网络数据的大容量传输技术 ——WDM / OTN,你了解吗?

我们每天拿手机、电脑,可以流畅刷微博、看视频、聊微信,这些日常简单不过的活动,可是需要有一个大容量运输系统支持。否则,微博、视频、微信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。

1、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。

2、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。

3、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。

总之,WDM / OTN 技术在信息数据量高速膨胀的今天,充当着数据网络的大容量运输系统,不断以更高可靠性、更高灵活调度能力、更高资源利用率传送着这些信息数据“货物”。

本文来自微信公众号:中兴文档 (ID:ztedoc),作者:中兴文档

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