DWDM技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊劍平

摘 要：隨著數(shù)據(jù)通信的迅速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，帶來Internet業(yè)務(wù)量呈爆炸性增長，因此對數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)帶寬的需求越來越高，可以預(yù)見未來數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)將以IP為主，所以未來網(wǎng)絡(luò)首先要考慮如何更優(yōu)地適應(yīng)IP業(yè)務(wù)的需求。DWDM技術(shù)以其大容量、支持多業(yè)務(wù)、可擴充性好等優(yōu)點將成為未來傳輸網(wǎng)的主體。近幾年來，世界上的各大運營公司及設(shè)備制造廠家把目光更多的轉(zhuǎn)向DWDM技術(shù)，并對其投以越來越多的關(guān)注。本文從對DWDM技術(shù)的原理分析入手，對其系統(tǒng)組成進行了詳細介紹，并論述了應(yīng)用過程中對其主要設(shè)備及相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，最后分析了DWDM技術(shù)的優(yōu)勢和局限性。

關(guān)鍵詞：DWDM技術(shù)；原理；優(yōu)勢；局限性

1 前言

DWDM傳輸技術(shù)具有傳輸容量大的突出優(yōu)勢，可在原有線路基礎(chǔ)上，經(jīng)濟、迅速地實現(xiàn)傳輸容量的急劇增加。經(jīng)過近十年的發(fā)展，DWDM技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的突破。目前，全球?qū)崿F(xiàn)敷設(shè)的DWDM系統(tǒng)機已經(jīng)超過5000個，商用的DWDM系統(tǒng)的傳輸已達到太比特每秒，如烽火和華為推出的160×10Gbit/s系統(tǒng)；更高傳輸速率的系統(tǒng)正在走向商用，如NEC的273×40Gbit/s系統(tǒng)傳輸速率達到10.92Tbit/s。實驗室的最高水平實現(xiàn)1022個波長的多波長傳輸，單信道傳輸速率最高達到163Tbit/s 隨著DWDM系統(tǒng)的廣泛使用和技術(shù)的演進，人們發(fā)現(xiàn)DWDM技術(shù)在提供傳輸能力的同時，還具有無可比擬的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，被認為是具有無限發(fā)展前途的能夠大幅擴充光纖傳輸容量的最佳技術(shù)方案。

2 DWDM技術(shù)原理

所謂DWDM（密集波分復(fù)用）實質(zhì)就是一種在光波段的波分（或頻分）復(fù)用技術(shù)，即：在當(dāng)前為了充分利用單模光纖1.55μm低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)波長或頻率的不同將光纖的低損耗區(qū)劃分為若干個光波道，每個波道設(shè)置一個光波作為載波，在發(fā)送端采用光復(fù)用器（分波器）將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一個光解復(fù)用（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開，從而在一根光纖中可以實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。根據(jù)ITU-TG.692建議規(guī)定，信道間隔100GHz（0.8nm）的整數(shù)信倍。現(xiàn)在人們已經(jīng)新實驗生產(chǎn)出間隔更小的產(chǎn)品。

2.1 DWDM的優(yōu)勢

為了充分利用光纖的巨大帶寬資源，增加光纖的傳輸容量，以密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)為核心的新一代的光纖通信技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生。DWDM技術(shù)具有如下特點：（1）超大容量；（2）對數(shù)據(jù)的“透明”傳輸；（3）系統(tǒng)升級時能最大限度地保護已有投資；（4）高度的組網(wǎng)靈活性和可靠性；（5）可兼容全光交換。

2.2 DWDM光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

DWDM 光網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)類型有星型、總線型（含環(huán)形）和樹形等3種，可組合成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光網(wǎng)絡(luò)可橫向分割為核心網(wǎng)、城域/本地網(wǎng)和接入網(wǎng)。核心網(wǎng)傾向于采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，城域/本地網(wǎng)對采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)將是環(huán)形和星型相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)。光網(wǎng)絡(luò)可縱向分層為客戶層、光通道層（OCH），光復(fù)用段層（OMS）和光傳送段層（OTS）等層。兩個相鄰層之間構(gòu)成客戶/服務(wù)層關(guān)系。

2.3 DWDM關(guān)鍵技術(shù)

DWDM技術(shù)把光波作為信號載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由波分解復(fù)用器將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復(fù)用方式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)實現(xiàn)波長間隔較小16波、32乃至更多個波長的復(fù)用。DWDM系統(tǒng)中光電器件主要包括激光器、波分復(fù)用器和光纖放大器.

3 DWDM系統(tǒng)構(gòu)成

對于開放式的DWDM系統(tǒng)，發(fā)射部分主要包括發(fā)射機和合波器。根據(jù)ITU-T的建議和標(biāo)準(zhǔn)，除了對DWDM系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長有特殊的要求外，還需要根據(jù)DWDM系統(tǒng)的不同應(yīng)用（主要是傳輸光纖的類型和無電中繼傳輸?shù)木嚯x）來選擇有一定色度色散容限的發(fā)射機。ITU-T G.693中詳細描述了DWDM系統(tǒng)的應(yīng)用編碼與發(fā)射機的基本要求。

傳輸部分主要有光放大器，目前使用的光放大器大多數(shù)為摻鉺光纖光放大器，即EDFA。在DWDM系統(tǒng)中，必須采用增益平坦技術(shù)，使EDFA對不同波長的光信號具有相同的放大增益，同時，還需要考慮到不同數(shù)量的廣信道同時工作的各種情況，能夠保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。

光監(jiān)控部分主要是光監(jiān)控信道的物理層和幀結(jié)構(gòu)，ITU-T建議優(yōu)選采用1510nm波長，容量為2Mbit/s。

網(wǎng)管部分對DWDM系統(tǒng)進行網(wǎng)原級的管理，它包括工作站（WS）和設(shè)備操作終端（EOT）上的管理軟件，以及在各子框上的網(wǎng)元管理單元（EMU）機盤和各機盤上的盤控器（BCT）固件等。

4 密集波分復(fù)用系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范

4.1 工作波道的選擇

根據(jù)國際光纖通信學(xué)術(shù)會議OFC-2003報道，目前已實驗出高達幾百路的DWDM系統(tǒng)。而在我國目前使用比較廣泛的是8通路和16通路系統(tǒng)。根據(jù)ITU-TG.692建議規(guī)定，其8通路及16通路的中心頻率及波長應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 對光涿及光電檢測器的要求

由于DWDM的波道間隔很窄，對發(fā)射用的激光器要求也就很高。另外，光檢測器應(yīng)具備多波長檢測能力：由于DWDM系統(tǒng)中，在一根光纖同時傳輸多個不同波長的光波信號，因而在接收時，必須能夠從所傳輸?shù)亩嗖ㄩL業(yè)務(wù)信號中檢測出所需波長的信號，因此要求光檢測器具有多波長檢測能力。

4.3 光監(jiān)控通路（OSC）要求

與單波長光通信系統(tǒng)不同，DWDM系統(tǒng)必須增加對EDFA監(jiān)視和管理，實際應(yīng)用中常采取的辦法是在光纖上增加一個光波監(jiān)控通路，用于傳遞監(jiān)控信號。這個通路能在每個EDFA處進行上下，從而對EDFA控制。

5 DWDM系統(tǒng)的優(yōu)勢及局限性

5.1 DWDM系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

（1）可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，增大傳輸容量、提高傳輸速率。

（2）提供透明的傳輸通道，可適合傳輸多種綜合業(yè)務(wù)信息，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段。DWDM系統(tǒng)完成的是透明傳輸，對于“業(yè)務(wù)”層信號來說，WDM的每個波長就像“虛擬”的光纖一樣。

5.2 DWDM系統(tǒng)的局限性分析

由于點到點的DWDM傳輸技術(shù)本身有很大的局限性，最大的局限性是沒有組網(wǎng)能力，不能在光層為業(yè)務(wù)提供完善的保護機制，因此點到點的DWDM傳輸系統(tǒng)只是“光聯(lián)網(wǎng)”的初級階段。點到點DWDM系統(tǒng)要為業(yè)務(wù)提供有效的保護，只能采用線路保護的方式，即敷設(shè)備用線路來進行業(yè)務(wù)保護，但這種方式成本較高，并未獲得普通應(yīng)用，目前，雖然也有將DWDM組成環(huán)網(wǎng)的情況，其實質(zhì)仍然是由多個DWDM傳輸段組成，在每一個終端站，都是背靠背的DWDM設(shè)備，所以雖然形式上組成了環(huán)網(wǎng)，其本質(zhì)仍是點到點的傳輸。為了對業(yè)務(wù)實行保護，普遍采用的仍是基于SDH層的保護，波分復(fù)用系統(tǒng)與保護倒換完全無關(guān)。

6 結(jié)語

DWDM技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用是未來通信網(wǎng)絡(luò)的一大趨勢，盡管現(xiàn)階段的DWDM技術(shù)存在諸多缺點和局限性，但是作為實現(xiàn)全光網(wǎng)通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的應(yīng)用和實踐對于全光網(wǎng)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

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