WDM网络组网方式

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：随着3G网络建设以及全业务运营，数据传送量越来越大；IP 业务化发展，TDM需求也随之逐步弱化，因此带来IP over WDM承载方式实现的可能。本论文主要讨论了传输网络建设中的骨干层和汇聚层上的WDM组网方式。
　　关键词：WDM概述；光路保护；组网方式
　　
　　1引言
　　随着国内电信市场进一步深入开放，3G网络进一步发展,在3G网络建设以及全业务运营的背景下，传输网络作为各项业务持续发展的网络基础，也需随着业务网的发展需要提供更高的可靠性、灵活性和业务适应能力。
　　目前，由于本地传输网的业务类型正发生着深刻的变化，从原来单纯的2Mb/s颗粒和TDM 业务为主，逐渐变成TDM和数据并存，GE、FE、155M、2M等接口并存。为了更好的适应当前业务的发展和转变，传输网的技术也需要重新进行考虑和选择。
　　目前，传输网的主流传输技术有：基于SDH 的多业务提供平台MSTP、PON技术、智能光网络(ASON)、波分复用（WDM）以及末端接入技术中的各种有线及无线技术。
　　本论文主要讨论了在骨干层和汇聚层上的组网方式，以及WDM中的光路保护机制。
　　2 WDM概述
　　WDM技术就是一种光复用技术，本质上说是为了节省光纤资源和提供更高速率的传输带宽。同时随着WDM技术的完善，以及IP over WDM的实现，使得WDM技术对数据业务能提供比MSTP更好的支持。特别是随着数据业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向本地传输网扩展。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，直接与业务接口，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10Gbit／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。
　　WDM在本地传送网系统中的主要特点和要求是：首先，低成本是其中最重要的特点，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。由于本地传送网范围传输距离比较短，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，特别是元源器件的成本大幅度下降，从而降低了整个系统的成本。
　　WDM技术的不断发展，对于骨干层管道资源、光纤资源比较紧张的通信运营商是一大福音，因为WDM系统向传输网扩展的成本大大降低，并且支持的业务种类丰富、带宽充裕；在各地传输网中，对于今后IP业务的带宽需求庞大的地方可以在适当的时机引入WDM技术，采用IP OVER WDM方式传送数据业务，不仅节约光纤资源，而且可以承载更大的业务量。
　　3 组网方式分析
　　通信网络经过多年发展，并根据当前通信技术的发展和各地传输网现状，目前各地市本地传输网已经形成了清晰的三层结构，即为骨干层、汇聚层与接入层。汇聚层与接入层的连接均采用光口进行连接，实现了电路从接入层到汇聚层的端到端的调度。这种组网结构合理有序，符合在现今网络技术上的发展模式，并将在今后的本地传输网络建设中将延续这种组网方式，同事在此基础上进一步改善网络的组网结构，逐步消除汇聚层与骨干层间电口转接，实现电路全程全网的端到端调度，以便能更好的提高网络的电路响应速度、网络可扩性、安全可靠性以及网络容量。
　　3．1骨干层WDM组网方式
　　目前本地传输网骨干层常用于连接交换局、关口局、长途汇接局或移动数据中心节点等各骨干节点，承载各骨干节点间的中继及调度业务，承载的业务主要为GSM业务为主，同时存在少量的数据业务，业务特点是颗粒度小，以2M颗粒为主，数量庞大，接口类型以E1接口为主，并存在小部分STM-N光口。
　　但是随着3G业务和固定数据业务的开展，3G业务以及数据业务所占比重将越来越大，今后骨干层所承载的GSM业务逐年减小，另外，企业内部信息化电路需求、网管、同步、信令电路需求、电路出租业务需求等也是骨干层业务中不可忽略的部分，并且此类数据传送业务量不断提升。
　　 (1)WDM的优势
　　随着是数据业务大幅增加，骨干层业务必须保持同步快速增长，今后在新建传输系统时，必须得重点关注对数据业务的支持。下表列举了几种支持数据业务的传输方式：
　　由上表可知，对于电路业务，SDH技术仍然有着不可替代的地位。而对于分组业务，WDM相对SDH有着更好的支持，更高的容量及纤芯占用较少等众多优点，安全性方面也能通过光层的保护来得到较高的保障。而光纤直连虽然安全性很低，但是由于大部分数据业务的安全性要求不高。因此光纤直连可作为数据业务较少时，单独建立IP网络的一种过渡方式，且此时安全性要求较高的数据业务还需要通过MSTP方式承载于SDH网络。
　　因此，在数据业务量较大的地区，可适时引入WDM系统，作为数据业务的主要承载方式，可以减少纤芯占用，提高纤芯使用率，并可以摊薄单位容量造价。
　　(2)WDM组网形式
　　根据目前通信网络对数据业务量的需求，WDM的组网形式比较简单，主要为两种――点对点和环路的组网形式；但是随着通信网络对数据业务量需求不断的提升，对网络保护要求的提高，可以建设WDM网状网。这里主要介绍前两种组网情况。
　　首先，点对点组网形式只是提高单芯的通道承载能力，并不能提供环路保护，安全性较差，还必须采用SDH的保护机制作为补充，因此不适合用于建设IP over WDM的网络结构。主要用于纤芯紧张、不容易增加光缆的局部段落、建设备用光缆费用高或者对网络保护要求不是很高的地区。
　　环路组网形式可引入WDM的各种保护方式，因此可适用于建设IP over DWDM的主要方式，而且此方式可提供全网较大的带宽容量，可作为大颗粒数据业务的主要传输方式。
　　此外，在上述两种组网形式的基础上，为了满足今后网状网的组网需求，甚至可以组建WDM网状网。
　　(3) WDM各种保护形式
　　目前骨干层WDM系统承载的业务类型主要分为：SDH、ASON及IP over WDM等三个方面。对于重要的数据业务，可通过ASON/SDH承载设备，利用其自身比WDM更强的自愈保护性能，而不必要利用WDM的保护。而对于一般的大数据业务，采用IP OVER WDM的方式承载，可利用WDM保护形式来确保其承载业务传输的安全性和稳定性。
　　<1>光通道路由保护，就是在不同WDM链路上的光通道保护。
　　光通道路由保护由于同一光信号在不同的WDM系统的路由（光纤）上传输，因此，当工作路由（光纤）发生故障时，信号会自动根据保护条件倒换到备用保护路由。这种保护倒换方式需要WDM系统设备（包括终端设备、光线路放大设备）全部双备份，在光层几种线性保护方式中,安全性及可靠性最高，但成本也最高。
　　<2>光通道波长保护，就是同一WDM链路上的光通道保护。
　　由于两个通路里传输的同一光信号都经过同一路由（光纤）进行传输，只是波长不一样，因此这种保护只是对波长的保护。当路由（光纤）发生故障时，两个波长的光信号都无法正常传送，这便是波长保护的局限性【1】。

　　<3>光复用段保护
　　此保护方式的原理是在WDM系统合波后的发送端将信号并行发送到两种路由上传输，这两条路由可以是同一光缆中的两对光纤，也可以在不同光缆中。
　　当工作路由（光纤）发生故障时，如光纤意外折断，光信号会自动根据保护条件倒换到备用路由上。在WDM系统进行分波前的接收端根据到达信号的质量和预先设定的倒换准则和阈值（如光信号丢失、光信号帧失步以及B1误码等）选择接收。这种保护倒换方式的判断准则比较简单，但由于在WDM线路上都是采用1＋1冗余设置（包括线路放大站），因此成本也相对较高，并且在某个波长通道出现故障时不会发生倒换，一般较少采用这种组网方式【2】。
　　在提供相同网络容量前提下，WDM系统的三种保护形式的区别如下表所示：
　　现阶段WDM光层的保护作为网络安全的主要保护方式，需要将其安全性尽量的提高，并波分系统考虑应用于IP over WDM。因此现阶段WDM系统原则上考虑采用光通道路由保护方式。即使暂时未具备光缆双路由，也可先按照光通道路由保护进行配置，待光缆双路由建设完成之时，进行相应优化调整即可；已建设完成的网络，待光缆备用路由建设完成之后，可以进行相应优化，提高网络安全性。
　　(4)组网建议
　　现今很多业务量大的地区，已经利用WDM系统组建环路，主要是用于承载GE等大颗粒数据业务和利用波道组建SDH(MSTP)系统，缓解骨干层纤芯资源的压力。
　　根据各类地区网络规模和业务发展情况具体分析：
　　<1>建议在大型地市，主要视大颗粒数据业务增长，以及参考骨干层纤芯资源冗余情况，进行WDM系统建设，或者进行网络优化，提高纤芯资源的利用率。
　　<2>建议在部分网络规模较大、数据业务增长较快的地区中，同样可以根据大颗粒数据业务增长情况以及骨干层纤芯资源冗余情况，一般以多个GE需求的出现或者预计为契机，引入WDM系统。
　　<3>而对于网络规模较小或者数据业务量比较小的地区，可暂不考虑引入WDM系统，节约资金，待数据业务增长到一定程度时再重新进行网络优化，引入WDM系统。
　　3．2汇聚层WDM组网方式
　　汇聚层是对接入层上传的业务进行收拢、整合，并向骨干层节点进行转接传送，处于骨干层与接入层之间。随着运营商对3G网络的加大投入，3G网络的逐渐成熟，网络进一步优化完成。从业务类型来看，今后汇聚层所承载的业务，3G业务逐渐赶超GSM业务；GSM业务仍然以2M颗粒为主，在今后一段时间还会保持增长的趋势，但是增长速度已经进一步放缓；而对于数据业务，在近期将会随着数据业务的发展而增长，随之又会因IP城域网的建设而将数据业务分流出去；另外，企业内部信息化电路、网管电路及电路出租业务等也是汇聚层业务不可忽略的部分。
　　WDM在汇聚层的应用，主要也是为大颗粒的数据业务进行大容量传输和保护，与WDM在骨干层的应用相似。由于IP城域网的单独建设，在数据业务量较大的汇聚环上，光缆纤芯较紧张的地区，汇聚层可采用WDM组网方式。汇聚层采用WDM方式的主要优点有：
　　(1)节约光缆资源，汇聚环的光缆物理路由一般较长，扩容代价较高，也不方便。若采用光纤直连方式或SDH方式，通常占用纤芯较多，对光缆资源占用较大；
　　(2)网络容量大，可在一个系统上提供大量的GE与其它各种大颗粒业务；
　　(3)对数据业务可采用光层的保护方式，提高数据业务的安全性；
　　(4)为电路业务和分组业务提供统一的传输平台，本地传输网和IP城域网业务均可承载其上。
　　汇聚层的WDM的组网形式与保护机制与骨干层一致，一般采用光通道路由保护的环路保护方式。
　　各地汇聚层建设WDM网络，可综合考虑组网成本，以及本地传输网和IP城域网的需求，主要针对数据业务。在大数据量业务，主要是GE需求较多的区域，首先建设汇聚层WDM系统。因为汇聚环的光缆资源较宝贵，若已建设WDM区域，建议SDH系统承载在WDM之上。另外，各地若有汇聚环需要多个SDH环路迭加，而光缆纤芯紧张者，也可考虑适当提前建设WDM系统，首先将SDH环路承载于WDM系统之上，以节省纤芯资源，并为数据业务做适当预留。
　　目前，各地数据量密集区域，汇聚层WDM的引入时机大多已经成熟。因此，建议首先在大型地市的密集区域建设汇聚层的WDM系统。对于其他地区，可视数据业务的GE需求、SDH的环路需求以及纤芯资源情况，综合考虑WDM组网成本，也可考虑及时引入汇聚层WDM系统。
　　3．3接入层组网方式
　　接入层作为传输网的末端，直接面对各类业务的接入节点，为接入节点的业务接入提供传输通道，现在主要以GSM电路为主含少量数据业务。但是随着3G的大规模建设及数据业务的发展，可以预见，在今后的一段时间内，将会出现2G、3G和数据业务三大主流，MDCN、带宽租用等其它方式为补充的一种局面。考虑网络安全性及技术成熟度、及网管监控的要求，今后各地市仍将SDH环路(带MSTP功能)作为本地传输网接入层的主要手段。
　　4结束语
　　从整体上来说，WDM系统虽然在电路业务方面不能代替SDH，但是在分组业务方面有着透明传输的优势，而且能提供非常大的带宽和较高的保护方式，因此较适合在容量要求大，特别是分组业务容量要求大的网络内使用，不仅可以单独为数据网建设，也可将SDH承载其上。因此在各地传输网络建设中，对于骨干层管道资源或者纤芯资源比较紧张的通信建设单位，可以适当的时机引入WDM技术，采用IP OVER WDM方式传送数据业务。
　　
　　参考文献
　　[1] 作者：Thomas E.Stern Krishna Bala，原书名：Multiwavelength Optical Network A Layered Approach，原出版社：Addison Wesley Longman,Inc.2001-4-1。
　　[2] 作者：乔月强，张惠，霍强，光通道路由保护技术在工程中的应用探讨[J ]。邮电设计技术，2004（3）。
　　作者简介：求董（1980－），男，浙江嵊州人，现供职于浙江省邮电工程建设有限公司，业务经理，助理工程师，学士，研究方向为传输网络的规划设计。
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
　　

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-362916.htm