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(wàn)份精華管理資料，2萬(wàn)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(kāi)展非常迅速，已展現(xiàn)出宏大的生命力和光明的開(kāi)展前景，我國(guó)的光纜干線和一些省內(nèi)干線已開(kāi)場(chǎng)采用WDM系統(tǒng)，并且國(guó)內(nèi)一些廠商也正在開(kāi)發(fā)這項(xiàng)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(jiàn)WDM系統(tǒng)中運(yùn)用的光電器件的種類及其主要原理，以及它們的運(yùn)用情況；第三講引見(jiàn)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(xì)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(cè)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(shí)對(duì)該講座提出意見(jiàn)和要求熱線1 概述在過(guò)去20年里，光纖通訊的開(kāi)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(tái)。就我國(guó)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)而言，截止到1998年底，省際干線光纜長(zhǎng)度已接近2O萬(wàn)km。光纖通訊系統(tǒng)閱歷了幾個(gè)開(kāi)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(lái)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(zhǎng)WDM13101550nm系統(tǒng)80年代就在美國(guó)AT&T網(wǎng)中運(yùn)用，速率為21.7Gbs。但是到90年代中期，WDM系統(tǒng)開(kāi)展速度并不快，主要緣由在于：1TDM時(shí)分復(fù)用技術(shù)的開(kāi)展，155Mbs622Mbs2.5Gbs TDM技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2.5Gbs系統(tǒng)以下含2.5Gbs系統(tǒng)，系統(tǒng)每晉級(jí)一次，每比特的傳輸本錢下降3O左右。正由于此，在過(guò)去的系統(tǒng)晉級(jí)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(méi)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(kāi)場(chǎng)商用化。1995年開(kāi)場(chǎng)，WDM技術(shù)的開(kāi)展進(jìn)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(shí)驗(yàn)室目前已達(dá)Tbs速率，世界上各大設(shè)備消費(fèi)廠商和運(yùn)營(yíng)公司都對(duì)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(yùn)用。開(kāi)展迅速的主要緣由在于：1光電器件的迅速開(kāi)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(méi)有太多的潛力可控，并且傳輸設(shè)備的價(jià)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(lái)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(lái)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(jiǎn)單的光復(fù)用技術(shù)。從光纖通訊開(kāi)展的幾個(gè)階段看，所運(yùn)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(yùn)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(yùn)用的是單模光纖1310nm窗口；1993年開(kāi)場(chǎng)的SDH系統(tǒng)開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)向1550nm窗口；WDM是在光纖上實(shí)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(shí)施的多波長(zhǎng)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(jí)擴(kuò)容和本錢低的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛運(yùn)用。從80年代未起，我國(guó)在國(guó)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(shí)具有1550nm和1310nm兩個(gè)窗口，最小衰減窗口位于1550nm窗口。多數(shù)國(guó)際商用光纖在這兩個(gè)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(gè)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(bào)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(gè)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(shí)際上，WDM技術(shù)可以利用的單模光纖帶寬到達(dá)200nm，即25THz帶寬，即使按照波長(zhǎng)間隔為0.8nm100GHz計(jì)算，實(shí)際上也可以開(kāi)通200多個(gè)波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)，因此目前光纖的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)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(yùn)用和開(kāi)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(shí)傳輸假設(shè)干個(gè)信道的信號(hào)，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(gè)信道的信號(hào)。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(lái)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(hào)光載波分開(kāi)。由于在光的頻域上信號(hào)頻率差別比較大，人們更喜歡采用波長(zhǎng)來(lái)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(lái)的宏大帶寬資源，根據(jù)每一信

9、道光波的頻率或波長(zhǎng)不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成假設(shè)干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)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(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)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(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)的復(fù)用方式。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作相互獨(dú)立不思索光纖非線性時(shí)，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。雙向傳輸?shù)膯?wèn)題也很容易處理，只需將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長(zhǎng)傳輸即可。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從2個(gè)至幾十個(gè)不等，如今商用化的普通是8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)系統(tǒng)，這取決于所允許的光載波波長(zhǎng)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(duì)傳輸技術(shù)的開(kāi)展進(jìn)展一下總結(jié)。從我國(guó)幾十年運(yùn)用的傳輸技術(shù)來(lái)看，走的是FDM-TDM-TDM+FDM的道路。開(kāi)場(chǎng)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(hào)，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(shí)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(gè)波長(zhǎng)通路經(jīng)過(guò)頻域的分割實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。每個(gè)波長(zhǎng)通路占用一段光纖的帶寬，與過(guò)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(hào)上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號(hào)上的頻率分割利用。2在每個(gè)通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M

12、信號(hào)4kHz語(yǔ)音信號(hào)，而WDM系統(tǒng)目前每個(gè)波長(zhǎng)通路上是數(shù)字信號(hào)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(diǎn)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(zhǎng)傳輸添加幾倍至幾十倍。使N個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來(lái)在單模光纖中傳輸，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以大量節(jié)約光纖。另外，對(duì)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(duì)原有系統(tǒng)作較大的改動(dòng)即可比較方便地進(jìn)展擴(kuò)容。由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，因此可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合和分別，包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分別。波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速

13、率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。一個(gè)WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)信號(hào)，ATM、IP或者未來(lái)有能夠出現(xiàn)的信號(hào)。WDM系統(tǒng)完成的是透明傳輸，對(duì)于“業(yè)務(wù)層信號(hào)來(lái)說(shuō)，WDM的每個(gè)波長(zhǎng)就像“虛擬的光纖一樣。在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和開(kāi)展中，是理想的擴(kuò)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(gè)附加波長(zhǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。在國(guó)家骨干網(wǎng)的傳輸時(shí)，EDFA的運(yùn)用可以大大減少長(zhǎng)途干線系統(tǒng)SDH中繼器的數(shù)目，從而減少本錢。間隔 越長(zhǎng)，節(jié)省本錢就越多。5 WDM和DWDM人們?cè)谧h論WDM系統(tǒng)時(shí)，

14、有時(shí)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(shí)，WDM和DWDM運(yùn)用的是同一種技術(shù)，它們是在不同開(kāi)展時(shí)期對(duì)WDM系統(tǒng)的稱謂，它們與WDM技術(shù)的開(kāi)展歷史有著嚴(yán)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(gè)低損耗窗口1310nm和1550nm窗口各傳送1路光波長(zhǎng)信號(hào)，也就是131Onm155Onm兩波分的WDM系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在我國(guó)也有實(shí)踐的運(yùn)用。該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，普通采用熔融的波分復(fù)用器件，插入損耗?。粵](méi)有光放大器，在每個(gè)中繼站上，兩個(gè)波長(zhǎng)都進(jìn)展解復(fù)用和光電光再生中繼，然后再?gòu)?fù)用在一同傳向下一站。很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)在人們的了

15、解中，WDM系統(tǒng)就是指波長(zhǎng)間隔為數(shù)十nm的系統(tǒng)，例如1310nm1550nm兩波長(zhǎng)系統(tǒng)間隔達(dá)200多nm。由于在當(dāng)時(shí)的條件下，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)nm波長(zhǎng)間隔是不大能夠的。隨著1550nm窗口EDFA的商用化，WDM系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)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(hào)。由于這些WDM系統(tǒng)的相鄰波長(zhǎng)間隔比較窄普通1.6nm，且任務(wù)在一個(gè)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(zhǎng)間隔更嚴(yán)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(zhǎng)間隔而言。過(guò)去WDM系統(tǒng)是幾十nm的波長(zhǎng)間隔，如今的波長(zhǎng)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(shí)是波分復(fù)用的一種詳細(xì)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(lái)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(zhǎng)途光纜系統(tǒng)中，波長(zhǎng)間隔較小的多路光信號(hào)可以共用EDFA光放大器。在兩個(gè)波分復(fù)用終端之間，采用一個(gè)EDFA替代多個(gè)傳統(tǒng)的電再生中繼器，同時(shí)放大多路光信號(hào)，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(lái)補(bǔ)償光纖的損耗，而常規(guī)的光電光再生中繼器用來(lái)補(bǔ)償色散、噪聲積累帶來(lái)的信號(hào)失真。如今，人們都喜歡用WDM來(lái)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(zhǔn)確的定義，而且隨著技術(shù)的開(kāi)展，原來(lái)以為所謂密集的波長(zhǎng)間隔，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上也越來(lái)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(guò)去無(wú)論P(yáng)DH的34Mbs-140Mbs-565Mbs，還是SDH的155Mbs-622Mbs-2.4Gbs，其擴(kuò)容晉級(jí)方法都是采用電的TDM方式，即在電信號(hào)上進(jìn)展的時(shí)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(duì)信號(hào)在光域上沒(méi)有任何處置措施甚至于放大。WDM技術(shù)的運(yùn)用第一次把復(fù)用方式從電信號(hào)轉(zhuǎn)

18、移到光信號(hào)，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(hào)實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，而不再回到電信號(hào)上處置，并且各個(gè)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，對(duì)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(yùn)用標(biāo)志著光通訊時(shí)代的“真正到來(lái)。 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(zhǎng)復(fù)用即頻率復(fù)用的方式提高傳輸速率，光信號(hào)實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，而不再回到電信號(hào)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(duì)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(duì)激光器信號(hào)的波長(zhǎng)準(zhǔn)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(jiàn)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(guò)去SDH系統(tǒng)任務(wù)波長(zhǎng)是在一個(gè)很寬的區(qū)域內(nèi)，而WDM系統(tǒng)的最重要特點(diǎn)是每個(gè)系統(tǒng)采用不同的波長(zhǎng)，普通波長(zhǎng)問(wèn)隔為100GHz或2OOGHz，這對(duì)激光器提出了較高要求。除了準(zhǔn)確的任務(wù)波長(zhǎng)外，在整個(gè)壽命期間波長(zhǎng)偏移量都應(yīng)在一定的范圍之內(nèi)，以防止不同的波長(zhǎng)相互關(guān)擾。即激光器必需任務(wù)在規(guī)范波長(zhǎng)、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(wú)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(jìn)展整形、定時(shí)和再生，恢復(fù)成數(shù)

20、字信號(hào)繼續(xù)傳輸。而WDM系統(tǒng)中，每隔8okm有一個(gè)EDFA，只進(jìn)展放大，沒(méi)有整形和定時(shí)功能，不能有效去除因線路色散和反射等帶來(lái)的不利影響，系統(tǒng)經(jīng)50O60Okm傳輸后才進(jìn)展光電再生，因此要求光源的色散受限間隔 大大延伸。由過(guò)去的5O60km提高到6O0km以上，這對(duì)光源的要求大大提高?？傮w上，運(yùn)用在WDM系統(tǒng)上的光源有2個(gè)突出特點(diǎn)：1比較大的色散包容值。2規(guī)范而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。11外調(diào)制技術(shù)對(duì)于直接調(diào)制來(lái)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(duì)于國(guó)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(lái)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(hào)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(guò)的激光器信號(hào)的光波特性發(fā)生變化，從而間接建立了電信號(hào)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(duì)它進(jìn)展調(diào)制，從而獲得遠(yuǎn)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?tīng)栒{(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(qiáng)度調(diào)制器，也是第一種大量消費(fèi)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(hào)加在調(diào)制器上，因此調(diào)制器像一個(gè)開(kāi)關(guān)，讓光經(jīng)過(guò)或把光關(guān)斷。這使得產(chǎn)生的信號(hào)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(zhǎng)的間隔 ，并且信號(hào)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(diǎn)是體積較小，集成度好。另外驅(qū)動(dòng)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?tīng)朚ach一Zehnder外調(diào)制器馬赫-曾德?tīng)柌▽?dǎo)型外調(diào)制器也是一種強(qiáng)度調(diào)制器。它運(yùn)用單獨(dú)的一個(gè)單縱模DFB

23、激光器和一個(gè)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(chǎng)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(dòng)，經(jīng)過(guò)波導(dǎo)的光的強(qiáng)度相應(yīng)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)輸出的光幅度調(diào)制。馬赫-曾德?tīng)栒{(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(yùn)用保偏光纖。在10Gb5以上超高速WDM系統(tǒng)傳輸時(shí)，MZ外調(diào)制器成為抑制光纖色散影響的主要手段。12波長(zhǎng)穩(wěn)定技術(shù)WDM系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在光波分復(fù)用器處輸入的信號(hào)均為固定波長(zhǎng)的光信號(hào)，各個(gè)通路的信號(hào)波長(zhǎng)不同，而且對(duì)中心頻率偏移有嚴(yán)厲

24、規(guī)定。如對(duì)于825Gbs WDM系統(tǒng)，通路間隔選擇2OOGHz，到壽命終了時(shí)的波長(zhǎng)偏移不大于20GHz。相鄰兩個(gè)通路假設(shè)波長(zhǎng)偏移過(guò)大，就會(huì)呵斥通路間的串?dāng)_過(guò)大，產(chǎn)生誤碼。就目前技術(shù)而言，最簡(jiǎn)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(wú)法處理由于激光器老化、溫度變化引起的波長(zhǎng)變化。當(dāng)波長(zhǎng)精度要求較高時(shí)，需求運(yùn)用更嚴(yán)厲的波長(zhǎng)控制技術(shù)。運(yùn)用波長(zhǎng)敏感器件對(duì)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(zhǎng)敏感器件的輸出電壓隨LD發(fā)射光波長(zhǎng)變化而變化，這一電壓變化信息經(jīng)適當(dāng)處置可用來(lái)直接或間接控制LD發(fā)射的光波長(zhǎng)，使其穩(wěn)定在規(guī)定的任務(wù)波長(zhǎng)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(zhǎng)的信號(hào)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(lái)的多波長(zhǎng)信號(hào)分解為個(gè)別波長(zhǎng)分別輸出的器件稱分波器，如圖2b所示。有時(shí)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(jìn)展引見(jiàn)。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(zhǎng)的光信號(hào)以不同的角度出射，然后經(jīng)透鏡會(huì)聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)的選擇作用，如圖3所示?？偟膩?lái)看，光柵型WDM器件具有優(yōu)良

26、的波長(zhǎng)選擇特性，可以使波長(zhǎng)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(huì)隨復(fù)用信道的增多而添加，己能實(shí)現(xiàn)32131個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用，但對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)偏移，對(duì)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(yán)重性可見(jiàn)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(lái)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(bào)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(dá)50dB。它具有理想的濾光特性、便于設(shè)計(jì)制造、效率高等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)要求組合起來(lái)，每層的厚度為V4波長(zhǎng)，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(shí)，反射光沒(méi)有相移。當(dāng)光入射到低折射率層時(shí)，反射光閱歷18O相移。由于層厚14波長(zhǎng)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(zhǎng)附近，各層反射光疊加，在濾波器前端面構(gòu)成很強(qiáng)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(duì)一定波長(zhǎng)范圍呈通帶，對(duì)另外波長(zhǎng)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(zhǎng)選擇特性的干涉濾波器就可以將不同的波長(zhǎng)分別或者合并起來(lái)，如圖5所示。采用DTF干涉濾波器型WDM器件的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)與所用光纖參數(shù)幾乎完全無(wú)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)造穩(wěn)定的小型化器件，信號(hào)通帶較平坦，與極化無(wú)關(guān)，插入損耗較低，溫度特性很好，可達(dá)0.OOlnm以下，但通路數(shù)不會(huì)很多，目前可達(dá)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(guò)錐形區(qū)的消逝波耦合到達(dá)所需求的耦合功率。熔錐型WDM器件制造簡(jiǎn)單，更易于批量消費(fèi)，因此運(yùn)用更廣泛。熔錐型WDM器件的特點(diǎn)是插入損耗低最大值5dB，典型0.2dB，無(wú)需波長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)，諸如適于批量消費(fèi)

30、、反復(fù)性好、尺寸小，可以在光掩膜過(guò)程中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光路、與光纖的對(duì)準(zhǔn)容易等等，因此代表了一種先進(jìn)的WDM器件技術(shù)。目前平面波導(dǎo)型WDM器件有各種實(shí)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(gè)星形耦合器經(jīng)M個(gè)非耦合波導(dǎo)構(gòu)成，耦合波導(dǎo)不等長(zhǎng)從而構(gòu)成光柵，兩端的星形耦合器由平面設(shè)置的兩個(gè)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(fèi)，但帶內(nèi)頻響尚不夠平坦，圖6所示為一個(gè)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(zhǎng)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(jī)理批量消費(fèi)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(zhǎng)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(wú)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(hù)的思索，采用了2：n耦合器，一路輸出接任務(wù)通路，另一個(gè)接維護(hù)通路。這主要是由于簡(jiǎn)單、廉價(jià)，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(dá)10dB左右。而在解復(fù)用器上，對(duì)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(duì)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(wú)關(guān)。3 光放大器在WDM系統(tǒng)中，光放大器有3種運(yùn)用：發(fā)送側(cè)波分復(fù)用器之后放大信號(hào)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(zhǎng)波長(zhǎng)1550nm窗口的光信號(hào)放大，而PDFA適用于1310nm窗口的光信號(hào)。目前曾經(jīng)到達(dá)適用化程度并在WDM系統(tǒng)運(yùn)用的就是摻鉺光纖放大器EDFA。3.1 光放大器原理一個(gè)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(qiáng)的泵浦功率，波分復(fù)用器將信號(hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)155Onm波段光信號(hào)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(hào)碼率和信號(hào)格式無(wú)關(guān)，而且能把各波長(zhǎng)信號(hào)光同時(shí)放大。泵浦源有兩

34、種，即98Onm和148Onm。980nm泵浦源可以堅(jiān)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(duì)于980nm，大3dB左右。在實(shí)踐的線路放大器運(yùn)用中，對(duì)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(huì)增大系統(tǒng)功率衰耗，提高EDFA的輸出功率并沒(méi)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(duì)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(jí)泵浦，1，級(jí)采用98Onm

35、，一級(jí)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(zhǎng)特性不平坦導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的接納光功率差別。對(duì)于多級(jí)級(jí)連EDFA系統(tǒng)尤其重要。在多波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)EDFA系統(tǒng)中，信號(hào)頻帶內(nèi)的ASE放大的自發(fā)光輻射噪聲在每個(gè)EDPA得到累積，累積的ASE噪聲還會(huì)由于Kerr效應(yīng)給信號(hào)帶來(lái)相位上的噪聲，擴(kuò)展了信號(hào)頻譜，EDFA級(jí)聯(lián)數(shù)目較多時(shí)，多級(jí)級(jí)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(zhǎng)信號(hào)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(shí)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(wú)源濾波器將153Onm的增益峰降低，或?qū)ｉT設(shè)計(jì)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(huì)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(diǎn)是無(wú)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(fèi)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(gè)重要問(wèn)題。WDM系統(tǒng)是一個(gè)多波長(zhǎng)任務(wù)系統(tǒng)，當(dāng)某些波長(zhǎng)信號(hào)失去時(shí)，由于增益競(jìng)爭(zhēng)，其能量會(huì)轉(zhuǎn)移到存在的信號(hào)上，使其它波長(zhǎng)

37、的功率提高。在接納端，由于電平的忽然提高會(huì)帶來(lái)誤碼，而且在極限情況下，當(dāng)8路波長(zhǎng)中7路喪失時(shí)，一切的功率都集中到一個(gè)波長(zhǎng)上，功率會(huì)到達(dá)+17dBm左右，這又會(huì)帶來(lái)劇烈的非線性或接納機(jī)過(guò)載，也會(huì)帶來(lái)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(cè)電路經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)輸入和輸出功率的比值來(lái)控制泵浦源的輸出，當(dāng)輸入波長(zhǎng)某些信號(hào)喪失時(shí)，輸入功率會(huì)減小，輸出功率和輸入功率的比值會(huì)添加，經(jīng)過(guò)反響電路，降低泵浦源的輸出功率，堅(jiān)持輸出輸入增益不變，從而使EDFA的總輸出功率減少，堅(jiān)持輸出信號(hào)電平的穩(wěn)定。另外，還有飽和波長(zhǎng)的方法。在發(fā)送端，除了816路任務(wù)波長(zhǎng)外，系統(tǒng)還發(fā)送另一個(gè)波

38、長(zhǎng)作為飽和波長(zhǎng)。在正常情況下，該波長(zhǎng)的輸出功率很小，當(dāng)線路的某些信號(hào)失去時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)自動(dòng)添加，用以補(bǔ)償喪失的各波長(zhǎng)信號(hào)的能量，從而堅(jiān)持EDFA輸出功率和增益堅(jiān)持恒定。當(dāng)線路的多波長(zhǎng)信號(hào)恢復(fù)時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)相應(yīng)減少，這種方法直接控制飽和波長(zhǎng)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(jiàn)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(duì)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(duì)規(guī)范的需求也越來(lái)越劇烈。WDM系統(tǒng)不像SDH系統(tǒng)那樣有嚴(yán)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(kāi)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(méi)有構(gòu)成一致的規(guī)范。因此，為了使引進(jìn)產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有一致性，制定我國(guó)的規(guī)范是非常必要的。在制定我國(guó)WDM規(guī)范時(shí)，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(zhǎng)的運(yùn)用將是第一步。從各個(gè)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(shí)的需求性，以25Gbs系統(tǒng)為例，16波分單向就可到達(dá)40Gbs的傳輸速率，這足以滿足未來(lái)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(gè)波長(zhǎng)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(yùn)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(guò)程中，我們主要思索了基于25Gbs SDH的干線網(wǎng)WDM系統(tǒng)的運(yùn)用，承載信號(hào)為SDH STM-16系統(tǒng)，即25Gb/sN的WDM系統(tǒng)。對(duì)于承載信號(hào)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(diǎn)到點(diǎn)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(wú)一例外的都是點(diǎn)到點(diǎn)的系統(tǒng)，而且大部分沒(méi)有采用OADM。在有業(yè)務(wù)上下的節(jié)點(diǎn)上，采用了復(fù)用器解復(fù)用器的背對(duì)背方式，因此我們規(guī)范的都是點(diǎn)到點(diǎn)的線性系統(tǒng)，而沒(méi)有思索環(huán)型或其它運(yùn)用。1 集成式系統(tǒng)和開(kāi)放式系統(tǒng)WDM系統(tǒng)根據(jù)其分類，可以分為開(kāi)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(zhǎng)、滿足長(zhǎng)間隔 傳輸?shù)墓庠从址Q彩色接口。這兩項(xiàng)目的都是當(dāng)前SDH系統(tǒng)不要求的。即把規(guī)范的光波長(zhǎng)和長(zhǎng)受限色散間隔 的光源集成在SDH系統(tǒng)中。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有添加多余設(shè)備。但在接納過(guò)去的老SDH系統(tǒng)時(shí)，還必需引入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器O

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

43、對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái)一定的負(fù)面影響；開(kāi)放的WDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，徹底實(shí)現(xiàn)SDH與WDM分開(kāi)。開(kāi)放式WDM系統(tǒng)如圖2所示。圖3是一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器0TU。該器件的主要作用在于把非規(guī)范的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為ITU-T所規(guī)范的規(guī)范波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性。如今已商用的產(chǎn)品中，運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用該電信號(hào)對(duì)規(guī)范波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)展調(diào)制，從而得到新的符合要求的光波長(zhǎng)信號(hào)。對(duì)于集成系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)的選取，運(yùn)營(yíng)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(kāi)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(kāi)放系統(tǒng)的越來(lái)越多。2任務(wù)波長(zhǎng)區(qū)的選擇對(duì)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(gè)規(guī)范波長(zhǎng)19211961THz，即15301561nm。但在實(shí)踐系統(tǒng)中，思索到當(dāng)前干線系統(tǒng)運(yùn)用WDM系統(tǒng)主要目的是為了擴(kuò)容，全部運(yùn)用的能夠性幾乎為零，由于在整個(gè)EDFA放大頻譜15301565nm內(nèi)，級(jí)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(zhǎng)信號(hào)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(méi)有那么大的容量。綜合各大公司的資料，15481560nm波長(zhǎng)區(qū)的16個(gè)波長(zhǎng)更受青睞，西門子和朗訊都采用了這一波長(zhǎng)區(qū)。在1549

45、156Onm波長(zhǎng)區(qū)間，EDFA的增益相對(duì)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(jiàn)圖4。在多級(jí)級(jí)聯(lián)的WDM系統(tǒng)中，容易實(shí)現(xiàn)各通路的增益平衡。另外該區(qū)域位于長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)一側(cè)，很容易在EDFA的另一側(cè)153O1545nm開(kāi)通另外16個(gè)波長(zhǎng)，擴(kuò)容為32通路的WDM系統(tǒng)。16通路WDM系統(tǒng)的16個(gè)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(gè)光通路的中心波長(zhǎng)應(yīng)選表：中加的波長(zhǎng)。 表1 16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率序號(hào) 中心頻率THz波長(zhǎng)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(duì)各個(gè)通路的信號(hào)波長(zhǎng)有明確的規(guī)定外，對(duì)中心頻率偏移也有嚴(yán)厲規(guī)定。通路中心頻率偏移定義為通路實(shí)踐的中心頻率與通路中心頻率標(biāo)稱值的差值。對(duì)通路間隔選擇100GHz的1625Gbs WDM系統(tǒng)，到壽命終了時(shí)的波長(zhǎng)偏移應(yīng)不大于20GHz。3 光按口分類由于如今運(yùn)用的W

47、DM系統(tǒng)都是用于干線長(zhǎng)途傳輸，因此我國(guó)只選用有線路光放大器的系統(tǒng)，不思索兩點(diǎn)之間的無(wú)線路光放大器的WDM系統(tǒng)?，F(xiàn)階段我們只思索確定8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)的運(yùn)用。對(duì)于長(zhǎng)途W(wǎng)DM系統(tǒng)的運(yùn)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(gè)區(qū)段Span允許的損耗，而前一個(gè)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?jī)蓚€(gè)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(duì)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(wú)電再生中繼。80km比較符合我國(guó)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(duì)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(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)中繼間隔 的需求。另外由于533dB的實(shí)現(xiàn)尚需求研討，并結(jié)合我國(guó)實(shí)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(gè)Span的系統(tǒng)，即53OdB系統(tǒng)，作為長(zhǎng)中繼間隔 ，多段數(shù)的補(bǔ)充，也是533dB的替代。這樣使每個(gè)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(jí)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(jí)，即沒(méi)有前向兼容性。這就要求運(yùn)營(yíng)者在建立WDM系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)本地業(yè)務(wù)量開(kāi)展有著正確的估計(jì)，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(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)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(diǎn)參考了幾家大公

50、司的產(chǎn)品規(guī)范，制定了較詳細(xì)的系統(tǒng)接口規(guī)范，添加了規(guī)范化程度，具有較強(qiáng)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(duì)開(kāi)放系統(tǒng)和集成系統(tǒng)提出了相應(yīng)要求。在開(kāi)放的WDM系統(tǒng)中，對(duì)于OTU在發(fā)送端、再生中繼器和接納端的不同運(yùn)用，分別給出了詳細(xì)目的。思索到維護(hù)人員的需求，對(duì)EDFA添加了在線監(jiān)測(cè)口的要求，以方便日常的維護(hù)測(cè)試。針對(duì)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(duì)于822dB的系統(tǒng)，其光信噪比為22dB；而對(duì)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(xì)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(shí)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(shí)，OSNR就很難定量地評(píng)價(jià)信號(hào)傳輸質(zhì)量；再思索到信號(hào)脈沖傳輸中出現(xiàn)的波形失真，有時(shí)OSNR較高時(shí)相應(yīng)的誤碼率有能夠較差。因此承載信號(hào)的質(zhì)量很大程度上還需求在電域上進(jìn)展評(píng)價(jià)。實(shí)踐上國(guó)家骨干網(wǎng)的WDM系統(tǒng)是基于SDH系統(tǒng)的多波長(zhǎng)系統(tǒng)，因此其網(wǎng)絡(luò)性能應(yīng)該全部滿足我國(guó)SDH規(guī)范規(guī)定

52、的目的，包括誤碼、抖動(dòng)和漂移。WDM系統(tǒng)在一個(gè)光復(fù)用段內(nèi)，只需一個(gè)電再生段，沒(méi)有任何轉(zhuǎn)接，因此不能用通道目的進(jìn)展衡量，暫定采用復(fù)用段目的進(jìn)展要求。該目的與詳細(xì)WDM系統(tǒng)光復(fù)用段長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。開(kāi)放式WDM系統(tǒng)引入了波長(zhǎng)變換器OTU，OTU應(yīng)具有和SDH再生中繼器一樣的抖動(dòng)傳送特性和輸入抖動(dòng)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(duì)EDFA監(jiān)視和管理。由于在EDFA上業(yè)務(wù)信號(hào)不進(jìn)展上下，無(wú)電接口接入，只需光信號(hào)的放大，而且業(yè)務(wù)信號(hào)的開(kāi)銷如SDH上也沒(méi)有對(duì)EDFA進(jìn)展控制和監(jiān)控的字節(jié)，因此必需添加一個(gè)電信號(hào)對(duì)EDFA的運(yùn)動(dòng)形狀進(jìn)展監(jiān)控。如今經(jīng)常采用的是在一個(gè)新波長(zhǎng)上傳送檢測(cè)信號(hào)

53、。對(duì)于運(yùn)用線路放大器的WDM系統(tǒng)需求一個(gè)額外的光監(jiān)控通路，這個(gè)通路能在每個(gè)線路光放大器處進(jìn)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(zhǎng)。監(jiān)控通路的接口參數(shù)見(jiàn)表2。 表2 監(jiān)控通路的接口參數(shù)監(jiān)控波長(zhǎng)1510nm監(jiān)控速率2Mb/s信號(hào)碼型CMI信號(hào)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(hù)WDM系統(tǒng)線路維護(hù)主要有兩種維護(hù)方式：一種是基于單個(gè)波長(zhǎng)、在SDH層實(shí)施的11或1 ：n的維護(hù)；另一種是基于光復(fù)用段上維護(hù)OMSP，在光路上同時(shí)對(duì)合路信號(hào)進(jìn)展維護(hù)。7

54、.1擅長(zhǎng)單個(gè)液長(zhǎng)，在snl1層實(shí)施的11維護(hù)這種維護(hù)系統(tǒng)機(jī)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(hào)在發(fā)送端被永久橋接在任務(wù)系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)上，在接納端監(jiān)視從這兩個(gè)WDM系統(tǒng)收到的SDH信號(hào)形狀，并選擇更適宜的信號(hào)。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(shí)現(xiàn)基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1：n維護(hù)。另外一種方式是基于單個(gè)波長(zhǎng)、同一WDM系統(tǒng)內(nèi)1：n路的WDM系統(tǒng)中，n個(gè)波長(zhǎng)通道作為任務(wù)波長(zhǎng)，1個(gè)波長(zhǎng)通路作為維護(hù)。但是實(shí)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(duì)系統(tǒng)維護(hù)，而不對(duì)線路維護(hù)，實(shí)踐意義不太大。7.2光復(fù)用段OMS

55、P維護(hù)這種技術(shù)是只在光路上進(jìn)展1+1維護(hù)，而不對(duì)終端設(shè)備進(jìn)展維護(hù)。在發(fā)端和收端分別運(yùn)用12光分路器或光開(kāi)關(guān)，在發(fā)送端對(duì)合路的光信號(hào)進(jìn)展分別，在接納端對(duì)光信號(hào)進(jìn)展選路。ii圖7是采用光分路器和光開(kāi)關(guān)的光復(fù)用段維護(hù)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(lái)替代復(fù)用器和1：2分路器。相對(duì)于1+1的全維護(hù)，該方法減少了本錢。光復(fù)用段維護(hù)只需在獨(dú)立的兩條光纜中實(shí)施才有實(shí)踐意義。8 平安要求對(duì)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：?jiǎn)温坊蚝下啡肜w最大光功率電平為+

56、17dBm。對(duì)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(shí)封鎖泵浦源和系統(tǒng)，以防止對(duì)系統(tǒng)呵斥損害。81光“浪涌的產(chǎn)生運(yùn)用EDFA放大光信號(hào)，當(dāng)輸入光功率迅速增大時(shí)，由于EDFA的慢增益動(dòng)態(tài)效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生光浪涌，輸出光功率出現(xiàn)“尖峰，特別是對(duì)級(jí)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(hào)喪失時(shí)，假設(shè)泵浦源不封鎖，泵浦源還處于泵浦“形狀，使高能級(jí)“泵浦形狀下的離子濃度到達(dá)最大。這時(shí)，當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間恢復(fù)后，假設(shè)一個(gè)較高功率的信號(hào)進(jìn)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(dá)一個(gè)最大值+30

57、dBmIW以上。這種高功率是非常危險(xiǎn)的，有能夠“燒壞光銜接器和接納機(jī)。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(shí)，當(dāng)時(shí)間積累到一定長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)待光信號(hào)恢復(fù)一定時(shí)間后，再恢復(fù)向EDFA泵功率。對(duì)于WDM系統(tǒng)，只需當(dāng)一切主通路的光信號(hào)都喪失時(shí)才啟動(dòng)EDFA自動(dòng)功率關(guān)斷APSD進(jìn)程。APsD實(shí)施時(shí)，不影響并且能堅(jiān)持一切OSC光監(jiān)控通路功能的實(shí)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(jì)比較復(fù)雜，

58、必需思索多經(jīng)過(guò)干擾MPI、光反射的影響，另外還需思索串音、兩個(gè)方向傳輸功率電平數(shù)值、OSC傳輸和自動(dòng)功率關(guān)斷等一系列問(wèn)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(duì)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(yùn)用的時(shí)機(jī)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(yuǎn)地域采用，而遙遠(yuǎn)地域的業(yè)務(wù)量似乎尚不能到達(dá)N25Gb/s超高速容量，真正實(shí)施的能夠是622Mbs或155Mbs系統(tǒng)的簡(jiǎn)單兩波分或類似系統(tǒng)。對(duì)于單纖雙向系統(tǒng)，我們沒(méi)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(shí)，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(kāi)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(kāi)展很快，我們目前制定的規(guī)范僅僅對(duì)當(dāng)前引進(jìn)和建立的16825Gbs WDM系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)展了詳細(xì)規(guī)定，對(duì)于16通路以上的WDM系統(tǒng)的光接口參數(shù)還沒(méi)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(hù)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(huì)加快3210Gbs2.5Gb/s和其它拓?fù)錁?gòu)造的WDM系統(tǒng)如WDM環(huán)網(wǎng)的規(guī)范化，以滿足國(guó)內(nèi)迅速開(kāi)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(zhǎng)光通道帶寬、信號(hào)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(hào)，所以SDH和其他業(yè)務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)都應(yīng)獨(dú)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(kāi)。1 WDM與SDH網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系SDH和WDM的一樣點(diǎn)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)