ＤＷＤＭ光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試研究

［摘要］DWDM技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了基于波長(zhǎng)業(yè)務(wù)的包括光傳輸、光交換在內(nèi)的全光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。文章在分析DWDM測(cè)試主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)實(shí)際DWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試研究，目的在于完善傳輸網(wǎng)的安全性管理，提升業(yè)務(wù)承載能力。

［關(guān)鍵詞］DWDM；光傳輸系統(tǒng)；應(yīng)用；測(cè)試

［作者簡(jiǎn)介］鄒偉東，廣東電信龍川分公司，研究方向：光通信， 廣東龍川，517300

［中圖分類號(hào)］ TP393［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1007-7723（2008）09-0032-0004

一、引言

多媒體通信業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，個(gè)人電腦和因特網(wǎng)的發(fā)展以及移動(dòng)電話等個(gè)人通信業(yè)務(wù)的普及對(duì)傳輸網(wǎng)的容量要求越來越大。為了滿足日益增加帶寬的需求，DWDM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。DWDM技術(shù)在傳輸網(wǎng)中引入了新的層次，進(jìn)一步增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。SDH的自愈環(huán)的保護(hù)作用只局限在SDH的層面，而大部分DWDM傳輸網(wǎng)并沒有采用保護(hù)機(jī)制。隨著DWDM工程大規(guī)模地發(fā)展，傳輸網(wǎng)帶寬的提高和網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜。如何有效測(cè)試DWDM光傳輸系統(tǒng)，切實(shí)保障系統(tǒng)安全便成為電信運(yùn)營(yíng)商必須面對(duì)的重要問題。

二、DWDM系統(tǒng)測(cè)試概述

DWDM系統(tǒng)是一種光域的模擬系統(tǒng)，主要包括光中繼站、光終端站、光分插復(fù)用器等。DWDM傳輸系統(tǒng)的主要對(duì)象包括光傳送段、光復(fù)用段和光通道。在常規(guī)SDH系統(tǒng)中，主要是進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的性能測(cè)量，如誤碼、抖動(dòng)性能等，監(jiān)測(cè)的模擬量基本上限制在發(fā)送機(jī)的發(fā)送光功率和接收光功率等。DWDM系統(tǒng)的測(cè)試旨在測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)的性能、運(yùn)行情況。在工程應(yīng)用中，根據(jù)測(cè)試目的不同，DWDM系統(tǒng)測(cè)試可分為工廠驗(yàn)收測(cè)試、工程驗(yàn)收測(cè)試和維護(hù)測(cè)試。工廠驗(yàn)收的測(cè)試項(xiàng)目最多最詳盡；工程驗(yàn)收的測(cè)試項(xiàng)目主要關(guān)注的是系統(tǒng)安裝后各個(gè)參考點(diǎn)的光接口特性參數(shù)、系統(tǒng)性能；維護(hù)測(cè)試的項(xiàng)目相對(duì)更少，主要是關(guān)注一些能夠測(cè)試且對(duì)系統(tǒng)性能有較大影響的測(cè)試項(xiàng)目。

在DWDM系統(tǒng)的不同參考點(diǎn)可以測(cè)試的參數(shù)是不同的， DWDM系統(tǒng)產(chǎn)品都在OA的輸入或輸出端口有在線監(jiān)測(cè)端口，可以測(cè)量每通路信號(hào)的光信噪比、中心波長(zhǎng)和光功率。其他可以進(jìn)行的性能測(cè)試，如誤碼和抖動(dòng)特性等，都需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試。根據(jù)DWDM系統(tǒng)設(shè)備資料，在線監(jiān)測(cè)端口分出的光功率約為輸入光功率的1%左右，但這個(gè)比例并不精確。因此，在日常維護(hù)測(cè)試時(shí)可得到通路中心波長(zhǎng)和光信噪比的精確值，但測(cè)出的光功率值并不是輸入光信號(hào)光功率的實(shí)際數(shù)值，而是分出的小部分光的功率。因此，需要在系統(tǒng)開始投入運(yùn)行時(shí)在每個(gè)監(jiān)測(cè)端口都測(cè)出一個(gè)光功率的值，作為今后維護(hù)測(cè)試中的基準(zhǔn)，將以后維護(hù)測(cè)試過程中測(cè)出的光功率值與之比較就可以大概知道系統(tǒng)光功率的劣化程度。

三、DWDM系統(tǒng)測(cè)試主要內(nèi)容

DWDM系統(tǒng)測(cè)試包括多種測(cè)試內(nèi)容，本文重點(diǎn)對(duì)主光通道測(cè)試和光通道代價(jià)測(cè)試兩部分進(jìn)行詳細(xì)闡述，具體測(cè)試內(nèi)容如下。

（一）主光通道測(cè)試

DWDM系統(tǒng)的主光通道是指波分復(fù)用系統(tǒng)的復(fù)用器和功率放大器的輸出端參考點(diǎn)MPI-S與接收端前置放大器和解復(fù)用器之前的參考點(diǎn)MPI-R之間的通道。

1.MPI-S點(diǎn)每通道輸出光功率：每條通道輸出光功率指的是每條通道的平均發(fā)送光功率，將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-S點(diǎn)測(cè)量每條通道輸出的光功率。OLS 400G設(shè)備的光放大機(jī)盤提供有兩個(gè)監(jiān)測(cè)接口，可以供測(cè)試使用。

2.MPI-S點(diǎn)總輸出光功率：總發(fā)送光功率是指在參考點(diǎn)MPI-S處的所有通道的總發(fā)送光功率，將光功率計(jì)接入到MPI-S點(diǎn)，測(cè)試總的發(fā)送光功率。OLS 400G設(shè)備OA機(jī)盤的監(jiān)測(cè)口為總光信號(hào)分光出來的信號(hào)，所有實(shí)際總光功率=測(cè)量值＋23dBm(或20dBm，因監(jiān)測(cè)口不同而采用不同的值)。

3.MPI-S點(diǎn)各通道的光信噪比：光信噪比是將光信道的信號(hào)功率Pn和該頻率點(diǎn)的噪聲功率Ps進(jìn)行比較，來表示信號(hào)質(zhì)量的好壞，可以用公式表示：OSNR= 1g (Pn/Ps)。將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-S點(diǎn)測(cè)量每條通道的光信噪比。

4.MPI-S點(diǎn)各通道信號(hào)功率的最大差異：同一時(shí)間內(nèi)在MPI-S點(diǎn)給定的光分辨率帶寬內(nèi)，將各個(gè)通道的平均光功率進(jìn)行比較，最大功率與最小功率的差值，即為MPI-S點(diǎn)各通道信號(hào)功率的最大差異。為了達(dá)到更好的傳輸效果，這一值應(yīng)盡可能小一些。將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-S點(diǎn)測(cè)量每條通道的輸出光功率，經(jīng)計(jì)算最大與最小功率的差值得出結(jié)果。

5.MPI-R點(diǎn)各通道的輸入光功率：各通道輸入光功率指的是在參考點(diǎn)MPI-R處通道的平均輸入光功率，將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-R點(diǎn)測(cè)量各通道的輸出光功率。

6.MPI-R點(diǎn)總輸入光功率：MPI-R點(diǎn)總輸入光功率是指在參考點(diǎn)MPI-S處各通道的總接收光功率將光功率計(jì)接入到MPI-S點(diǎn)，測(cè)試總的發(fā)送光功率。OLS 400G設(shè)備實(shí)際總光功率=測(cè)量值＋23dBm(或20dBm ) 。

7.MPI-R點(diǎn)各通道的光信噪比：將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-R點(diǎn)測(cè)量每條通道的光信噪比。

8.MPI-R點(diǎn)各通道信號(hào)功率的最大差異：將多波長(zhǎng)計(jì)或光譜分析儀接入到MPI-R點(diǎn)測(cè)量每條通道的輸出光功率，經(jīng)計(jì)算最大與最小功率的差值得出結(jié)果。

（二）光通道代價(jià)測(cè)試

光通道代價(jià)是指光信號(hào)在傳輸過程中由于色散、非線性等因素導(dǎo)致的接收機(jī)靈敏度的變化，也就是系統(tǒng)接入光通道和不接入光通道時(shí)接收機(jī)靈敏度的差值。光通道代價(jià)測(cè)試示意圖如圖1 所示。將SDH分析儀、可變衰耗器、光功率計(jì)接好后，先將可變衰耗器的衰耗值調(diào)至0，此時(shí)經(jīng)光功率計(jì)測(cè)得功率值P0。然后，逐漸加大可變衰耗器得損耗值，直至SDH分析儀即將出現(xiàn)誤碼的臨界時(shí)，經(jīng)光功率計(jì)測(cè)得功率值P1，計(jì)算得出光通道代價(jià)二P0-P1。

四、DWDM系統(tǒng)工程驗(yàn)證測(cè)試

DWDM系統(tǒng)參數(shù)主要可以分為工程測(cè)試參數(shù)、維護(hù)測(cè)試參數(shù)，相應(yīng)整個(gè)測(cè)試過程共分為兩部分，對(duì)工程的參數(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和維護(hù)參數(shù)測(cè)試。本論文結(jié)合某省實(shí)際DWDM光傳輸系統(tǒng)，分別針對(duì)工程的參數(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和維護(hù)參數(shù)測(cè)試中的關(guān)鍵測(cè)試環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，具體測(cè)試內(nèi)容如下。

（一）光放段的長(zhǎng)度與光線路放大器設(shè)定的增益匹配測(cè)試

波分傳輸系統(tǒng)設(shè)有終端站、轉(zhuǎn)接站、再生站和光放站，組成了復(fù)用段、再生段與光放段。終端站和轉(zhuǎn)接站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通路組織的安排配置。在該兩種站內(nèi)配置DWDM的合波器、分波器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器以及SDH的終端復(fù)用器或分插復(fù)用器等設(shè)備。再生站和光放站根據(jù)DWDM設(shè)備的傳輸技術(shù)要求與所用光纖的技術(shù)性能配置。在再生站內(nèi)配置合波器、分波器、具有3R功能的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器或SDH的再生器。在光放站內(nèi)配置符合增益要求的光放大器。DWDM系統(tǒng)的光放段配置，多數(shù)廠商均按等增益進(jìn)行設(shè)計(jì)。以再生段為單元，再生段內(nèi)各個(gè)光線路放大器均設(shè)計(jì)為等增益工作方式，各光線路放大器的輸出功率電平及其接收靈敏度均相同。光放段的長(zhǎng)度按光線路放大器設(shè)定的增益種類配置。8波、16波DWDM的光放大器的增益有22 dB、30 dB、33 dB、44dB等多種。某省朗訊OLS 400G省內(nèi)干線傳輸網(wǎng)工程所用的放大器的增益有24 dB、25 dB、 28 dB。放大器的增益類型可通過下式計(jì)算確定：

G=L（ar+ac+as）+Ac （4.1）

上式中：G——光放段放大器增益（dB）；L——光放段光纜長(zhǎng)度（KM）； ar——光纜的光纖衰減系數(shù)（dB/ KM）；ac——光纜的維修余量（dB/ KM）；as ——光纖接頭平均衰減（dB/ KM）； Ac——光纖連接器衰減（dB/ KM）。

工程中使用G.652單模光纖，工作波長(zhǎng)1550nm，式（4.1）中個(gè)各參數(shù)取值如下：ar=0.22 dB/ KM；ac=0.04 dB/ KM；as=0.04 dB/ KM； Ac按1個(gè)連接器為0.5 dB。

選取光波段長(zhǎng)度為90KM，目前工程設(shè)計(jì)放大器增益為28 dB。經(jīng)測(cè)試G=27.5<28 dB，滿足工程需要。

（二）光信噪比測(cè)試

單純測(cè)量每通路信號(hào)的光功率并不能完全反映系統(tǒng)的工作情況，有可能信號(hào)光功率很高，但ASE噪聲也與它相當(dāng)，實(shí)際上信號(hào)的劣化已很明顯，但光功率反映不出來，所以在DWDM系統(tǒng)中引入了光信噪比的概念。信噪比(SNR)是DWDM系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，它反映通道的整體性能，具體測(cè)試結(jié)果如表1所示：

（三）增益傾斜測(cè)試

增益傾斜反映出大多數(shù)光放大器的非線性。由于某些波長(zhǎng)會(huì)比其他一些波長(zhǎng)更為放大，因而調(diào)節(jié)放大器以保證通過所有的波長(zhǎng)都有一個(gè)固定的增益是十分重要的。如果波長(zhǎng)以不同強(qiáng)度放大，那就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)所謂陰極效應(yīng)，從而導(dǎo)致較弱放大的信號(hào)消失。調(diào)節(jié)放大器以避免信道被不均衡放大，否則會(huì)導(dǎo)致不同的信噪通過信道，并有可能在相鄰的信道中產(chǎn)生串音。增益傾斜最好用光譜分析儀來測(cè)試。

（四）功率測(cè)試

光功率計(jì)是光系統(tǒng)的常用測(cè)試儀，主要用于測(cè)量某個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的總功率，一般光功率計(jì)都有波長(zhǎng)區(qū)的選擇，在WDM系統(tǒng)的測(cè)試當(dāng)中，波長(zhǎng)區(qū)應(yīng)選擇為1550nm。另外，需要注意的問題是光功率計(jì)的輸入功率范圍。目前使用的光功率計(jì)大部分是用來測(cè)量+l0dBm以下的總光功率，而WDM系統(tǒng)主光通道上的總光功率一般會(huì)達(dá)到+14dBm， +17dBm，甚至+20dBm。對(duì)于測(cè)量這樣高功率的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)在測(cè)試端口和儀表之間串接光衰耗器，使得儀表的輸入光功率低于它能夠接收的最大光功率。對(duì)于最大接收光功率較高的光功率計(jì)，如果系統(tǒng)的最大光總功率低于這個(gè)值就可以直接用光功率計(jì)進(jìn)行測(cè)試，而無需使用光衰耗器。在用光功率計(jì)測(cè)量主光通道的總輸出光功率時(shí)應(yīng)先了解光功率計(jì)的最大接收光功率和系統(tǒng)主光通道上的最大光功率值，以決定是否需要采用光衰耗器，避免對(duì)儀表造成傷害。

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