7.2.2　DWDM

如果使用光纤传输单股数据流成本昂贵，效率也不高。波分复用（Wavelength-Division Multiplexing,WDM）可以在单根光纤之上传输多股相互独立的数据流，能够更好地利用给定光纤的带宽。每一股数据流都可以在单根光纤上采用不同波长（aka lambda）传输。采用WDM技术，多个云IaaS租户可以共享一根光纤，密集地址波长能够在单根光纤上增加更多信道（带宽），DWDM就属于这样的技术。

DWDM定位

对于很多SAN工程师而言，DWDM是一种理想的SAN扩展机制，它可以实现：

·非常高的扩展性

·非常低，可预计的时延

·还算长的距离

DWDM也能满足管理系统连接（Enterprise System Connection,ESCON）解决方案的要求，还可以用在光纤连接（Fiber Connection,FICON）及FC上。虽然DWDM支持长距离FC SAN扩展，不过距离依然受到应用（更多细节，请参考7.1.2节中“同步和异步复制”的相关内容）和FC流控制机制（更多细节，请参考7.1.2节中“远距离光纤通道FC流控制”的相关内容）的限制。同步复制要求在长距离范围实现高带宽及低延时，DWDM能够满足这些要求，使得它非常合适于同步复制应用。

说明：除了DWDM,FCIP也支持FICON。

不过，财务总监将会发现DWDM的造价（主要的权衡）稍微有些高昂：

·DWDM设备比其他方案的设备更昂贵。

·租用暗光纤的成本较高。

·DWDM服务不如SONET或SDH应用广泛，如果采用DWDM，企业可能需要自己实现和管理DWDM体系。

·DWDM的健壮性不如SONET/SDH，这也会增加其管理成本。

DWDM功能回顾

ISL的两个FC交换机之间的单根光纤对只使用了两个交换机间的单个通道的波长，借助DWDM，用载波间距为0.4nm（50GHz）将1550nm波长范围的红外波段分成离散的波长或lambdas（λ），使得多个通道可以共享单根光纤对。每一DWDM lambdas能够支持全双工FC、ESCON、FICON或以太网通道（端口通道）。

说明：DWDM系统主要使用C-及/或L-band波段，工作波长在1500nm或更高的范围。波长（λ）的计算公式为λ=c/frequency,c为每秒光的速度，以米为单位，频率是Hertz，λ以米为单位。

基本的DWDM组件包括：发射器和（反）复用器。图7-9展示了一个简单的DWDM配置。DWDM发射器将每个信道转换成自己特定的lambda，然后复用到DWDM（反）复用器间的2.5Gbps、10Gbps或者40Gbps链路上。

图　7-9　简化的DWDM网络

说明：100G波长有望2011年在某些产品网络中出现，到2012年，第一代100G DWDM光纤网络传输部署将进入商业化进程。

DWDM距离容量

在开始讨论各种可能DWDM容量限制因素之前，有必要研究一些光纤DWDM的组件，这些组件在增强或破坏距离容量方面扮演了重要角色。可选DWDM组件包括：

·光纤放大器：对于长距离而言，增益平坦光纤放大器能够增强信号至更远的范围或在信号离开本地站点前，预先对信号进行放大。最常见的光纤放大器是掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier,EDFA），常规EDFA的工作波长为1530nm～1563nm。

说明：Cisco ONS 15501属于EDFA设备，工作波长为1530 nm～1563nm。

·分散补偿单元（Dispersion Compensation Unit,DCU）：可使用DCU来阻止长距离中因光纤信号分散而产生的信号衰减。超过50km的10千兆以太网及FC，有可能需要部署DCU。

·光分插复用（Optical add drop multiplexer,OADM）：可以部署OADM以增加信号疏导的灵活性。OADM允许光纤上的特殊波长被分接出（去掉）并复接出（增加），同时也不会影响所有其他波长。经过一个OADM过滤器的波长将会经历少量的信号衰减。

·可调光衰减器（Variable Optical Attenuator,VOA）：DWDM环形拓扑结构使用OADM后需要增加VOA。OADM向环网注入一束新波长时，该波长的信号将会比环网当前点其他波长更强一些。VOA将会衰减（降低）新到来的波长的能量，使得它能够与其他波长能量进行匹配。

DWDM距离通常会被分成三类：办公室内部（0～300km）、长距离（300km～600km）以及超长距离（600km～2000km），但实际距离容量仍然受到以下因素限制：

·传输距离超过100km以上时，就需要进行放大或再生。

·通过放大操作，一个DWDM链路的端到端距离可以至200km，如果距离更长，二次放大将使得光纤信号发生变形。

·通过再生，一个DWDM链路的端到端距离可以变得更长，但再生过程中将会产生额外的延时。

·DWDM链路的最大距离依赖于链路使用的组件，包括光纤放大器、DCU、VOA、OADM等。

DWDM链型拓扑

要实现DWDM，最简单的方法是利用点到点拓扑。图7-10拓扑图展示了一个简单的未受到保护的点到点拓扑，拓扑连接主DC与远程DC，实现了数据镜像和快照应用，能够支持备份和DR应用。对于一个受保护的点到点拓扑（操作），两个站点必须通过两对光纤而不是仅通过一对光纤连接。

图7-10的底部展示了一个总线拓扑，此时多个站点通过链型模式相互连接。在中心站点与远程站点间使用了特定波长（或lambdas）。这种拓扑可以用来连接一个MAN网络中的多个部门，总线拓扑仅能提供有限的保护能力。

图　7-10　DWDM线性拓扑

DWDM环形拓扑

MAN网络通常会部署DWDM环形拓扑，它能够覆盖数十公里的范围。环形拓扑能支持任意点到任意点的传输（就像在网状环形中一样），也可以使用hub和星型结点（集中星型拓扑）。可以单向传输，也可以是双向传输。

图7-11左边展示了一个集中式的环形拓扑，使用DWDM将企业DC与三个远程站点连接起来，这样的拓扑也称为集中星型（hub and spoke），因为每一个分支结点逻辑上只和中心结点相连。在hubbed环形结构中，hub可以使用终端的复用/解复用设备，每个分支结点必须同时配备OADM模块。在图7-11左边，协作HQ站点为hub，远程站点使用了OADM，以便增加或减少指定波长。在分支结点，可以增加或去掉一个或多个波长，此时其他波长仍然可以透明地通过。

图　7-11　DWDM环形拓扑

这种网络拓扑借助环形交换容量，增强了系统的可靠性和可获得性。使用单信道无向连接路径交换或双向路径交换能够支持环形交换。如果任意站点间的光纤断掉了，站点间的通信不会因此而被破坏掉。不过，这时候还是不得不考虑成本问题。环形拓扑通常适合一个MAN网络或者是某个部门的环境，也可以通过放大和再生将它们扩展到很远的距离。

图7-11的右边展示了一个网状环形拓扑，此时每个站点都与某个DWDM（解）复用器相连。在这种配置方案中，每对站点间都使用特定波长（或lambdas）。网状环形提供了一个逻辑上的满网状，因而每个站点都可以与其他站点进行通信。如果不要求这一点，单独站点就只能通过特殊的lambdas与其他指定的站点或结点组，就成了部分网状结构。