淺談WDM與OTN——光傳輸大容量技術

前言

網絡發展到今天，無論是在哪個國家和地區都離不開互聯網，互聯網的發展給人們的生活帶來了極大的便利，但是同時也帶來了網絡傳輸容量不足的問題。而在這些網絡傳輸當中，光纖網絡無疑是最為成熟以及普及的技術之一，但在如今的高帶寬時代所面臨的發展瓶頸下，光纖網絡傳輸容量已經不能滿足快速發展的互聯網信息數據業務應用需求。我們每天拿手機、電腦，可以流暢刷微博、看視頻、聊微信，上淘寶、點外賣……這些日常簡單不過的活動是需要有一個大容量運輸系統支持的，否則，微博、視頻、微信，淘寶、外賣信息是無法準確投遞到你的手機或電腦顯示屏上，在這個大容量運輸系統中，不得不提的一項技術就是WDM/OTN。

WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復用）是利用不同光波承載不同業務，實現在同一根光纖中同時傳輸多種業務的技術。OTN（Optical Transport Network，光傳送網）可以理解為WDM的優化升級版本。下面我們來聊一聊這兩種技術。

WDM是什麼？

如果將光纖比喻為高速公路，在WDM系統中用於傳輸業務的光波比喻為貨車，微博、視頻、微信等不同傳輸業務就相當於待運輸的包裹，這些包裹直接放到不同貨車上。如果不分車道，這些貨車都想進入光纖傳輸，那麼一擁而入會造成整條高速公路車流混亂無序，影響傳輸效率。有了WDM，不同傳輸業務就可以實現在同一根光纖上同時傳輸，相當於在高速公路上為不同車輛劃分車道，讓不同車輛在不同車道上同時跑起來，提高了傳輸效率。

同時，要保證交通順暢，需要區分車道，讓不同車輛各行其道。與公路交通劃分大車道和小車道類似，WDM系統中的車道劃分，分為兩種：CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，稀疏波分復用）和DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分復用），前者車道間隔（即波長間隔）較大，一般為20 nm，而後者間隔小，一般小於0.8 nm。

WDM系統由什麼組成？

是不是只要劃分車道，WDM就可以讓不同業務同時在一條光纖上傳輸了？事情並沒有那麼簡單，我們一起來看下WDM是如何做到的吧！

用專業術語來說，WDM系統一般由OTU（Optical Transponder Unit，光轉發單元）、合/分波單元、監控信道和光放大單元組成。

那麼，WDM的各部分是如何協同配合，共同完成業務傳輸呢？下面讓我們一起了解一下業務在WDM中的傳輸過程。

• 業務要在WDM中傳輸，首先需要將業務送到WDM的專有車輛（即OTU單元），將這些業務信號轉換為WDM所認識的標準波長光信號。

• 承載着業務的標準波光信號車輛，駕駛到檢查站（即合波單元），通過檢查站安排進入不同車道，一車一道同時在高速公路上行駛。

• 車輛的行駛狀況需要通過巡邏車也即監控信道執行監督，確保業務傳輸正常。

• 如果運輸距離較長，還需要讓車輛駛入統一加油站，即通過光放大單元，對業務信號再生放大，確保業務長途運輸無損壞。

• 業務運輸到終點站時，車輛再從檢查站（即分波單元）出來，分流到對應的接收客戶終端出口，業務從車輛卸貨下來，即通過OTU單元轉換成客戶業務信號（也就是無波長信息的業務信號），送到客戶手中。

OTN又是什麼？

從上面簡單介紹中，我們不難總結出WDM技術最大優勢是很好利用了光纖的資源，可以提供大容量的傳輸數據能力。但是WDM還有以下明顯缺點：

• 如果WDM車輛上的業務“包裹”在運輸過程中出錯了，沒辦法識別。即WDM系統對業務的監控管理運維能力弱。

• 如果某業務在WDM系統指定波道傳輸後，該波道不能再給其他業務使用，會造成資源浪費。就好比，在高速公路上，每種車輛走的車道是固定，如果該車道空閑，其他類型車輛也是不可以走此車道的。

隨着通信網絡的發展，數據網絡上的數據量急速激增，專家們不得不再繼續開發WDM的潛力，改善WDM的能力，於是一種新技術誕生了——OTN。

前面說WDM系統類似高速公路交通系統，OTN則是升級版高速公路交通系統，其升級功能主要表現在下面兩方面：

• 增加運維規則，具體措施是增加了幀結構，提升業務的監控管理運維能力。

從上面簡化WDM與OTN系統對比圖中，可以看出：

在WDM系統中，僅是將進入WDM系統的無波長信息的業務轉換成有波長信息業務，放到WDM系統傳輸。也就是說，WDM系統對所傳輸的業務沒監督機制，只保證業務可以傳輸到接收端。

在OTN系統中，提供了一套業務放到OTN系統的規則，也就是所說的幀結構要求。進入OTN系統的業務，會先根據OTN幀結構要求打包，即加入監控管理運維的信息，然後再轉換成帶波長信息的業務放到OTN系統傳輸。

• 增加電交叉功能，使得OTN系統可以分別處理客戶業務信號和波分信號

前面講“WDM系統由什麼組成時”，提到WDM系統可以傳輸客戶業務，首先需要將客戶業務信號轉換成波分信號，傳統的WDM系統在處理此功能時，是直接通過同一塊單板實現，對應每種客戶業務均需要佔用一個光波承載。當網絡的客戶業務類型越來越多的時候，為了這些業務可以在WDM系統傳輸，一方面需要開發承載這些業務的新單板，會增加網絡建設成本；另一方面這些業務也會佔用更多光波，導致資源緊張。因此，OTN系統引入了電交叉功能，這功能好比在傳統WDM運輸系統增加了貨物調度中心。貨物調度中心將進入OTN運輸系統的不同貨物（即不同業務），打包並調度放到不同車輛（即用不同光波承載）。

貨物調度中心的好處是：如果網絡增加新客戶業務，就僅需要增加接入新業務的客戶側單板，借用線路側已有單板運輸業務，節省網絡建網成本。同時，當某個車道的貨車有空閑時，可以通過貨物調度中心，隨時往貨車加載客戶業務，避免貨車在車道上空載運行，浪費資源。

總結一下，OTN實際是對WDM的優化，更進一步提升WDM系統的運維能力和資源靈活調度能力。

飛速（FS）WDM和OTN

飛速（FS）WDM和OTN系列產品具有高容量和高可擴展性。飛速（FS）OTN解決方案使高速運營商接入網絡更快、更具成本效益、更易於管理，為滿足未來需求奠定了堅實的基礎。飛速（FS）精心設計的OTN解決方案，包括每一個設計、組裝、集成、測試和交付階段，針對短途、DCI、城域和長途網絡進行了優化，在這些網絡中，靈活性、空間和電力都非常重要，非常適合校園、企業、運營商和數據中心。

飛速（FS）光傳輸網絡解決方案可分別支持10G/25G到100G/200G的城域網或長途網。它不僅提供了標準化而且可擴展的解決方案，包括完整的產品線-CWDM/DWDM多路復用器、OEO轉發器、EDFA（摻鉺光纖放大器）、DCM（色散補償模塊）、OLP（光線路保護）、光學性能監測（OPM）、紅/藍濾波器模塊、NMU卡，以及具有1U/2U/5U可用選擇的託管機箱。

總結

總結一下WDM與OTN的關係：

• WDM波分復用相當於OTN的線路光層技術；

• OTN的核心技術為數字包封技術、交叉（光、電）。

當前，這兩種技術已經融合在一起，以實現精細化智能化的大容量長距離傳輸。因此很多時候我們都以WDM/OTN來描述。

總之，WDM/OTN技術在信息數據量高速膨脹的今天，充當著數據網絡的大容量運輸系統，不斷以更高可靠性、更高靈活調度能力、更高資源利用率傳送着這些信息數據“貨物”。