淺談DWDM傳輸技術(shù)的應(yīng)用

胡志強(qiáng)

【摘 要】DWDM是作為目前主流的長(zhǎng)途傳輸中技術(shù)初步解決了傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)大容量和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)幕締?wèn)題，DWDM傳輸技術(shù)由于節(jié)省了大量的電中繼設(shè)備，能夠大幅度降低投資成本，提高系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和可靠性，具有良好的升級(jí)擴(kuò)容潛力及高效方便的維護(hù)特性。本文對(duì)DWDM傳輸技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】DWD M傳輸技術(shù)；關(guān)鍵；色散

【中圖分類(lèi)號(hào)】F62【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0094-01

1 DWDM的工作原理

密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）依靠光載波，能同時(shí)輸送多個(gè)帶有電的信息，但是卻僅僅只用一條光纖，系統(tǒng)擴(kuò)展容量需要的光纖通信技術(shù)便能夠得以完成。它通過(guò)幾種波長(zhǎng)各異的光信號(hào)形成發(fā)射器，經(jīng)過(guò)復(fù)用后開(kāi)始傳輸，進(jìn)入光纖放大器之后，再將這個(gè)光信號(hào)進(jìn)行分離解復(fù)用，輸送到各自需要的終端進(jìn)行接收。由于只通過(guò)一條光纖便能完成多條虛擬路徑傳輸?shù)男枰阅軌驕p少許多成本投入，又能充分的利用資源。所以，跟傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）便具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，不僅能最大限度地利用寬帶，而且能夠不斷地?cái)U(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的容量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，過(guò)程簡(jiǎn)單明了，又極富靈活性，在通信傳輸?shù)念I(lǐng)域上，擁有極大的發(fā)揮潛力和空間。

2 DWDM傳輸關(guān)鍵技術(shù)

2.1 光放大技術(shù)

目前比較引人注目的光纖喇曼放大器（RAMAN），利用了光纖中的SRS效應(yīng)，使信號(hào)與一個(gè)強(qiáng)泵浦波同時(shí)傳輸，并且其頻率差位于泵浦波的喇曼增益譜寬之內(nèi)，則此信號(hào)可被光纖放大。喇曼放大器的一個(gè)特性是有很寬的帶寬，可以在任何波長(zhǎng)處提供增益，只要能得到所需的泵浦波長(zhǎng)，并且增益介質(zhì)是光纖，可以制成分立式或分布式的放大器，另外一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是噪聲低，可以滿(mǎn)足在小信號(hào)放大時(shí)對(duì)OSNR的要求。但受激喇曼效應(yīng)的泵浦閾值較高，實(shí)現(xiàn)喇曼放大器的關(guān)鍵是高功率泵浦，例如，泵浦波長(zhǎng)為1450nm，要獲得20dB的峰值增益，泵浦功率需要400mW（G.655光纖）或620mW（G.652光纖）。所以一般建議在超過(guò)2000km的超長(zhǎng)距系統(tǒng)或單跨段距離超過(guò)100km時(shí)，為滿(mǎn)足OSNR的要求，才使用喇曼放大器，當(dāng)然為滿(mǎn)足L波段放大的要求，也可以使用喇曼放大器，但一般長(zhǎng)距系統(tǒng)應(yīng)盡量避免使用。

2.2 色散控制技術(shù)

色散補(bǔ)償光纖技術(shù)為了擴(kuò)大光纖線(xiàn)路中繼距離把其中存在的色散降低到最低程度，同時(shí)兼顧到插入損耗合理的技術(shù)措施，其中包括專(zhuān)用補(bǔ)償光纖和光學(xué)元器件，輸入端的光信號(hào)設(shè)計(jì)，使輸出端的光信號(hào)足以保證系統(tǒng)性能，諸如跨距、速率、誤碼率等實(shí)現(xiàn)。

色散補(bǔ)償對(duì)G.652光纖線(xiàn)路轉(zhuǎn)入1550nm 窗口和非零色散光纖線(xiàn)路都是必要的。在我國(guó)，前一種更為現(xiàn)實(shí)和必要。色散補(bǔ)償光纖技術(shù)有采用由色散補(bǔ)償光纖（DCF=DispersionCompensation Fiber）制成的圈插入光纖線(xiàn)路中，該光纖的色散帶負(fù)號(hào)，與線(xiàn)路光纖符號(hào)相反，但消耗光功率，仍須進(jìn)一步優(yōu)化。另一種技術(shù)方法是用色散管理光纖，即D M F（=DispersionManaged Fiber）。這種光纖有帶正、負(fù)色散區(qū)段，如同線(xiàn)路光纖延展敷設(shè)，不至于造成DCF那樣無(wú)謂的光損失。還有技術(shù)方法諸如預(yù)啁啾和雙模光纖補(bǔ)償以及光譜反轉(zhuǎn)等，啁啾類(lèi)同于電路預(yù)失真，傳入光脈沖的啁啾與線(xiàn)路光纖色散引起的啁啾相互抵消。雙模光纖法基于運(yùn)用高階模在截止波長(zhǎng)附近產(chǎn)生較大的波導(dǎo)色散（帶負(fù)號(hào)）與線(xiàn)路光纖中帶正號(hào)的單色散相抵消。

2.3 光合波與分波技術(shù)

光合波與光分波技術(shù)是為了充分利用光纖的帶寬而必須不斷充分利用光纖的波長(zhǎng)資源，目前在我國(guó)大量采用的DWDM系統(tǒng)大多利用光纖的C波段即1528nm～1565nm約37nm的通帶范圍，若波長(zhǎng)間隔為0.8nm約可容納40波光信號(hào)，如須進(jìn)一步增加傳輸容量必須擴(kuò)大通帶范圍并同時(shí)減小光信號(hào)間的間隔，則必須研制更加高效的光放大器。

光復(fù)用器和光分解器在超高速、大容量波分復(fù)用系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，其性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性影響。DWDM系統(tǒng)對(duì)其要求是：①損耗及其偏差小；②信道間的串?dāng)_??；③低的偏差相關(guān)性。

2.4 信號(hào)調(diào)制與接收處理技術(shù)

近年來(lái)對(duì)信號(hào)調(diào)制格式的研究備受人們的關(guān)注，這是因?yàn)椴煌木€(xiàn)路碼型抗光纖信道中噪聲、色散、非線(xiàn)性影響的程度不同，選擇合適的碼型能夠在不增加其他設(shè)施的條件下延長(zhǎng)最大傳輸距離。研究表明傳統(tǒng)的NRZ碼型并非超長(zhǎng)距離傳輸?shù)睦硐氪a型，從抗噪聲的角度來(lái)看DPSK碼和RZ碼要優(yōu)于NRZ碼，從抗色散影響的角度看RZ、RZ_DPSK、PSBT、多進(jìn)制調(diào)制都優(yōu)于NRZ碼，從抗非線(xiàn)性影響的角度看CSRZ、DPSK要優(yōu)于NRZ，從頻譜效率的角度看VSB、PSBT和多進(jìn)制調(diào)制也優(yōu)于NRZ，在不同的系統(tǒng)條件下各種碼型具有各自?xún)?yōu)勢(shì)，也有自己的劣勢(shì)，需要權(quán)衡考慮。目前多數(shù)40Gbit/s試驗(yàn)系統(tǒng)多采用CSRZ和RZ_DPSK，實(shí)驗(yàn)證實(shí)這些碼型比NRZ碼更適合于超長(zhǎng)距離DWDM傳輸，當(dāng)然新的調(diào)制碼型也增加了調(diào)制器和接收機(jī)的成本和復(fù)雜度。

2.5 節(jié)點(diǎn)技術(shù)

WDM光傳送網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分為光交叉連接（OXC）節(jié)點(diǎn)、光分插復(fù)用（OADM）節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)（同時(shí)具有OXC和OADM功能的節(jié)點(diǎn)）。

OXC節(jié)點(diǎn)的功能類(lèi)似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC），只不過(guò)是以光波信號(hào)為操作對(duì)象在光域上實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理。OXC在未來(lái)的全光通信網(wǎng)絡(luò)中，起著十分重要的作用，當(dāng)光纜中斷或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，OXC能自動(dòng)完成故障隔離、重選路由、重新配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等功能，當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時(shí)， OXC可以簡(jiǎn)單迅速地完成網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和升級(jí)。

OADM節(jié)點(diǎn)的功能類(lèi)似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字分插復(fù)用設(shè)備（ADM），它可以直接以光波信號(hào)為操作對(duì)象，利用光波分復(fù)用技術(shù)在光域上實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)信道的上下。

2.6 糾錯(cuò)編碼技術(shù)

糾錯(cuò)編碼是超長(zhǎng)距離傳輸中有效增加系統(tǒng)余量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它通過(guò)在信號(hào)中加入少量的冗余信息來(lái)發(fā)現(xiàn)并剔除傳輸過(guò)程中由噪聲引起的誤碼，以較低的成本和較小的帶寬損失換取高質(zhì)量的傳輸。例如標(biāo)準(zhǔn)的RS（255、239）編碼方案具有5dB以上的編碼增益而冗余度僅僅為7%，這等效于提高了1～2dB的OSNR，在不增加其他額外設(shè)施條件下進(jìn)一步增加了傳輸距離。由于糾錯(cuò)編碼只需要在收發(fā)端增加相應(yīng)的編譯碼器，無(wú)需增加和改動(dòng)線(xiàn)路設(shè)備，具有成本低、靈活便捷、效果明顯的優(yōu)勢(shì)，所以備受青睞。

3 總結(jié)

光纖以其巨大的帶寬資源成為骨干傳輸媒質(zhì)的必然選擇，而DWDM技術(shù)是在現(xiàn)有技術(shù)條件下充分利用光纖帶寬資源的有效手段，由于不采用電再生中繼，超長(zhǎng)距離DWDM傳輸能降低系統(tǒng)成本并提高系統(tǒng)的可靠性，所以備受人們青睞。對(duì)此各國(guó)正紛紛展開(kāi)有關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)，我國(guó)也把長(zhǎng)距離DWDM傳輸列入國(guó)家計(jì)劃之中。截止到目前，長(zhǎng)距離DWDM傳輸已有了重大發(fā)展，實(shí)驗(yàn)報(bào)道的最大單纖傳輸容量達(dá)到10.92Tbit/s，傳輸距離300km，而一般容量為3-4Tbit/s的陸地傳輸距離可達(dá)4000km以上，而跨洋系統(tǒng)傳輸距離可達(dá)上10000km。我國(guó)在自己的努力下，也成功地實(shí)現(xiàn)了1.6Tbit/s3000km超長(zhǎng)距離試驗(yàn)傳輸。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊柳.DWDM技術(shù)應(yīng)用分析[J].湖北郵電技術(shù)，2003（3）

[2] 李春生.光纖喇曼放大器[J].光通訊，2004（9）

[3] 金明曄，張智江，陸斌.DWDM技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004