WDM超長距離光傳輸技術(shù)的發(fā)展

　　根據(jù)國內(nèi)關(guān)于WDM系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們可以把長途光纖傳輸系統(tǒng)分為常規(guī)長距離傳輸系統(tǒng)LH（LongHaul）、超長距離傳輸系統(tǒng)ULH（UltraLongHaul）。傳輸距離小于1000公里的WDM系統(tǒng)我們稱其為常規(guī)長距離傳輸系統(tǒng)，傳輸距離大于1000公里的WDM系統(tǒng)稱為超長距離傳輸系統(tǒng)。

　　傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)量主要集中在本地，對(duì)超長距離無電再生系統(tǒng)的需求并不十分迫切。但是，隨著全球信息化的發(fā)展，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的增長速度大大超過了電話用戶和電話業(yè)務(wù)量的增長速度。因特網(wǎng)業(yè)務(wù)流量是全球性的，很少局限于本地，使用頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出使用國內(nèi)、國際長途電話的頻率。國際上根據(jù)工程統(tǒng)計(jì)，IP骨干層60％的中繼電路距離集中在1500km左右，15％在2000km以上。因此，大城市間需要有高速直達(dá)傳輸線路，而距離可能相隔數(shù)千公里。國內(nèi)以北京、武漢、廣州、上海、成都、西安等城市為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間的直通波道占整個(gè)波道容量的80％左右。

　　采用ULH系統(tǒng)，可節(jié)省建設(shè)成本（節(jié)省1／3），減少備件量。另外，采用ULH＋OADM方式，可以使網(wǎng)絡(luò)層次更加簡化，有利于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的靈活、可靠、方便的業(yè)務(wù)傳送。但如果OADM上下波道超過總波道1／2，則應(yīng)設(shè)計(jì)成背對(duì)背。

　　在波分復(fù)用（WDM）技術(shù)出現(xiàn)之前，典型的長距離光傳輸鏈路的每對(duì)光纖僅傳送一路SDH或SONET信號(hào)。由于光纖存在損耗，信號(hào)每傳輸80km就需要進(jìn)行3R光－電－光（OEO）再生，再生距離的選擇由光纖衰減系數(shù)和接收機(jī)的靈敏度來決定。這種技術(shù)對(duì)于早期以語音為中心的長距離光傳送網(wǎng)絡(luò)非常有效，網(wǎng)絡(luò)由一連串的OEO再生器組成。OEO再生器實(shí)質(zhì)上就是一對(duì)光收發(fā)機(jī)，它是光傳輸鏈路中最昂貴的部件。由于OEO再生器的成本高，因此基于該技術(shù)的大容量數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)非常昂貴。

　　20世紀(jì)90年代中期，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)傳送的容量提出了很大的需求。面對(duì)這種挑戰(zhàn)，產(chǎn)生了密集波分復(fù)用（DWDM）和摻鉺光纖放大器（EDFA）兩種技術(shù)。綜合采用這兩種技術(shù)，運(yùn)營商只要增加少量的額外成本即可提供較大的容量，同時(shí)解決了光纖的損耗問題。每經(jīng)過80km的光纖跨段后，僅用一個(gè)EDFA即可將所有的DWDM光信號(hào)功率放大到原來的水平，從而代替了大量的OEO再生器。一個(gè)寬頻帶EDFA與單個(gè)OEO再生器的成本很接近，但它可以同時(shí)放大40～80個(gè)波長信道的光信號(hào)。在標(biāo)準(zhǔn)的DWDM傳送系統(tǒng)中，上述的大量光信道可并行傳輸6～8個(gè)光纖跨段，因此DWDM技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

　　此外，EDFA的額外成本由所有信道分?jǐn)偅�隨著信道數(shù)目的增加，傳送每比特的成本會(huì)進(jìn)一步降低。成本優(yōu)勢加上光纖效率的提高是導(dǎo)致DWDM在LH傳送系統(tǒng)中占優(yōu)勢的主要原因。

　　第一代LHDWDM系統(tǒng)中，兩個(gè)電再生端站之間選擇6～8個(gè)光纖跨段，這主要有兩個(gè)原因：一個(gè)是地理原因（光信號(hào)需要傳輸多遠(yuǎn)），另一個(gè)是技術(shù)原因（光信號(hào)可以傳輸多遠(yuǎn)）。陸地上主要城市間的典型距離為400km，骨干傳送網(wǎng)的交叉節(jié)點(diǎn)通常處于這些城市，這就使這些城市成為上下載數(shù)據(jù)的電再生端站的自然位置。另外，當(dāng)時(shí)的技術(shù)所允許的最大無電中繼傳輸距離在640km左右。在第一代DWDM網(wǎng)絡(luò)中，穿通業(yè)務(wù)與本地上下業(yè)務(wù)一起在上一級(jí)交換機(jī)或路由器上進(jìn)行終結(jié)和處理，然后穿通業(yè)務(wù)再回到傳輸層。然而越來越多的工程研究表明，即使在這些主節(jié)點(diǎn)上，50％以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只是穿通業(yè)務(wù)。對(duì)穿通業(yè)務(wù)的處理占用了大量的交換設(shè)備和電再生設(shè)備，這無疑是一種巨大的資源浪費(fèi)，使傳送成本無謂地提高。

　　第二代LHDWDM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)得高效率一些，穿通業(yè)務(wù)仍保留在傳輸層，經(jīng)過OEO再生后傳輸?shù)侥康牡�。盡管這些OEO再生器的工作效率提高了，但它仍在系統(tǒng)總成本中占有很大比例。

　　新興的第三代LHDWDM網(wǎng)絡(luò)采用ULH技術(shù)，信號(hào)的傳輸距離可以達(dá)到3000km甚至更遠(yuǎn)而不需要OEO電再生。在到達(dá)目的地之前，信號(hào)不但處于傳輸層，而且處于光層，可進(jìn)一步去掉多余的OEO再生器，進(jìn)一步降低傳輸成本。