发信人: jcy (俏皮小花仙), 信区: CRC
标  题: WDM技术的现状与发展趋势
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年12月12日13:00:43 星期二), 站内信件

 电　信　科　学
TELECOMMUNICATIONS SCIENCE
1998年 第9期 No.9 September 1998 科技期刊 
WDM技术的现状与发展趋势

张成良
（电信传输研究所　北京100045）
韦乐平
（电信科学研究规划院　北京100083）

　　摘要　　本文讨论了当前WDM系统存在的问题以及WDM与SDH、WDM与“全光网”
之间的关系，并对“全光网”的发展进行了一些展望，最后对我国干线网中WDM系
统的发展提出了建设性建议。

　　关键词　波分复用　全光网　网络管理

1　WDM技术简介

　　传统的扩容方法是采用TDM（时分复用）方式，即对电信号进行时间分隔复用
。无论是PDH的34 Mbit/s－140 Mbit/s－565 Mbit/s，还是SDH的155 Mbit/s－622
 Mbit/s－2 488 Mbit/s－9 952 Mbit/s，都是按照这一原则进行的。据统计，当
系统速率低于2．5 Gbit/s（含2．5 Gbit/s），系统每升级一次，每比特的传输成
本下降30％左右。因此，在过去的系统升级中，人们首先想到并采用的是TDM技术
。

　　采用时分复用（TDM）方式是数字通信提高传输效率、降低传输成本的有效措
施。但是随着现代电信网对传输容量要求的急剧提高，利用TDM方式已日益接近硅
和镓砷技术的极限，例如对于现在的10 Gbit／s，TDM已没有太多的潜力可挖，并
且传输设备的价格也很高，光纤色度色散和极化模色散的影响也日益加重。人们正
越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用，即从光域上用各种复用方式来改进传输
效率，提高复用速率。

　　从1996年起，新一代超高速光缆系统出现了，其中最具代表性的就是波分复用
（WDM）系统。所谓WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资
源，采用波分复用器（合波器），在发送端将不同波长的光载波合并起来并送入一
根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不
同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（
不考虑光纤非线性时），因而双向传输的问题很容易解决，只需将两个方向的信号
分别安排在不同波长传输即可。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同
，从2个至几十个不等，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。

　　波分复用技术的主要特点如下：

　　——可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输
增加几倍至几十倍。现在人们所利用的只是光纤低损耗频谱（1 310 nm～1 550 
nm）极少的一部分。即使全部利用掺饵光纤放大器（EDFA）的放大区域带宽（1 
530 nm～1 565 nm），也只是占用它带宽1/6左右。WDM技术可以充分利用单模光纤
的巨大带宽（约25 THz），从而一劳永逸地解决传输的带宽问题。

　　——使N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以节约大
量光纤。另外，对于早期安装的芯数不多的光缆，利用波分复用技术可以不必对原
有系统做较大的改动，进行扩容比较方便。

　　——由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输特性完全不同的
信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号，以及PDH
信号和SDH信号的综合与分离。

　　——波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关。在
网络扩充和发展中，是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务（例如CATV、HDTV和
B-ISDN等）的方便手段。通过增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容
量。

　　——利用WDM技术选路来实现网络交换和恢复从而可能实现未来透明的、具有
高度生存性的光网络。

　　到目前为止，几乎所有商用化的WDM系统都是用于国家骨干网的超大容量传输
，这也是可以理解的。因为EDFA的应用可以大大减少长途干线系统SDH中继器的数
目，从而降低成本。另外敷设比较早的光缆，芯数较少，要扩容时没有纤芯可用，
只有采用WDM技术。对于国家长途网而言，采用WDM技术进行扩容是经济的，距离越
长，节省成本就越多。

　　我国去年引进了第1条8波长WDM系统（西安—武汉工程），目前正在建设中。
今年，将有11条干线陆续采用8波长的WDM系统进行扩容。

2　WDM系统存在的问题

　　从今年起，我国的干线光缆将进入WDM系统的大规模建设时期。但是，对于
WDM系统来讲，还存在着几个尚待解决的重要问题。

　　（1）波长的标准化

　　波长标准化的必要性越来越迫切。无论是对于将来建立透明的光网络，正在兴
起的光交换，以及未来光网络的“虚光波长通路”选路技术，波长的标准化已成为
必然。没有标准光波长的支持，无法实现真正的光传送交换网络。从现在的标准化
程度看，以193．1 THz为参考频率，波长频率间隔100 GHz的划分受到越来越多国
家的认可和欢迎。间隔取100 GHz是合理的，既保证了在1 550 nm波长区的波长数
目，又考虑了当前激光器元件的技术水平。

　　ITU-T给出了以193．1 THz为标准频率、间隔为100 GHz的41个标准波长，但在
现在的实际系统中，考虑到当前干线系统应用WDM系统的主要目的是为了扩容，41
个波长全部应用的可能性极小。因而有必要现在确定几个波长作为近期发展WDM的
技术要求。这对我国波分复用技术的发展有着重要意义，主要考虑是：① 这是达
成横向兼容性的第一步，可以保证各个厂商的产品在波长上趋于一致，消除现在必
须采用的波长转换器等设备，减少不必要的花费。② 为不同厂家的产品在物理层
上互联提供可能。目前，我国已初步选定8个波长作为光缆干线扩容的首选波长。


　　（2）WDM系统的网络管理

　　在现阶段，对于实际运行的WDM系统，它既可以承载标准的SDH信号，也可以承
载PDH信号或其它任何不受限的数字信号或模拟信号。因而WDM的网络管理系统也应
与其传送的信号的网管分离，在现阶段至少在EM层要彻底分开。WDM系统的网管系
统应该独立于其承载系统的网络管理，对现在的干线工程来讲，就是独立于SDH的
网管系统。WDM系统的网管系统只负责对光线路系统的管理，包括波分复用器、光
放大器、监控信道等。WDM系统的网管与SDH网管平行，通过Q接口同时送给上层的
TMN。有些告警信息也许会在WDM系统的网管和其承载的业务网管上（如SDH系统）
同时表现出来。当光缆被切断时，两个网管平台上都有反应。如何进行两网管的协
调，做到各司其职正成为大家关心的课题。

　　WDM系统的网络管理可能是对WDM系统及全光网的最大考验，失去了电信号的接
入，系统运营者比较难于评估信号质量和系统传输性能，在光域上加入开销和光信
号的处理技术还有待发展。在功能完善的WDM网管系统出现之前，WDM系统还不能被
称作一个成熟的光传输系统。

　　（3）WDM系统的网络拓扑

　　现在WDM系统只是基于点到点的方式，还没有形成“网”的概念。目前世界上
大规模建设的WDM系统几乎无一例外的都是点到点的系统，而且大部分没有采用
OADM。在有业务上下的节点上，采用了复用器/解复用器的背对背方式，非常不灵
活，难以组网。缺乏OADM和OXC支持的WDM系统目前只能是干线光纤通信系统的经济
有效和现实可行的扩容方式，而不是一种理想的组网模式。

　　虽然全光网的概念已经提出，但其具体的网络拓扑、组网原则等还不清楚。因
而现在建设的WDM 系统如何最大程度地与未来的“全光网”发展方向保持一致成了
人们最关心的问题。在当前的WDM系统建设中，如何避免与“全光网”的发展趋势
相背离，以利于WDM系统与未来“全光网”接轨确实是一个难题。因为到现在为止
对于“全光网”，人们也只有一个模糊认识。这种认识的加深和细化依赖于技术的
发展和突破。

　　（4）WDM系统的初级阶段与我国的大规模建设

　　从发展上看，点到点的WDM系统只是“全光网”的第一步。当前，就点到点
WDM系统本身而言，它的发展和应用也只是处于初级阶段，还存在不少问题，如横
向兼容性、光波长的标准化等。另一方面，光电器件以超乎人们想象力的速度发展
，WDM系统也以日新月异的速度发展着。因而，WDM系统具有相对的不成熟和快速发
展演变的双重性。在这种形势下，我国在建设WDM系统时应采取慎重的态度。对于
那些确实不能满足需求的干线光缆现在可以采用WDM系统进行扩容。而对于那些在
近期内可以满足网络要求的干线就不一定马上引进WDM技术，可以等一段时间，在
网络有需求时，采用更成熟的WDM系统。

3　SDH与WDM的关系

　　现在实际应用的WDM系统的客户层信号都是基于SDH的，也就是N×2．5 
Gbit/s（10 Gbit/s） SDH的系统，但这并不是说WDM系统只能承载SDH信号。WDM系
统的一个最重要特点是与业务无关，也就是说业务透明。它可以承载各种格式的信
号，无论是PDH、SDH，还是未来的IP、ATM信号。

　　SDH和WDM的相同点在于都是建立在光纤这一物理媒质上，利用光纤作为传输手
段。但两者也有本质的区别，WDM是更趋近于物理媒质层（光纤、光缆）的系统，
它是在光域上进行复用，现在是点到点的应用，以后加上OXC、OADM构成网的概念
。而SDH则是在电路层实施的“光同步传送网”技术，它提出了一整套传送网的国
际标准，不仅规定了复用方法，还描述了组网原则。相对于WDM技术而言，SDH与
PDH、ATM信号一样，都只是WDM系统所承载的业务。也就是说，SDH和WDM之间是客
户层与服务层的关系。现在WDM技术的应用似乎只有一个客户——SDH系统，但实际
上它具有承载多客户信号的能力。随着网络的演进和发展，透明性的增加，WDM将
会承载越来越多的不同的信号，拥有越来越多的客户，形成真正的多色网。

　　也有人认为，随着全光网的发展，全光网络最终会直接面对各种业务网，如
IP、ATM或可能出现的其他格式信号，不再需要SDH作为传输手段，其中Cisco和
Ciena就持这种观点。他们认为：SDH的复接设备最终将会被淘汰，未来的网络将基
于分组和基于信元的协议，数据交换机和高速路由器直接通过光网络的WDM设备相
连接，以STM-16的速率进入网络，应用于话音和低速数据的SDH复接设备就不再需
要了。但是，这只是一种长远的目标。可以相信：SDH会在一个很长的时期内继续
存在，特别是对于数据业务量不算太大、以电路交换为主的国家。另外SDH网络具
有的许多优点还没有充分发挥，没有形成真正意义上的“光同步传送网”。
 



图1　全光网的分层结构

　　WDM现在的应用只是点到点的方式，还没有“网”的概念，但现在ITU-T正在做
工作，试图形成一个光层的网络，也称为全光网。从组网技术的发展来看，传输网
的下一步发展应是在SDH电层面以下建设全光网层面，届时传输网将在拓扑上分为
光、电两层面。全光网的提出和其可能的巨大潜力将会给传输带来又一次革命。

4　全光网的发展前景

　　“全光网”是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。“全光网”的提
出是一个重要概念，特别是对于我国这样一个幅员辽阔、具有庞大干线网的国家。
“全光网“的建立将在干线网的交叉节点上引入光交叉连接（OXC）和光波长变换
，从而形成端到端之间的“虚波长”通路，实现用户端到端的全光网络连接。这将
使电路之间的调配和转接变得简单和方便。从发展趋势看，形成一个真正的、以
WDM技术及光交换技术为基础的光网络层，建立纯粹的“全光网”，消除光电转换
的瓶颈已成为光通信发展的必然趋势，它完全符合“传送网”的分层化，在电路
DXC和ADM之下提出了一层新的光网络层，简化了网络结构，提高了网络可靠性。并
且与业务和承载信号无关，具有重要的现实和长远意义，图1给出了按这种思路的
“全光网”分层结构。

　　当然，全光网的发展还处于初期阶段，但它已显示了良好的发展前景，ITU-T
正在加速这方面的标准化进程。

5　结束语

　　从光纤问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输速率在过去10年中大约
提高了100倍左右。预计在未来10年中，系统速率将再提高100倍左右。在超高速网
络中，若继续采用原有的电DXC或ADM设备，节点设备将变得庞大复杂且实现难度大
，超高速传输所带来的经济效益将被转接费用升高所抵销。把交叉连接和分插复接
从电信号形式上升到直接以光信号形式进行，建立透明的“全光网络”是技术发展
的必由之路。而作为“全光网”的基础技术——WDM系统的应用也是必然的，只是
时间的早晚。考虑到当前WDM系统的不成熟性和快速发展演变性，我们在建设和引
进点到点的WDM系统过程中，一定要采取实事求是的态度，既要积极，又要慎重，
尽可能地采用成熟的系统，实现最大程度的标准化，以利于向“全光网”的发展和
演化。

　　点到点WDM系统作为全光通信的第一步，也是重要一步，它的应用和实践将为
全光网提供有益的经验，对全光网的发展有着举足轻重的影响。

The Present Status and Developing Direction of WDM Technology

Zhang Chengliang
（Research Institute of Telecommunication Transmission， Beijing 100045
）
Wei Leping
（China Academy of Telecommunication Research and Planning， Beijing 
100083）

Abstract　In this paper，we discuss some problems related to WDM system
，the relationship between WDM and SDH，WDM and all optical network．
Some suggestions on strategies of national backbone networks are also 
presented．

Key words　WDM，all optical network，network management

（收稿日期：1998-07-24）
 

--

有朝一日寒霜降  只见青松不见花

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.228.205]