DWDM及其組網(wǎng)要素分析

1、dwdm與組網(wǎng)要素分析史 藝 遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要：本文主要介紹了dwdm光傳送系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)優(yōu)越性和組網(wǎng)方式，分析了影響dwdm組網(wǎng)的基本要素及減小影響的方法。關(guān)鍵詞：dwdm、組網(wǎng)、色散、信噪比、非線性效應(yīng)dwdm（dense wavelength division multiplxing）是一種先進(jìn)的光纖通信技術(shù)，具有很大優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿?。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，以dwdm技術(shù)為核心的光傳送網(wǎng)已逐步成為通信網(wǎng)絡(luò)的主要傳送平臺(tái)，也將成為整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)向全光網(wǎng)絡(luò)演變的必然。本文就dwdm系統(tǒng)的基本概念、組網(wǎng)方式和應(yīng)用問題進(jìn)行探討。1 dwdm概述1.1 dwdm的定義dwdm中文之意為密

2、集波分復(fù)用，由波分復(fù)用（wdm）技術(shù)發(fā)展而來。所謂密集波分復(fù)用技術(shù)是一種光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該技術(shù)利用激光的波長(zhǎng)按照比特位并行傳輸或字符串行傳輸方式在光纖內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。1.2 dwdm基本原理圖1 dwdm系統(tǒng)原理圖dwdm的基本原理是：在發(fā)送端采用光復(fù)用裝置，將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳播；在接收端，利用光解復(fù)用裝置把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，從而實(shí)現(xiàn)了在一根光纖中進(jìn)行多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。dwdm技術(shù)可以在一對(duì)光纖上提供數(shù)十個(gè)，及至上百個(gè)波長(zhǎng)，大大地?cái)U(kuò)大了光纖容量，是一種有效提高系統(tǒng)傳輸容量的方法。dwdm系統(tǒng)原理如圖1所示，其中1n處于1528.77nm1602.86nm的范

3、圍之內(nèi)，頻率間隔100ghz、50ghz或更小，更加充分地利用了光纖的巨大可用帶寬資源。1.3 dwdm系統(tǒng)類型dwdm系統(tǒng)有許多分類方式，常見的分類方法有以下幾種：(1)按照信道傳輸速率可分為：5gbit/s、10 gbit/s、40gbit/s、100gbit/s及混合速率。(2)按照信道承載業(yè)務(wù)可分為pdh、sdh、atm、ip或混合業(yè)務(wù)等。(3)按照信道數(shù)可分為4波、8波、16波、32波和40波、80波、160波等。(4)按照系統(tǒng)總?cè)萘靠煞譃?0gbit/s、20 gbit/s、40gbit/s、80gbit/s等。(5)按照傳輸方向可分為單向dwdm和雙向dwdm。(6)按照地理域可

4、分為海底dwdm系統(tǒng)、陸地dwdm系統(tǒng)等。(7)按照網(wǎng)絡(luò)層次可分為核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)等。(8)按照系統(tǒng)接口可分為集成式dwdm或開放式dwdm。2 dwdm系統(tǒng)優(yōu)越性2.1 容量巨大從圖1中不難看出，dwdm最直觀的優(yōu)點(diǎn)就是充分利用了光纖的巨大帶寬資源，把已有光纖信道數(shù)目增大到最初的n倍，同時(shí)降低了傳輸成本。dwdm尚具有相當(dāng)大的容量擴(kuò)充潛能，這為服務(wù)供應(yīng)商滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的帶寬需求提供了首選方案。常見dwdm系統(tǒng)有兩個(gè)系列：8波、16波、32波系列和40波、80波、160波系列，最高復(fù)用波長(zhǎng)可達(dá)1022波。2.2 傳輸距離長(zhǎng)按照itu-t建議，dwdm系統(tǒng)配置分233db、530db、

5、822db三種，對(duì)應(yīng)無電再生中繼距離為321km、475km和512km。在dwdm技術(shù)日趨成熟的今天，各生產(chǎn)廠家的設(shè)備指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于itu-t的規(guī)定。如按822db規(guī)格配置光放大器，國(guó)內(nèi)廠家無電再生距離為640km；而端對(duì)端無中繼最大傳輸距離一般都在140km以上。另外，edfa技術(shù)、外調(diào)制、電吸收等方式使得dwdm中繼段的允許損耗、色散更大，傳輸距離可達(dá)幾百公里或更長(zhǎng)，大大減少sdh中繼器的數(shù)量，同時(shí)大大節(jié)省了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)備，這是傳統(tǒng)sdh系統(tǒng)望塵莫及的。2.3 傳輸速率高單信道承載信號(hào)速率一般為2.5gbit/s或10gbit/s。如果采用322.5g產(chǎn)品，在一根光纖內(nèi)信號(hào)最高傳輸速率則可

6、達(dá)到1600gbit/s。2.4 網(wǎng)絡(luò)管理智能化在dwdm系統(tǒng)中，采用獨(dú)立的1510nm波長(zhǎng)（速率為2mb/s）承載光監(jiān)控信道（osc），即在其發(fā)送端，通過插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長(zhǎng)為1510nm的光監(jiān)控（osc）信號(hào)，完成幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)的傳輸。其幀結(jié)構(gòu)符合g.704，實(shí)際用于監(jiān)控信息傳送的速率為1920kb/s。osc光監(jiān)控信道是dwdm系統(tǒng)工作狀態(tài)的信息載體，在dwdm系統(tǒng)中，osc是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，傳送光信道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層的維護(hù)和管理信息，提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)及使用者通路，同時(shí)它還可以提供其它附加功能。dwdm網(wǎng)管系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

7、管理，實(shí)現(xiàn)了配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)相連。為防止某段光纖中光監(jiān)控信道雙向都斷路,網(wǎng)元管理系統(tǒng)無法獲取網(wǎng)元的監(jiān)控信息, dwdm系統(tǒng)還具有監(jiān)控通路的保護(hù)功能。2.5 承載能力強(qiáng)dwdm系統(tǒng)可以承載sdh、pdh和其他不受限的數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)，其網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)該與傳送的業(yè)務(wù)層的網(wǎng)管分離，分別通過q3接口同時(shí)送給上層的網(wǎng)絡(luò)管理層，增加了dwdm承載業(yè)務(wù)的多樣性。dwdm是光纖網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，它可以讓ip協(xié)議、atm和同步光纖網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字序列（sonet/sdh）協(xié)議下承載的電子郵件、視頻、多媒體、數(shù)據(jù)和語(yǔ)音等數(shù)據(jù)都通過統(tǒng)一的光纖層傳輸。由于同一光纖中傳輸?shù)墓?/p>

8、載波信號(hào)彼此獨(dú)立，可以傳送不同傳輸特性的不同信號(hào)，并且其通道對(duì)于數(shù)據(jù)格式是完全透明的，與信號(hào)的速率和調(diào)制方式無關(guān)，從而多種格式的業(yè)務(wù)信號(hào)都可以在系統(tǒng)中得到高質(zhì)量的傳輸，提高了業(yè)務(wù)質(zhì)量。2.6 組網(wǎng)方式靈活多樣dwdm系統(tǒng)利用光插分復(fù)用器（oadm）可組成各種各樣的網(wǎng)絡(luò)，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)、鏈狀組網(wǎng)、環(huán)形組網(wǎng)等。圖2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)方式的兩種情況3 dwdm組網(wǎng)方式3.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)如圖2所示，兩地間沒有其他業(yè)務(wù)點(diǎn)，可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)方式。在進(jìn)行短距離傳輸時(shí)，dwdm設(shè)備可以提供無線路放大器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)，當(dāng)兩地距離太長(zhǎng)（一般指超過了150公里），可在中間設(shè)置光放（oa）增加光傳輸距離。3.2 鏈狀組網(wǎng)如圖3

9、所示，該方式可視為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的拓展。當(dāng)存在兩個(gè)以上的業(yè)務(wù)點(diǎn)時(shí)，可利用光插分復(fù)用器（oadm）中間上下話路。鏈型組網(wǎng)，能夠提供光層線路保護(hù)和電層sdh設(shè)備的通道或者復(fù)用段保護(hù)。而在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，可以在終端設(shè)備之間增加光中繼放大器。圖3 鏈狀組網(wǎng)方式3.3 環(huán)形組網(wǎng)如圖4所示，這種組網(wǎng)方式主要應(yīng)用于城域網(wǎng)中。環(huán)形組網(wǎng)在應(yīng)用過程中，可以根據(jù)實(shí)際需要利用光分插復(fù)用設(shè)備構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)，這其中必須要有一個(gè)站點(diǎn)用背靠背光終端復(fù)用網(wǎng)元來組成光分插復(fù)用網(wǎng)元。3.4其他方式圖4 環(huán)狀組網(wǎng)方式通過前面三種方式的不同組合，即可構(gòu)成十字交叉、核心環(huán)帶邊緣環(huán)、核心環(huán)帶鏈狀網(wǎng)等復(fù)雜的通信傳送網(wǎng)。也可建立dwdm和sdh平臺(tái)，充

10、分利用dwdm光波道和光纖混合的光路，配置sdh自愈環(huán)，采用dwdm+sdh方式靈活組網(wǎng)。4 dwdm組網(wǎng)要素分析開放式dwdm系統(tǒng)采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，凡是滿足i-tut建議要求的sdh系統(tǒng)stm-1/4/16設(shè)備均可通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器接入dwdm光傳送系統(tǒng)。圖5 以dwdm為核心的傳輸系統(tǒng)示意圖除了能對(duì)sdh信號(hào)進(jìn)行透明傳輸外，還可根據(jù)需要接pdh、atm、ip等，實(shí)現(xiàn)atm over dwdm、ip over dwdm、ge（千兆以太網(wǎng)）over dwdm等功能，節(jié)省用戶在接口設(shè)備上的投資。以dwdm為核心的通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。dwdm從1995年開始商用，而且發(fā)展極其迅速。在北美和歐洲，骨干

11、電信網(wǎng)、因特網(wǎng)都采用dwdm技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大的帶寬、更高的速率，降低了傳輸系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。我國(guó)1999年在濟(jì)南青島間開通了第一個(gè)國(guó)產(chǎn)dwdm系統(tǒng)。2000年國(guó)內(nèi)鐵路通信系統(tǒng)首條采用密集波分復(fù)用技術(shù)的滬杭浙贛鐵路通信干線采用華為40g（16波）dwdm系統(tǒng)。2002年京九鐵路（商丘-武漢段）輔設(shè)dwdm光傳輸系統(tǒng)，光纜長(zhǎng)度為568.7km。2008年，華為開發(fā)出了100g dwdm樣機(jī)。原有骨干傳輸線路大規(guī)模地更新改造，dwdm光傳送系統(tǒng)在國(guó)家一級(jí)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)、本地網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)及軍網(wǎng)中陸續(xù)獲得了較好的應(yīng)用。 4.1 適應(yīng)dwdm系統(tǒng)的光纖dwdm是密集的多波長(zhǎng)光信道復(fù)用技術(shù)，光纖的

12、非線性效應(yīng)是影響dwdm傳輸系統(tǒng)性能的主要因素。因此，dwdm技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展與光纖技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。隨著dwdm技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)越來越多，信道間距越來越小，傳輸功率越來越大，從而使光纖的非線性效應(yīng)對(duì)dwdm傳輸系統(tǒng)性能的影響也越來越嚴(yán)重。光纖的非線性效應(yīng)主要與光功率密度、信道間隔和光纖的色散等因素密切相關(guān)：光功率密度越大、信道間隔越小，光纖的非線性效應(yīng)就越嚴(yán)重；色散與各種非線性效應(yīng)之間的關(guān)系比較復(fù)雜，其中四波混頻隨色散接近零而顯著增加?？朔蔷€性效應(yīng)的主要方法是改進(jìn)光纖的性能，如增加光纖的有效傳光面積，以減小光功率密度；在工作波段保留一定量的色散，以減小四波混頻效應(yīng)；減小光

13、纖的色散斜率，以擴(kuò)大dwdm系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)范圍，增加波長(zhǎng)間隔；同時(shí)，還應(yīng)盡量減小光纖的偏振模色散，以及在減小四波混頻效應(yīng)的基礎(chǔ)上盡量減小光纖工作波段上的色散，以適應(yīng)單信道速率的不斷提高。按國(guó)際電信聯(lián)盟（itu-t）分類方法，通信光纖分為g.651、g.652、g.653、g.654、g.655和g.656六個(gè)大類和若干子類。用于光傳輸系統(tǒng)的單模光纖主要有g(shù).652、g.653、g.654、g.655等4種類型。4.1.1 g.652光纖g.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3m窗口的單模光纖。g.652光纖在1.55m波段的損耗較小，約為0.2db/km0.25db/km；特別是在1.55

14、nm處,損耗低于0.2db/km,對(duì)長(zhǎng)距離傳輸非常有利。當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3m時(shí)，光纖色散很小，為3.5ps/nmkm，系統(tǒng)的傳輸距離只受光纖衰減所限制，有利于克服光纖的非線性效應(yīng)。然而它在1.55m波段的色散卻較大，約為20ps/nmkm。在1.3m波段的損耗也較大，約為0.3db/km0.4db/km。這種光纖色散這種光纖可支持用于在1.55m波段的2.5gb/s的干線系統(tǒng)，但由于在該波段的色散較大，若傳輸10gb/s的信號(hào)，傳輸距離超過50公里時(shí)，就要求使用價(jià)格昂貴的色散補(bǔ)償模塊，因此這種光纖不能滿足信道速率高速化的要求。4.1.2 g.653光纖g.653光纖是色散位移單模光纖，它在1.

15、55m窗口同時(shí)具有最小色散和最低損耗，能滿足信道速率高速化的要求，是單波長(zhǎng)系統(tǒng)的最佳選擇。然而，色散位移光纖在1.55m色散為零，不利于多信道的wdm傳輸，用戶信道數(shù)較多時(shí)，信道間距較小，這時(shí)就會(huì)發(fā)生四波混頻（fwm）導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_，在dwdm應(yīng)用中存在嚴(yán)重的四波混頻效應(yīng)。由于高速傳輸?shù)拇當(dāng)_現(xiàn)象使dwdm系統(tǒng)很難開通，現(xiàn)已不提倡使用g.653光纖。4.1.3 g.654光纖g.654光纖是截止波長(zhǎng)位移單模光纖，也稱為1.55m性能最佳光纖，是人們?yōu)榱藵M足海底纜長(zhǎng)距離通信的需求，而開發(fā)的一種應(yīng)用于1.55m波長(zhǎng)的純石英芯單模光纖。它在該波長(zhǎng)附近上的衰減最小，g.654是衰減最小光纖，僅為0.

16、185db/km。g.654光纖在1.3m波長(zhǎng)區(qū)域的色散為零，但在1.55m波長(zhǎng)區(qū)域色散較大，約為（1720）ps/（nmkm）。該光纖主要用于傳輸距離很長(zhǎng)且不能插入有源器件對(duì)衰減要求特別高的無中繼海底光纜通信系統(tǒng)。4.1.4 g.655光纖g.655非零色散位移單模光纖是一種復(fù)雜折射率剖面光纖，優(yōu)化了1.55m區(qū)色散值，在1.55m波長(zhǎng)附近不再是零色散而是維持一定量的低色散。其零色散點(diǎn)為1.57m或1.511.52m附近，使光纖的工作波段具有少量的色散，成功地克服了g.652的色散受限和g.653四波混頻無法開通dwdm的缺點(diǎn)。g.655光纖適用于光放大、高速率（10gb/s以上）、大容量、

17、密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，是適應(yīng)dwdm最先進(jìn)的光纖，已得到廣泛應(yīng)用。4.2 色散4.2.1 色散光纖的色散是在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，隨傳輸距離增加，由于不同萬分的光傳輸時(shí)延不同引起的脈沖展寬的物理效應(yīng)。色散主要影響系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離。影響dwdm系統(tǒng)的常見色散有兩種，一種是線性的彩色色散，另一種是非線性的偏振模色散(pmd)。（1）彩色色散彩色色散的產(chǎn)生是由于不同的波長(zhǎng)以不同的速度傳輸。在單模光纖中，彩色色散有兩個(gè)組成部分：材料色散和波導(dǎo)色散。材料色散在光波以不同的速度穿過材料時(shí)發(fā)生。一個(gè)光源無論它有多窄，實(shí)際都包含著好幾個(gè)波長(zhǎng)。這樣，當(dāng)這一系列的波長(zhǎng)穿越介質(zhì)的時(shí)候，每個(gè)波長(zhǎng)到達(dá)的時(shí)間都不相

18、同。波導(dǎo)色散是由于光纖核心和覆層折射率系數(shù)的不同引起的。有效折射率系數(shù)與波長(zhǎng)的變化關(guān)系是：在短波長(zhǎng)，光被很好地限制在核心中。這樣有效折射率系數(shù)與核心材料的折射率系數(shù)很接近。在中波長(zhǎng)，光稍微地發(fā)散到覆層中。這減少了有效折射率系數(shù)。在長(zhǎng)波長(zhǎng)，大部分的光發(fā)散到覆層中。這導(dǎo)致有效折射率系數(shù)與覆層的非常接近。波導(dǎo)色散現(xiàn)象的結(jié)果是一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)相互的傳輸延遲。（2）偏振模色散(pmd)偏振模色散(pmd)是由于制造過程或外部應(yīng)力使光纖形狀為橢圓型所造成的。由于應(yīng)力隨時(shí)間變化，pmd和彩色色散不一樣，會(huì)隨著時(shí)間而改變。pmd在低于oc-192的速度時(shí)影響很小。4.2.2 色散對(duì)dwdm系統(tǒng)的影響隨著光纖通信

19、系統(tǒng)中傳輸速率的不斷提高和由于光放大器極大地延長(zhǎng)了無電中繼的光傳輸距離，因而整個(gè)傳輸鏈路的總色散及其相應(yīng)色散代價(jià)將可能變得很大。當(dāng)光纖通信系統(tǒng)單信道速率升級(jí)到40 gbit/ s 及以上時(shí), 色度色散(cd) 和偏振模色散(pmd) 已經(jīng)成為嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能的主要因素，色散使dwdm系統(tǒng)傳輸受限。4.2.3 減少色散影響的方法（1）選擇理想光纖g.655光纖。（2）色散補(bǔ)償色散完全補(bǔ)償在入纖功率較小時(shí)，色散對(duì)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣起主要作用，可采用色散完全補(bǔ)償。隨著wdm系統(tǒng)中復(fù)用的波道數(shù)越來越多，入纖功率會(huì)越來越大，非線性作用隨之增強(qiáng)。在不能選取最佳進(jìn)行色散完全補(bǔ)償?shù)那闆r下，相對(duì)來說色散的欠補(bǔ)償比過

20、補(bǔ)償好，剩余反常色散可對(duì)非線性作用產(chǎn)生一定的抑制作用，改善系統(tǒng)性能。采用無源補(bǔ)償裝置對(duì)于edfa級(jí)聯(lián)造成的色度色散可采用無源色散補(bǔ)償裝置與edfa組合在一起，構(gòu)成一個(gè)放大子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)的色散系數(shù)與系統(tǒng)光纖相反，從而有效減小系統(tǒng)的彩色色散。（3）插入偏振控制器就偏振模色散情況而言，重要的是盡量減少組件的偏振模相關(guān)損耗。應(yīng)當(dāng)指出偏振模相關(guān)損耗對(duì)系統(tǒng)的影響是隨放大器數(shù)量的增加而增大的。在系統(tǒng)輸入、輸出端插入偏振控制器。一個(gè)偏振分束器接在輸出偏振控制器之后，用來產(chǎn)生誤差信號(hào)。輸出偏振控制器搜索該誤差信號(hào)，再調(diào)整輸入偏振控制器，使誤差信號(hào)最小。在無誤差信號(hào)點(diǎn)，輸入偏振狀態(tài)是系統(tǒng)的主狀態(tài)。這種技術(shù)已經(jīng)用

21、于一個(gè) 5gbit/s 系統(tǒng)的補(bǔ)償。相干頻分復(fù)用系統(tǒng)也采用了類似的技術(shù)。（4）40g dwdm系統(tǒng)減小色散的主要技術(shù)：40g技術(shù)的應(yīng)用也大大減少了色散的影響，其主要技術(shù)有動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償和偏振模色散補(bǔ)償兩種技術(shù)。動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償（tdc）技術(shù) tdc技術(shù)是40g較成熟的光調(diào)制格式，色散容限都在200ps/nm之內(nèi)，考慮到色散補(bǔ)償模塊補(bǔ)償精度及色散斜率補(bǔ)償與光纖的失配、環(huán)境溫度變化對(duì)色散的影響以及線路維護(hù)可能造成色散變化等，40g長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償是必配的。 動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)長(zhǎng)遠(yuǎn)來說，我們看好電色散補(bǔ)償（edc）方法。但目前光的色散補(bǔ)償技術(shù)較成熟，主要有光纖啁啾bragg光柵（fbg）技術(shù)、gt

22、 etlon標(biāo)準(zhǔn)具技術(shù)、虛成像相移陣列技術(shù)等實(shí)現(xiàn)方式，光纖光柵（fbg）相比較而言最成熟。 動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償應(yīng)自動(dòng)優(yōu)化色散補(bǔ)償量，而整個(gè)鏈路的殘余色散量無法在線監(jiān)測(cè)，目前基本依據(jù)接收點(diǎn)糾錯(cuò)前的誤碼率來閉環(huán)調(diào)整，而誤碼引起的原因很多，所以必須采用有效的優(yōu)化控制算法。偏振模色散補(bǔ)償（pmd）技術(shù) 光纖鏈路pmd主要影響因素是光纖、色散補(bǔ)償模塊和光放大器，其他器件數(shù)量少，對(duì)鏈路pmd影響較小。較成熟的40g光調(diào)制格式，如按器件/模塊廠商提供的典型參數(shù)設(shè)計(jì)，無pmd補(bǔ)償時(shí)傳輸距離500km可能就是一個(gè)坎。 目前關(guān)于pmd補(bǔ)償系統(tǒng)的研究在光域、電域和光電域結(jié)合等多個(gè)方面同時(shí)展開。主要依賴測(cè)得的偏振度（dop

23、）、電域特定信號(hào)譜功率、電域全部信號(hào)譜功率、誤碼率（ber）、眼圖監(jiān)控信號(hào)以及電域中的橫向?yàn)V波器和閾值電流技術(shù)等來調(diào)節(jié)pmd補(bǔ)償量。但目前能應(yīng)用于實(shí)際工程的pmd補(bǔ)償器極少，而且效果需要工程檢驗(yàn)。4.3 光信噪比osnr4.3.1 光信噪osnr比光信噪比osnr是光纖信號(hào)與噪聲ase的比值， osnr每信道的信號(hào)光功率/每信道的噪聲光功率。光信噪比osnr是影響dwdm系統(tǒng)誤碼性能的最重要因素之一，osnr的大小決定傳輸信號(hào)質(zhì)量。4.3.2 光信噪比osnr對(duì)dwdm系統(tǒng)的影響光放大器會(huì)在幾十納米寬的光譜區(qū)內(nèi)產(chǎn)生所謂放大的自發(fā)輻射ase。對(duì)于10gbit/s信號(hào)接收端要求在25db以上。光信

24、噪比在dwdm系統(tǒng)發(fā)送端一般有35-40db左右，但是經(jīng)過第1個(gè)光放大器后，信號(hào)osnr將有比較明顯的下降。以后每經(jīng)過一個(gè)光放大器edfa，osnr都將繼續(xù)下降，但下降的速度會(huì)逐漸放慢。osnr降低的主要原因在于光放大器在放大信號(hào)、噪聲的同時(shí)，還引入了新的ase噪聲，也就是本放大器的噪聲，使總噪聲水平提高，osnr下降。下降速度逐步放慢的原因在于隨著線路中級(jí)聯(lián)的放大器數(shù)目增加，“基底”噪聲水平提高，僅增加一個(gè)光放大器 ase對(duì)總噪聲水平的影響不大，但在具有若干級(jí)聯(lián)放大器的傳輸系統(tǒng)中光放大器的ase將同信號(hào)光一樣生復(fù)一個(gè)周期性的衰減和放大，ase是隨放大器增益幅度的增大而以指數(shù)形式積累的。圖6

25、多級(jí)聯(lián)線路defa自發(fā)輻射噪聲累積數(shù)學(xué)模型在具有若干個(gè)級(jí)聯(lián)光放大器的傳輸系統(tǒng)中，噪聲的光功率主要由放大的自發(fā)輻射噪聲所支配。自發(fā)輻射放大噪聲頻譜分布也是沿系統(tǒng)長(zhǎng)度展開的，產(chǎn)生于光放大器的自發(fā)輻射放大噪聲將同信號(hào)光一樣重復(fù)一個(gè)衰減和放大周期。當(dāng)來自第一個(gè)光放大器的自發(fā)輻射放大噪聲被送入第二個(gè)光放大器時(shí)，第二個(gè)光放大器的增益分布就會(huì)因增益飽和效應(yīng)導(dǎo)致自發(fā)輻射放大噪聲而發(fā)生變化。同樣，第三個(gè)光放大器的有效增益分布會(huì)被第二個(gè)光放大器修改。這種效應(yīng)會(huì)向下傳遞給下一個(gè)光放大器。所以總自發(fā)輻射放大噪聲功率就隨光放大器數(shù)目的增多而大致按比例增大，而信號(hào)功率則隨之減小，噪聲功率可能會(huì)超過信號(hào)功率。單個(gè)放大器ed

26、fa在單位頻率間隔內(nèi)產(chǎn)生的放大的自發(fā)輻射噪聲功率pase:pase=2nsp（g-1）hv式中nsp是edfa的自發(fā)噪聲系數(shù)，g是edfa的內(nèi)部增益，h是普朗克常數(shù)，是v光頻率。多級(jí)聯(lián)線路edfa自發(fā)輻射噪聲積累的數(shù)學(xué)模型如圖6所示，總的自發(fā)輻射噪聲功率p：p=pn + （pn-1ln-1gn）+p2l2g3ln-1gn）+（p1l1g2ln-1gn）式中pn、pn-1、p2、p1為各級(jí)edfa產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲功率，ln為第n中繼段光纖衰耗，gn為第n級(jí)edfa的增益。放大器的外部噪聲系數(shù)nf：nf=10log2nsp-(2nsp-1)/g+in式中in是edfa輸入衰耗（以db為單位）。假

27、設(shè)中繼段內(nèi)所有edfa的特性及衰耗相同，累積的ase功率相等，且g1，g=l，則：osnr=pout-l-nf-10logn-10loghvv0式中pout是每信道輸出功率（以db為單位），l是放大器間的衰耗（以db為單位），nf是外部噪聲系數(shù)（以db為單位），n是鏈路間隔數(shù)，v0是光帶寬。噪聲ase隨edfa的增益幅度以指數(shù)形式積累，ase積累對(duì)系統(tǒng)的接收信號(hào)snr的影響主要與差拍噪聲有關(guān)。這種差拍噪聲隨edfa數(shù)目的增加而線性增加，即使在每個(gè)光放大器處使用窄帶濾波器，自發(fā)輻射放大噪聲也會(huì)積累起來，這是因?yàn)樵肼暣嬖谟诎盘?hào)的頻段之內(nèi)的緣故。4.3.3 減少噪聲提高osnr的方法(1) 選

28、用噪聲指數(shù)小的edfa采用獨(dú)特的色散管理技術(shù)和信噪比處理技術(shù)，選用噪聲指數(shù)小的edfa功率放大器，使得dwdm系統(tǒng)在長(zhǎng)途傳輸后，光信噪比依然滿足要求。(2) 自濾波方法ase 噪聲積累可能因光放大器間隔的縮小而減小（當(dāng)保持總增益等于總傳輸通道損耗時(shí)），因?yàn)閍se是隨放大器增益幅度的增大而以指數(shù)形式積累的。對(duì)于裝設(shè)幾十或更多個(gè)光放大器的系統(tǒng)，可采用 ase 噪聲濾波器或利用自濾波效應(yīng)。這種方法是把信號(hào)波長(zhǎng)調(diào)整到自濾波波長(zhǎng)上，從而使檢測(cè)器接收到的 ase 噪聲減小，如同使用窄帶濾波器一樣。當(dāng)采取縮短光放大器間隔和低增益光放大器的手段來減小初始 ase 噪聲時(shí)，這是最有效的。 (3) ase濾波法對(duì)于裝有很少幾個(gè)光放大器的系統(tǒng)，自濾波法不如ase濾波法有效。ase濾波法可靈活地選擇信號(hào)波長(zhǎng)，并具有其它的優(yōu)點(diǎn)。但必須謹(jǐn)慎地選擇濾波器的特性，因?yàn)槌匦晤l帶外，級(jí)聯(lián)濾波器的通帶比信號(hào)濾波器的通帶窄。對(duì)于全光 dwdm 閉合環(huán)路網(wǎng)，則不適合采用自濾波方法。因?yàn)樵诠夥糯笃髡麄€(gè)增益頻譜中形成的峰值可能對(duì)系統(tǒng)性能造成嚴(yán)重影響，在這種情況下，采用ase濾波法可最大限度減小ase噪聲的積累。這是通過對(duì)未送往網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的dwdm信道在倒換出