基于波分复用技术的虹桥机场光传输网络设计及应用

1虹桥机场光传输网络的现状分析

虹桥机场光传输网络为管理局、空管局、机场集团、各大航空公司以及其他驻场单位提供了业务传输保障,它采用的是多种业务接入方式,例如E1、RJ45、模拟线等。但是机房分布较散、组网复杂、缺乏统一网管、无网络保护手段、光纤利用率低下等因素限制了光传输网络今后的发展。尤其是近年来随着民航业务的不断发展,用户对大带宽业务的需求日益增加,如视频会议、1P电话会议等,以现有部分在用比较集中的业务光缆为例,如表1所示,早期敷设的业务光缆已严重不足。

由表1可以看出,目前虹桥机场大部分光缆的利用率已经高达70%以上甚至即将满载。随着航班量不断增多和信息化建设的不断推进,光纤需求还将进一步加大。

另外,对业务光缆即将满载的西区综合业务楼—气象观测楼所有用户进行统计,得出以下结论:

(1)用户业务接入类型集中在气象数据库、监控信号、雷达信息引接、运营商信号覆盖等。(2)用户接入方式多样化,包括E1、光纤、以太网等。

(3)用户业务带宽基本在100M以下,其中雷达、转报、VHF等业务仅需2M低速带宽即可实现传输。

而单芯光纤的理论传输带宽可以达到25THz,说明目前我们对单芯光纤带宽的利用率不足十万分之一左右,因此'一纤多波'的波分复用技术(wDM)将是一种有效的扩容方法,可以很好地解决光纤资源利用率低的问题。

2波分复用技术原理及特点

2.1WDM技术原理

在光纤通信系统中可以采用光的频分复用方法提高系统的传输容量。在接收端将各个信号光载波分开。在光的频域上由于信号频率差别比较大,所以频率上的差别一般采用波长来定义,这种复用方法称为波分复用。wDM技术是为了充分利用单模光纤低损耗区未利用的巨大带宽资源,将光纤的低损耗窗口根据信道光波的波长不同划分成若干个信道,将光波作为信号的载波。不同的波分复用器,取决于所允许的光载波波长的间隔大小不同,能够复用的波长数量也会不同。目前8波长和16波长系统比较普遍。wDM技术通过频域的分割来实现每个波长通路。每个波长通路占用一段光纤的带宽,与过去同轴电缆FDM技术不同之处在于:(1)传输媒质有所不同。同轴电缆系统是电信号上的频率分割利用,而wDM系统是将光信号上的频率分割利用。(2)传输信号及速率不同。在每个通路上,同轴电缆系统用来传输的是4kHz语音信号的模拟信号,而wDM系统目前每个波长通路上传输的是2.5Gbit/s的sDH数字信号或者l0Gbit/s的sDH数字信号。

2.2WDM技术的主要特点

近几年,由于wDM技术拥有明显的优势,其在市场上得到了快速发展,主要特点有:(1)利用了光纤的带宽资源,可以使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至数十倍。在单模光纤中传输多波长复用,在大容量长途传输时可以节约大量光纤资源。(2)无需对原有系统做较大的改动即可利用wDM技术进行扩容。同一光纤中传输的信号波长由于彼此间独立,因而特性完全不同的信号可以实现同时传输,完成模拟信号、数字信号以及PDH信号和sDH信号等各种业务信号的综合与分离。一个wDM系统可以承载1P、ATM等多种格式的业务信号。利用波分复用技术可以通过增加一个附加波长引入任意想要的新容量或新业务,实现网络恢复和交换,建成未来透明的、具有高度生存性的光传输网络。

3波分复用设备在虹桥机场应用的可行性分析

由于虹桥机场用户单位繁多,对业务的需求各有不同,为了更好地验证波分复用设备在虹桥机场应用的可行性,我们选取CTC厂家生产的CwDM设备,将设备放置在西区综合业务楼和航管楼,对现网常用的三种业务接入方式进行测试,最终得出测试结论。

3.1百兆双纤光电收发器组网测试

使用百兆双纤光电收发器进行组网,两台CwDM设备通过单模光纤互联。本次测试使用波长为1550nm的端口,通过光纤接入百兆双纤光电收发器。

航管楼测试终端配置1P地址:192.168.1.2,子网掩码:255.255.255.0:西区综合业务楼测试终端配置1P地址:192.168.1.1,子网掩码:255.255.255.0。通过两终端对ping的方式对本组网的以太网业务进行测试,组网及测试结果如表2所示。

3.2百兆单纤光电收发器组网测试

使用百兆单纤光电收发器进行组网,两台CwDM设备通过单模光纤互联。本次测试使用波长为1610nm的端口,通过光纤接入百兆单纤光电收发器。

航管楼测试终端配置IP地址:192.168.1.2,子网掩码:255.255.255.0:西区综合业务楼测试终端配置IP地址:192.168.1.1,子网掩码:255.255.255.0。通过两终端对ping的方式对本组网的以太网业务进行测试,组网及测试结果如表3所示。

测试过程中发现,使用单纤光电收发器进行组网时,光电收发器上的光纤指示灯异常,同时测试终端互ping无法ping通。

4基于波分复用技术的虹桥机场光传输网络方案设计

基于波分复用技术的传输网,主要可以用于解决虹桥机场范围内的专线用户信号的传输问题。虹桥机场现有的专线用户信号传输基本上是点对点方式,采用传统的PDH设备以及一条光缆加协转传输,随着东区电话站机房的拆迁或搬迁,今后原有、新增的用户信号传输也将全部移到以西区指挥基地为核心,因此面对东区大量用户的各类专线需求,如还是使用传统的一个业务一条光缆传输的方式,将会消耗海量的东区至西区的光缆和管道资源,同时传统的PDH设备既满足不了高带宽传输的要求,还面临设备老化和监控方式单一低效的问题,无法满足在西区运行指挥基地建成后新增的大量数据传输通信的需求。

因此,基于上文对波分复用技术的讨论和分析,我认为未来可以在西区指挥基地新建一套基于波分复用技术的传输网。波分设备提供千兆以上高带宽传输,千兆以下小颗粒业务由波分设备下接MsTP设备来实现。其中波分传输平面将建设一套含三个节点的40波的环网,包括西区指挥基地、塔台、空管局新楼。网络采用层次化的分级结构,由骨干汇聚层、业务接入层组成,骨干汇聚层选用基于波分复用技术的设备,通过光纤系统组成一张虹桥地区波分环网,用于进行数据的汇聚及各个不同方向的波长级业务传输。因为成环,所以整个传送网具有较强的网络保护能力,提升了整网的安全性和可靠性,再配置一套网管系统,实现对整网设备的统一集中管理。

5结语

本文通过对虹桥机场光传输网络的现状和发展进行分析,阐述了波分复用技术相关概念,进行了波分复用设备的组网测试,并设计了基于波分复用技术的光传输网络方案,得到以下结论:(1)wDM技术的应用可以使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍,提高传输速率,解决传输带宽瓶颈问题。(2)通过对现有网络业务的需求、带宽分析,总结出wDM技术在解决带宽需求、节省纤芯、降低成本等方面的优势。(3)本文提出了一套可行的基于wDM技术的光传输网络建设方案,以应对大颗粒业务的增长需求,在解决现网传输纤芯不足等问题方面具有借鉴意义。