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CWDM与DWDM谁是城域网的精明之选?

稀疏波分复用和密集波分复用到底谁是最好的解决方案?城域网是一个依赖成本、距离和信道数各方面因素的综合体系,因此,它可能需要的是CWDM和DWDM的混合技术。
发布时间:2005-06-24 13:46        来源:        作者:Michael Schneider 译者:雷蕾
目前,光纤短缺仍然是城域网普遍存在的一个问题。尽管光缆的价格不断下降,但是,挖沟、劳力以及其他安装成本仍然相当高。而WDM技术允许一根光纤上同时运行多条信道(波长)来承载多个信号,因此可以使已有的光纤具有更大的传送容量。 城域网中的WDM技术分为两类:稀疏波分复用(CWDM)和密集波分复用(DWDM)。正如它们的名字一样,它们之间的一个重要区别就是它们在光谱中的信道间隔不同。由于CWDM信道采用大通带(20±6-7nm),因此它可以采用更便宜的元器件,例如非制冷激光器和薄膜滤波器。所以,在同样的应用中,CWDM比DWDM具有更大的成本优势。很多人也由此认为CWDM是城域接入这类短距离通信的最佳平台。 但是,CWDM也有它的局限性,因为城域网有时会需要较长的距离和较多的波长,超出了CWDM所能提供的范围。根据ITU-T G.694.2的波长间隔标准,当前的CWDM在1271nm到1611nm波段内,实际能够支持的信道不超过18条。而且,目前电信级系统还不能提供10Gb/s的光波长。而在DWDM中,尽管有成本相对较低的“城域”DWDM,能够将多条―― 最多达40条――2.5Gb/s和10Gb/s的光波长复用到一根光纤上,但是要做到这一点就必须有精细滤波器、制冷激光器和更多的设备。这样一来,DWDM对于某些边缘网络而言,就显得太过昂贵了。 到底谁是最好的解决方案?城域网是一个依赖成本、距离和信道数各方面因素的综合体系,因此,它可能需要的是CWDM和DWDM的混合技术。 早期应用 早期的WDM出现在上世纪80年代中期,当时只是“双波长复用”,即1310nm和1550nm激光器通过无源滤波器在同一根光纤上传送两个信号。这种方法直接、可靠、成本低,并且易于操作,非常适用于运营商网络。 之后的其他WDM技术方案多适用于特定的场合。例如CWDM多用于LAN中,因为它工作在850nm波段,传输距离有限。 上世纪90年代早期,WDM的发展着重于解决运营商的容量短缺问题。由于各个运营商的骨干网具有不同的性能和费用结构,因此如果要进行长距离大容量的传送,就必须在系统中采用复杂昂贵的设备。而DWDM通过采用很窄的信道间隔(1.6到0.8nm),在很小的光谱窗口内开辟出了多条波长通道,恰好满足了这一需求。窄信道间隔对于长距离通信非常重要,因为光纤损耗只在C波段内是非常小的,而C波段非常窄。 城域核心网用DWDM 由于城域带宽需求的不断增长,长距离DWDM设备商发现可以在城域网中也采用DWDM方案。但是,这必须满足一系列新的要求,例如:距离短了很多;光纤多是现成的并且多采用SONET环形传送结构;为了能够处理更多种类的业务,例如在城域网中出现的吉比特以太网、存储网络以及视频业务,协议透明性更为重要了。 运营商们一直在寻找更便宜、更简单的长途DWDM技术,而设备商也因此不断地改进自己的DWDM系统。带通滤波器、无需色散补偿以及更宽的信道间隔都是针对这些目标提出的解决方案。如今,城域DWDM很好地满足了城域大容量核心网以及城市之间网络扩展的要求。 城域接入网用CWDM 目前的经济形势以及最近出现的ITU-T G.695 CWDM光接口标准都为城域网平台提供了更多机会。早期的CWDM主要是针对企业应用的,而现在主流运营商提供的CWDM都能达到电信级,一般至少支持ITU-T G.694.2规定的18条信道中的8条,传送距离最高可达80km。CWDM网络采用简单点到点拓扑和环形拓扑,不需要DWDM所必需的掺铒光纤放大器。表中列出了CWDM和DWDM之间的主要区别。 CWDM成本低、占地小,很适合安装在客户的大楼内和共址安装。吉比特接口转换器(GBIC)和小型可插拔(SFP)收发器由于结构简单,都已经实用了。热插拔光器件的采用也使系统能够在安装时选择波长,因而可以直接与数据通信设备连接。这些简易的特点是CWDM备受企业网和存储网青睐的重要原因。 多业务提供平台(MSPP)运营商开始在SONET接口中引入CWDM光器件。SONET平台上的CWDM激光器使运营商不再需要采用昂贵转发器的系统,而是直接运用CWDM。许多运营商认为CWDM技术的这一应用是它能够得以推广的关键所在。 转发器可以将多种业务连接到同一个CWDM系统中,这些模块也是业务提供商与网络运营商之间的分界点。有些转发器采用可插拔光器件来增加自身的灵活性,同时可调模块的使用可以减少备用器件的数量。组合器可以将多个较低速率的信号,例如GbE或者OC-12,进行组合或者复用后在高速波长转发器上传送,以提高波长利用率,从而延长CWDM的应用周期。 CWDM适用于具有下列特性的网络: ● 信道需求较少,在4-8条之间; ● 单信道的传送速率低于2.5Gb/s; ● 距离小于80km。 成本比较 虽然CWDM和DWDM的信道数、吞吐速率以及传输距离等参数有类似的情况,但是,它们的成本却有相当大的差异。按器件价格估算,CWDM平台可以降低高达50%的成本。 但是,如果以系统成本作对比,结果可能会更为贴切。对比的因素包括器件成本和系统容量,另外,在一定程度上考虑市场调节价格。采用一个简单粗略的比较模型:两个站点之间点到点的链路距离约为40km;所有的8条线路都利用具有3R功能的转发器传送2.5Gb/s(OC-48)业务;不采取保护措施。这是CWDM所能达到的最大业务量,因此,目前暂可认为DWDM比CWDM更具优势。 在这种情况下,CWDM系统的成本比DWDM系统低三分之一左右。尽管CWDM系统所采用的8信道复用/解复用器能够降低46%的成本,但节约的总成本中的66%还是靠省去转发器实现的,因为在信道数较多的WDM系统中,转发器占总成本的比重最大。而且,CWDM在功耗和冷却方面还可以降低运行成本。因此,即使系统要增加到16或者更多信道而必须增加30%的投入,CWDM也仍然是更值得的。 如果城域接入所需要的波长数比较少,比如4信道,则CWDM相对于DWDM的总成本优势还会再高一点――接近37%。这主要是因为CWDM对灵活性要求不高以及系统采用了4信道复用/解复用器,而信道数少的器件成本也相对较低。对于边缘应用,例如企业LAN、存储网络以及视频点播等,从设备成本的角度考虑,CWDM是更合适的选择。 两种技术共用 由于两种技术都可用于城域网中,因此人们开始考虑兼容性和互通性,也提出了多种综合的方法。 由于两种系统都用到了C波段,因此,可以用C波段的CWDM信道来传送DWDM的窄波长。这样运营商就可以先建设使用全波段的CWDM系统,既降低了系统的初建成本,又不损失信道数,将来还可以升级到DWDM系统,不再受CWDM的2.5G速率限制。 但是,这种方法并不能经常采用,因为在CWDM系统中添加一根“额外波长”的费用是相当昂贵的。因此,CWDM是更适合城域接入的方案,因为城域接入更注重成本,而不是容量。 CWDM和DWDM互相影响的另外一个地方就是连接城域接入网和城域核心网的集线器。从边缘网来的业务必须通过集线器才能被送入核心环网进行传送。最坏的情况就是两个背靠背的系统对两个平台之间的业务进行解复用和再复用。显然,这种方案的缺点是要用两套设备,包括两套转发器。 有些同时使用CWDM和DWDM技术的厂商已经将这两种系统的模块集中到同一个平台上,这样,解复用后的CWDM业务可以直接送到DWDM转发器上,节约了设备和空间。这种平台还能在整个城域网内实现端到端性能监视和成本优化。 支持CWDM光接口的可插拔光器件,例如SFP收发器,已经能够实用了。这类模块使交换机、路由器甚至一些SONET MSPP能够将特定的波长直接送入光复用器。当前DWDM接口也开始采用这种可插拔技术。2004年1月,SFP器件面世,这预示着CWDM价格的进一步下降。尽管这些SFP激光器不可调,但它的发展还是值得期待的。 将来,运营商或许就不必在CWDM和DWDM之间徘徊犹豫了,因为可能会出现一种综合的技术,它既能够在短距离时发挥CWDM的成本优势,又能够在长距离时具备DWDM的大容量传送能力。它将是一个综合的、经济的网络,运营商不再需要在质量、数量以及成本之间进行折中。只要向此目标发展,CWDM必然会受到运营商的青睐。 最后要说的是,光网络正在变得更加灵活,即使CWDM能够适应当前的需求,随着带宽需求的增长,人们还是需要DWDM,尤其是当业务提供商不再满足于城域网、需要扩大到区域性或者长途网络的时候。 注:Michael Schneider:ECI Telecom的市场经理。 雷蕾:北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室 译自《Lightwave》网站(www.lightwaveonline.com)《CWDM or DWDM in metro networks: Which platform makes economic sense?》(T114)
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