丁浩
因特网的迅速发展使人们对带宽的需求急剧增加，由此导致了波分复用系统在骨干网上的大量使用。同时随着χＤＳＬ、千兆以太网和无源光网络（ＰＯＮ）等高速接入技术的出现和推广，局域网的容量也得到了极大的提升。原本被认为具有足够带宽资源的城域ＳＤＨ环路，正逐步成为全网的瓶颈区，且越来越无法适应以突发性为特征的各类数据新业务和增值业务发展的需要。如何增加网络的带宽和并合理地使用这些带宽成为未来城域网络发展的关键。
解决城域网瓶颈和适应性的唯一出路是引入波分复用技术，为用户提供基于波长的服务。这就要求新一代的城域光网络有能力在两个垮接在不同环上的节点之间建立可管理的光路。这种可管理的光路不同于传统的静态电路，它能够根据突发性的业务动态地调配带宽，同时又具有独立于上层协议和速率的透明传输的优点。
建立这样一种光网络，目前的做法是采用光电光转换的办法将多个光传输环连接起来。更加有效的方法应该是在不同环的两点之间建立直通的、无须光电光转换的透明光路。只有这样，才是正真意义上的网格状光网络，才能实现端到端的波长管理，才能最大程度地减少光电光转换的次数，才能有效地降低整个系统的投资成本。
1城域光网络的演进
在城域网中引入波分复用，最先是为了解决大型端局间的光纤紧缺问题。所以起初多采用点到点的结构，如图1所示。原先多环重叠的光网络，根据需要在环上的某些段可以首先采用点到点的波分复用系统，然后逐步推广至全环。但是早期的波分复用系统不能很好地处理直通的业务。为了在中间节点上直通一个波长，必须使用光电光转换，如图2所示。这种转换不但非常昂贵而且失去了引入波分复用所带来的透明性。城域网上通常存在着大量的直通业务，这就阻碍了城域光网向波分复用环、多环互联和网格状光网络演进的步伐。
新一代的系统可以在环状和网状网结构上支持光直通功能。使用这样的系统将多环互联起来就构成了网格状网络。在这种网状网上很容易通过波长管理来构建一个跨越多个物理环的虚拟大环，如图3中椭圆形点线所示，而其他的波长仍终结在本物理环内，如图3中虚线环所示。
新一代的系统可以根据需求，实现单一波长或一组波长的直通。这种灵活性使得服务供应商可以构筑一个完全透明的光网络，从解决光纤紧缺问题的点到点的系统开始，逐步将其演进到可以提供端到端具有上层业务保护功能的网络。
2城域光网络的应用
波分复用在城域网中首先会以单物理环的形式出现，随着网络的扩展逐渐向多环互联发展。这种演进将以一系列的应用为基础。第一种应用是为在不同网络环上的用户提供基于波长的服务。第二种应用是将集中式节点上的业务量疏通和回传到接入网中去。第三种应用是与其他的运营商互联，如因特网服务供应商、汇接服务供应商和集中式交换局。
所有上述应用都会采用非常相似的网络拓扑结构，即如图4所示的那样一个位于中心的局间因特网与环包的多个接入环相连接。
2.1经济性
使用城域波分复用最受非议的一点是它的投资成本。为了降低波分复用系统的成本，一个有效的办法是使用网格状的拓扑结构。与长距离传输网络所不同是，由网格状的多环互联所带来的保护波长的节省并不是降低城域网络投资的主要因素。而降低城域网成本的最主要因素是可以大量地节省昂贵的光电光转换。接下来我们就此对多个波分复用环构成的网状网的透明和非透明互联的经济性作一比较分析。
从拓扑结构方面看，多个波分复用环的透明和非透明互联具有相似性。两者的不同之处在于互联的方式，即是在光域内完成直通业务还是借助于波长转发器通过光电光的转换来实现直通业务。我们假设两种方案中所用的相同功能的模块具有相同的价格。
比较的结果如图5所示。采用光域直通的好处是显而易见的。另一方面，成本的节省与光域直通的波长数目直接相关。
2.2业务供给和调配简单化
从最终用户到运营商交换局的业务的迅速供给是促进城域光网络发展的另一个驱动力。网格状的网络易于提供端到端的业务，因而必将成为未来动态光网络的基础。多个波分复用环如果是通过非透明方式互联的，那么波长的调配只能局限于各自的环内。相反，若是通过光域直通方式互联，那么波长便可以在多个互联的环上统一调配。要做到这一点，多环互联的网络节点必须有在光域上传递单一波长和组合波长的能力，也就是建立逻辑光环的能力。遵循这一思路，运营商们可以根据各自的需要在网状网络上创建各种逻辑光环。
透明的网格状光网络是未来能够动态调配波长的基础。起初网元间的波长直通仍需要手工连接。在不远的将来，小容量的全光交叉连接机将会商业化。我们可以用它来实现网元间波长直通的自动联接，进而实现全网的波长动态调配。到那时，端站的波长调配也许仍需要人工联接，但是端到端的波长的自动和动态的调配将极大地降低手工操作的次数以及业务供给和调配的等待时间。
2.3端到端的保护
业务保护也是城域网区别于长距离骨干网的一个地方。在长距离的骨干网上，发展网格状的恢复是为了节约用于保护的带宽资源。而在城域网上，网络保护主要是用来保护那些无本征保护机制（如千兆以太网）的业务。就这种应用而言，端到端的波长供给是对所承受业务的一种保护。
在某些情况下，需要在多个波分复用环上进行波长的调配。如果互联的环是透明的网格结构，那么波长的端到端的调配就非常容易做到。在目前光子交换机还未商业化的时期，这种光保护操作只需在光路端点进行，而在所有环互联节点上只完成光域直通的做法是提供端到端光路保护的行之有效的方法（如图3所示）。此外，与光电光转换的环互联相比较，采用光域直通还提高了连接的可靠性（如图2所示）。
2.4网络的可扩展性
网络的可扩展性是衡量一个城域波分复用系统性能的重要因素。也许在每个单一的波分复用环上将波长数目从一个扩展到系统所支持的最大值并不困难，然而在多环互联的网状网情况下，要做到波长的扩展就非易事。采用光域直通技术，将有利于光网络自由地扩展。 另外，与波分复用系统的非透明连接比较，光直通技术是在节省成本的情况下增强网络的可扩展性。同时又不失网络的灵活性。因为在需要波长变换、滤除传输缺陷等场合，光电光变换仍可以使用，但只是在必须使用时才使用。
3 结束语
未来的新一代城域光网络应以透明的网状网为代表。与现行的多个波分复用环的非透明连接不同，在透明的物理光网上可以容易地构建各种逻辑环来提供端到端的业务。业务的透明调配，可以最大程度上减少昂贵的光电光转换次数，同时又不失网络的抗传输缺陷的能力、进行波长变换的能力和可扩展的能力。
摘自北极星电技术网
