淺談密集波分復用技術的應用

周旭娟

【摘 要】以高速光傳輸技術、寬帶光接入技術、節點光交換技術、智能光聯網技術為核心并面向IP互聯網的密集波分復用技術己構成了今天的光纖通信的研究熱點，采用自動交換光網絡技術以后，原來復雜的多層網絡結構可以變得簡單和扁平化，在光網絡層直接開始承載業務，避免了傳統網絡中業務升級時受到的多重限制。

【關鍵詞】密集波；復用技術

一、密集波分復用技術的優越性

（1）超大容量：目前使用的普通光纖可傳輸的帶寬是很寬的，但其利用率還很低。使用DWDM技術可以使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍、幾十倍乃至幾百倍。國內己經商用的80x40Gb/s的DWDM系統，可以傳4960萬路電話。

（2）對數據率“透明”：由于DWDM系統按光波長的不同進行復用和解復用，而與信號的速率和電調制方式無關，即對數據是“透明”的。因此可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種電信號的綜合和分離，包括數字信號和模擬信號，以及PDH信號和SDH信號的綜合和分離。

（3）系統升級時能最大限度地保護己有投資：在網絡擴充和發展中，無需對光纜線路進行改造，只需更換光發射機和光接收機即可實現，是理想的擴容手段，也是引入寬帶業務（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的方便手段，增加一個附加波長即可引入任意想要的新業務或新容量。

（4）高度的組網靈活性、經濟性和可靠性：利用DWDM技術構成的新型通信網絡比用傳統的電時分復用技術組成的網絡結構要大大簡化，而且網絡層次分明，各種業務的調度只需調整相應光信號的波長即可實現。由于網絡結構簡化、層次分明以及業務調度方便，由此而帶來的網絡的靈活性、經濟性和可靠性是顯而易見的。

（5）可兼容全光交換：可以預見，在未來可望實現的全光網絡中，各種電信業務的上/下、交叉連接等都是在光上通過對光信號波長的改變和調整來實現的。因此，DWDM技術將是實現全光網的關鍵技術之一，而且DWDM系統能與未來的全光網兼容，將來可能會在已經建成的DWDM系統的基礎上實現透明的、具有高度生存性的全光網絡。

二、密集波分復用的主要技術

（一）光源技術

石英光纖有三個低損耗窗口：600nm-900nm、1000nm-1350nm、1450nm-1800nm，即常說的860nm窗口、1310nm窗口和1550nm窗口。860nm窗口主要用于多模光纖，SDH業務傳遞多用1310nm窗口和1550nm窗口。鑒于目前尚無工作于1310nm窗口的寬帶光放大器，所以波分復用系統的工作波長區為1550mm。DWDM系統在1550nm窗口的工作波長范圍分為兩部分，C波段和L波段。

（二）光合波與分波技術

對合、分波器的要求：光合波器與分波器在超高速，大容量波分復用系統中起著關鍵作用，性能的優劣對系統的傳輸質量有決定性的影響。系統對合、分波器的要求是衰耗以及偏差小、信道間的串擾小。

波分復用器分類：光柵型波分復用器屬于角色散型器件。光柵型波分復用器具有優良的波長選擇性，可以使波長的間隔縮小到0.5nm左右。但是，由于光柵在制造上要求非常精密，不適合大批量生產，往往在實驗室的科學研究中應用較多。介質薄膜型波分復用器是由薄膜濾波器（TFF）構成。介質薄膜波分復用器是一種結構穩定的小型化無源光器件，信號通帶平坦，插入損耗低，通路間隔度好。陣列波導波分復用器是以光集成技術為基礎的平面波導型器件，AWG結構緊湊，插損小，是光傳送網絡中實現合分波的優選方案。耦合型波分復用器是將兩根或者多根光纖靠貼在一起適度熔融而成的一種表面交互式器件，只能實現合波功能，制造成本低，缺點是引入損耗大。

（三）光放大技術

目前密集波分復用系統中主要采用的是摻鉺光纖放大器和拉曼光纖放大器。根據放大器在光傳送網絡中的位置，可以分為功率放大器（BA）、線路放大器（LA）、前置放大器（隊）。①BA：置于終端復用設備或中繼設備的發射光源之后，在中繼段中靠前的位置，主要作用是提高發送功率，從而延長傳輸距離。②LA：置于整個中繼段的中間，將EDFA直接插入光纖傳輸鏈路中對信號進行放大。一個中繼段可以根據需要，配置多個線路放大器。③PA：安裝在中繼段的末尾，在光接收設備之前，其主要作用是對經過線路衰減后的小信號進行預放大，提升進入接收機的光信號功率，以滿足接收機接收靈敏度的要求。

（四）EDFA在應用中注意的問題

EDFA解決了光纖傳輸系統的許多難題，但同時也帶來了一些新的問題，在DWDM系統的設計和維護中應當引起注意。

三、密集波分復用技術的發展現狀與趨勢

（一）密集波分復用技術的發展現狀

我國的密集波分復用光通信網的研究近年來也已取得了很大的進展，國內自行研制的密集波分復用傳輸系統己在多個省市提供運行。以華為、中興、烽火為代表的國內電信設備制造商都己有多種密集波分復用設備投入商用。目前國內廠家可以提供80X40G的傳輸容量，已達國際先進水平。同時OTN（光傳送網）的研究與應用工作在國家自然科學基金和863計劃支持的中國高速信息互連試驗網（NSFCNET）、國家863計劃支持的中國高速星形示范網（以INONET）均取得了重大成果。其中CAINONET利用自行研制的光交叉連接設備（OXC）、光分插復用器（OADM）、核心路由器（CR）和網絡管理系統以及接入服務器、邊緣路由器、SDH傳輸系統等配套設備建設基于光因特網技術的示范網，為以光因特網技術為代表的先進網絡技術的研究、開發、測試提供優良的試驗平臺，研制開發出了一批高水平、標志性的具有自主知識產權的863研究成果，并促進這些成果形成產業化。

（二）密集波分復用光網絡的演變與發展方向

回顧波分復用技術的發展過程可以看出，大規模的密集波分復用系統技術首先是從試驗系統中開始的，如20世紀90年代美國斯坦福大學的STARNET，美國IBM的Rainbow，美國哥倫比亞大學的Tera NET等。隨著越來越多的光傳輸系統升級為密集波分復用系統，人們發現在系統中引入光節點技術，可以在波長域實現低成本、高效率、靈活的組網，尤其是使得現有網絡系統成倍地增長，其中EDFA所器的作用越來越大。從技術演進的角度看，密集波分復用組網遵循了從點到點系統，固定波長上下路，可變波長上下路，最終實現光域上的交叉連接和自動交換光網絡的演變規律。目前，密集波分復用光網絡在功能上還不夠強大，尚不能滿足可預見的客戶層需求。這種不足主要體現在：①不能快速、高質量地為用戶提供各種帶寬服務與應用，滿足不了正在興起的“波長批發”、“波長出租”以及“光VPN，等各種業務的要求。②無法進行實時的流量工程控制，現有的光網絡不能根據數據業務的需求，實時、動態地調整網絡的邏輯拓撲結構以避免擁塞，實現資源的最佳配置。③光網絡的保護和恢復功能有待加強。④設備的互操作性和網絡可擴展性差。為了解決上述問題，加強光網絡功能，提高光網絡的服務質量，ITU-T在充分考慮到現有光網絡的實際情況、兼顧網絡運營商利益的基礎上，提出了ASTN模型、ASON模型和OTN的概念，賦予光網絡以更多的智能，用以解決現有光網絡中存在的不足。

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