用低成本光纖基礎(chǔ)設(shè)施滿足城域網(wǎng)容量需求

1、用低成本光纖基礎(chǔ)設(shè)施滿足城域網(wǎng)容量需求作者：Ray Boncek, Paul Dickinson, Sanlanu Das     CWDM和DWDM技術(shù)都在用于城域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，當兩種技術(shù)一起用于適當?shù)墓饫w時，就可以降低系統(tǒng)成本。雖然難以量化，但有跡象表明網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施很可能在03年下半年到04年出現(xiàn)某種程度的增長。網(wǎng)絡(luò)容量的利用率正達到歷史最高水平。全世界互聯(lián)網(wǎng)的通信流量每年翻一番，02年為180Pbits/天，預(yù)計到2007年將上漲到5175Pbits/天。城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施增長最快，所用的各種協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)也是最復(fù)雜的。WDM正成為城域網(wǎng)應(yīng)用的

2、一種主要技術(shù)，相對寬帶IP（高速以太網(wǎng)、GBE）以及其它數(shù)據(jù)應(yīng)用（光纖信道、DV6000）而言在成本上更具競爭力。WDM網(wǎng)絡(luò)不依賴于傳輸速率和協(xié)議，所以這些基礎(chǔ)設(shè)施能夠同時承載速率不同的各種類型數(shù)據(jù)流，這對城域網(wǎng)系統(tǒng)至關(guān)重要。這種技術(shù)還可以與下一代SONET/SDH及彈性分組環(huán)協(xié)同工作。CWDM和DWDM技術(shù)在現(xiàn)有及正在建設(shè)的城域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中都有各自的應(yīng)用空間。應(yīng)用這些技術(shù)的同時再配合使用合適的光纖就能降低系統(tǒng)成本，帶來可觀的經(jīng)濟效益。適于城域網(wǎng)應(yīng)用的特殊光纖，如零水峰光纖（ZWPF）和非零色散位移光纖（NZDSF）能夠提高WDM帶來的效益。當前，服務(wù)提供商的資本支出仍舊非常少，因此任何網(wǎng)絡(luò)擴

3、容方案都將面臨嚴格的審查，更加強調(diào)盡可能降低系統(tǒng)成本。最初考慮將DWDM解決方案應(yīng)用于城域網(wǎng)，因為這項技術(shù)在長途傳輸中已得到了應(yīng)用。由于長途傳輸需要使用摻鉺光纖放大器（EDFA）來彌補損耗，因此需要在EDFA能放大的波段擠進盡可能多的信道。這就要求精確的光學(xué)復(fù)用/解復(fù)用濾波器能夠提供200GHz或更低的信道間隔，還要求控制得很好的激光器能保持波長穩(wěn)定，防止波長漂移出給定信道。如此精確的波長控制帶來的額外費用，對于短途城域傳輸是不可接受的。在城域網(wǎng)中，由于傳輸距離短，所以不需要光放大器，因此WDM信道可以不受波段的限制。這種自由使得信道的間隔可以更寬，比如CWDM系統(tǒng)的信道間隔就有20nm（IT

4、U-T CWDM的成本與信道間隔直接相關(guān)。在DWDM系統(tǒng)中，窄信道間隔需要更加昂貴的元器件。由于激光器的波長漂移與溫度成正比，所以DWDM系統(tǒng)中需要使用制冷激光器，以便將波長保持在復(fù)用/解復(fù)用濾波器所確定的狹窄波長范圍內(nèi)。使用CWDM可以節(jié)省30%-65%的成本。單模光纖新標準除了傳輸設(shè)備外，光纖對系統(tǒng)性能的影響也很重要。如果鋪設(shè)光纖時能考慮到未來的需求，就能降低成本。在大城市及人口密集地區(qū)必須考慮獲得挖掘和安裝許可證的成本，這種考慮非常重要，因為獲取挖掘和安裝許可會增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的費用。大多數(shù)分析表明：工程一旦開始，所鋪設(shè)的光纖光纜本身只占整個系統(tǒng)成本的一小部分（大約2%-5%）。城域網(wǎng)的本地

5、和接入部分使用的光纖必須是絕對通用的。同一類型的光纖既可以連接遠在幾十公里之外的交換中心，也可以連接距離交換中心不到100米的商業(yè)大樓。城域網(wǎng)使用的光纖應(yīng)滿足以下一些關(guān)鍵要求：支持傳統(tǒng)的1310nm SONET/SDH系統(tǒng)以及低成本的10Mb/s10Gb/s以太網(wǎng)系統(tǒng)。支持1550nm DWDM系統(tǒng)。支持16信道CWDM系統(tǒng)。而常規(guī)單模光纖在S、C和L波段一般只能承載八個信道。適用于多種接入方案，如FTTH-無源光網(wǎng)絡(luò)增強波段。ZWPF正成為一種標準，因為相對于傳統(tǒng)單模光纖，ZWPF不僅能滿足上述所有要求，而且在成本方面也很有競爭力。從技術(shù)角度來看，這些要求中最具挑戰(zhàn)性的一條是支持16信道CW

6、DM系統(tǒng)，因為該系統(tǒng)需要使用整個光譜。波長越短則損耗越大，這就是全波段CWDM系統(tǒng)只使用1310-1610nm波段中16個信道的一個原因。傳統(tǒng)單模光纖很難應(yīng)用于全波段CWDM，因為傳統(tǒng)單模光纖存在由氫氧根離子引起的高吸收峰，這些氫氧根離子源于生產(chǎn)過程中混入的水氣，對大多數(shù)城域網(wǎng)應(yīng)用而言，實際只要消除1400nm區(qū)域吸收峰的光纖即可滿足要求（圖1）。(圖1)如果需要超過16個信道的容量，那么可以將1-2個C波段CWDM信道升級為DWDM信道。這類混合平臺目前已由領(lǐng)先的系統(tǒng)制造企業(yè)實現(xiàn)了商用化。重點要注意的是：從CWDM升級為DWDM時，零水峰光纖能以比傳統(tǒng)單模光纖更低的價格提供相同的靈活性，整個

7、壽命周期的成本大約少33%。城域骨干網(wǎng)中的DWDMZWPF與全波段CWDM相結(jié)合，就可以為城域接入和邊緣應(yīng)用提供最低成本的解決方案，為了滿足對更多流量的需求，在城域骨干網(wǎng)中采用其它特殊光纖可以進一步降低成本。目前大多數(shù)城域網(wǎng)的傳輸速率已達到了2.5Gb/s（OC-48），而服務(wù)提供商期望將網(wǎng)絡(luò)傳輸速率升級到10Gb/s（OC-192）。許多運營商則希望DWDM基礎(chǔ)設(shè)施能在更長的距離內(nèi)滿足容量增長的需求。一般說來，激活階段只會開通少數(shù)DWDM信道，因此系統(tǒng)成本不僅由終端設(shè)備決定，還由城域骨干網(wǎng)中較長距離傳輸所需的色散補償模塊（DCM）和放大器決定。盡管ZWPF的性能優(yōu)于傳統(tǒng)單模光纖，但其相對較高

8、的色散（在1550nm處約為17psec/nmkm）仍舊限制了傳輸距離，無論是在信道數(shù)較少沒有進行再生的條件下，還是在信道數(shù)較多采用了色散補償?shù)那闆r下都是如此。無論是再生還是色散補償都會增加相當可觀的成本。此外，采用色散補償還會增加損耗，典型的結(jié)果就是增加了EDFA的復(fù)雜性和系統(tǒng)的偏振模色散。價格低廉的城域骨干網(wǎng)光纖與長途網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的光纖屬于同一類型，即NZDSF（非零色散位移光纖），特別是那些低色散和低色散斜率的光纖。NZDSF的色散比傳統(tǒng)單模光纖低3-4倍，因此在不補償色散且傳輸速率達到2.5或10Gb/s的條件下能使傳輸距離增加3-4倍。這一結(jié)果已在思科、朗訊及ADVA等開發(fā)的商用系統(tǒng)中得

9、到了證實。NZDSF帶有的適度色散不僅能使現(xiàn)有設(shè)備傳輸更遠的距離，而且為城域和地區(qū)性骨干網(wǎng)傳輸節(jié)約了成本（圖2）。事實上，F(xiàn)arr Farhan發(fā)表的關(guān)于Movaz公司在鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)時的發(fā)現(xiàn)一文中說：對地區(qū)性城域骨干網(wǎng)而言，在DWDM網(wǎng)絡(luò)中鋪設(shè)OFS的NZDSF，相比傳統(tǒng)單模光纖可以在激活期內(nèi)節(jié)約至少20%的系統(tǒng)成本。如果不進行色散補償就可以采用簡單、低成本的放大器，從而降低了對功率和空間的要求。(圖2)采用上述縮減成本的方案時，很重要的一點是，新鋪設(shè)的光纖必須與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用兼容。在城域應(yīng)用中，服務(wù)提供商非常希望能夠利用1310nm波段。而NZDSF在1310nm處能以10Gb/s的速率傳輸70km，在沒有前向糾錯的情況下比特誤碼率只有10-11?；旌瞎饫|，混合光纖 ZWPF上使用CWDM技術(shù)將發(fā)揮該技術(shù)最大的優(yōu)勢。采用ZWPF就能利用整個光波段，這樣信道數(shù)就從8擴展到了16，即信道容量翻了一番。DWDM在城域骨干網(wǎng)和地區(qū)性應(yīng)用中將發(fā)揮越來越重要的作用。隨更低色散和更低色散斜率NZDSF的使用，DWDM將更加經(jīng)濟實惠和通用，尤其是在比特率達到10Gb/s及更高速率時。ZWPF和NZDSF可以并入同一根光纜中以獲