使用。最新的技術(shù)已將石英光纖在1.3～1.6μm的兩個(gè)低損耗窗口打通并連成一個(gè)區(qū)域，未來(lái)的WDM可在1.3～1.6μm的全波段窗口中使用，每根光纖的復(fù)用光波長(zhǎng)數(shù)可達(dá)幾千，傳輸容量可高達(dá)數(shù)十個(gè)太比特。因此，完全可以認(rèn)為WDM技術(shù)將為光傳輸網(wǎng)的發(fā)展提供幾乎取之不盡的資源。
3.1 WDM的關(guān)鍵技術(shù)
WDM技術(shù)在光傳輸網(wǎng)中的典型系統(tǒng)是由光合波器（光復(fù)用器）、光放大器和可以提取獨(dú)立光波長(zhǎng)的光分波器（光解復(fù)用器）組成。發(fā)射端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出光波長(zhǎng)不同且精度和穩(wěn)定度能滿足一定要求的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光合波器、摻鉺光纖放大器，送入光纖中傳輸（光纖線路中可根據(jù)需要設(shè)置光線路放大器）。到達(dá)接收端后，經(jīng)光纖前置放大器放大，通過(guò)光分波器恢復(fù)成原來(lái)的各路光信號(hào)。
分/合波器是一種光學(xué)濾波器，其作用是對(duì)各路光波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行復(fù)用與解復(fù)用。對(duì)分/合波器的基本要求是：插入損耗低、隔離度高、良好的帶通特性、溫度穩(wěn)定性好、復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)多、較高的分辨率等。
光放大器的作用是對(duì)復(fù)用后的光信號(hào)進(jìn)行直接光放大，以解決WDM系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題。由于分/合波器的插入損耗較大，因此WDM系統(tǒng)的傳輸距離較短，一般僅為三四十公里，很難滿足實(shí)際通信的需要。使用光放大器后，可實(shí)現(xiàn)600km以上的無(wú)電中繼傳輸。對(duì)光放大器的基本要求是：增益高、寬帶、噪聲系數(shù)小等。
WDM系統(tǒng)的超長(zhǎng)距離傳輸對(duì)光源提出了非?？量痰囊蟆９庠幢仨毦哂惺知M窄的譜寬和非常穩(wěn)定的發(fā)射波長(zhǎng)。
光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離受到系統(tǒng)損耗和色散的限制。在高速率傳輸情況下，色散占主要地位。光放大器的使用只是解決了損耗受限的問(wèn)題，而色散問(wèn)題則需要選擇譜寬極窄的半導(dǎo)體激光器來(lái)解決。實(shí)踐證明，采用傳統(tǒng)的直接調(diào)制方式會(huì)使半導(dǎo)體激光器在高速率時(shí)產(chǎn)生啁啾，限制了系統(tǒng)的傳輸距離。為此WDM系統(tǒng)使用的光源必須放棄傳統(tǒng)的直接調(diào)制方式，采用外調(diào)制方法，即所謂外調(diào)制型光源。
3.2 WDM的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
WDM技術(shù)之所以在近幾年得到迅猛發(fā)展是因?yàn)樗哂邢率鰞?yōu)點(diǎn)：
3.2.1傳輸容量大，可節(jié)約寶貴的光纖資源。對(duì)單波長(zhǎng)光纖系統(tǒng)而言，收發(fā)一個(gè)信號(hào)需要使用一對(duì)光纖，而對(duì)于WDM系統(tǒng)，不管有多少個(gè)信號(hào)，整個(gè)復(fù)用系統(tǒng)只需要一對(duì)光纖。例如對(duì)于16個(gè)2.5Gb/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單波長(zhǎng)光纖系統(tǒng)需要32根光纖，而WDM系統(tǒng)僅需要2根光纖。
3.2.2對(duì)各類業(yè)務(wù)信號(hào)“透明”，可以傳輸不同類型的信號(hào)，如數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)等，并能對(duì)其進(jìn)行合成和分解。
3.2.3網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)不需要敷設(shè)更多的光纖，也不需要使用高速的網(wǎng)絡(luò)部件，只需要換端機(jī)和增加一個(gè)附加光波長(zhǎng)就可以引入任意新業(yè)務(wù)或擴(kuò)充容量，因此WDM技術(shù)是理想的擴(kuò)容手段。
3.2.4組建動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用光分插復(fù)用器（OADM）或者使用光交叉連接設(shè)備（OXC），可以組成具有高度靈活性、高可靠性、高生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。
3.3.3 WDM技術(shù)目前存在的問(wèn)題
以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)的具有分插復(fù)用功能和交叉連接功能的光傳輸網(wǎng)具有易于重構(gòu)、良好的擴(kuò)展性等巨大優(yōu)勢(shì)，已成為未來(lái)高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，但在真正實(shí)現(xiàn)之前，還必須解決下列問(wèn)題。
3.3.1 網(wǎng)絡(luò)管理；目前，WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理，特別是具有復(fù)雜的上/下通路需求的WDM網(wǎng)絡(luò)管理仍處于不成熟期。如果WDM系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理，將很難在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模采用。例如在故障管理方面，由于WDM系統(tǒng)可以在光通道上支持不同類型的業(yè)務(wù)信號(hào)，一旦WDM系統(tǒng)發(fā)生故障，操作系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并找出故障原因。但到目前為止，相關(guān)的運(yùn)行維護(hù)軟件仍不成熟；在性能管理方面，WDM系統(tǒng)使用模擬方式復(fù)用及放大光信號(hào)，因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量WDM的業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須尋找一個(gè)新的參數(shù)來(lái)準(zhǔn)確衡量網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)質(zhì)量等。如果這些問(wèn)題不及時(shí)解決，將阻礙WDM系統(tǒng)的發(fā)展。
3.3.2 互連互通；由于WDM是一項(xiàng)新生的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定較粗，因此不同商家的WDM產(chǎn)品互通性較差，特別是在上層的網(wǎng)絡(luò)管理方面。為了保證WDM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實(shí)施，需保證WDM系統(tǒng)間的互操作性以及WDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此應(yīng)加強(qiáng)光接口設(shè)備的研究。
3.3.3 光器件；一些重要光器件的不成熟將直接限制未來(lái)光傳輸網(wǎng)的發(fā)展，如可調(diào)諧激光器等。對(duì)于一些大的運(yùn)營(yíng)公司來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)中處理幾個(gè)不同的激光器就已經(jīng)非常棘手了，更不用說(shuō)幾十路光信號(hào)了。通常光網(wǎng)絡(luò)中需要采用4～6個(gè)能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行調(diào)諧的激光器，但目前這種可調(diào)諧激光器還無(wú)法進(jìn)入商用。
4. WDM結(jié)構(gòu)
WDM常被分為以下三種：LongHaul-DWDM 、Metro-DWDM和CWDM，之所以這么分除了網(wǎng)絡(luò)層次上的原因外，很大程度上也有設(shè)備技術(shù)上的因素。
4.1 Metro DWDM
Metro-DWDM與 LongHaul-DWDM相比，城域之間的相對(duì)短距離可以在設(shè)備的光收發(fā)器上節(jié)省部分投資，甚至無(wú)須增加REG就做到一個(gè)環(huán)網(wǎng)的連接。同時(shí)，由于波分層面的投資將主要由光器件的價(jià)格所決定，所以波道的數(shù)目并不多，甚至可能不一定使用L波段，可減少OTU的數(shù)量，這無(wú)疑又是一個(gè)投資的降低點(diǎn)。
Metro-DWDM 是業(yè)界普遍看好的城域核心網(wǎng)的建設(shè)方式，不僅具有大容量和可擴(kuò)展性，同時(shí)由于對(duì)業(yè)務(wù)完全透明，這將有利于將來(lái)向AON的演進(jìn)。
目前城域網(wǎng)市場(chǎng)正處于一個(gè)飛速發(fā)展的初期，各種新技術(shù)和解決方案層出不窮。在眾多方案中，IP over MetroDWDM脫潁而出，主要有以下原因：
①M(fèi)etro DWDM投資低；Metro DWDM采用光分插復(fù)用器（OADM）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OTM-to-OTM，除了在業(yè)務(wù)的兩端外，其余節(jié)點(diǎn)不需要O-E-O轉(zhuǎn)換，節(jié)省了昂貴的電中繼；通過(guò)多個(gè)OADM級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期僅需要少量的光器件，降低了首期投資，也降低了投資風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于大顆粒業(yè)務(wù)（如GE等），Metro DWDM是一種非常經(jīng)濟(jì)的傳輸方案。
②業(yè)務(wù)傳輸具有透明性；和其它傳輸方案相比，透明傳輸各種業(yè)務(wù)是DWDM的先天優(yōu)勢(shì)。和IP over ATM等形式相比，IP over DWDM節(jié)省了中間層，設(shè)備趨于扁平化，管理更容易。
③提供快速可靠的光層保護(hù)倒換；Metro DWDM提供快速可靠的光層保護(hù)倒換，發(fā)生斷纖事故時(shí)，可以在50ms以內(nèi)將業(yè)務(wù)倒換到保護(hù)路徑上去。
④比光纖直連提供高得多的容量；城域環(huán)境有豐富的光纖，不少人認(rèn)為沒(méi)有建立DWDM的必要，其實(shí)這是一種誤解。首先，裸光纖數(shù)目是有限的，總有枯竭的時(shí)候；其次，采用裸光纖，接入業(yè)務(wù)的管理和維護(hù)非常困難，隨業(yè)務(wù)增加，管理和維護(hù)費(fèi)用會(huì)快速增加；再次，如同沒(méi)有經(jīng)過(guò)精加工的農(nóng)產(chǎn)品一樣，裸光纖出租的利潤(rùn)有限；最后也是最重要的是，當(dāng)環(huán)網(wǎng)周長(zhǎng)較長(zhǎng)（如15km以上），采用光纖直連的綜合成本接近甚至比Metro DWDM還高，隨著業(yè)務(wù)增加，其成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Metro DWDM。
Metro DWDM下一步的發(fā)展可能會(huì)把傳輸節(jié)點(diǎn)與各種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)融合，如將ATM交換機(jī)、IP邊緣路由器、數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)、分插復(fù)用器（ADM）、數(shù)字交叉連接器（DXC）節(jié)點(diǎn)、波分復(fù)用（WDM）設(shè)備乃至最終將光分插復(fù)用器/光交叉連接器（OADM/OXC）光傳送節(jié)點(diǎn)結(jié)合在一個(gè)物理實(shí)體，統(tǒng)一控制和管理，減少了大量獨(dú)立的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和傳送節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
做為一個(gè)傳輸功能模塊，其發(fā)展依然集中在OXC和OADM上，增強(qiáng)功能、降低成本仍將是主要任務(wù)。目前的OADM采用薄膜濾波器，通過(guò)級(jí)聯(lián)濾波器實(shí)現(xiàn)更多波長(zhǎng)的上下；近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的陣列波導(dǎo)光柵（AWG）技術(shù)可以將分波器、合波器、光開(kāi)關(guān)矩陣和可調(diào)衰減器（VOA）全部功能在一個(gè)小小的硅片上實(shí)現(xiàn)，象集成電路一樣大規(guī)模生產(chǎn)，不僅加工成本比薄膜濾波技術(shù)更低，而且可以通過(guò)軟件靈活選擇波長(zhǎng)的上下和穿通，通過(guò)軟件控制擴(kuò)容，不需要增加任何光器件。
4.2稀疏波分復(fù)用CWDM
DWDM（密集波分復(fù)用）無(wú)疑是當(dāng)今光纖應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)，但其昂貴的價(jià)格影響其推廣應(yīng)用，而CWDM（稀疏波分復(fù)用）在此需求下應(yīng)運(yùn)而生。稀疏波分復(fù)用，顧名思義，是密集波分復(fù)用的近親，它們的區(qū)別主要有二點(diǎn)：
①CWDM載波通道間距較寬，因此，同一根光纖上只能復(fù)用5到6個(gè)左右波長(zhǎng)的光波，“稀疏”與“密集”稱謂的差別就由此而來(lái)；
②CWDM調(diào)制激光采用非冷卻激光，而DWDM采用的是冷卻激光。冷卻激光采用溫度調(diào)諧，非冷卻激光采用電子調(diào)諧。由于在一個(gè)很寬的波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)溫度分布很不均勻，因此溫度調(diào)諧實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度很大，成本也很高。CWDM避開(kāi)了這一難點(diǎn)，因而大幅降低了成本，整個(gè)CWDM系統(tǒng)成本只有DWDM的30%。
在光纖中傳輸兩個(gè)不同波長(zhǎng)之間的間距是區(qū)分DWDM和CWDM的主要參數(shù)(不是一些廠家宣傳的波長(zhǎng)數(shù)量)。DWDM系統(tǒng)的波長(zhǎng)間隔一般為100GHz(0.8nm)或50GHz(0.4nm)，將來(lái)的系統(tǒng)中可能會(huì)有更窄的間距(但這樣會(huì)影響光孤子的使用，因此尚不確定)。過(guò)去的DWDM受EDFA放大波段的影響，不僅需要在全線路段進(jìn)行增益均衡，同時(shí)由于采用DFB激光器作為光源，溫度漂移系數(shù)為0.08nm/℃，因此需要采用冷卻技術(shù)來(lái)穩(wěn)定波長(zhǎng)，以避免因溫度變化波長(zhǎng)漂移到復(fù)用器和解復(fù)用器的濾波器通帶之外。而如果城域間距離偏短，不使用EDFA進(jìn)行組網(wǎng)，CWDM就可以將相鄰波長(zhǎng)間隔放寬到10nm或20nm，將波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展到整個(gè)傳輸窗口：從1200nm-1700nm。而且?guī)?lái)一系列的技術(shù)簡(jiǎn)化-從激光器(對(duì)溫度已不再敏感，因?yàn)樾诺缼捘軌虮ＷC漂移后的波長(zhǎng)不受影響)、分波合波器、OADM直到OXC，為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)大量的投資盈余。
CWDM用很低的成本提供了很高的接入帶寬，適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、以太網(wǎng)、SONET環(huán)等各種流行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特別適合短距離、高帶寬、接入點(diǎn)密集的通信應(yīng)用場(chǎng)合，如大樓內(nèi)或大樓之間的網(wǎng)絡(luò)通信。尤其值得一提的是CWDM與PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）的搭配使用。PON是一種廉價(jià)的、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖通信方式，通過(guò)與CWDM相結(jié)合，每個(gè)單獨(dú)波長(zhǎng)信道都可作為PON的虛擬光鏈路，實(shí)現(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)與多個(gè)分布節(jié)點(diǎn)的寬帶數(shù)據(jù)傳輸。
目前，有幾家公司正推出與CWDM相關(guān)的產(chǎn)品。LuxN公司出品的WideWav系列CWDM模塊支持8個(gè)CWDM信道，或者支持4個(gè)CWDM信道加16個(gè)DWDM信道。Ocular公司推出的采用CWDM技術(shù)的產(chǎn)品有OSX-6000和OSX-1000兩個(gè)系列的交換機(jī)，其最大特色在于能為高端用戶提供專用波長(zhǎng)信道服務(wù)和SAN服務(wù)。
雖然CWDM在城域網(wǎng)使用具有一定的優(yōu)勢(shì)，但需要澄清的是，對(duì)CWDM的實(shí)際需求在近期仍將取決于以下因素：
①網(wǎng)絡(luò)容量的可持續(xù)發(fā)展性；
②寬帶業(yè)務(wù)的需求性；
③光電子技術(shù)的發(fā)展；
④商用的普及性和用戶投資的限制。
但是，CWDM是成本與性能折衷的產(chǎn)物，不可避免地存在一些性能上的局限。業(yè)內(nèi)專家指出，CWDM目前尚存在以下4點(diǎn)不足：
①CWDM在單根光纖上支持的復(fù)用波長(zhǎng)個(gè)數(shù)較少，導(dǎo)致日后擴(kuò)容成本較高；
②復(fù)用器、復(fù)用解調(diào)器等設(shè)備的成本還應(yīng)進(jìn)一步降低，這些設(shè)備不能只是DMDM相應(yīng)設(shè)備的簡(jiǎn)單改型；
③CWDM還未形成標(biāo)準(zhǔn)。
6.環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)
雖然格形光網(wǎng)絡(luò)能提供諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商仍然采用DWDM環(huán)形城域網(wǎng)。主要是因?yàn)閷?duì)SONET環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)很熟悉，另外環(huán)形網(wǎng)在光纜斷裂或電路插卡失效的情況下能夠自動(dòng)復(fù)原。用戶已逐漸習(xí)慣采用提供備份電路的網(wǎng)絡(luò)（如SONET/SDH），因此，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，若不能自動(dòng)提供迂回路由是難以接受的。最好的方法是，首先選擇DWDM環(huán)形城域網(wǎng)，然后再逐步向格形網(wǎng)過(guò)渡。當(dāng)然，這將給設(shè)備制造商帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。DWDM設(shè)備必須適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，而且成本要低。DWDM環(huán)形城域網(wǎng)涉及到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)部分：城域網(wǎng)接入部分、城域網(wǎng)骨干部分、城域網(wǎng)局間部分。
用于城域網(wǎng)的DWDM接入設(shè)備，必須能夠可靠地傳遞業(yè)務(wù)且具有較高的擴(kuò)展能力，提供16至44個(gè)有保護(hù)的波長(zhǎng)信道。大多數(shù)設(shè)備制造商還不能提供具有如此大的擴(kuò)展能力的接入設(shè)備，能處理從DS-3（44.736Mb/s）到OC-48c（2.5Gb/s）范圍內(nèi)的各種支路信號(hào)。實(shí)際的解決方法通常采用兩類設(shè)備：較小的DWDM設(shè)備用于處理DS-3到OC-3（155.52Mb/s）的信號(hào)，較大的DWDM設(shè)備用于處理從OC-12c（622.080Mb/s）到OC-48c，甚至到OC-192c（9.952Gb/s）的各種支路信號(hào)。較小的設(shè)備通常采用一個(gè)波長(zhǎng)，并與較大的設(shè)備兼容。在用一個(gè)波長(zhǎng)發(fā)送業(yè)務(wù)信號(hào)之前，先將低速率支路電信號(hào)（OC-3、OC-12）復(fù)用到OC-48級(jí)的電信號(hào)來(lái)提高波長(zhǎng)利用率。這些DWDM接入設(shè)備能夠包容各種業(yè)務(wù)，包括SONET/SDH、GbE、ATM和IP等，業(yè)務(wù)提供商無(wú)需采用不同的接入設(shè)備，就能滿足用戶的多種不同需求。這種構(gòu)思是把網(wǎng)絡(luò)智能推到網(wǎng)絡(luò)邊緣，使骨干網(wǎng)盡量保持透明、快速。
城域網(wǎng)骨干部分的設(shè)備，是許多廠商必須關(guān)注的領(lǐng)域。這是因?yàn)橹饕O(shè)備；光交換機(jī)還不能完全處理來(lái)自于城域接入設(shè)備的各種業(yè)務(wù)流。業(yè)務(wù)提供商需要的是一個(gè)規(guī)模更大、具有高度擴(kuò)展能力的256×256 OC-48光交換機(jī)（能擴(kuò)展到1024×1024），向下能夠管理DS-3/STS-1級(jí)的業(yè)務(wù)，它能將DS-3到OC-192級(jí)的業(yè)務(wù)從網(wǎng)絡(luò)一側(cè)交換到任一側(cè)。信號(hào)的再生也在此完成，DWDM城域接入設(shè)備通常是不具備此項(xiàng)功能的。這種大規(guī)模的光交換機(jī)能使來(lái)自于城域網(wǎng)、長(zhǎng)途網(wǎng)的業(yè)務(wù)終接于一個(gè)終端設(shè)備和一個(gè)交換矩陣上。
DWDM城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最后一部分是連接光交換設(shè)備的器件。這種器件通常是DWDM長(zhǎng)途傳輸設(shè)備的縮小版本，在大多數(shù)情況下是同樣的設(shè)備。典型配置采用不小于40個(gè)有備份的波長(zhǎng)信道；在某些情況下，設(shè)備還采用4比1的OC-192電路插卡來(lái)提高波長(zhǎng)利用率。為了允許局間采用“點(diǎn)擊式”結(jié)構(gòu)，這種器件也接到光交換機(jī)。這三部分的連接結(jié)構(gòu)和一個(gè)管理它們的軟件平臺(tái)構(gòu)成DWDM城域網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)。
7.城域網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)
7.1MSR（城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)環(huán)）方案
MSR是一個(gè)新生的概念，它將交換和傳輸簡(jiǎn)化，同時(shí)也把交換和傳輸這兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的集成，使之成為一個(gè)整體。MSR可提供Ethernet、GE、DVB、ATM、POS、X.85和X.86支路接口，能以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分組環(huán)的方式工作，像路由器一樣在環(huán)上轉(zhuǎn)發(fā)包括IP包在內(nèi)的分組，在環(huán)上運(yùn)行的業(yè)務(wù)可提供單播、組播和廣播模式。由MSR組成的網(wǎng)絡(luò)有以下特點(diǎn)：
環(huán)上的業(yè)務(wù)是透明的；數(shù)據(jù)、視頻和TDM可集成在一塊芯片上，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合；在50毫秒以內(nèi)實(shí)現(xiàn)二層保護(hù)倒換，具有自動(dòng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和性能管理功能；環(huán)和環(huán)上運(yùn)行的業(yè)務(wù)具有彈性，可大可小、可多可少；接入環(huán)和骨干環(huán)可以互相嵌套；雙向?qū)ΨQ反轉(zhuǎn)環(huán)都被用來(lái)傳送數(shù)據(jù)、信令和網(wǎng)管幀；群路業(yè)務(wù)可以是STM-16/OC-48、STM-64/OC-192、GE、10GE、HOVC的級(jí)聯(lián)；可進(jìn)行動(dòng)態(tài)的節(jié)點(diǎn)添加和刪除；所有支路業(yè)務(wù)、信令和網(wǎng)管幀有提供優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和服務(wù)質(zhì)量等級(jí)的功能，支持三層(包括IP包在內(nèi))的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；MSR幀格式與群路的類型、速率無(wú)關(guān)。
MSR的提出，是城域傳送網(wǎng)技術(shù)的一大突破。由此，城域光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又有了新的選擇。
7.2 ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）
在大多數(shù)人眼中，ASON還僅僅是一個(gè)概念。但是有專家預(yù)言，ASON的最先的應(yīng)用可能是在城域網(wǎng)，原因如下：首先是城域網(wǎng)中大型的業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)及帶寬需求，其次是城域網(wǎng)有實(shí)時(shí)變化的業(yè)務(wù)流向，第三就是ASON的獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)機(jī)制?！ ?br />
實(shí)時(shí)變化的業(yè)務(wù)流量，特別是以IP為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仍然是不可預(yù)知的，需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更好的自適應(yīng)能力。這種適用能力不僅是指網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)容量的適應(yīng)能力，更包含網(wǎng)絡(luò)連接的自適應(yīng)能力。因此有必要引入交換信令的概念，而ASON就是我們能夠?qū)崿F(xiàn)的智能傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它在傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入了動(dòng)態(tài)交換，使得動(dòng)態(tài)分配帶寬成為可能。
現(xiàn)有的集中式格形網(wǎng)恢復(fù)方法不能適應(yīng)業(yè)務(wù)容量急劇上升的情況，而ASON可通過(guò)鄰居發(fā)現(xiàn)、鏈路狀態(tài)更新、路由計(jì)算、光通路管理、端到端保護(hù)等多方面功能的相互協(xié)調(diào)建立一種可行可靠的保護(hù)恢復(fù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，提供了智能的光路由并可以提供分布式的智能恢復(fù)算法。
有了智能光網(wǎng)絡(luò)，城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)的調(diào)配就變得更加靈活；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以提供更多類型的業(yè)務(wù)服務(wù)(如帶寬批發(fā))；提供更多類型的保護(hù)恢復(fù)機(jī)制；針對(duì)不同種類的業(yè)務(wù)級(jí)別，提供不同類型的服務(wù)等級(jí)等等。
7.3 DWDM技術(shù)延伸SAN
作為基于密集波分復(fù)用（DWDM）的新一代寬帶網(wǎng)絡(luò)，管理波長(zhǎng)服務(wù)承諾最終可以使通過(guò)光纖城域網(wǎng)（MAN）擴(kuò)展SAN應(yīng)用，且對(duì)公司來(lái)說(shuō)價(jià)格合理。
DWDM多路復(fù)用器，如思科最近宣布的ONS 15540、北電的OPTera Metro 5200多服務(wù)平臺(tái)、Oni System的ONLINE系列和Akara的OUSP 2000，可以把一束光纖分成多個(gè)信道，而每個(gè)信道都能以透明方式支持不同的協(xié)議及應(yīng)用。這些協(xié)議及應(yīng)用包括光纖通道、吉位以太網(wǎng)、同步光纖網(wǎng)（Sonet）或ATM。
這項(xiàng)技術(shù)使企業(yè)或服務(wù)提供商能夠把部署及維護(hù)光纖基礎(chǔ)設(shè)施的高昂成本分?jǐn)偨o多個(gè)地點(diǎn)、應(yīng)用及用戶。典型的一條DWDM連接可以支持64個(gè)無(wú)保護(hù)信道，或32個(gè)受保護(hù)信道（成對(duì)的冗余信道用于備份），而每個(gè)信道支持2.5Gbps或10Gbps速率。
DWDM還把在現(xiàn)有光纖上部署新的帶寬或服務(wù)所需的時(shí)間縮短到了幾周甚至幾天。相比之下，部署計(jì)費(fèi)的“點(diǎn)亮光纖”（lit fiber）服務(wù)卻需要80至120天。
分析家和提供商一致認(rèn)為，存儲(chǔ)應(yīng)用將是推動(dòng)這個(gè)市場(chǎng)的首要因素。確切地說(shuō)，管理波長(zhǎng)服務(wù)針對(duì)希望跨多個(gè)地點(diǎn)管理存儲(chǔ)資源的眾多企業(yè)，它既降低總體擁有成本，又能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)。
基于DWDM的管理波長(zhǎng)服務(wù)提供了價(jià)格合理的光纖連接，而這些連接具有企業(yè)系統(tǒng)連接（Escon）、光纖通道和光纖互連（Ficon）所要求的高吞吐量、低時(shí)延。
眼下，基于DWDM的服務(wù)主要集中在一些都市區(qū)。服務(wù)出現(xiàn)這種密集，原因主要在于最后一公里問(wèn)題及服務(wù)提供商只能著眼于許多公司聚集的地區(qū)。
如今的服務(wù)在價(jià)格機(jī)制、地區(qū)分布和支持級(jí)別方面也大不相同，這意味著用戶在購(gòu)買時(shí)得認(rèn)真作一番比較。
從最基本方面而言，光纖提供商為顧客安裝點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、未保護(hù)或受保護(hù)DWDM連接，并提供維護(hù)。至于管理光纖通道、Escon連接及存儲(chǔ)設(shè)備與DWDM設(shè)備如何聯(lián)系則取決于用戶。
8.DWDM城域網(wǎng)的新方式
許多城市電信網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商采用SDH技術(shù)建造了他們的網(wǎng)絡(luò)。但是，隨著需求的增長(zhǎng)，這些運(yùn)營(yíng)商面臨困難的決策。將整個(gè)SDH網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到更大容量需要對(duì)新設(shè)備作大量投資，還可能因?yàn)榉纸M數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的上升需要另建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，造成有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)要管理的局面。還有，城市地區(qū)可用的光纖數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是無(wú)限的，因此堆棧SDH環(huán)或添加新的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接未必可行。
DWDM是一個(gè)明顯的解決方案，但很多運(yùn)營(yíng)商因?yàn)槠浯鷥r(jià)高昂而卻步。用于長(zhǎng)途網(wǎng)的常規(guī)系統(tǒng)方式成本太高，而且無(wú)法滿足城域環(huán)境的某些特別要求。不過(guò)，可以面向城域環(huán)境的要求調(diào)整解決方案，形成更簡(jiǎn)單、更具成本效益的方式。首先來(lái)考慮主要的要求：
光纖網(wǎng)利用率：城域環(huán)境可用的光纖數(shù)目通常是有限的，而有時(shí)候無(wú)法部署更多光纖，因?yàn)樵谌丝诿芗某菂^(qū)這樣做成本太高。另一個(gè)方案是租用光纖，但這意味著運(yùn)營(yíng)商要為每一公里租用的光纖付費(fèi)，無(wú)論有無(wú)營(yíng)業(yè)收入。因此主要目標(biāo)應(yīng)是盡量減少所需的光纖。
光纖網(wǎng)的利用率應(yīng)該盡可能提高現(xiàn)有設(shè)備的復(fù)用：必須保護(hù)以前所作的設(shè)備投資；通常不考慮報(bào)廢。一般而言，運(yùn)營(yíng)商會(huì)遇到對(duì)容量要求比較寬松的客戶，可用現(xiàn)有設(shè)備為其服務(wù)。
將第一批通信信道投入運(yùn)行所需的投資必須較低，而且要能隨著營(yíng)業(yè)收入的上升而逐步增加信道損耗容忍度：城域光纖網(wǎng)一般比長(zhǎng)途網(wǎng)有更高的鏈路損耗。大量的接續(xù)和光纖配線架占用很大一部分的功率預(yù)算，其結(jié)果是，高達(dá)每公里0.8dB的損耗值并不罕見(jiàn)。
系統(tǒng)對(duì)損耗的容忍度越好，它需要的光放大器就越少，其成本也就越小多業(yè)務(wù)支持。隨著網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的演變，不可能預(yù)測(cè)哪一種業(yè)務(wù)流將占主導(dǎo)地位。
系統(tǒng)必須是業(yè)務(wù)流協(xié)議透明的10Gbit/s能力：在長(zhǎng)途網(wǎng)，10Gbit/s正在普及。城域網(wǎng)對(duì)此等高比特率的需要固然超前了一點(diǎn)，但有能力承載一個(gè)10Gbit/s信號(hào)從長(zhǎng)途網(wǎng)進(jìn)入城域網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)PoP(接入點(diǎn))將是一大優(yōu)勢(shì)，成為城市電信運(yùn)營(yíng)商區(qū)分自身的因素。由此也可避免部署進(jìn)入城域網(wǎng)之前的昂貴的分接設(shè)備。
系統(tǒng)必須能夠處理SDH/SONET和以太網(wǎng)的10Gbit/s業(yè)務(wù)流信號(hào)低的生命周期成本：也許最重要的參數(shù)是擁有一個(gè)易于安裝、運(yùn)行和維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)的整個(gè)生命周期，這方面的成本通常比設(shè)備成本更突出。影響此等成本的參數(shù)包括管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所需的員工技能水平，以及所需的零部件。
低的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度至關(guān)重要，同樣重要的是易于使用和整合入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心的管理方案。
DWDM是當(dāng)今唯一可達(dá)到容量、可擴(kuò)縮性和透明度等方面要求的技術(shù)。關(guān)鍵是如何使其充分低的成本和高的效率，以適于城域段的應(yīng)用。
城域網(wǎng)牽涉的距離比較短，由于損耗較大，常規(guī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仍要求有光放大器，以滿足容量和大小方面的要求。瑞典Lumentis公司推出的對(duì)損耗容忍度較好的新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少了對(duì)光放大器的需要，從而推進(jìn)了DWDM在城域網(wǎng)中的大范圍應(yīng)用。不采用或少應(yīng)用光放大器的DWDM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是：
低的網(wǎng)絡(luò)初期投資；因?yàn)樵诓渴鸬谝慌诺罆r(shí)，光放大器的開(kāi)支可能就要占用超過(guò)一半的設(shè)備成本。
較方便的波長(zhǎng)管理；因?yàn)樗胁ㄩL(zhǎng)都是獨(dú)立的，并可被添加／路由，無(wú)需采用復(fù)雜的功率調(diào)節(jié)和信道平衡方案以補(bǔ)償現(xiàn)有信道更可靠的網(wǎng)絡(luò)。
一個(gè)失效的光放大器就可癱瘓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗薪?jīng)過(guò)該放大器的波長(zhǎng)都會(huì)受到影響較低的生命周期成本。無(wú)需庫(kù)存昂貴的放大器配件，而且對(duì)部署、交付和配置網(wǎng)絡(luò)的員工的技能要求也不高。
當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)的損耗容忍度總是有限的，因此還是可能要部署一些光放大器。但大多數(shù)情況下是不需要光放大器的。來(lái)自Lumentis公司的新結(jié)構(gòu)使無(wú)放大器的網(wǎng)絡(luò)與其它解決方案相比具有兩倍以上的容量。由瑞典Validation公司進(jìn)行的試驗(yàn)確認(rèn)和超出了這些說(shuō)法。在一個(gè)光纖網(wǎng)中建立一個(gè)無(wú)放大器的98公里環(huán)路，有20個(gè)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)有2個(gè)波長(zhǎng)的加減能力，結(jié)果證明能提供無(wú)錯(cuò)傳輸。常規(guī)的無(wú)放大器解決方案僅能局限于4到5個(gè)節(jié)點(diǎn)。
去除光放大器是第一個(gè)大步，但還需要其它措施來(lái)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的要求。Lumentis有一種新產(chǎn)品可將10個(gè)信道集中到一個(gè)波長(zhǎng)上。這是Lumentis多向可擴(kuò)縮性(MDS)概念的又一組成部分，實(shí)現(xiàn)一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)的可擴(kuò)縮性。該部分稱為SDH/SONETMuxPonder，在一個(gè)波長(zhǎng)上承載多達(dá)8個(gè)STM-1/OC-3和2個(gè)STM-4/OC-12信道，為此等業(yè)務(wù)流提供低成本高效的傳送。
MuxPonder可在DWDM城域解決方案中作為進(jìn)入點(diǎn)。通常讓一個(gè)STM-1/OC-3占用一個(gè)波長(zhǎng)是不利于成本效率的，但MuxPonder允許八個(gè)這樣的信道在一個(gè)波長(zhǎng)上，從而消除了這一局限。在少量波長(zhǎng)上連接現(xiàn)有SDH/SONET設(shè)備，就擁有了一個(gè)能適應(yīng)任何業(yè)務(wù)流類型或比特率的網(wǎng)絡(luò)解決方案。
另一個(gè)要考慮的因素是，MuxPonder幾乎可即時(shí)添加業(yè)務(wù)信道。安裝MuxPonder時(shí)，一個(gè)波長(zhǎng)管被建立，運(yùn)營(yíng)商可逐步增加至業(yè)務(wù)信道容量限額，而無(wú)需擔(dān)心創(chuàng)建光電路。只是將SDH/SONET盒連接到MuxPonder的相應(yīng)端口。這樣，MuxPonder可保護(hù)運(yùn)營(yíng)商以前對(duì)SDH/SONET設(shè)備的投資，減少需要投資更多多路復(fù)用器，以在一個(gè)DWDM波長(zhǎng)上高效率地承載業(yè)務(wù)信道。類似地，Lumentis的雙千兆比以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器可在一個(gè)波長(zhǎng)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)IP業(yè)務(wù)信道，以更高效率利用網(wǎng)絡(luò)。
另一種高效率利用網(wǎng)絡(luò)的方式是在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)容量。與其設(shè)置固定的光電路以滿足短時(shí)間的需求但大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，不如使用光交叉連接(OXC)將未用的波長(zhǎng)搬到需要的地方。其結(jié)果是需要部署較少的波長(zhǎng)。不過(guò)，要保持這一解決方案的成本效率，OXC的位置十分重要。單純從性能觀點(diǎn)看，最有效的解決方案就是有一個(gè)網(wǎng)格拓?fù)?，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)配備OXC，但從成本上說(shuō)這不是一個(gè)好的解決方案。平均而言，在一個(gè)全貫通網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，到達(dá)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)流量的70%是經(jīng)過(guò)而已，因此沒(méi)有必要在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)部署如此昂貴的裝置。相反，采用被動(dòng)加減濾波器，結(jié)合在選定節(jié)點(diǎn)和與子網(wǎng)互連的節(jié)點(diǎn)部署OXC的拓?fù)洌哂懈叩枚嗟某杀拘省?br />
一個(gè)損耗容忍度好的結(jié)構(gòu)，結(jié)合MuxPonder，雙千兆比以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器，和OXC等裝置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)放大器的網(wǎng)絡(luò)，為城市運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)高效率，低進(jìn)入成本，低生命周期成本的網(wǎng)絡(luò)。這將縮短實(shí)現(xiàn)盈利的時(shí)間，并為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，足以滿足當(dāng)前和未來(lái)的需求。