浅谈WDM与OTN——光传输大容量技术

news2024/10/7 4:29:12

前言

网络发展到今天，无论是在哪个国家和地区都离不开互联网，互联网的发展给人们的生活带来了极大的便利，但是同时也带来了网络传输容量不足的问题。而在这些网络传输当中，光纤网络无疑是最为成熟以及普及的技术之一，但在如今的高带宽时代所面临的发展瓶颈下，光纤网络传输容量已经不能满足快速发展的互联网信息数据业务应用需求。我们每天拿手机、电脑，可以流畅刷微博、看视频、聊微信，上淘宝、点外卖……这些日常简单不过的活动是需要有一个大容量运输系统支持的，否则，微博、视频、微信，淘宝、外卖信息是无法准确投递到你的手机或电脑显示屏上，在这个大容量运输系统中，不得不提的一项技术就是WDM/OTN。

WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）是利用不同光波承载不同业务，实现在同一根光纤中同时传输多种业务的技术。OTN（Optical Transport Network，光传送网）可以理解为WDM的优化升级版本。下面我们来聊一聊这两种技术。

WDM是什么？

如果将光纤比喻为高速公路，在WDM系统中用于传输业务的光波比喻为货车，微博、视频、微信等不同传输业务就相当于待运输的包裹，这些包裹直接放到不同货车上。如果不分车道，这些货车都想进入光纤传输，那么一拥而入会造成整条高速公路车流混乱无序，影响传输效率。有了WDM，不同传输业务就可以实现在同一根光纤上同时传输，相当于在高速公路上为不同车辆划分车道，让不同车辆在不同车道上同时跑起来，提高了传输效率。

同时，要保证交通顺畅，需要区分车道，让不同车辆各行其道。与公路交通划分大车道和小车道类似，WDM系统中的车道划分，分为两种：CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，稀疏波分复用）和DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用），前者车道间隔（即波长间隔）较大，一般为20 nm，而后者间隔小，一般小于0.8 nm。

WDM系统由什么组成？

是不是只要划分车道，WDM就可以让不同业务同时在一条光纤上传输了？事情并没有那么简单，我们一起来看下WDM是如何做到的吧！

用专业术语来说，WDM系统一般由OTU（Optical Transponder Unit，光转发单元）、合/分波单元、监控信道和光放大单元组成。

那么，WDM的各部分是如何协同配合，共同完成业务传输呢？下面让我们一起了解一下业务在WDM中的传输过程。

业务要在WDM中传输，首先需要将业务送到WDM的专有车辆（即OTU单元），将这些业务信号转换为WDM所认识的标准波长光信号。
承载着业务的标准波光信号车辆，驾驶到检查站（即合波单元），通过检查站安排进入不同车道，一车一道同时在高速公路上行驶。
车辆的行驶状况需要通过巡逻车也即监控信道执行监督，确保业务传输正常。
如果运输距离较长，还需要让车辆驶入统一加油站，即通过光放大单元，对业务信号再生放大，确保业务长途运输无损坏。
业务运输到终点站时，车辆再从检查站（即分波单元）出来，分流到对应的接收客户终端出口，业务从车辆卸货下来，即通过OTU单元转换成客户业务信号（也就是无波长信息的业务信号），送到客户手中。

OTN又是什么？

从上面简单介绍中，我们不难总结出WDM技术最大优势是很好利用了光纤的资源，可以提供大容量的传输数据能力。但是WDM还有以下明显缺点：

如果WDM车辆上的业务“包裹”在运输过程中出错了，没办法识别。即WDM系统对业务的监控管理运维能力弱。
如果某业务在WDM系统指定波道传输后，该波道不能再给其他业务使用，会造成资源浪费。就好比，在高速公路上，每种车辆走的车道是固定，如果该车道空闲，其他类型车辆也是不可以走此车道的。

随着通信网络的发展，数据网络上的数据量急速激增，专家们不得不再继续开发WDM的潜力，改善WDM的能力，于是一种新技术诞生了——OTN。

前面说WDM系统类似高速公路交通系统，OTN则是升级版高速公路交通系统，其升级功能主要表现在下面两方面：

增加运维规则，具体措施是增加了帧结构，提升业务的监控管理运维能力。

从上面简化WDM与OTN系统对比图中，可以看出：

在WDM系统中，仅是将进入WDM系统的无波长信息的业务转换成有波长信息业务，放到WDM系统传输。也就是说，WDM系统对所传输的业务没监督机制，只保证业务可以传输到接收端。

在OTN系统中，提供了一套业务放到OTN系统的规则，也就是所说的帧结构要求。进入OTN系统的业务，会先根据OTN帧结构要求打包，即加入监控管理运维的信息，然后再转换成带波长信息的业务放到OTN系统传输。

增加电交叉功能，使得OTN系统可以分别处理客户业务信号和波分信号

前面讲“WDM系统由什么组成时”，提到WDM系统可以传输客户业务，首先需要将客户业务信号转换成波分信号，传统的WDM系统在处理此功能时，是直接通过同一块单板实现，对应每种客户业务均需要占用一个光波承载。当网络的客户业务类型越来越多的时候，为了这些业务可以在WDM系统传输，一方面需要开发承载这些业务的新单板，会增加网络建设成本；另一方面这些业务也会占用更多光波，导致资源紧张。因此，OTN系统引入了电交叉功能，这功能好比在传统WDM运输系统增加了货物调度中心。货物调度中心将进入OTN运输系统的不同货物（即不同业务），打包并调度放到不同车辆（即用不同光波承载）。

货物调度中心的好处是：如果网络增加新客户业务，就仅需要增加接入新业务的客户侧单板，借用线路侧已有单板运输业务，节省网络建网成本。同时，当某个车道的货车有空闲时，可以通过货物调度中心，随时往货车加载客户业务，避免货车在车道上空载运行，浪费资源。

总结一下，OTN实际是对WDM的优化，更进一步提升WDM系统的运维能力和资源灵活调度能力。

WDM和OTN解决方案

飞速（FS）OTN解决方案使高速运营商接入网络更快、更具成本效益、更易于管理。为满足未来需求奠定了坚实的基础，飞速（FS）OTN解决方案，包括每一个设计、组装、集成、测试和交付阶段，针对短途、DCI、城域和长途网络进行了优化，在这些网络中，灵活性、空间和电力都非常重要，非常适合校园、企业、运营商和数据中心。