光通信的大容量传输技术——WDM/OTN，你了解吗？

DOICT观察者 2022-06-26 发布于江苏

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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。

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。

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。

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。