信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院 張成良 李允博
　　現(xiàn)在的WDM光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)與SDH網(wǎng)絡(luò)非常相似，從網(wǎng)絡(luò)組成上看。SDH有TM、ADM、DXC等幾種網(wǎng)元，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)過了點(diǎn)到點(diǎn)、自愈環(huán)和基于DXC網(wǎng)狀網(wǎng)的幾個(gè)發(fā)展階段。
    WDM光網(wǎng)絡(luò)也與此類似，有背對背WDM終端、OADM，OXC等幾種網(wǎng)元，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖弦惨��?jīng)過點(diǎn)到點(diǎn)線性系統(tǒng)、WDM自愈環(huán)和基于OXC網(wǎng)狀網(wǎng)的幾個(gè)發(fā)展階段。與SDH網(wǎng)絡(luò)相比。WDM光網(wǎng)絡(luò)容量更大，對業(yè)務(wù)透明，保護(hù)速度更快。如表1所示。
　　　　　表1 SDH網(wǎng)絡(luò)與WDM光網(wǎng)絡(luò)比較
      
　　WDM光聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)由最初的線性點(diǎn)到點(diǎn)式傳送結(jié)構(gòu)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，OADM的應(yīng)用日趨增多，特別是城域網(wǎng)和省網(wǎng)內(nèi)，以O(shè)ADM構(gòu)成的WDM環(huán)網(wǎng)技術(shù)已成為一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)。當(dāng)業(yè)務(wù)需求超過2個(gè)4纖SDH2.5Gb/s自愈環(huán)的容量時(shí)，采用WDM環(huán)就可顯示出優(yōu)越性，可以節(jié)省光纖并提高容量。
    WDM自愈環(huán)技術(shù)和分類
　　WDM系統(tǒng)業(yè)務(wù)負(fù)載大，安全性特別重要。由于傳送業(yè)務(wù)量巨大，在網(wǎng)絡(luò)失效時(shí)實(shí)施保護(hù)至重要。構(gòu)造WDM自愈網(wǎng)絡(luò)的有兩個(gè)主要方案：在物理層網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中應(yīng)用光交叉連接設(shè)備（OXC）構(gòu)造自愈網(wǎng)；在特理層環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中應(yīng)用光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）構(gòu)造自愈網(wǎng)。
　　環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的WDM自愈網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的WDM自愈網(wǎng)絡(luò)相比，具有以下優(yōu)勢：1）由于OADM節(jié)點(diǎn)要求非常簡單的倒換功能，比OXC更加經(jīng)濟(jì)；2）由于OADM具備相對較少的倒換步驟，OADM簡單的功能結(jié)構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)的透明性增加，因此網(wǎng)絡(luò)的光損耗降低，跨距增加；3）由于環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)網(wǎng)采用共享備用資源的保護(hù)方式將簡潔快速地進(jìn)行保護(hù)。通過環(huán)網(wǎng)的互連，若干個(gè)環(huán)網(wǎng)可以組成一個(gè)規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)。
　　與SDH系統(tǒng)相類似，WDM環(huán)網(wǎng)存在兩種保護(hù)模式，線路保護(hù)倒換環(huán)和波長通道保護(hù)倒換環(huán)，在線路倒換中，故障的恢復(fù)是在故障出現(xiàn)處的相鄰節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。在通道倒換中，光通路故障的恢復(fù)是在這個(gè)光通路的源節(jié)點(diǎn)和終了節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。
　　從國外運(yùn)營公司的應(yīng)用來看，特別是在WDM自愈環(huán)上，除在光路上實(shí)行了1：1的保護(hù)外，在承載信號層，即SDH層還實(shí)施1：N保護(hù)，即在SDH層和WDM層上都有保護(hù)措施。光路保護(hù)主要應(yīng)付光纖切斷等特殊情況，而1：N的SDH系統(tǒng)則可以應(yīng)付因光器件老化或單個(gè)系統(tǒng)劣化帶來的故障。
WDM線路保護(hù)倒換環(huán)
　　現(xiàn)在WDM線路保護(hù)環(huán)主要有兩種，一種是2纖單向線路保護(hù)環(huán)，另一種是4纖（2纖）雙向線路保護(hù)環(huán)。
　　在2纖單向線路保護(hù)環(huán)中，一根光纖用來承載業(yè)務(wù)，另一根光纖用來作保護(hù)，在光纜被切斷時(shí)，光纜切斷的鄰近兩個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行倒換指令，完成環(huán)回，在發(fā)生中斷的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處，光開關(guān)倒換，形成回路，中間的節(jié)點(diǎn)不需要處理什么信息，即對于倒換的信息是透明的，其中CIENA在日本開通的24波OADM環(huán)就是單向線路保護(hù)環(huán)。
　　在雙向線路保護(hù)倒換環(huán)BFLSR中，工作通道是雙向的，在鏈路失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)通過鏈路基礎(chǔ)上的倒換得以實(shí)現(xiàn)。雙向線路保護(hù)倒換環(huán)可以為4纖環(huán)和2纖環(huán)。對于4纖BFLSR，兩個(gè)環(huán)用于工作，另外兩個(gè)環(huán)作為備用。對于2纖BFLSR，同一根光纖上的波長一分為二：一半用于工作，另一半作為備用。容量只有4纖環(huán)的一半。如果發(fā)生故障，與故障處相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)。如果節(jié)點(diǎn)間的光纖全部切斷，鏈路中的信號進(jìn)行環(huán)回以實(shí)現(xiàn)保護(hù)，環(huán)網(wǎng)的透明周長，可能將近于光信號傳送最長距離的一半。
環(huán)網(wǎng)的光纖
     分為工作光纖和保護(hù)光纖，保護(hù)光纖正常情況下不使用。在4纖雙向線路保護(hù)環(huán)中（圖1），4根光纖中的兩根光纖出現(xiàn)故障時(shí)，其上的業(yè)務(wù)倒換到相應(yīng)的另外兩根光纖上，并且以相同的波長傳送。在1+1區(qū)段保護(hù)倒換中，業(yè)務(wù)同時(shí)在不同傳送方向上的光纖進(jìn)行傳送，由接收端根據(jù)具體情況（例如信號的優(yōu)劣，業(yè)務(wù)將在環(huán)網(wǎng)中進(jìn)行環(huán)回，業(yè)務(wù)環(huán)回到保護(hù)光纖上，并以相同的波長傳送。

　　在2纖雙向線路保護(hù)環(huán)中，兩根光纖都用來傳送業(yè)務(wù)，一根順時(shí)針方向，一根是逆時(shí)針方向。每根光纖的一半波長用來傳送業(yè)務(wù)，另一半波長用來保護(hù)另一根光纖的業(yè)務(wù)，這類似于SDH系統(tǒng)里的共享復(fù)用段保護(hù)環(huán)，現(xiàn)在許多公司都在開發(fā)這方面的產(chǎn)品，大約18個(gè)月內(nèi)可以商用化。
WDM波長通道保護(hù)倒換環(huán)
　　波長通道保護(hù)倒換是基于逐個(gè)波長的保護(hù)，因?yàn)楣饫w上的各個(gè)光通路（波長通路）具有不同的源節(jié)點(diǎn)和終了節(jié)點(diǎn)，該保護(hù)不可能同時(shí)對所有由于光纖的切斷而受損的波長信號進(jìn)行處理。
　　在1+1通道保護(hù)中，數(shù)據(jù)同時(shí)從兩個(gè)相對的方向進(jìn)行傳送，這種保護(hù)的速度非�？欤�但在波長利用率上是非常低的。1：n通道保護(hù)中，位于光通路的源節(jié)點(diǎn)和終了節(jié)點(diǎn)參與保護(hù)，即在某個(gè)方向上出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)將從其相反的方向傳送。通道保護(hù)比線路保護(hù)更加有效，但恢復(fù)的通道要短一些。
　　WDM波長通道保護(hù)環(huán)可以分為單向波長通道保護(hù)環(huán)（UWPSR）和雙向波長通道倒換環(huán)（BWPSR）。在UWPSR中，工作通道是單向的，網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)是在波長通道倒換的基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑的恢復(fù)。UWPSR一般是雙纖，基于單個(gè)波長的1+1保護(hù)，類似于SDH系統(tǒng)中的通道保護(hù)。在1+1保護(hù)倒換方式中，業(yè)務(wù)從源點(diǎn)同時(shí)在兩條不同的光纖上傳送到終點(diǎn)。終點(diǎn)從兩條路徑中選擇一條接受數(shù)據(jù)。如果有一條光纖被切斷，那么就轉(zhuǎn)向另一條路徑。這種保
護(hù)方式非常迅速，在光纖切斷時(shí)不進(jìn)行“環(huán)回”，而且不需要信令協(xié)議。UWPSR的缺點(diǎn)在于沒有可再利用的路徑或帶寬。環(huán)路的帶寬必須與環(huán)路上所有節(jié)點(diǎn)的進(jìn)入環(huán)路的帶寬總和相等，通道的配置效率低。（見圖2）

　　雙向波長通道保護(hù)環(huán)BWPSR在通道配置效率和環(huán)網(wǎng)的透明周長方面都較好，工作通道可以雙向配置，共享備用資源。在構(gòu)成保護(hù)通道時(shí)不需要環(huán)回操作，避免了長的環(huán)回路徑，成本仍較高。對于4纖或2纖的BWPSR，工作和備用資源（波長）與BFLSR是以相同的方式進(jìn)行配置的。通常情況下的備用環(huán)網(wǎng)，是在出現(xiàn)故障時(shí)才形成保護(hù)通道。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，節(jié)點(diǎn)S和D之間的備用環(huán)網(wǎng)形成與原先工作通道位置相對的保護(hù)通道，沒有環(huán)，使用與原先工作通道相同的波長如圖3所示。

　　雙向波長通道倒換環(huán)（BWPSR）的工作原理如下：當(dāng)光纜檢測到故障后，保護(hù)信令從失效通道的端點(diǎn)（終點(diǎn)D）發(fā)出，而不是與故障相鄰的節(jié)點(diǎn)，向失效通道的另一個(gè)端點(diǎn)（源點(diǎn)S）發(fā)送。通過端點(diǎn)之間的信令，節(jié)點(diǎn)S和D完成倒換，構(gòu)造保護(hù)通道。當(dāng)僅是一條通道失效，僅僅對失效的通道進(jìn)行保護(hù)，不影響其它的波長。當(dāng)一條鏈路失效，所有經(jīng)過該鏈路的通道（終結(jié)于不同的端點(diǎn)）失效，對每個(gè)失效的通道進(jìn)行保護(hù)，彼此之間是獨(dú)立的，各自的保護(hù)信令從各自的綹發(fā)出。在構(gòu)成保護(hù)通道時(shí)，由于失效的鏈路配置了不同的波長，因此不會出現(xiàn)波長阻塞。BWPSR既可以應(yīng)付線路失效，也右以應(yīng)付波長通道失效。由于每個(gè)波長的信令類似于SDH系統(tǒng)的BLSR（雙向通道倒換環(huán)），若每個(gè)波長的信令以并行方式獨(dú)立操作，保護(hù)的速度可以達(dá)到50ms以內(nèi)。
    WDM與“光傳送網(wǎng)”發(fā)展
　　從發(fā)展趨勢看，建立一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)及光交換技術(shù)為基礎(chǔ)的“光網(wǎng)絡(luò)層”已成為光通信發(fā)展的必然趨勢，從組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展來看，在SDH電層面以下出現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)層面，傳輸網(wǎng)在拓?fù)渖戏譃楣�、電兩層面。圖4給出了按這種思路的“光傳送網(wǎng)”分層結(jié)構(gòu)。
      
　　“光傳送網(wǎng)”是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。從構(gòu)成“光傳送網(wǎng)”的設(shè)備基本網(wǎng)元看，無論是實(shí)現(xiàn)波長上下OADM，還是實(shí)現(xiàn)波長選路、交換的OXC設(shè)備，都與波分復(fù)用技術(shù)密不可分。“光傳送網(wǎng)”技術(shù)就是基于“波長路由”的技術(shù)，提供端到端的“虛波長路由”。因而WDM技術(shù)是“光傳送網(wǎng)”的基礎(chǔ)�！肮鈧魉途W(wǎng)”有時(shí)也被稱作“WDM光網(wǎng)絡(luò)”。
　　光傳送網(wǎng)技術(shù)的研究已成為世界范圍內(nèi)的一個(gè)熱點(diǎn)，各大公司、實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)紛紛展開研究，建立了多個(gè)試驗(yàn)網(wǎng)，有些已經(jīng)可以提供業(yè)務(wù)，90年代初，美國國防部ARPA已著手進(jìn)行全光網(wǎng)絡(luò)的研究計(jì)劃，目前在器件技術(shù)及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)取得了顯著進(jìn)展。歐洲ACTS計(jì)劃將分布于歐洲各國的國家通信設(shè)施利用起來，以此為基礎(chǔ)開展各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。而我國的863計(jì)劃資助上海
交大等也開展了這方面的研究。ITU-T也正加速“光聯(lián)網(wǎng)”的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，現(xiàn)在至少有8個(gè)相關(guān)建議正在ITU-T SG-15討論，準(zhǔn)備在2001年前完成標(biāo)準(zhǔn)化。
　　當(dāng)前“光傳送網(wǎng)”的發(fā)展正處在從點(diǎn)到點(diǎn)WDM線性系統(tǒng)向“帶OADM的WDM線性傳送結(jié)構(gòu)”和“WDM環(huán)網(wǎng)”過渡的階段。點(diǎn)到點(diǎn)WDM線性傳送結(jié)構(gòu)是“光傳送網(wǎng)”發(fā)展的第一步，在全球范圍內(nèi)已得到大規(guī)模的應(yīng)用。其中象征“光傳送網(wǎng)”第二階段WDM環(huán)網(wǎng)技術(shù)在一些國家也正式投入了商用，OXC在許多大型試驗(yàn)網(wǎng)中也進(jìn)行了成功的演示�！肮鈧魉途W(wǎng)”正處于快速發(fā)展之中。
總 結(jié)
　　“光傳送網(wǎng)”在過去1～2年中得到了飛速發(fā)展，特別是WDM技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用。WDM技術(shù)第一次把復(fù)用方式從電信號轉(zhuǎn)移到光信號，在光域上用波分復(fù)用（即頻分復(fù)用）的方式提高傳輸速率，光信號實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，并且各個(gè)波長彼此獨(dú)立，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式透明，從某種意義上講，WDM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著光通信時(shí)代的“真正”來臨。在可預(yù)見的未來，基于WDM技術(shù)的光選路、交換技術(shù)也將得到大規(guī)劃應(yīng)用，作為通信領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的前沿技術(shù)，WDM具有不可估量的發(fā)展?jié)摿�和光明前途�?