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，也將成為整個通信網(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，將多個不同波長的光信號合并起來送入一根光纖進行傳播；在接收端，利用光解復(fù)用裝置把不同波長的光信號分開，從而實現(xiàn)了在一根光纖中進行多路光信號的復(fù)用傳輸。dwdm技術(shù)可以在一對光纖上提供數(shù)十個，及至上百個波長，大大地擴大了光纖容量，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，同時降低了傳輸成本。dwdm尚具有相當(dāng)大的容量擴充潛能，這為服務(wù)供應(yīng)商滿足消費者日益增長的帶寬需求提供了首選方案。常見dwdm系統(tǒng)有兩個系列：8波、16波、32波系列和40波、80波、160波系列，最高復(fù)用波長可達1022波。2.2 傳輸距離長按照itu-t建議，dwdm系統(tǒng)配置分233db、530db、

5、822db三種，對應(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)備指標遠優(yōu)于itu-t的規(guī)定。如按822db規(guī)格配置光放大器，國內(nèi)廠家無電再生距離為640km；而端對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，傳輸距離可達幾百公里或更長，大大減少sdh中繼器的數(shù)量，同時大大節(jié)省了成本，簡化了設(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)信號最高傳輸速率則可

6、達到1600gbit/s。2.4 網(wǎng)絡(luò)管理智能化在dwdm系統(tǒng)中，采用獨立的1510nm波長（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)點產(chǎn)生的波長為1510nm的光監(jiān)控（osc）信號，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是一個相對獨立的子系統(tǒng)，傳送光信道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層的維護和管理信息，提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)及使用者通路，同時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)管信息對系統(tǒng)進行

7、管理，實現(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)控通路的保護功能。2.5 承載能力強dwdm系統(tǒng)可以承載sdh、pdh和其他不受限的數(shù)字信號或模擬信號，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、載波信號彼此獨立，可以傳送不同傳輸特性的不同信號，并且其通道對于數(shù)據(jù)格式是完全透明的，與信號的速率和調(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)，如點對點組網(wǎng)、鏈狀組網(wǎng)、環(huán)形組網(wǎng)等。圖2 點對點組網(wǎng)方式的兩種情況3 dwdm組網(wǎng)方式3.1 點對點組網(wǎng)如圖2所示，兩地間沒有其他業(yè)務(wù)點，可采用點對點組網(wǎng)方式。在進行短距離傳輸時，dwdm設(shè)備可以提供無線路放大器的點對點組網(wǎng)，當(dāng)兩地距離太長（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，該方式可視為點對點方式的拓展。當(dāng)存在兩個以上的業(yè)務(wù)點時，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和電層sdh設(shè)備的通道或者復(fù)用段保護。而在長距離傳輸時，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站點用背靠背光終端復(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，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sdh信號進行透明傳輸外，還可根據(jù)需要接pdh、atm、ip等，實現(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)成本和維護成本。我國1999年在濟南青島間開通了第一個國產(chǎn)dwdm系統(tǒng)。2000年國內(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)，光纜長度為568.7km。2008年，華為開發(fā)出了100g dwdm樣機。原有骨干傳輸線路大規(guī)模地更新改造，dwdm光傳送系統(tǒng)在國家一級干線網(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dwdm傳輸系統(tǒng)性能的影響也越來越嚴重。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，以擴大dwdm系統(tǒng)的工作波長范圍，增加波長間隔；同時，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標準單模光纖是指零色散波長在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,對長距離傳輸非常有利。當(dāng)工作波長在1.3m時，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，傳輸距離超過50公里時，就要求使用價格昂貴的色散補償模塊，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，信道間距較小，這時就會發(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足海底纜長距離通信的需求，而開發(fā)的一種應(yīng)用于1.55m波長的純石英芯單模光纖。它在該波長附近上的衰減最小，g.654是衰減最小光纖，僅為0.

16、185db/km。g.654光纖在1.3m波長區(qū)域的色散為零，但在1.55m波長區(qū)域色散較大，約為（1720）ps/（nmkm）。該光纖主要用于傳輸距離很長且不能插入有源器件對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波長附近不再是零色散而是維持一定量的低色散。其零色散點為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。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)墓庑盘枺S傳輸距離增加，由于不同萬分的光傳輸時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以不同的速度傳輸。在單模光纖中，彩色色散有兩個組成部分：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發(fā)生。一個光源無論它有多窄，實際都包含著好幾個波長。這樣，當(dāng)這一系列的波長穿越介質(zhì)的時候，每個波長到達的時間都不相

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)與波長的變化關(guān)系是：在短波長，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，光稍微地發(fā)散到覆層中。這減少了有效折射率系數(shù)。在長波長，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)果是一個或多個波長相互的傳輸延遲。（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)力隨時間變化，pmd和彩色色散不一樣，會隨著時間而改變。pmd在低于oc-192的速度時影響很小。4.2.2 色散對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了無電中繼的光傳輸距離，因而整個傳輸鏈路的總色散及其相應(yīng)色散代價將可能變得很大。當(dāng)光纖通信系統(tǒng)單信道速率升級到40 gbit/ s 及以上時, 色度色散(cd) 和偏振模色散(pmd) 已經(jīng)成為嚴重影響系統(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）色散補償色散完全補償在入纖功率較小時，色散對系統(tǒng)的性能優(yōu)劣起主要作用，可采用色散完全補償。隨著wdm系統(tǒng)中復(fù)用的波道數(shù)越來越多，入纖功率會越來越大，非線性作用隨之增強。在不能選取最佳進行色散完全補償?shù)那闆r下，相對來說色散的欠補償比過

20、補償好，剩余反常色散可對非線性作用產(chǎn)生一定的抑制作用，改善系統(tǒng)性能。采用無源補償裝置對于edfa級聯(lián)造成的色度色散可采用無源色散補償裝置與edfa組合在一起，構(gòu)成一個放大子系統(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。輸出偏振控制器搜索該誤差信號，再調(diào)整輸入偏振控制器，使誤差信號最小。在無誤差信號點，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 5gbit/s 系統(tǒng)的補償。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)有動態(tài)色散補償和偏振模色散補償兩種技術(shù)。動態(tài)色散補償（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)，考慮到色散補償模塊補償精度及色散斜率補償與光纖的失配、環(huán)境溫度變化對色散的影響以及線路維護可能造成色散變化等，40g長距離傳輸系統(tǒng)動態(tài)色散補償是必配的。 動態(tài)色散補償技術(shù)長遠來說，我們看好電色散補償（edc）方法。但目前光的色散補償技術(shù)較成熟，主要有光纖啁啾bragg光柵（fbg）技術(shù)、gt

22、 etlon標準具技術(shù)、虛成像相移陣列技術(shù)等實現(xiàn)方式，光纖光柵（fbg）相比較而言最成熟。 動態(tài)色散補償應(yīng)自動優(yōu)化色散補償量，而整個鏈路的殘余色散量無法在線監(jiān)測，目前基本依據(jù)接收點糾錯前的誤碼率來閉環(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。偏振模色散補償（pmd）技術(shù) 光纖鏈路pmd主要影響因素是光纖、色散補償模塊和光放大器，其他器件數(shù)量少，對鏈路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，無pmd補償時傳輸距離500km可能就是一個坎。 目前關(guān)于pmd補償系統(tǒng)的研究在光域、電域和光電域結(jié)合等多個方面同時展開。主要依賴測得的偏振度（dop

23、）、電域特定信號譜功率、電域全部信號譜功率、誤碼率（ber）、眼圖監(jiān)控信號以及電域中的橫向濾波器和閾值電流技術(shù)等來調(diào)節(jié)pmd補償量。但目前能應(yīng)用于實際工程的pmd補償器極少，而且效果需要工程檢驗。4.3 光信噪比osnr4.3.1 光信噪osnr比光信噪比osnr是光纖信號與噪聲ase的比值， osnr每信道的信號光功率/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質(zhì)量。4.3.2 光信噪比osnr對dwdm系統(tǒng)的影響光放大器會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。對于10gbit/s信號接收端要求在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個光放大器后，信號osnr將有比較明顯的下降。以后每經(jīng)過一個光放大器edfa，osnr都將繼續(xù)下降，但下降的速度會逐漸放慢。osnr降低的主要原因在于光放大器在放大信號、噪聲的同時，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聯(lián)的放大器數(shù)目增加，“基底”噪聲水平提高，僅增加一個光放大器 ase對總噪聲水平的影響不大，但在具有若干級聯(lián)放大器的傳輸系統(tǒng)中光放大器的ase將同信號光一樣生復(fù)一個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)模型在具有若干個級聯(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光一樣重復(fù)一個衰減和放大周期。當(dāng)來自第一個光放大器的自發(fā)輻射放大噪聲被送入第二個光放大器時，第二個光放大器的增益分布就會因增益飽和效應(yīng)導(dǎo)致自發(fā)輻射放大噪聲而發(fā)生變化。同樣，第三個光放大器的有效增益分布會被第二個光放大器修改。這種效應(yīng)會向下傳遞給下一個光放大器。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，而信號功率則隨之減小，噪聲功率可能會超過信號功率。單個放大器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積累對系統(tǒng)的接收信號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，即使在每個光放大器處使用窄帶濾波器，自發(fā)輻射放大噪聲也會積累起來，這是因為噪聲存在于包含著信號的頻段之內(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?。ó?dāng)保持總增益等于總傳輸通道損耗時），因為ase是隨放大器增益幅度的增大而以指數(shù)形式積累的。對于裝設(shè)幾十或更多個光放大器的系統(tǒng)，可采用 ase 噪聲濾波器或利用自濾波效應(yīng)。這種方法是把信號波長調(diào)整到自濾波波長上，從而使檢測器接收到的 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，這是最有效的。 (3) ase濾波法對于裝有很少幾個光放大器的系統(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波長，并具有其它的優(yōu)點。但必須謹慎地選擇濾波器的特性，因為除矩形頻帶外，級聯(lián)濾波器的通帶比信號濾波器的通帶窄。對于全光 dwdm 閉合環(huán)路網(wǎng)，則不適合采用自濾波方法。因為在光放大器整個增益頻譜中形成的峰值可能對系統(tǒng)性能造成嚴重影響，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。這是通過對未送往網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的dwdm信道在倒換出節(jié)