DWDM的應(yīng)用與維護(hù)

任啟軍 上海鐵路局電務(wù)處

隨著話音業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)和各種新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，特別是IP技術(shù)的日新月異，網(wǎng)絡(luò)容量受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，通過傳統(tǒng)的空分復(fù)用或時(shí)分復(fù)用技術(shù)對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容不僅浪費(fèi)寶貴的光纖資源，而且受到電子器件的速率限制，已經(jīng)難以適應(yīng)新情況對(duì)系統(tǒng)的要求，基于此，WDM(波分復(fù)用)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與通用的單信道系統(tǒng)相比，DWDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，尤其是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得其前景十分光明。

1 系統(tǒng)原理、結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)單元

把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用，根據(jù)光信道間隔的疏密可分為CWDM（稀疏波分復(fù)用）和DWDM（密集波分復(fù)用）。其中 DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing密集波分復(fù)用）技術(shù)采用相鄰波長(zhǎng)間隔較小的WDM技術(shù)，工作波長(zhǎng)位于C波段和L波段窗口，可以在一根光纖上承載8～160個(gè)波長(zhǎng)，主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)。

如圖1所示，發(fā)送端的發(fā)射機(jī)發(fā)出波長(zhǎng)不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號(hào)，經(jīng)過光波長(zhǎng)復(fù)用器復(fù)用到一起送入光放大器（常用摻餌光纖放大器，用于彌補(bǔ)合波器引起的功率損失和提高光信號(hào)的發(fā)射功率），再將放大后的多路光信號(hào)送入光纖傳輸，中間可根據(jù)線路情況及傳輸距離設(shè)置光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，延長(zhǎng)傳輸距離）放大以后送入光波長(zhǎng)分用器分解出原來的各路光信號(hào)。DWDM設(shè)備一般按用途可分為光終端復(fù)用設(shè)備（OTM）、光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）、光線路放大設(shè)備(OLA)和電中繼設(shè)備（REG）等基本類型。

圖1 DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成與光譜示意圖

光終端復(fù)用設(shè)備（OTM）的作用是將終端用戶光波長(zhǎng)復(fù)用進(jìn)入系統(tǒng)，或在終端從系統(tǒng)中解出用戶需要的波長(zhǎng)。

光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）實(shí)際上是2個(gè)OTM的組合，其功能是從分波器中有選擇的取下幾路本地用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，而其余路波長(zhǎng)信號(hào)直通波分復(fù)用器。另外，可以有幾路本地用戶的信號(hào)通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元輸入波分復(fù)用器，與直通的信號(hào)復(fù)合后一起輸出，也就是說OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的SDH設(shè)備中電的分插復(fù)用器在時(shí)域中的功能。

光線路放大設(shè)備(OLA)，位于光傳輸段的特定位置，主要對(duì)線路中傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行功率放大。

電中繼設(shè)備（REG），用于需要進(jìn)行再升段級(jí)聯(lián)的工程，無業(yè)務(wù)上下，只是為了延伸色散受限傳輸距離。

目前DWDM系統(tǒng)在網(wǎng)上應(yīng)用較為常見的是32波或40波系統(tǒng)，其工作在C波段即波長(zhǎng)在1530～1560nm范圍內(nèi)，頻率間隔為100GHz，通過波道間插能夠擴(kuò)展至64波或80波，頻率間隔為50GHz。而工作在波長(zhǎng)1560-1620nm范圍內(nèi)的稱之為L(zhǎng)波段，通過L波段擴(kuò)展能夠達(dá)到160波。

2 應(yīng)用舉例

在建設(shè)DWDM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要綜合考慮業(yè)務(wù)容量、傳輸距離以及業(yè)務(wù)重要性來確定波道數(shù)目、系統(tǒng)容量、采用設(shè)備和組網(wǎng)模式（DWDM系統(tǒng)的組網(wǎng)主要有點(diǎn)到點(diǎn)、鏈形和環(huán)形三種方式，實(shí)際應(yīng)用中可以結(jié)合SDH設(shè)備組成復(fù)雜的傳輸網(wǎng)絡(luò)）。下面以實(shí)例說明如何設(shè)計(jì)建設(shè)DWDM網(wǎng)絡(luò)：

業(yè)務(wù)需求：本工程擬開通的業(yè)務(wù)有：1為A、F間的GE業(yè)務(wù)；2為A、B間的2*GE業(yè)務(wù)；3、4為2.5Gb/s業(yè)務(wù)通道，擬承載A站至D站間SDH業(yè)務(wù)；5為2.5Gb/s業(yè)務(wù)通道，承載SDH業(yè)務(wù)；6承載A、E之間的互聯(lián)網(wǎng)GE業(yè)務(wù)；本工程需設(shè)定1備波。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃：如圖2所示，根據(jù)業(yè)務(wù)需求及設(shè)備比選，該系統(tǒng)設(shè) A、B、C、D、E、F、G共七個(gè)站點(diǎn)，均采用華為Optix BWS 1600G DWDM光傳輸設(shè)備，選用2.5Gbit/s為基礎(chǔ)速率的C波段40波波分復(fù)用系統(tǒng)，采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)。其中，A、B、F 3個(gè)站上下業(yè)務(wù)較多，包括SDH、GE等業(yè)務(wù)。目前OADM站常見的是上下4或8個(gè)波道。為了滿足A、B、F站多業(yè)務(wù)的上下及后期擴(kuò)容的需要，在實(shí)際應(yīng)用中采用2個(gè)OTM設(shè)備組合實(shí)現(xiàn)OADM網(wǎng)元的功能，同站內(nèi)的2個(gè)OTM經(jīng)內(nèi)部尾纖相連。C、D、E選用OADM設(shè)備。A站與F站復(fù)用段距離130km，實(shí)際測(cè)量衰耗值并加上光纜富裕度，全程衰耗高達(dá)45dB，為滿足光信號(hào)由A站發(fā)出經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸在F站能準(zhǔn)確接收，在距A站76km的G地設(shè)置光線路放大設(shè)備，對(duì)A站傳送來的光信號(hào)進(jìn)行放大后傳送至F站。

圖2 波分系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

設(shè)備選擇：根據(jù)業(yè)務(wù)屬性，1、2為互聯(lián)網(wǎng)GE業(yè)務(wù)通道，采用FDG OTU上下業(yè)務(wù)；3、4為2.5Gb/s業(yè)務(wù)通道，承載A站至D站間SDH環(huán)網(wǎng)業(yè)務(wù)，采用LWX OTU上下業(yè)務(wù)，C、D兩OADM站采用MR2板分波；5為2.5Gb/s業(yè)務(wù)通道，承載SDH業(yè)務(wù)，采用LWC OTU上下業(yè)務(wù)；6承載A、E之間的互聯(lián)網(wǎng)GE業(yè)務(wù)，采用FDG OTU上下業(yè)務(wù)；40為可調(diào)OTU備用波。使用到的重要設(shè)備板件如下：

FDG板：實(shí)現(xiàn)2路GE信號(hào)復(fù)用到1路OTU1信號(hào)中，用一個(gè)波長(zhǎng)傳輸，使系統(tǒng)傳輸GE的容量提高一倍，并且支持板間保護(hù)和客戶側(cè)保護(hù)，支持1+1板間熱備份保護(hù)功能。

LWC板：帶FEC功能的STM-16收發(fā)合一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板，將客戶側(cè)符合ITUT G.957建議的STM-16信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合ITU-T G.694.1建議標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的光信號(hào)，反之亦然。具有前向糾錯(cuò)（FEC）、再生中繼等功能。

LWX板：STM-16任意速率波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板，作用是實(shí)現(xiàn)發(fā)送、接收端的光波長(zhǎng)（速率 34Mb/s～2.7Gb/s）的轉(zhuǎn)換。

MR2板：實(shí)現(xiàn)分插復(fù)用載波波長(zhǎng)固定的2個(gè)業(yè)務(wù)通道，具有可用于擴(kuò)容的中間端口，在必要時(shí)通過串接其他的光分插復(fù)用單板實(shí)現(xiàn)上下通道的擴(kuò)容。

MCA單板：多通道光譜分析單板，對(duì)通道信號(hào)進(jìn)行光譜分析，在線監(jiān)測(cè)光信號(hào)的中心波長(zhǎng)、功率值、信噪比和光波數(shù)等。

管內(nèi)的 40備波在全環(huán)內(nèi)各站點(diǎn)都收發(fā)溝通，當(dāng)環(huán)內(nèi)某波道業(yè)務(wù)由于故障受到影響時(shí)可用其應(yīng)急倒代。

3 日常維護(hù)及故障處理

加強(qiáng)日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的問題，是確保DWDM系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。

（1）加強(qiáng)計(jì)表。要著重關(guān)注分波/合波單元的輸入、輸出光功率，光放大單元的輸入、輸出光功率及偏置電流，OTU的接收、發(fā)送光功率及B1誤碼，OSC單板的接收或發(fā)送光功率和誤碼情況并進(jìn)行對(duì)比分析。如果發(fā)現(xiàn)功率或偏置電流變化、誤碼產(chǎn)生等異常情況應(yīng)及時(shí)處理，排除隱患。

（2）數(shù)據(jù)備份。應(yīng)定期對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以備在網(wǎng)絡(luò)故障、網(wǎng)管數(shù)據(jù)丟失的情況下快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可以縮短故障延時(shí)，減少對(duì)業(yè)務(wù)的影響。

（3）加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)；熟悉硬件參數(shù)，準(zhǔn)確把握信號(hào)流走向。

以A站光信號(hào)流向?yàn)槔鐖D3所示，從左至右，A站接收到B站的光信號(hào)先經(jīng)過前置放大器（OPU）放大后送入分波單元D40，分波器將不同波長(zhǎng)的波分出，接入不同的OTU單元；同樣，SDH或GE業(yè)務(wù)信號(hào)經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板LWC和GE業(yè)務(wù)接入復(fù)用單板FDG，轉(zhuǎn)換成符合G.694.1建議的頻率標(biāo)準(zhǔn)接入合波單元M40，然后再經(jīng)過功率放大板（OBU）發(fā)送到線路中。M40和D40單板上的MON口可以接入MCA單板用來在線檢測(cè)其性能。A站兩個(gè)OTM各自的SC2板由尾纖相連，進(jìn)行光監(jiān)控信號(hào)的收發(fā)處理。

圖3 A站光信號(hào)流圖

通過分析信號(hào)流走向，可以在處理故障時(shí)快速準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)。例如發(fā)現(xiàn)A 站（G 方向）OTM 設(shè)備 1、5、6波 OTU單板IN口上報(bào)輸入弱光告警。因?yàn)槿A為設(shè)備OTU單板的IN口接入的是分波單元，IN口輸入弱光即是從波分側(cè)收光光功率下降導(dǎo)致，這時(shí)可按照下面的思路逐步排查故障點(diǎn)。

（1）排除OTU板，由于三個(gè)波長(zhǎng)的OTU單板同時(shí)出現(xiàn)波分側(cè)輸入弱光告警，單板及尾纖故障的可能性極小，所以主要考慮主光通道的問題。

（2）檢查D40板，D40單板的主要工作器件是無源器件，損壞的可能性不大，可將D40單板的MON口接入MCA單板查詢是否發(fā)生掉波告警。經(jīng)查詢并無告警。

（3）檢測(cè)OPU板。如果是OPU單板出現(xiàn)故障，受到影響的業(yè)務(wù)不會(huì)僅僅是幾個(gè)波，所以單板故障的可能性極小。網(wǎng)管查詢OPU單板的輸入輸出光功率，發(fā)現(xiàn)OPU輸入光功率由正常時(shí)的-15.4dBm降至-22.5dBm，由此考慮應(yīng)為主光通道性能劣化。

（4）查詢G站收A站OPU光功率，發(fā)現(xiàn)同樣出現(xiàn)下降，由正常時(shí)的-6.6dBm降至-14.1dBm，由此可判斷A站（G方向）與G站主光通道收光功率下降導(dǎo)致OTU輸入弱光。隨后在機(jī)房用OTDR（光時(shí)域反射儀）對(duì)線路光纜進(jìn)行測(cè)試中確認(rèn)，在A與G點(diǎn)之間光纜有較大衰耗。至此，故障定位完畢。

4 結(jié)束語

光纖的容量是巨大的，而傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)都是在1根光纖中傳輸一路光信號(hào)，極大地浪費(fèi)了光纖的帶寬資源，而DWDM以其超大的帶寬容量、透明業(yè)務(wù)傳輸、超常距離無電中繼傳輸、靈活組網(wǎng)和平滑擴(kuò)容等特點(diǎn)，已經(jīng)成為目前干線傳輸甚至城域傳送網(wǎng)建設(shè)的首選。而且DWDM系統(tǒng)與全光網(wǎng)絡(luò)互相兼容，在未來可望實(shí)現(xiàn)的全光網(wǎng)絡(luò)中，DWDM技術(shù)將是通過光信號(hào)波長(zhǎng)的改變和調(diào)整實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的上/下和交叉連接的關(guān)鍵技術(shù)。