sdh/wdm传输设备的功能有哪些?

　　最近，光通信发展处于一个快速发展时期，已从过去纯粹满足骨干网长途传输的需要向城域网、接入网拓展，并出现了长途、城域、接入系列传输。除了速率上差别较大外，各种产品在接口类型、支持的业务种类也有很大差别。而在长途传输上，也从单纯满足话音业务的传输向满足ip等多业务过渡，wdm系统的发展更是一日千里，随着raman放大器的出现和前向纠错fec技术的应用，光电再生距离已延伸到2000公里以上，大大加快了全光网的进程。整个传送网正在努力成为一个高速、高质量、具有较高网络生存能力和统一网管的多业务传送平台。

　　一、sdh设备新发展

　　由于电信市场的放开和竞争的加剧，几家运营公司分别建设长途传输网，出现了技术方案的多元化趋势。ip业务的爆炸式增长对sdh设备提出了新要求，在sdh组网技术和设备功能上都出现了一些新特点，比如tdm40gbit/s、超长复用段ms-spring保护环、vc-4级联技术、对ge接口的支持等。

　　1.tdm40gbit/s产品将在年底推出

　　lucent在实验室实现了40×40gbit/s400公里传输，并宣称将在今年9月份推出产品。许多公司也开展了类似实验。但真正按照g.707规定开展sdh端机开发的并不多，许多厂商的重点只是放在40gbit/s传输上，而不是在40gbit/s复用器上。在过去人们的观念中，10gbit/stdm是电信号传输的最高速率，再向上必须采用n×10gbit/s的wdm系统。随着分布式raman放大器和pmd色散补偿器在实验室的实验成功，给40gbit/s商用化带来了光明前景。raman放大器可以大大降低噪声系数，减轻了对40gbit/s传输对光信噪比的要求。即使采用带外fec，40gbit/s系统对osnr要求仍然在26db以上，这对长距离传输仍是很困难的。而raman放大器的低噪声系数可以确保系统在经过长距离传输后，光信噪比osnr劣化不明显，能满足系统要求。

　　光纤的偏振模色散pmd一直是运营商和制造商都关心的问题。在人们的眼中，0.5ps/sqrt(km)足以保证10gbit/s系统400公里的传输，光纤指标是定义为0.5ps/sqrt(km)。但是对于40gbit/s系统来说，要保证系统传输400公里，光纤的pmd链路值应该下降到0.125ps/sqrt(km)以下。而目前敷设的光纤很难达到这种要求，必须采取pmd补偿措施，由于光纤pmd是一种动态效应，不像色度色散是一个稳态值，其补偿技术比较复杂，而且必须对每个波长分别补偿。只有在出现了成熟的pmd色散补偿技术后，tdm40gbit/s才能大规模在长途传输上应用。从发展上看，tdm40gbit/s可能先在城域网上应用。在长途网的应用前景尚需要观察。

　　2.vc-4级联技术

　　在可预见的将来，ip业务将超过话音业务成为主要业务。而sdh是基于话音传输的体制，为了传送ip等数据业务并提高效率，sdh设备的级联特性就变得越来越重要。过去itu虽然定义了vc-4相邻级联技术，但是过去基本上没有厂家支持这一功能。反而是路由器厂家，例如cisco率先在路由器中支持vc-4-16c。ip信号直接映射入vc-4-16c的虚容器，然后再加上sdh段开销soh，成为标准的sdh信号。为了因应这种技术需求，从许多公司sdh系统都开始开发支持vc-4-16c功能，从各公司的产品看，10gbit/s产品基本上都支持vc-4-4c、vc-4-16c技术，而在2.5gbit/s速率设备上，则很少有厂家支持vc-4级联。从级联技术上看，大多数都采用了相邻级联技术，因为相邻级联实现起来比较简单。并且虚级联只是在去年才标准化。

　　如果10gbit/s系统支持vc-4-16c级联，则2.5gbit/s的路由器pots接口就可以直接连接到10gbit/s支路口，充分利用sdh所提供的各项功能进行保护恢复。如果设备不支持vc-4-16c交叉，ip路由器信号就无法顺利接入到10gbit/s高速环中，ip信号在sdh层面上无法实施有效的保护。

　　3.sdh设备开始支持ge接口

　　由于以太网所支持的简易网络升级，以及对新应用和数据类型处理的灵活性、网络的可伸缩性，使得以太网在城域和接入层面得到了广泛的应用，由过去的10mbit/s以太网向100mbit/s、1gbit/s发展。随着多业务节点概念的提出，作为长途/城域传输的sdh系统，对以太网接口就更为重要。

　　目前，2.5gbit/ssdh设备开始支持100mbit/s以太网接口。由于ge进行长途还存在着一定的局限性。目前还需要封装在sdh帧结构中，10gbit/s系统对ge的支持更是成了各厂商的竞争热点。从目前技术看，一种是采用vc-4-8c相邻级联技术，采用8个相邻的vc-4传输，这种方式占用的带宽是固定的，由于ge的带宽最多才是1gbit/s，至少会造成1个vc-4浪费，而实际上以太网的带宽是动态的，平均带宽可能远远低于1gbit/s，可能造成带宽更大的浪费。另外一种技术是采用vc-4虚级联技术，大多数厂商是采用vc-4-7v，7个vc-4提供的带宽刚好是1gbit/s，由于是虚级联，可以通过软件设置参与虚级联的vc-4数目。有些厂商还可以实现根据ge口实际的数据流量动态地决定级联vc-4的数目。从两种方式看，虚级联要灵活一些，带宽利用率更高，但实现技术较复杂。

　　4.g.841越洋海缆复用段保护方式

　　在北美sdh网络中，超长复用段保护环ms-spring几年前就有应用。其中某些环网的周长超过了5000公里。现在包括中国电信、中国联通等许多运营商开始采用。一般相信超长复用段保护环倒换时间(16个节点以内)不会因环的周长增加而增加很多，主要增加的是传输时延，5000公里的环倒换时间会在100ms左右,对话音业务不会造成很大影响，有可能对tcp传送的语音或其它对时延要求严格的业务造成影响。

　　许多厂家采用了g.841附录中的复用段环倒换模式，该附录主要针对越洋海缆中规定了倒换模型。这种保护虽然也采用复用段k1、k2字节，但是保护和倒换确是基于vc-4，即只有受影响的vc-4进行倒换，在线路切断的两节点上，系统并不进行环回。对于2000公里以上的复用段环，系统出现故障时，由于系统环回，端到端的时延增加。海缆保护机制由于没有系统环回，减少了端到端的时延，并且在开通低等级业务时，出现故障倒换只对部分低等级业务产生影响,不会对开在其他vc-4通道上的低等级业务产生影响。但是该保护机制由于在每个节点都必须进行逻辑连接的处理，倒换时间较长，一般在200～300ms。综合比较：海缆保护机制的缺点是倒换时间长，但倒换后端到端业务时延比较短。普通复用段倒换环的倒换时间短，但倒换后端到端信号时延大，对某些时延要求严格的业务，应该采用g.841附录a规定的倒换模型。

　　二、wdm设备的新特点

　　随着新光纤的敷设，基于10gbit/s的wdm将逐渐成为产品的主流。其中一些厂商已经拥有160×10gbit/s的商用化产品，成为现在商用化速率最高的系统。但在10gbit/swdm系统中，也出现了一些新特点。

　　1.tmux4:1透明复用器的应用

　　现在大规模建设的是基于10gbit/s速率的wdm系统，而过去建设了大量的2.5gbit/s系统。为了更有效地利用光纤资源，有时候我们需要把正在运营2.5gbit/s系统的光纤腾置出来开10gbit/swdm系统，而过去2.5gbit/s系统必须接入到新建的wdm系统中。如果新建wdm系统每个波长支持1个2.5gbit/s传输在技术上是可行的，但是在经济上是不划算的，因为新建wdm系统都是按照10gbit/s设计的，增加了色散补偿模块等，传输2.5gbit/s速率成本高。而如果只是将几个2.5gbit/s设备复用到10gbit/ssdh端机中，则2.5gbit/s开销将被全部终结，原来已有的网络管理系统的各项功能也无法实施。现在厂商开发的所谓tmux设备，支持将4个2.5gbit/s信号透明复用为一个10gbit/s信号，2.5gbit/s开销信息将被写入10gbit/s开销未采用的字节中，保持开销传输透明，各个2.5gbit/s可以继续实施自己已有的功能，保证2.5gbit/s信号的透明传输，tmux类似于4×2.5gbit/swdm功能。输出端具备标准wdm工作波长，可以提高单个波长的利用率。

　　另外一些厂商在开发tmux的同时，还开发了反向tmux，即把10gbit/s速率信号解复用到4个2.5gbit/s进行传输，并且保持10gbit/s开销信号的透明性，10gbit/s开销信号将会被写入某个2.5gbit/s的未用开销中，在复用处再被取出来。对于一个超长复用段保护环，在某一个段落可能由于光纤pmd值偏大而不能开通10gbit/swdm，而其他段落采用的都是10gbit/s系统。在该段落可以先采用2.5gbit/swdm系统，加上反向tmux复用器，10gbit/s系统在该段落将以4个2.5gbit/s运行，并且能够保持10gbit/s开销的透明传输和aps倒换协议的正常工作，整个大环依然可以实施10gbit/s速率的复用段保护环技术，而不至于一段不合格的光纤影响整个网络规划。

　　2.raman放大器在wdm应用大量出现

　　raman放大器工作的基本原理是激拉曼散射效应，当一定强度的光入射到光纤中时会引起光纤材料的分子振动，进而调制入射光强产生了间隔恰好为分子振动频率的边带。低频边带称为斯托克斯线，高频边带称为反斯托克斯线，前者强于后者。当两个恰好分离斯托克斯频率的光波同时入射到光纤时，低频波将获得光增益，高频波将衰减，其能量转移到低频波上去，也就是短波长光能量将转移到长波长信号，这就是受激拉曼散射(srs)。raman放大器的最大特点是噪声系数小，正常edfa的噪声系数为5～7db，而raman放大器一般利用干线光纤做为其工作的媒质，其等效噪声系数很小。raman放大器典型噪声系数为0左右，以edfa的噪声系数6db计算，则raman放大器要小6db，而达到同样的光信噪比，则可以实现4倍距离的传输，意味着从目前500～600公里延伸到2000～3000公里。目前好几个公司都进行了现场试验，混合的raman放大器和edfa可以传输3000公里以上。这将有可能在一个国家内实现全光传送，即一个国家内的全光子网。从厂商提供的设计原则看，采用raman放大器系统，可以达到20个以上的光放段传输。目前的raman放大器增益还比较小(10db左右)，还必须与edfa共同工作才能达到25db以上的增益。大部分厂商采用的都是采用edfa+raman的策略，也有厂商声称自己的40gbit/swdm只采用raman放大器技术，采用双向喇曼泵浦技术，同时利用dcm色散补偿模块非线性强的特点进行喇曼泵浦放大，从而提高喇曼增益，可以达到25db左右。

　　3.fec功能对于10gbit/s速率以上wdm系统成为必需

　　在基于10gbit/s的wdm系统中，大部分公司都采用前向纠错技术fec。wdm系统一般在otu内配备带外fec功能，带外fec技术可以利用更多的字节，获得较高的增益。目前广泛采用的是g.975规定的海缆reed-solomon编码方法，这种方法虽然使开销增加了7%，但可以使osnr增益提高5～7db，由于otn系列建议的光网络节点接口g.709也确定了采用reed-solomon编码作为带外fec方案，所以基本上所有的制造厂商的wdm系统都选用reed-solomon编码，otu输入端的线路速率为10gbit/s，输出速率则为10.7gbit/s，有些公司如intel还推出了asic芯片。由于otu采用带外fec，信号速率从10gbit/s提高到10.7gbit/s,带来了时钟的变换，一般内部有时钟14/15的变换，所以抖动传递函数超标的可能性大大增加。设备制造设计不当时会引起otu抖动转移函数超标，在多级otu级联时会导致系统输出抖动严重超标。

　　为了应对40gbit/s更高速率和超长距离的传输，一些公司新近提出了super-fec方案，即占用开销由r-s的7%提高到25%，对光信噪比的改善能力也将提高到7～9db，比g.975规定的r-s提高2db左右，该编码方案正在标准化组织中进行讨论。