光波分復(fù)用技術(shù)講座-信息產(chǎn)業(yè)部

1、.精品資料網(wǎng)cnshu25萬份精華管理資料，2萬多集管理視頻講座：.；精品資料網(wǎng)cnshu 專業(yè)提供企管培訓(xùn)資料 光波分復(fù)用技術(shù)講座 第一講 WDM技術(shù)的根本原理 信息產(chǎn)業(yè)部電信研討院 xxx目前，WDM波分復(fù)用技術(shù)開展非常迅速，已展現(xiàn)出宏大的生命力和光明的開展前景，我國的光纜干線和一些省內(nèi)干線已開場采用WDM系統(tǒng)，并且國內(nèi)一些廠商也正在開發(fā)這項技術(shù)。為協(xié)助 讀者了解和熟習(xí)這一新技術(shù)，我們組織了該系列講座。第一講是WDM技術(shù)的根本原理；第二講引見WDM系統(tǒng)中運用的光電器件的種類及其主要原理，以及它們的運用情況；第三講引見WDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，特別是信息產(chǎn)業(yè)部剛剛制定發(fā)布的1682.5Gbs W

2、DM系統(tǒng)規(guī)范，并予以較詳細的闡明；第四講主要是關(guān)于WDM系統(tǒng)管理方面的要求，以及WDM和SDH網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系；第五講是關(guān)于WDM系統(tǒng)測試方法和相關(guān)儀表；第六講主要討論采用0ADM組環(huán)的技術(shù)，另外還將討論基于OXC和0ADM的全光網(wǎng)技術(shù)。歡迎讀者朋友隨時對該講座提出意見和要求熱線1 概述在過去20年里，光纖通訊的開展超乎了人們的想象，光通訊網(wǎng)絡(luò)也成為現(xiàn)代通訊網(wǎng)的根底平臺。就我國長途傳輸網(wǎng)而言，截止到1998年底，省際干線光纜長度已接近2O萬km。光纖通訊系統(tǒng)閱歷了幾個開展階段，從80年代末的PDH系統(tǒng)，90年代中期的SDH系統(tǒng)，以及近來風(fēng)起云涌的WDM系統(tǒng)，光纖通訊系

3、統(tǒng)本身在快速地更新?lián)Q代。波分復(fù)用技術(shù)從光纖通訊出現(xiàn)伊始就出現(xiàn)了，兩波長WDM13101550nm系統(tǒng)80年代就在美國AT&T網(wǎng)中運用，速率為21.7Gbs。但是到90年代中期，WDM系統(tǒng)開展速度并不快，主要緣由在于：1TDM時分復(fù)用技術(shù)的開展，155Mbs622Mbs2.5Gbs TDM技術(shù)相對簡單。據(jù)統(tǒng)計，在2.5Gbs系統(tǒng)以下含2.5Gbs系統(tǒng)，系統(tǒng)每晉級一次，每比特的傳輸本錢下降3O左右。正由于此，在過去的系統(tǒng)晉級中，人們首先想到并采用的是TDM技術(shù)。2波分復(fù)用器件還沒有完全成熟，波分復(fù)用器解復(fù)用器和光放大器在90年代初才開場商用化。1995年開場，WDM技術(shù)的開展進入了快車道，特別是基

4、于摻餌光纖放大器EDFA的1550nm窗口密集波分復(fù)用DWDM系統(tǒng)。Lucent率先推出82.5Gbs系統(tǒng)，Ciena推出了162.5Gbs系統(tǒng)，實驗室目前已達Tbs速率，世界上各大設(shè)備消費廠商和運營公司都對這一技術(shù)的商用化表現(xiàn)出極大的興趣，WDM系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)有了較廣泛的運用。開展迅速的主要緣由在于：1光電器件的迅速開展，特別是EDFA的成熟和商用化，使在光放大器15301565nm區(qū)域采用WDM技術(shù)成為能夠。2TDM10Gbs面臨著電子元器件的挑戰(zhàn)，利用TDM方式已日益接近硅和鎵砷技術(shù)的極限，TDM已沒有太多的潛力可控，并且傳輸設(shè)備的價錢也很高。3已敷設(shè)G.652光纖1550nm窗口的高

5、色散限制了TDM10Gbs系統(tǒng)的傳輸，光纖色度色散和極化模色散的影響日益加重。人們正越來越多地把興趣從電復(fù)用轉(zhuǎn)移到光復(fù)用，即從光域上用各種復(fù)用方式來改良傳輸效率，提高復(fù)用速率，而WDM技術(shù)是目前可以商用化最簡單的光復(fù)用技術(shù)。從光纖通訊開展的幾個階段看，所運用的技術(shù)都與光纖親密相關(guān)。80年代初期的多模光纖通訊，所運用的是多模光纖的850nm窗口；80年代未、90年代初期的PDH系統(tǒng)，所運用的是單模光纖1310nm窗口；1993年開場的SDH系統(tǒng)開場轉(zhuǎn)向1550nm窗口；WDM是在光纖上實行的頻分復(fù)用技術(shù)，更是與光纖有著不可分割的聯(lián)絡(luò)。目前的WDM系統(tǒng)是在155Onm窗口實施的多波長復(fù)用技術(shù)，因此

6、在深化討論WDM技術(shù)以前，有必要討論一下光纖的特性，特別是光纖的帶寬和損耗特性。2 光纖的根本特性由于單模光纖具有內(nèi)部損耗低、帶寬大、易于晉級擴容和本錢低的優(yōu)點，因此得到了廣泛運用。從80年代未起，我國在國家干線網(wǎng)上敷設(shè)的都是常規(guī)單模光纖。常規(guī)石英單模光纖同時具有1550nm和1310nm兩個窗口，最小衰減窗口位于1550nm窗口。多數(shù)國際商用光纖在這兩個窗口的典型數(shù)值為：1310nm窗口的衰減在0.30.4dBkm；1550nm窗口的衰減在O.190.25dBkm。從上圖可以看出，除了在0nm有一個OH-根離子吸收峰導(dǎo)致?lián)p耗比較大外，其它區(qū)域光纖損耗都小于0.5dBkm據(jù)報道已有公司推出了A

7、LLWAVE全波光纖，消除了這一損耗峰峰值，使整個頻帶更加平坦。如今人們所利用的只是光纖低損耗頻譜13101550nm極少的一部分。以常規(guī)SDH 2.5Gbs系統(tǒng)為例，在光纖的帶寬中只占很小一部分，大約只需0.02nm左右；全部利用摻餌光纖放大器EDFA的放大區(qū)域帶寬15301565nm的35nm帶寬，也只是占用光纖全部帶寬1310157Onm的16左右。實際上，WDM技術(shù)可以利用的單模光纖帶寬到達200nm，即25THz帶寬，即使按照波長間隔為0.8nm100GHz計算，實際上也可以開通200多個波長的WDM系統(tǒng)，因此目前光纖的帶寬遠遠沒有利用。WDM技術(shù)的出現(xiàn)正是為了充分利用這一帶寬，而光

8、纖本身的寬帶寬、低損耗特性也為WDM系統(tǒng)的運用和開展提供了能夠。3 WDM技術(shù)原理在模擬載波通訊系統(tǒng)中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統(tǒng)的傳輸容量，通常利用頻分復(fù)用的方法，即在同一根電纜中同時傳輸假設(shè)干個信道的信號，接納端根據(jù)各載波頻率的不同，利用帶通濾波器就可濾出每一個信道的信號。同樣，在光纖通訊系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量，在接納端采用解復(fù)用器等效于光帶通濾波器將各信號光載波分開。由于在光的頻域上信號頻率差別比較大，人們更喜歡采用波長來定義頻率上的差別，因此這樣的復(fù)用方法稱為波分復(fù)用。所謂WDM技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的宏大帶寬資源，根據(jù)每一信

9、道光波的頻率或波長不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成假設(shè)干個信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器合波器將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進展傳輸。在接納端，再由一波分復(fù)用器分波器將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復(fù)用方式。由于不同波長的光載波信號可以看作相互獨立不思索光纖非線性時，從而在一根光纖中可實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。雙向傳輸?shù)膯栴}也很容易處理，只需將兩個方向的信號分別安排在不同波長傳輸即可。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長數(shù)也不同，從2個至幾十個不等，如今商用化的普通是8波長和16波長系統(tǒng)，這取決于所允許的光載波波長的間隔大小，圖2給出了其系統(tǒng)組成。W

10、DM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)。要想深化了解WDM系統(tǒng)的本質(zhì)，有必要對傳輸技術(shù)的開展進展一下總結(jié)。從我國幾十年運用的傳輸技術(shù)來看，走的是FDM-TDM-TDM+FDM的道路。開場的明線、中同軸電纜采用的都是FDM模擬技術(shù)，即電域上的頻分復(fù)用技術(shù)，每路話音的帶寬為4kHz，每路話音占據(jù)傳輸媒質(zhì)好像軸電纜一段帶寬；PDH、SDH系統(tǒng)那么是在光纖上傳輸?shù)腡DM基帶數(shù)字信號，每路話音速率為64kbs；而WDM技術(shù)是光纖上頻分復(fù)用技術(shù)，1682.5Gbs的WDM系統(tǒng)那么是光域上的FDM模擬技術(shù)和電域上TDM數(shù)字技術(shù)的結(jié)合。下面列出了幾種傳輸技術(shù)實現(xiàn)方式：.明線技術(shù)，F(xiàn)DM模擬技術(shù)，每路4kHz；

11、.小同軸電纜6O路FDM模擬技術(shù)，每路4kHz；.中同軸電纜1800路FDM模擬技術(shù)，每路4kHz；.光纖通訊140Mbs PDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路64kb；.光纖通訊2.5Gbs SDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路64kbs；.光纖通訊N2.5Gbs WDM系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)+光頻域FDM模擬技術(shù)，每路64kbs。WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)，每個波長通路經(jīng)過頻域的分割實現(xiàn)，如圖3所示。每個波長通路占用一段光纖的帶寬，與過去同軸電纜FDM技術(shù)不同的是：1傳輸媒質(zhì)不同，WDM系統(tǒng)是光信號上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號上的頻率分割利用。2在每個通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M

12、信號4kHz語音信號，而WDM系統(tǒng)目前每個波長通路上是數(shù)字信號SDH 2.5Gbs或更高速率的數(shù)字系統(tǒng)。4 WDM技術(shù)的主要特點可以充分利用光纖的宏大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸添加幾倍至幾十倍。使N個波長復(fù)用起來在單模光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以大量節(jié)約光纖。另外，對于早期安裝的芯數(shù)不多的電纜，芯數(shù)較少，利用波分復(fù)用不用對原有系統(tǒng)作較大的改動即可比較方便地進展擴容。由于同一光纖中傳輸?shù)男盘柌ㄩL彼此獨立，因此可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務(wù)信號的綜合和分別，包括數(shù)字信號和模擬信號，以及PDH信號和SDH信號的綜合與分別。波分復(fù)用通道對數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號速

13、率及電調(diào)制方式無關(guān)。一個WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)信號，ATM、IP或者未來有能夠出現(xiàn)的信號。WDM系統(tǒng)完成的是透明傳輸，對于“業(yè)務(wù)層信號來說，WDM的每個波長就像“虛擬的光纖一樣。在網(wǎng)絡(luò)擴展和開展中，是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)例如CATV、HDTV和B-ISDN等的方便手段，添加一個附加波長即可引入恣意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。利用WDM技術(shù)選路來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。在國家骨干網(wǎng)的傳輸時，EDFA的運用可以大大減少長途干線系統(tǒng)SDH中繼器的數(shù)目，從而減少本錢。間隔 越長，節(jié)省本錢就越多。5 WDM和DWDM人們在議論WDM系統(tǒng)時，

14、有時談判到DWDM密集波分復(fù)用系統(tǒng)。WDM和DWDM是同一回事嗎？它們之間究竟有那些差別呢？其實，WDM和DWDM運用的是同一種技術(shù)，它們是在不同開展時期對WDM系統(tǒng)的稱謂，它們與WDM技術(shù)的開展歷史有著嚴密的關(guān)系。在80年代初，光纖通訊興起之初，人們想到并首先采用的是在光纖的兩個低損耗窗口1310nm和1550nm窗口各傳送1路光波長信號，也就是131Onm155Onm兩波分的WDM系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在我國也有實踐的運用。該系統(tǒng)比較簡單，普通采用熔融的波分復(fù)用器件，插入損耗?。粵]有光放大器，在每個中繼站上，兩個波長都進展解復(fù)用和光電光再生中繼，然后再復(fù)用在一同傳向下一站。很長一段時間內(nèi)在人們的了

15、解中，WDM系統(tǒng)就是指波長間隔為數(shù)十nm的系統(tǒng)，例如1310nm1550nm兩波長系統(tǒng)間隔達200多nm。由于在當(dāng)時的條件下，實現(xiàn)幾個nm波長間隔是不大能夠的。隨著1550nm窗口EDFA的商用化，WDM系統(tǒng)的運用進入了一個新時期。人們不再利用1310nm窗口，而只在1550nm窗口傳送多路光載波信號。由于這些WDM系統(tǒng)的相鄰波長間隔比較窄普通1.6nm，且任務(wù)在一個窗口內(nèi)共享EDFA光放大器，為了區(qū)別于傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)，人們稱這種波長間隔更嚴密的WDM系統(tǒng)為密集波分復(fù)用系統(tǒng)。所謂密集，是指相臨波長間隔而言。過去WDM系統(tǒng)是幾十nm的波長間隔，如今的波長間隔小多了，只需0.82nm，甚至0.8

16、nm。密集波分復(fù)用技術(shù)其實是波分復(fù)用的一種詳細表現(xiàn)方式。由于DWDM光載波的間隔很密，因此必需采用高分辨率波分復(fù)用器件來選取，例如平面波導(dǎo)型或光纖光柵型等新型光器件，而不能再利用熔融的波分復(fù)用器件。在DWDM長途光纜系統(tǒng)中，波長間隔較小的多路光信號可以共用EDFA光放大器。在兩個波分復(fù)用終端之間，采用一個EDFA替代多個傳統(tǒng)的電再生中繼器，同時放大多路光信號，延伸光傳輸間隔 。在DWDM系統(tǒng)中，EDFA光放大器和普通的光電光再生中繼器將共同存在，EDFA用來補償光纖的損耗，而常規(guī)的光電光再生中繼器用來補償色散、噪聲積累帶來的信號失真。如今，人們都喜歡用WDM來稱謂DWDM系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，DW

17、DM只是WDM的一種方式，WDM更具有普遍性，DWDM缺乏明確和準確的定義，而且隨著技術(shù)的開展，原來以為所謂密集的波長間隔，在技術(shù)實現(xiàn)上也越來越容易，曾經(jīng)變得不那么“密集了。普通情況下，假設(shè)不特指1310nm1550nm的兩波分WDM系統(tǒng)，人們議論的WDM系統(tǒng)就是DWDM系統(tǒng)。6 總 結(jié)過去無論PDH的34Mbs-140Mbs-565Mbs，還是SDH的155Mbs-622Mbs-2.4Gbs，其擴容晉級方法都是采用電的TDM方式，即在電信號上進展的時間分割復(fù)用技術(shù)，光電器件和光纖完成的只是光電變換和透明傳輸，對信號在光域上沒有任何處置措施甚至于放大。WDM技術(shù)的運用第一次把復(fù)用方式從電信號轉(zhuǎn)

18、移到光信號，在光域上用波分復(fù)用即頻率復(fù)用的方式提高傳輸速率，光信號實現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，而不再回到電信號上處置，并且各個波長彼此獨立，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式透明。因此，從某種意義上講，WDM技術(shù)的運用標志著光通訊時代的“真正到來。 第二講WDM系統(tǒng)中的光電器件 信息產(chǎn)業(yè)部電信研討院 xxxWDM系統(tǒng)本質(zhì)上是光域上的模擬系統(tǒng)，WDM技術(shù)第一次把復(fù)用方式從電域轉(zhuǎn)移到光域，在光域上用彼長復(fù)用即頻率復(fù)用的方式提高傳輸速率，光信號實現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，而不再回到電信號上處置，因此大大添加了光電器件，而且光模擬系統(tǒng)的性能很大程度上取決于各器件的特性。相對于SDH系統(tǒng)，WDM系統(tǒng)添加了波分復(fù)用器解復(fù)用器、光放大器

19、等器件，另外對激光器信號的波長準確性和穩(wěn)定性也提出了較高的要求。下面我們分3部分引見WDM系統(tǒng)中的光電器件，即激光器、波分復(fù)用器和光放大器。1 激光器過去SDH系統(tǒng)任務(wù)波長是在一個很寬的區(qū)域內(nèi)，而WDM系統(tǒng)的最重要特點是每個系統(tǒng)采用不同的波長，普通波長問隔為100GHz或2OOGHz，這對激光器提出了較高要求。除了準確的任務(wù)波長外，在整個壽命期間波長偏移量都應(yīng)在一定的范圍之內(nèi)，以防止不同的波長相互關(guān)擾。即激光器必需任務(wù)在規(guī)范波長、且具有很好的穩(wěn)定性。另一方面，由于采用了光放大器，WDM系統(tǒng)的無再生中繼間隔 大大延伸。SDH系統(tǒng)再生間隔 普通在506Okm，由再生器進展整形、定時和再生，恢復(fù)成數(shù)

20、字信號繼續(xù)傳輸。而WDM系統(tǒng)中，每隔8okm有一個EDFA，只進展放大，沒有整形和定時功能，不能有效去除因線路色散和反射等帶來的不利影響，系統(tǒng)經(jīng)50O60Okm傳輸后才進展光電再生，因此要求光源的色散受限間隔 大大延伸。由過去的5O60km提高到6O0km以上，這對光源的要求大大提高?？傮w上，運用在WDM系統(tǒng)上的光源有2個突出特點：1比較大的色散包容值。2規(guī)范而穩(wěn)定的波長。11外調(diào)制技術(shù)對于直接調(diào)制來講，單縱模激光器引起的啁啾Chirp噪聲已成為限制其傳輸間隔 的主要要素。即使采用a值較小的應(yīng)變型超晶格激光器，在G652光纖上傳輸25 Gbs的色散受限間隔 也只需120km左右。這對于國家干線

21、WDM系統(tǒng)要求的5OO60Okm是不夠的。從原理上講，很難消除直接調(diào)制帶來的Chirp噪聲，人們把目光轉(zhuǎn)向了外調(diào)制。與直接調(diào)制不同，在外調(diào)制情況下，高速電信號不再直接調(diào)制激光器，而是加載在某一媒介上，利用該媒介的物理特性使經(jīng)過的激光器信號的光波特性發(fā)生變化，從而間接建立了電信號與激光的調(diào)制關(guān)系。在外調(diào)制情況下，激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的大功率激光，而外調(diào)制器以低啁啾對它進展調(diào)制，從而獲得遠大于直接調(diào)制的色散受限間隔 。目前，投入適用的主要有兩種：一種是電吸收型外調(diào)制器，一種是波導(dǎo)型鈮酸鋰馬赫一曾德爾調(diào)制器。111 電吸收外調(diào)制器EML激光器電吸收外調(diào)制器是一種強度調(diào)制器，也是第一種大量消費的鋼鎵砷磷In

22、GaAsP光電集成器件。它將激光器和調(diào)制器集成到一片芯片上。EML激光器芯片的激光器段任務(wù)于恒定功率或CW方式。輸入信號加在調(diào)制器上，因此調(diào)制器像一個開關(guān)，讓光經(jīng)過或把光關(guān)斷。這使得產(chǎn)生的信號的啁啾聲Chirp非常小，囚此可以在規(guī)范的光纖上傳播非常長的間隔 ，并且信號的失真很小，典型的EML激光器支持超越600km的間隔 。電吸收外調(diào)制器的最突出的優(yōu)點是體積較小，集成度好。另外驅(qū)動電壓低，耗電量小，在已有的WDM陸地系統(tǒng)中，絕大部分公司的產(chǎn)品都采用了這種類型的外調(diào)制器。112 馬赫-曾德爾Mach一Zehnder外調(diào)制器馬赫-曾德爾波導(dǎo)型外調(diào)制器也是一種強度調(diào)制器。它運用單獨的一個單縱模DFB

23、激光器和一個外調(diào)制器。激光器也任務(wù)于延續(xù)波CW形狀，在外加調(diào)制電場的情況下，由于銀酸鋰LiNbO3良好的電光效應(yīng)，使波導(dǎo)的折射率發(fā)生改動，經(jīng)過波導(dǎo)的光的強度相應(yīng)發(fā)生變化，實現(xiàn)波導(dǎo)輸出的光幅度調(diào)制。馬赫-曾德爾調(diào)制器在原理上其啁啾參數(shù)可以為零，因此調(diào)制速率極高，幾乎不受光纖色散的限制，調(diào)制線寬很窄，消光比高。缺陷是調(diào)制器與偏振礦態(tài)相關(guān)，激光器和調(diào)制器之間的銜接必需運用保偏光纖。在10Gb5以上超高速WDM系統(tǒng)傳輸時，MZ外調(diào)制器成為抑制光纖色散影響的主要手段。12波長穩(wěn)定技術(shù)WDM系統(tǒng)的一個重要特點是在光波分復(fù)用器處輸入的信號均為固定波長的光信號，各個通路的信號波長不同，而且對中心頻率偏移有嚴厲

24、規(guī)定。如對于825Gbs WDM系統(tǒng)，通路間隔選擇2OOGHz，到壽命終了時的波長偏移不大于20GHz。相鄰兩個通路假設(shè)波長偏移過大，就會呵斥通路間的串?dāng)_過大，產(chǎn)生誤碼。就目前技術(shù)而言，最簡單的方法是依托穩(wěn)定激光器的溫度和偏流保證。但這種方法無法處理由于激光器老化、溫度變化引起的波長變化。當(dāng)波長精度要求較高時，需求運用更嚴厲的波長控制技術(shù)。運用波長敏感器件對可調(diào)制延續(xù)波光源的波出息展控制的原理如圖1所示。波長敏感器件的輸出電壓隨LD發(fā)射光波長變化而變化，這一電壓變化信息經(jīng)適當(dāng)處置可用來直接或間接控制LD發(fā)射的光波長，使其穩(wěn)定在規(guī)定的任務(wù)波長上。2 波分復(fù)用器件波分復(fù)用器件是波分復(fù)用系統(tǒng)的重要組

25、成部分，將不同光源波長的信號結(jié)合在一同經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為合波器，如圖2a所示。反之，經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出的器件稱分波器，如圖2b所示。有時同一器件既可作分波器，又可以作合波器。WDM器件有多種制造方法，目前已廣泛商用的WDM器件可以分為4類，即角色散器件、干涉濾波器、熔錐型波分復(fù)用器和集成光波導(dǎo)型。下面分別進展引見。21光柵型波分復(fù)用器光柵型波分復(fù)用器件屬于角色散型器件。當(dāng)人射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同波長的光信號以不同的角度出射，然后經(jīng)透鏡會聚到不同的輸出光纖，從而完成波長的選擇作用，如圖3所示?？偟膩砜矗鈻判蚖DM器件具有優(yōu)良

26、的波長選擇特性，可以使波長間隔減少到數(shù)nm到0.51nm左右。另外，光柵型器件是并聯(lián)任務(wù)的，插入損耗不會隨復(fù)用信道的增多而添加，己能實現(xiàn)32131個波長的復(fù)用，但對溫度穩(wěn)定性要格外留意。以16通路WDM為例，由于光源在1550nm波長的溫度系數(shù)大約為04nm，環(huán)境溫度變化30就足以引起約0.4nm的波長偏移，對于通路帶寬僅0.31nm的情況將至少導(dǎo)致3dB的失配損耗，其嚴重性可見一斑。因此采用溫控措施是必要的。除上述傳統(tǒng)光柵器件外，近來一種利用紫外光將折射率光柵刻在光纖芯區(qū)的光纖光柵遭到了很大注重，如圖4所示。據(jù)報道其性能甚佳，帶內(nèi)頻響很平坦，帶外抑制比很高，插入損耗不大，性能非常穩(wěn)定，156

27、Onm的溫度系數(shù)為0.Olnm，濾波特性滾降斜率優(yōu)于15odB11m，帶外抑制比可以高達50dB。它具有理想的濾光特性、便于設(shè)計制造、效率高等優(yōu)點，因此可制形成倍道間隔非常小的帶通、帶阻濾波器。目前已廣泛用于WDM系統(tǒng)中。2.2 介質(zhì)簿膜濾波器型波分復(fù)用器光濾波器有兩類，一類為干涉濾波器，另一類是吸收濾波器，兩者均可由介質(zhì)薄膜DTF構(gòu)成。DTF干涉濾波器由幾十層不同資料、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè)計要求組合起來，每層的厚度為V4波長，一層為高折射率，一層為低折射率，交替疊合而成。當(dāng)光入射到高折射率層時，反射光沒有相移。當(dāng)光入射到低折射率層時，反射光閱歷18O相移。由于層厚14波長9O，

28、因此經(jīng)低折射率層反射的光閱歷36O相移，與經(jīng)高折射率層的反射光同相疊加。這樣在中心波長附近，各層反射光疊加，在濾波器前端面構(gòu)成很強的反射光。在這高反射區(qū)之外，反射光忽然降低，大部分光成了透射光，據(jù)此可以使之對一定波長范圍呈通帶，對另外波長范圍呈阻帶，從而構(gòu)成所要求的濾波特性。利用這種具有特定波長選擇特性的干涉濾波器就可以將不同的波長分別或者合并起來，如圖5所示。采用DTF干涉濾波器型WDM器件的主要優(yōu)點是設(shè)計與所用光纖參數(shù)幾乎完全無關(guān)，可以實現(xiàn)構(gòu)造穩(wěn)定的小型化器件，信號通帶較平坦，與極化無關(guān)，插入損耗較低，溫度特性很好，可達0.OOlnm以下，但通路數(shù)不會很多，目前可達16路。2.3 熔錐型波

29、分復(fù)用器熔拉雙錐熔錐型光纖耦合器，即將多根光纖在熱熔融條件下拉成錐形，并稍加扭曲，使其熔融在一同。由于不同光纖的纖芯非常接近，因此可以經(jīng)過錐形區(qū)的消逝波耦合到達所需求的耦合功率。熔錐型WDM器件制造簡單，更易于批量消費，因此運用更廣泛。熔錐型WDM器件的特點是插入損耗低最大值5dB，典型0.2dB，無需波長選擇器件，此外還具有較好的光通路帶寬通路間隔比和溫度穩(wěn)定性，缺乏之處是尺寸稍大，復(fù)用波長數(shù)少，隔離度較差20dB左右，普通不用在目前的密集波分復(fù)用系統(tǒng)中。2.4 集成光波導(dǎo)型WDM器件集成光波導(dǎo)型WDM器件是以光集成技術(shù)為根底的平面波導(dǎo)型器件，具有一切平面波導(dǎo)技術(shù)的潛在優(yōu)點，諸如適于批量消費

30、、反復(fù)性好、尺寸小，可以在光掩膜過程中實現(xiàn)復(fù)雜的光路、與光纖的對準容易等等，因此代表了一種先進的WDM器件技術(shù)。目前平面波導(dǎo)型WDM器件有各種實現(xiàn)方案，其中一種稱為龍骨型的平面波導(dǎo)WDM器件較有出路。器件由2個星形耦合器經(jīng)M個非耦合波導(dǎo)構(gòu)成，耦合波導(dǎo)不等長從而構(gòu)成光柵，兩端的星形耦合器由平面設(shè)置的兩個共焦陣列徑向波導(dǎo)構(gòu)成。這種波導(dǎo)型WDM器件通路數(shù)大、緊湊、易于批量消費，但帶內(nèi)頻響尚不夠平坦，圖6所示為一個龍骨型平面波導(dǎo)WDM器件的構(gòu)造原理。2.5 各種WDM器件的性能比較表1是各種WDM器件主要特性的比較結(jié)果，需求留意特性參數(shù)是隨波長數(shù)不同而變化的，表中數(shù)值只是大致范圍，僅供參考。 表1 各

31、種WDM器件性能比較器件類型機理批量消費通路間nm通路數(shù)串音dB插入損耗dB主要缺陷 衍射光柵型角色散普通0.5104131-3036溫度敏感DTF型干涉/吸收普通1100232-2526通路數(shù)較少熔錐型波長依賴性較容易1010026-15-450.21.5通路數(shù)少集成光波導(dǎo)型平面波導(dǎo)容易15 443225611插入損耗大在合波器上，816路WDM系統(tǒng)，幾乎一切的公司都采用了無源的星型光耦合器作為波分復(fù)用器的合波器，有的采用1：n，有的出于線路維護的思索，采用了2：n耦合器，一路輸出接任務(wù)通路，另一個接維護通路。這主要是由于簡單、廉價，相互間隔離度好。缺陷是引入的損耗大，以1：8耦合器為例，可

32、以達10dB左右。而在解復(fù)用器上，對于816路的WDM系統(tǒng)，如今的廠家大部分選用了DTF干涉濾波器解復(fù)用器或平面波導(dǎo)型解復(fù)用器；而對于16路以上的WDM系統(tǒng)，復(fù)用器和解復(fù)用器大多都選用平面波導(dǎo)型復(fù)用器，由于該類型復(fù)用器的損耗與通路數(shù)無關(guān)。3 光放大器在WDM系統(tǒng)中，光放大器有3種運用：發(fā)送側(cè)波分復(fù)用器之后放大信號的光放大器功率放大器，線路上的光放大器線路放大器，接納側(cè)解復(fù)用器之前的光放大器前置放大器。迄今為止，人們已研討勝利3種光放大器，即半導(dǎo)體激光放大器、非線性光纖拉曼放大器和摻稀土元素的光纖放大器。摻稀土元素的光纖放大器又可分為摻鉺光纖放大器EDFA和摻鐠光纖放大器PDFA，其中，EDFA

33、適宜于長波長1550nm窗口的光信號放大，而PDFA適用于1310nm窗口的光信號。目前曾經(jīng)到達適用化程度并在WDM系統(tǒng)運用的就是摻鉺光纖放大器EDFA。3.1 光放大器原理一個典型的EDFA由摻鉺光纖、泵浦源和波分復(fù)用器組成。其中摻鉺光纖提供放大，泵浦源提供足夠強的泵浦功率，波分復(fù)用器將信號與泵浦光混合，摻鉺光纖放大器構(gòu)成如圖7所示。EDFA是利用激光泵浦石英光纖中摻鉺離子E3+的受激輻射來實現(xiàn)對155Onm波段光信號的放大。由于光放大器有很寬頻帶普通在15301nm1565nm，這給采用EDFA的光系統(tǒng)提供了“透明特性，放大與信號碼率和信號格式無關(guān)，而且能把各波長信號光同時放大。泵浦源有兩

34、種，即98Onm和148Onm。980nm泵浦源可以堅持較低的噪聲系數(shù)，而148Onm泵浦源有著更高的泵浦效率，可以獲得較大的輸出功率相對于980nm，大3dB左右。在實踐的線路放大器運用中，對于8路WDM系統(tǒng)，大多采用98Ollm，這是由于G.652光纖的WDM系統(tǒng)主要是色散受限，而非損耗受限，因此采用1480nm會增大系統(tǒng)功率衰耗，提高EDFA的輸出功率并沒必要；采用98Onm獲得最正確的噪聲系數(shù)反而有利干系統(tǒng)性能。但是對于16路以上的WDM系統(tǒng)，那么采用了1480nm的泵浦源。這是由于較大的分路比減少了可用功率范圍，必需采用功率更大的泵浦源。也有的公司采用了兩級泵浦，1，級采用98Onm

35、，一級采用1480nm泵浦源。既改善了噪聲系數(shù)，又增大了輸出功率。但是，出于激光平安性和光纖非線性的思索，輸出光功率普通限制在十17dBm以下，這也是激光器3A的平安要求。3.2 EDFA的增益平坦度EDFA的增益。波長特性不平坦導(dǎo)致不同波長的接納光功率差別。對于多級級連EDFA系統(tǒng)尤其重要。在多波長級聯(lián)EDFA系統(tǒng)中，信號頻帶內(nèi)的ASE放大的自發(fā)光輻射噪聲在每個EDPA得到累積，累積的ASE噪聲還會由于Kerr效應(yīng)給信號帶來相位上的噪聲，擴展了信號頻譜，EDFA級聯(lián)數(shù)目較多時，多級級聯(lián)后的EDFA的增益曲線極不平坦，可選用的增益區(qū)減小，各波長信號的增益不平衡，必需采取平衡措施。處理增益平衡的

36、途徑首先是實現(xiàn)增益譜的平坦。方法大體上可分為濾波器型和本征型兩類：濾波器型是在EDFA中內(nèi)插無源濾波器將153Onm的增益峰降低，或?qū)ｉT設(shè)計其透射譜與摻餌光纖增益譜相反的光濾波器將增益譜削平，但構(gòu)造工藝都較復(fù)雜，附加損耗大，輸出功率會減校本征型是采用高鋁摻雜光纖或氟化物光纖。這類方法的最大優(yōu)點是無需制造和引入附加元件，摻鋁光纖還可以增大放大器的放大頻譜范圍。但氟化物光纖與石英光纖資料的不共性招致放大器工藝和可靠性的諸多費事。33摻鉺光纖放大器的增益平衡技術(shù)EDFA的增益平衡是一個重要問題。WDM系統(tǒng)是一個多波長任務(wù)系統(tǒng)，當(dāng)某些波長信號失去時，由于增益競爭，其能量會轉(zhuǎn)移到存在的信號上，使其它波長

37、的功率提高。在接納端，由于電平的忽然提高會帶來誤碼，而且在極限情況下，當(dāng)8路波長中7路喪失時，一切的功率都集中到一個波長上，功率會到達+17dBm左右，這又會帶來劇烈的非線性或接納機過載，也會帶來誤碼。EDFA的增益控制技術(shù)有許多種，典型的有控制泵浦源增益的方法，EDFA內(nèi)部的監(jiān)測電路經(jīng)過監(jiān)測輸入和輸出功率的比值來控制泵浦源的輸出，當(dāng)輸入波長某些信號喪失時，輸入功率會減小，輸出功率和輸入功率的比值會添加，經(jīng)過反響電路，降低泵浦源的輸出功率，堅持輸出輸入增益不變，從而使EDFA的總輸出功率減少，堅持輸出信號電平的穩(wěn)定。另外，還有飽和波長的方法。在發(fā)送端，除了816路任務(wù)波長外，系統(tǒng)還發(fā)送另一個波

38、長作為飽和波長。在正常情況下，該波長的輸出功率很小，當(dāng)線路的某些信號失去時，飽和波長的輸出功率會自動添加，用以補償喪失的各波長信號的能量，從而堅持EDFA輸出功率和增益堅持恒定。當(dāng)線路的多波長信號恢復(fù)時，飽和波長的輸出功率會相應(yīng)減少，這種方法直接控制飽和波長激光器的輸出，速度較控制泵浦源要快一些。4 總結(jié)本講引見了WDM系統(tǒng)中主要光電器件：激光器、波分復(fù)用器和摻餌光纖放大器EDFA。模擬系統(tǒng)的性能很大程度上取決于各器件的特性，因此這些光電器件的性能對wDM系統(tǒng)的性能有著重要影響。要想深化了解WDM系統(tǒng)，我們也必需熟習(xí)和了解這些器件的任務(wù)原理和特性。 第三講WDM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 信息產(chǎn)業(yè)部電信研討

39、院張成良 xxx隨著WDM系統(tǒng)的大規(guī)模建立，對規(guī)范的需求也越來越劇烈。WDM系統(tǒng)不像SDH系統(tǒng)那樣有嚴厲一致的規(guī)范。主要緣由在于SDH系統(tǒng)是ITU-T先制定了規(guī)范規(guī)范，各大廠商再根據(jù)規(guī)范去制造產(chǎn)品，而WDM系統(tǒng)的開展卻恰恰相反，是各廠商先有產(chǎn)品，而且規(guī)范不一，都以為本人是最好的選擇，因此到如今為止ITU-T還沒有構(gòu)成一致的規(guī)范。因此，為了使引進產(chǎn)品和國內(nèi)自行開發(fā)的產(chǎn)品具有一致性，制定我國的規(guī)范是非常必要的。在制定我國WDM規(guī)范時，必需先確定波分復(fù)用系統(tǒng)的通道數(shù)目。從最近幾年看，168波長的運用將是第一步。從各個公司如今推出的產(chǎn)品看，幾乎全是間隔為100GHz的16波分系統(tǒng)。這主要有以下緣由：a

40、現(xiàn)實的需求性，以25Gbs系統(tǒng)為例，16波分單向就可到達40Gbs的傳輸速率，這足以滿足未來幾年的業(yè)務(wù)需求；b技術(shù)的可行性。當(dāng)前波分復(fù)用器件和激光器元件的技術(shù)都滿足16個波長以上的復(fù)用。有鑒于此，我們所思索的主要是用于干線系統(tǒng)的1550nm的16通路密集波分復(fù)用技術(shù)。從當(dāng)前運用上看，WDM系統(tǒng)只用于2 5Gbs以上的高速率系統(tǒng)。因此在制定規(guī)范的過程中，我們主要思索了基于25Gbs SDH的干線網(wǎng)WDM系統(tǒng)的運用，承載信號為SDH STM-16系統(tǒng)，即25Gb/sN的WDM系統(tǒng)。對于承載信號為其他格式例如IP的系統(tǒng)和其它速率例如10GbsN暫不作要求。在WDM系統(tǒng)規(guī)范中，只思索了點到點的線性系統(tǒng)

41、。目前世界上大規(guī)模建立的WDM系統(tǒng)幾乎無一例外的都是點到點的系統(tǒng)，而且大部分沒有采用OADM。在有業(yè)務(wù)上下的節(jié)點上，采用了復(fù)用器解復(fù)用器的背對背方式，因此我們規(guī)范的都是點到點的線性系統(tǒng)，而沒有思索環(huán)型或其它運用。1 集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)WDM系統(tǒng)根據(jù)其分類，可以分為開放式WDM系統(tǒng)和集成式WDM系統(tǒng)。集成式系統(tǒng)就是SDH終端設(shè)備具有滿足G.692的光接口：規(guī)范的光波長、滿足長間隔 傳輸?shù)墓庠从址Q彩色接口。這兩項目的都是當(dāng)前SDH系統(tǒng)不要求的。即把規(guī)范的光波長和長受限色散間隔 的光源集成在SDH系統(tǒng)中。整個系統(tǒng)構(gòu)造比較簡單，沒有添加多余設(shè)備。但在接納過去的老SDH系統(tǒng)時，還必需引入波長轉(zhuǎn)換器O

42、TU，完成波長的轉(zhuǎn)換，而且要求SDH與WDM為同一個廠商，在網(wǎng)絡(luò)管理上很難實現(xiàn)SDH、WDM的徹底分開。集成式WDM系統(tǒng)如圖1所示。開放式系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前參與OTU波長轉(zhuǎn)換器，將SDH非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)換為規(guī)范波長。開放是指在同一WDM系統(tǒng)中，可以接入多家的SDH系統(tǒng)。OTU對輸入端的信號沒有要求，可以兼容恣意廠家的SDH信號。OTU輸出端滿足6.692的光接口：規(guī)范的光波長、滿足長間隔 傳輸?shù)墓庠础＞哂蠴TU的WDM系統(tǒng)，不再要求SDH系統(tǒng)具有G.692接口，可繼續(xù)運用符合G.957接口的SDH設(shè)備；可以接納過去的SDH系統(tǒng)，實現(xiàn)不同廠家SDH系統(tǒng)任務(wù)在一個WDM系統(tǒng)內(nèi)，但OTU的引入能夠

43、對系統(tǒng)性能帶來一定的負面影響；開放的WDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，徹底實現(xiàn)SDH與WDM分開。開放式WDM系統(tǒng)如圖2所示。圖3是一個波長轉(zhuǎn)換器0TU。該器件的主要作用在于把非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)換為ITU-T所規(guī)范的規(guī)范波長，以滿足系統(tǒng)的波長兼容性。如今已商用的產(chǎn)品中，運用的照舊是光電光OE0的變換，即先用光電二極管PIN或APD把接納到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后用該電信號對規(guī)范波長的激光器重新進展調(diào)制，從而得到新的符合要求的光波長信號。對于集成系統(tǒng)和開放系統(tǒng)的選取，運營者可以根據(jù)需求。在有SDH系統(tǒng)多廠商的地域，可以選擇開放系統(tǒng)，而新建干線和SDH制式較少的地域，可以選擇集成系統(tǒng)。但是如今WDM系統(tǒng)采

44、用開放系統(tǒng)的越來越多。2任務(wù)波長區(qū)的選擇對于常規(guī)G.652光纖，ITU-T G.692給出了以 1931THz為規(guī)范頻率、間隔為100GHz的41個規(guī)范波長19211961THz，即15301561nm。但在實踐系統(tǒng)中，思索到當(dāng)前干線系統(tǒng)運用WDM系統(tǒng)主要目的是為了擴容，全部運用的能夠性幾乎為零，由于在整個EDFA放大頻譜15301565nm內(nèi)，級聯(lián)后的EDFA的增益曲線極不平坦，可選用的增益區(qū)很小，各波長信號的增益不平衡，必需采取復(fù)雜的平衡措施，并且當(dāng)前業(yè)務(wù)的需求并沒有那么大的容量。綜合各大公司的資料，15481560nm波長區(qū)的16個波長更受青睞，西門子和朗訊都采用了這一波長區(qū)。在1549

45、156Onm波長區(qū)間，EDFA的增益相對平坦，其增益差在15dB以內(nèi)，而且增益較高，可充分利用EDFA的高增益區(qū)，見圖4。在多級級聯(lián)的WDM系統(tǒng)中，容易實現(xiàn)各通路的增益平衡。另外該區(qū)域位于長波長區(qū)一側(cè)，很容易在EDFA的另一側(cè)153O1545nm開通另外16個波長，擴容為32通路的WDM系統(tǒng)。16通路WDM系統(tǒng)的16個光通路的中心頻率應(yīng)滿足表1的要求，8通路WDM系統(tǒng)的8個光通路的中心波長應(yīng)選表：中加的波長。 表1 16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率序號 中心頻率THz波長nm1192.1*1560.612192.21559.793192.3*1558.984192.41558.175192.

46、5*1557.366192.61556.557192.7*1555.758192.81554.949192.*1554.1310193.01553.3311193.1*1552.5212193.21551.7213193.3*1550.9214193.41550.1215193.5*1549.3216193.61548.51WDM系統(tǒng)除了對各個通路的信號波長有明確的規(guī)定外，對中心頻率偏移也有嚴厲規(guī)定。通路中心頻率偏移定義為通路實踐的中心頻率與通路中心頻率標稱值的差值。對通路間隔選擇100GHz的1625Gbs WDM系統(tǒng)，到壽命終了時的波長偏移應(yīng)不大于20GHz。3 光按口分類由于如今運用的W

47、DM系統(tǒng)都是用于干線長途傳輸，因此我國只選用有線路光放大器的系統(tǒng)，不思索兩點之間的無線路光放大器的WDM系統(tǒng)。現(xiàn)階段我們只思索確定8波長和16波長的運用。對于長途W(wǎng)DM系統(tǒng)的運用，我們規(guī)定了3種光接口：即822dB，333dB和530dB系統(tǒng)。其中22dB、30dB和33dB是每一個區(qū)段Span允許的損耗，而前一個數(shù)字85，3那么代表區(qū)段Span的數(shù)目。圖5為822dB系統(tǒng)的表示圖。該系統(tǒng)由8段構(gòu)成，每兩個LA之間的允許損耗為22dB，BA和PA分別是功率放大器和預(yù)放大器，LA是線路放大器。假設(shè)光纖損耗以0.275dBkm為根底包括接頭和光纜富有度，22dB對應(yīng)于8Okm的光纖損耗，那么822

48、dBWDM系統(tǒng)可以傳輸880km=640km的間隔 ，中間無電再生中繼。80km比較符合我國中繼段的情況，可以滿足大部分地域中繼間隔 的要求。目前干線的中繼段間隔 大多在5060km。另外822dB系統(tǒng)技術(shù)上相對成熟，可靠性高，性能好，光信噪比OSNR比333dB和530dB要好45dB。因此可作為干線傳輸和省內(nèi)二級干線傳輸?shù)膬?yōu)選系統(tǒng)。思索到西北地域有能夠出現(xiàn)超長中繼的情況，添加了333dB系統(tǒng)可以傳輸3120km=360km，以順應(yīng)某些沙漠地域超長中繼間隔 的需求。另外由于533dB的實現(xiàn)尚需求研討，并結(jié)合我國實踐情況，在中繼間隔 80km和120km以外，我們引入每區(qū)段Span損耗30dB

49、傳送間隔 為100km左右、5個Span的系統(tǒng)，即53OdB系統(tǒng)，作為長中繼間隔 ，多段數(shù)的補充，也是533dB的替代。這樣使每個區(qū)段Span的間隔 由2種80km、12Okm添加到3種80km、10Okm和12Okm，添加了組網(wǎng)的靈敏性。在WDM系統(tǒng)中，目前的8通路系統(tǒng)不能被晉級為16路系統(tǒng)，除非該8路系統(tǒng)是配置不完全的16通路系統(tǒng)的子集，否那么都不能直接晉級，即沒有前向兼容性。這就要求運營者在建立WDM系統(tǒng)時，應(yīng)對本地業(yè)務(wù)量開展有著正確的估計，以選擇適宜的通路數(shù)。4 光按口參數(shù)在ITU-T G.692建議中，對于點到點WDM系統(tǒng)的光接口參數(shù)幾乎為零，為了添加可操作性，我們重點參考了幾家大公

50、司的產(chǎn)品規(guī)范，制定了較詳細的系統(tǒng)接口規(guī)范，添加了規(guī)范化程度，具有較強的可操作性，特別是思索到高功率條件下的非線性效應(yīng)和光信噪比要求，合理地選擇入纖功率，并對開放系統(tǒng)和集成系統(tǒng)提出了相應(yīng)要求。在開放的WDM系統(tǒng)中，對于OTU在發(fā)送端、再生中繼器和接納端的不同運用，分別給出了詳細目的。思索到維護人員的需求，對EDFA添加了在線監(jiān)測口的要求，以方便日常的維護測試。針對WDM系統(tǒng)的模擬性質(zhì)，我們特別制定了WDM系統(tǒng)接納端光信噪比OSNR數(shù)值，對于822dB的系統(tǒng)，其光信噪比為22dB；而對于530dB和333dB，那么要求分別為21dB和20dB。由于系統(tǒng)的OSNR很大程度上決議于區(qū)段span的損耗。

51、區(qū)段span的損耗越大，那么最后系統(tǒng)的性能越差。由于篇幅所限，參數(shù)的詳細內(nèi)容在此不詳述。5 性能要求目前，WDM系統(tǒng)還短少一套衡量其傳輸質(zhì)量的規(guī)范。雖然光信噪比OSNR可以衡量系統(tǒng)傳輸質(zhì)量，但還存在一定缺陷。當(dāng)光信噪比OSNR很高時22dB，系統(tǒng)的質(zhì)量可以保證普通BER10-15。當(dāng)OSNR任務(wù)在臨界形狀，例如1517dB時，OSNR就很難定量地評價信號傳輸質(zhì)量；再思索到信號脈沖傳輸中出現(xiàn)的波形失真，有時OSNR較高時相應(yīng)的誤碼率有能夠較差。因此承載信號的質(zhì)量很大程度上還需求在電域上進展評價。實踐上國家骨干網(wǎng)的WDM系統(tǒng)是基于SDH系統(tǒng)的多波長系統(tǒng)，因此其網(wǎng)絡(luò)性能應(yīng)該全部滿足我國SDH規(guī)范規(guī)定

52、的目的，包括誤碼、抖動和漂移。WDM系統(tǒng)在一個光復(fù)用段內(nèi)，只需一個電再生段，沒有任何轉(zhuǎn)接，因此不能用通道目的進展衡量，暫定采用復(fù)用段目的進展要求。該目的與詳細WDM系統(tǒng)光復(fù)用段長度無關(guān)。開放式WDM系統(tǒng)引入了波長變換器OTU，OTU應(yīng)具有和SDH再生中繼器一樣的抖動傳送特性和輸入抖動容限。6 光監(jiān)控通路OSC要求與常規(guī)SDH系統(tǒng)不同，WDM系統(tǒng)添加對EDFA監(jiān)視和管理。由于在EDFA上業(yè)務(wù)信號不進展上下，無電接口接入，只需光信號的放大，而且業(yè)務(wù)信號的開銷如SDH上也沒有對EDFA進展控制和監(jiān)控的字節(jié)，因此必需添加一個電信號對EDFA的運動形狀進展監(jiān)控。如今經(jīng)常采用的是在一個新波長上傳送檢測信號

53、。對于運用線路放大器的WDM系統(tǒng)需求一個額外的光監(jiān)控通路，這個通路能在每個線路光放大器處進展上下。光線路放大器EDFA的增益區(qū)為15301565nm，光監(jiān)控通路必需位于EDFA有用增益帶寬的外面，我們規(guī)定采用1510nm波長。監(jiān)控通路的接口參數(shù)見表2。 表2 監(jiān)控通路的接口參數(shù)監(jiān)控波長1510nm監(jiān)控速率2Mb/s信號碼型CMI信號發(fā)送功率07dBm光源類型光譜特性MLM LD待研討最小接納靈敏度 -48dBm7 WDM系統(tǒng)的維護WDM系統(tǒng)線路維護主要有兩種維護方式：一種是基于單個波長、在SDH層實施的11或1 ：n的維護；另一種是基于光復(fù)用段上維護OMSP，在光路上同時對合路信號進展維護。7

54、.1擅長單個液長，在snl1層實施的11維護這種維護系統(tǒng)機制與SDH系統(tǒng)的：1+1MSP類似，一切的系統(tǒng)設(shè)備都需求有備份。如圖6所示，SDH信號在發(fā)送端被永久橋接在任務(wù)系統(tǒng)和維護系統(tǒng)上，在接納端監(jiān)視從這兩個WDM系統(tǒng)收到的SDH信號形狀，并選擇更適宜的信號。這種方式的可靠性比較高，但是本錢也高。與此原理相一致，還可以實現(xiàn)基于單個波長，在SDH層實施的1：n維護。另外一種方式是基于單個波長、同一WDM系統(tǒng)內(nèi)1：n路的WDM系統(tǒng)中，n個波長通道作為任務(wù)波長，1個波長通路作為維護。但是實踐系統(tǒng)中，光纖、光纜的可靠性比設(shè)備的可靠性要差，只對系統(tǒng)維護，而不對線路維護，實踐意義不太大。7.2光復(fù)用段OMS

55、P維護這種技術(shù)是只在光路上進展1+1維護，而不對終端設(shè)備進展維護。在發(fā)端和收端分別運用12光分路器或光開關(guān)，在發(fā)送端對合路的光信號進展分別，在接納端對光信號進展選路。ii圖7是采用光分路器和光開關(guān)的光復(fù)用段維護方案。在這種系統(tǒng)中，只需光纜和WDM的線路系統(tǒng)是備份的。人們也可以用N：2的耦合器來替代復(fù)用器和1：2分路器。相對于1+1的全維護，該方法減少了本錢。光復(fù)用段維護只需在獨立的兩條光纜中實施才有實踐意義。8 平安要求對于含光放大器的WDM系統(tǒng)，平安特別重要。由于普通情況下，光放大器系統(tǒng)任務(wù)在高功率情況下，有的曾經(jīng)在光纖平安功率極限的邊緣。ITU-T建議規(guī)定：單路或合路入纖最大光功率電平為+

56、17dBm。對鏈路切斷情況下能夠引起的劇烈“浪涌效應(yīng)更應(yīng)加以注重，必需保證系統(tǒng)可以及時封鎖泵浦源和系統(tǒng)，以防止對系統(tǒng)呵斥損害。81光“浪涌的產(chǎn)生運用EDFA放大光信號，當(dāng)輸入光功率迅速增大時，由于EDFA的慢增益動態(tài)效應(yīng)會產(chǎn)生光浪涌，輸出光功率出現(xiàn)“尖峰，特別是對級聯(lián)EDFA的情況下，其峰值功率可以到數(shù)十瓦，其原理如圖8所示。在光纜忽然被切斷或其它緣由導(dǎo)致信號喪失時，假設(shè)泵浦源不封鎖，泵浦源還處于泵浦“形狀，使高能級“泵浦形狀下的離子濃度到達最大。這時，當(dāng)信號經(jīng)過一段時間恢復(fù)后，假設(shè)一個較高功率的信號進入摻餌光纖，將引起幾乎一切的亞穩(wěn)態(tài)離子發(fā)生受激輻射翻轉(zhuǎn)，使EDFA的輸出到達一個最大值+30

57、dBmIW以上。這種高功率是非常危險的，有能夠“燒壞光銜接器和接納機。82光浪涌的防止Optical surge prevention采用圖8所示的方法可以防止光浪涌。當(dāng)光纜切斷或其它緣由引起LOS被檢出時，當(dāng)時間積累到一定長度，應(yīng)減小直至切斷向EDFA饋送的泵功率。而當(dāng)鏈路恢復(fù)時，應(yīng)待光信號恢復(fù)一定時間后，再恢復(fù)向EDFA泵功率。對于WDM系統(tǒng)，只需當(dāng)一切主通路的光信號都喪失時才啟動EDFA自動功率關(guān)斷APSD進程。APsD實施時，不影響并且能堅持一切OSC光監(jiān)控通路功能的實施。9 單纖雙向傳輸與單纖單向WDM相比，單纖雙向WDM系統(tǒng)可以減少光纖和線路放大器的數(shù)量。但雙向WDM設(shè)計比較復(fù)雜，

58、必需思索多經(jīng)過干擾MPI、光反射的影響，另外還需思索串音、兩個方向傳輸功率電平數(shù)值、OSC傳輸和自動功率關(guān)斷等一系列問題。從如今得到的資料看：大部分公司都是采用單纖單向系統(tǒng)。單纖雙向WDM只適用于光纜對比較緊張的情況，目前只需Nortel采用了這種技術(shù)。單纖雙向在于線中運用的時機并不多。由于它只適用于光纖芯數(shù)極少的地域，而通常干線的芯數(shù)都在24芯以上。這種技術(shù)適宜在一些遙遠地域采用，而遙遠地域的業(yè)務(wù)量似乎尚不能到達N25Gb/s超高速容量，真正實施的能夠是622Mbs或155Mbs系統(tǒng)的簡單兩波分或類似系統(tǒng)。對于單纖雙向系統(tǒng)，我們沒有完全予以制止，但也并不提倡。在光纖芯數(shù)可以滿足要求時，最好仍

59、采用單纖單向的WDM系統(tǒng)，只需在那些光纖芯數(shù)極少的地域，才有必要思索采用單纖雙向系統(tǒng)。1O 總結(jié)當(dāng)前，WDM技術(shù)仍處于快速開展階段，今年內(nèi)，許多廠商的3225Gb/s系統(tǒng)都將投入商用，另外Nl0Gbs的WDM技術(shù)也開展很快，我們目前制定的規(guī)范僅僅對當(dāng)前引進和建立的16825Gbs WDM系統(tǒng)參數(shù)進展了詳細規(guī)定，對于16通路以上的WDM系統(tǒng)的光接口參數(shù)還沒有規(guī)范。但是許多普遍性原那么，例如WDM分層構(gòu)造、光接口分類、維護以及平安要求等在多通路WDM系統(tǒng)中仍將適用。另外我們也會加快3210Gbs2.5Gb/s和其它拓撲構(gòu)造的WDM系統(tǒng)如WDM環(huán)網(wǎng)的規(guī)范化，以滿足國內(nèi)迅速開展的WDM技術(shù)的要求。 第

60、四講 WDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理要求 信息產(chǎn)業(yè)部電信研討院 xxx在傳送網(wǎng)體系構(gòu)造中，SDH和WDM是分屬于不同邏輯“層的系統(tǒng)，它們之間是客戶層效力層之間的關(guān)系。WDM系統(tǒng)管理的傳輸資源是波長光通道帶寬、信號格式不確定，SDH系統(tǒng)管理的傳輸資源是VC-412通道。WDM網(wǎng)絡(luò)提供的光通道可以直接支持各種業(yè)務(wù)網(wǎng)。從WDM技術(shù)角度看，SDH和其他業(yè)務(wù)網(wǎng)一樣只是它的客戶信號，所以SDH和其他業(yè)務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)都應(yīng)獨立于其承載層WDM網(wǎng)管系統(tǒng)，WDM網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)與SDH徹底分開。1 WDM與SDH網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系SDH和WDM的一樣點在于都是建立在光纖這一物理媒質(zhì)上，利用光纖作為傳輸手段的技術(shù)。但兩者也有本質(zhì)的區(qū)