CWDM技术在城域网中的应用（三）

2019-11-03 19:16:14

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供稿：网友

山东莱芜钢铁集团动力部周志敏

6.CWDM技术在城域网中的应用

　　我国的大部分城市,包括东部发达地区的一部分城市和西部不发达地区的大部分城市,数据业务的发展在“十五”期间还仅仅处于起步状态或初步发展时期,很多城市城域业务量的需求不高,应用 DWDM不能体现良好的性价比。此时,用低成本的 CWDM技术对城域网进行组织就显得十分必要。CWDM系统由于和 DWDM系统一样,具有多种业务接口,因此具有很广泛的适应性。在不发达地区,可以直接应用 CWDM技术进行城域核心层和城域汇聚层组网;在比较发达地区,数据业务发展比较好、光纤资源不太紧张的城市,CWDM技术可以和路由器结合组织汇聚层网络,也可以和以太网结合组织城域接入层网络。

　　CWDM技术是应宽带ip城域网到需求而发展起来的,将CWDM传输系统和高性能路由交换机连接起来就构成宽带IP城域网。另外一个趋势是将CWDM光传输设备和路由交换机结合在一起,这就可以由路由交换机端口直接驱动光传输设备。最简单情况,一根光纤只传输一路数据时,在裸光纤上直接运行吉位以太网（GE）。如果需要传输多路数据可采用CWDM系统,根据需要逐步增加波长通道。

　　宽带IP城域网采用IP Over CWDM系统和NXGbE帧格式。传输采用CWDM系统,路由器采用N×GbE端口较SDH端口要便宜得多。因此,IP Over CWDM系统的成本比IP OverDWDM 要低得多。这种系统的另外一个好处是由于采用自适应速率对光缆的性能要求不高,一些由于性能下降原来已经不能使用的旧光缆也有了使用价值。由于采用以太网帧格式,任何有局域网使用经验的人都可以租借,购买光缆来构成自己的城域网甚至广域网。

　　IP Over CWDM宽带IP城域骨干网与100/1000Mb/s以太网接入网可以无缝连接,中间不需要格式转换,可以便宜高效率地实现100/1000Mb/s接入速率的宽带IP城市域网。

7.CWDM的技术标准　

　　CWDM技术一般应用于小型城域网或大型城域网的汇聚、接入层，它的波长数目一般为4波或8波，最多16波，波长从1290nm～1610nm(16波系统)。美国的1400nm商业利益组织正在致力于为CWDM系统制定标准。目前建议草案考虑的CWDM系统波长栅格分为三个波段。“O波段”包括四个波长:1290、1310、1330和1350nm,“E波段”包括四个波长:1380、1400、1420和1440nm,“S＋C+L”波段包括从1470nm到1610nm的范围,间距为20nm的八个波长。这些波长利用了光纤的全部光谱,包括在1310、1510和1550nm处的传统光源,从而增加了复用的信道数。20nm的信道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器,同时,它也躲开了1270nm高损耗波长,并且使相邻波段之间保持了30nm的间隙。

　　尽管目前还没有CWDM的技术标准,在市场上已经存在一个事实上的城域网标准：IEEE已经制定了万兆以太网10GbE标准。CWDM的标准将据此来制定。

　　对城域网和接入网的业务提供商而言,CWDM系统的开发及其标准的制定是很及时的。随着宽带需求遍及边缘网络,低价传输系统就显得非常迫切。今天的CWDM技术正好适应了这一需求,它为城域网和接入网提供了一种可升级的体系结构。

　　CWDM的复用/解复用器和激光器正在逐渐形成自己的标准。相邻波长间隔根据无冷却的激光器在很宽的温度范围内工作产生的波长漂移来决定。目前被确定为20nm,其中心波长为：1491,1511,1531等一直到1611nm。而在1300nm波段,IEEE以太网定义通道宽度为20nm,但是中心波长为1290,1310,1330和1359nm。在1400nm波段如何定义还不知道。目前已经成立CWDM用户组开始结束CWDM城域网标准的混乱状态。

　　虽然 CWDM目前尚没有形成统一的技术标准,不过,CWDM用户组已经成立,估计不远的将来,这种混乱的局面将结束。目前已经有设备生产厂商着手开发 CWDM的传输设备,并已经有设备投入商用化,能够支持从100Mbit/s-2.5Gbit/s的传输速率。

　　稀疏分复用CWDM系统是一种适合宽带城域网使用的波分复用系统。这项技术正在发展中,有着良好的发展前景。它的出现解决了长久困扰城域网建设的性价比问题，而且它最大限度地利用了现有城域光纤基础设施，进而满足了未来小型城域网及大型城域网汇接、接入层业务所需要的带宽。我国目前正在进行宽带IP网建设,及时采用CWDM技术可以降低成本,促进发展建设。

　　目前美国的几大网络设备厂商，思科，Extreme Network等都已进入CWDM市场，其应用也初见成效。　　

　　当然，CWDM技术也有其不足之处，比如要建设一个16波的CWDM系统，其带宽范围覆盖了近400nm的光纤工作窗口，其中包括1380nm的高衰减区，普通的光纤介质根本无法适应，需敷设全波光纤才能满足要求。

8.CWDM在实际应用中的维护与管理

　　网络管理与维护是整个网络系统不可缺少的一个重要部分，按照分层建设、分层管理的基本设计思路，整个系统的网管分为电层网管与光层网管（注意两者并不是截然不同的，在适当的时候可以将两者统一起来）。在一个网络系统中，网络管理已经越来越受到人们的重视。因为它关系到网络系统的使用效率、维护、监控甚至系统资源的再分配。网络管理对系统的重要性越来越大，这是由于系统对网络环境的依赖性不断增加而引起的，一方面由于网络中断而使业务被迫中止造成的损失会越来越大；另一方面由于越来越多的用户连入网络，对网络管理的要求提高了，以确保网络达到最高的效率。

　　WDM的协议透明性可以使业务提供者支持本地的企业数据，比如：以太网数据、ATM、IP over SDH等，用不同的波长来支持不同类型的数据。光层提供了独立于业务类型的传送结构。同时，WDM提供了在一根光纤上提供不同速率的数据通道，可适应城域网对于不同业务和不同速率的需求。WDM的透明性和Metro WDM的分插复用功能可以允许使用者直接上下某一个波长，而不用转换原始信号的格式。

　　网络管理与维护是整个网络系统不可缺少的一个重要部分，按照分层建设、分层管理的基本设计思路，整个系统的网管分为电层网管与光层网管。

　　CWDM设备在工程开通后需要维护的工作比较少，特别是针对城域网范围内节点少、距离近等特点。因此网管信息即可利用公网传输，也可利用光纤内部来传。网管的工作主要有一下三方面：

（1）配置管理是指通过对网络设备的监控和管理，实现光通道连接的建立和资源调度等管理内容。主要涉及一整套与光网发生变化相关的功能和参数。包括建立和撤销光通道连接，跟踪网络设备的状态和变动、管理网络设备的增加和删除、还包括光网拓扑的维护和配置。

（2）性能管理主要监测和管理光网网络性能参数。在光网中包括检验光通道的功率管理，光放大器的增益均衡性能和通道的损耗与色散特性，带宽和误码率，还有输入输出信号的波长等等，保证光网能够在正常的工作状态下运行。另外，性能管理还负责给其它网管功能提供输入参数，尤其是在检测到网络异常状态的时候，给故障管理提供参数，触发故障管理机制。

（3）故障管理主要负责当故障发生时，探测故障，隔离故障器件，并且恢复由故障所引起的业务量损失。故障管理要求网络的恢复速度要足够快，能够满足不同网络业务的实时性要求。

　　光网中故障检测和保护功能是通过光层和电层共同支持来实现的。电层监控比较准确和灵敏（如在信号发生扭曲或变形时）。而光层的故障在光层管理更加合适，其理由如下：

　　在光层进行故障恢复较为简单，需要较少的实体，相对于高层它需要的调整更少；

　　可以实现网络自愈。通过迅速定位光层的故障，可以使网络自动从故障中快速恢复，不影响网络上运行的任何业务。如果通过电层的检测和恢复，那么耗时的逐段环回检测使得故障的定位和恢复要漫长得多，也就谈不上自愈了。

　　光层是上层网络应用共同的平台，所以光层的保护可以使资源获得更好的共享，并且能够为自身不具有保护机制的上层网络（例如PDH）提供保护功能。光层面网络的分层管理结构如图1所示。

　　随着传输网从低速到高速，从电到光电，再到全光的不断发展，对网络管理的要求越来越高，从骨干网到本地网，接入网，支撑着各种业务的发展。对不同业务与不同层次的网络，由于其对价格、性能、可靠性和扩展性的要求不同，可能有的系统需要象集群这样高端的配置，有的系统只需要简单的个人计算机这样低端的配置，客观上需要不同配置和组合的网络管理系统。

　　对于传输的最终用户和操作维护人员而言，业务的快速建立、故障的快速反馈和排除，实时地按性能付费是他们不断变化需求中的一部分，这些要求网络管理系统要高效、智能、灵活，只有高效的系统才能有业务的快速建立，故障的快速反映，只有智能的系统才能准确地定位故障点，也只有灵活的系统才能满足不同计费方式的要求。

　　随着设备种类和数量的增多，管理和维护的成本也在不断提高，甚至超过了设备本身的费用，运行和维护的成本决定了竞争的优势。这就要求网络管理系统必须简单化、自动化。

　　从以上传输承载业务的不断增多，网络技术本身的发展，客户要求的变化及竞争四个方面综合，网络管理系统的发展必须朝着高性价比，高效、智能、简单，高度自动化、高可靠性、良好的可扩展性方向前进。

　　从纯技术角度, CWDM与 DWDM相比有明显的弱势,其传输距离以及通道数远低于 DWDM。但是市场从来就不是单单由技术推动的,成本也是一个很重要的因素。在城域网中,一方面用户需求并没有达到长途骨干网的通信容量,由于城域网对带宽的需求是有限的;另一方面城域网络服务提供商支付不起昂贵的DWDM设备费用。CWDM作为一种可选择的扩容方案,可以解决提供商的燃眉之急。稀疏分复用CWDM系统是一种适合宽带城域网使用的波分复用系统。这项技术正在发展中,有着良好的发展前景。

9.结语

　　随着技术创新的同时，CWDM产品进行完善，目前，新研发的 F-engine C15009 能够在数据业务的传输过程中灵活上载和下载，使光城域网的组网更加灵活，可以构建多种网络结构，并且具有组环和治愈功能。今后CWDM还有望广泛实现单光纤支持16个波长，单波长上支持2.5G以上的带宽。我国目前正在进行宽带IP网建设，及时采用CWDM技术可以降低成本，推动城域网建设的发展。【完】

[参考文献]

1 肖剑.宽带城域网的组网技术分析.网络通信世界,2001,（1）

2 唐雄燕. 城域宽带网的发展策略. 电信科学,2001,（1）

摘自　赛迪网

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