EDFA和DCM在長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙東

（中國(guó)電信股份有限公司西安分公司，西安 710003）

由于長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)光纜距離長(zhǎng)、跳接點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜等因素的影響，使用OLP（光纖自動(dòng)切換保護(hù)）可以提高長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕一線技術(shù)人員的維護(hù)壓力，提高維護(hù)水平與效率。OLP是一個(gè)建立在光纜物理層上實(shí)現(xiàn)光功率監(jiān)測(cè)、光路自動(dòng)切換和保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立傳輸系統(tǒng)。在部署OLP時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)際線路中主備用路由會(huì)存在光纜類(lèi)型、距離等差異較大的問(wèn)題。如果要讓主備用路由的條件滿足光路自動(dòng)切換技術(shù)，就要考慮是否采用EDFA和DCM，來(lái)解決長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)存在的主備用路由光功率補(bǔ)償、色散的差異等問(wèn)題。在特定OLP工程項(xiàng)目中EDFA、DCM的實(shí)施，必須根據(jù)實(shí)際情況采取不同的方案，確保長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)功能穩(wěn)定運(yùn)行。

1 EDFA和DCM介紹

長(zhǎng)途傳輸干線光纜通常使用的是SMF（單模光纖，ITU-G.652），它的零色散波長(zhǎng)在1 310 nm窗口，而EDFA工作在1 550 nm窗口，SMF在該低損窗口的色散很大，約為15～20 ps/(nm×km)。在使用EDFA實(shí)現(xiàn)光功率損耗補(bǔ)償?shù)那疤嵯?，色散就成為限制傳輸距離的瓶頸。因此，EDFA和DCM經(jīng)常共存并發(fā)揮各自的作用，已經(jīng)成為解決超長(zhǎng)距離、超大容量光纖傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，并已得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

1.1 EDFA技術(shù)

EDFA（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器）。它具有寬的增益帶寬、高增益、高輸出功率、低噪聲和偏振不靈敏等優(yōu)點(diǎn)，能有效補(bǔ)償光信號(hào)在光纖傳輸系統(tǒng)中的功率衰減，使無(wú)中繼傳輸距離大大延長(zhǎng)。此外，EDFA放大區(qū)在1 550 nm附近，正好對(duì)應(yīng)與光纖最小的衰減窗口，在它的放大區(qū)域(1 535～1 565 nm)內(nèi)，對(duì)所有的傳輸波長(zhǎng)、傳輸速率、傳輸碼型及傳輸信息都是全透明放大。

EDFA根據(jù)其放置的位置可以用作功率放大器、前置放大器、線路放大器三種類(lèi)型。在實(shí)際傳輸OLP系統(tǒng)應(yīng)用中，由于長(zhǎng)途傳輸設(shè)備已經(jīng)由OAU（光放大單元）對(duì)線路側(cè)發(fā)光經(jīng)過(guò)放大，所以無(wú)需加載EDFA功率放大器，更多的是在接收端用作EDFA前置放大器。如果傳輸中繼距離超過(guò)設(shè)計(jì)的規(guī)定范圍，可以選擇EDFA線路放大器，在傳輸線路中途轉(zhuǎn)接放大。

1.2 DCM技術(shù)

DCM（Dispersion Compensating Module，色散補(bǔ)償模塊），是目前廣泛應(yīng)用的一種色散補(bǔ)償器。光纖色散會(huì)導(dǎo)致所傳輸?shù)墓饷}沖寬度展寬，嚴(yán)重時(shí)，前后脈沖將互相重疊，形成碼間干擾，增加誤碼率。色散分為PMD（偏振模色散）和CD（色度色散）兩種。PMD具有隨機(jī)性，與外部機(jī)械壓力、熱應(yīng)力以及溫度等因素有關(guān)，是無(wú)法通過(guò)補(bǔ)償模塊來(lái)補(bǔ)償?shù)?。DCM是解決長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)中CD產(chǎn)生的碼間干擾，劣化BER（比特誤碼率）指標(biāo)問(wèn)題，提高超長(zhǎng)距離、超大容量傳輸系統(tǒng)的整體性能。

DCM也可以分成預(yù)補(bǔ)償模塊、后補(bǔ)償模塊、線路補(bǔ)償模塊3種。盡管理論上DCM安裝在任何位置都一樣，但實(shí)際上，如果距離不是很遠(yuǎn)，但有需要加DCM時(shí)，一般認(rèn)為DCM的后向補(bǔ)償作用要比預(yù)補(bǔ)償作用好。另外，發(fā)端加DCM一定是補(bǔ)償量不大的情況，因?yàn)楣庑盘?hào)發(fā)出時(shí)的色散幾乎為0，此時(shí)加過(guò)大的色散會(huì)導(dǎo)致過(guò)補(bǔ)償，也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)誤碼或無(wú)法還原信號(hào)。

目前，在EDFA和DCM在長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)中的應(yīng)用，接入方式主要有以下3種：（1）獨(dú)立前置放大器；（2）獨(dú)立后補(bǔ)償模塊；（3）前置放大器+后補(bǔ)償模塊。

2 EDFA和DCM在西武40 Gbit/s波分OLP系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 西武40Gbit/s 波分OLP系統(tǒng)

西武40 Gbit/s波分系統(tǒng)是西安至武漢的一條一級(jí)80×40 Gbit/s波分傳輸系統(tǒng)干線，采用華為公司Optix OSN6800/8800設(shè)備組網(wǎng)，單波傳輸速率40 Gbit/s，配置80個(gè)波道。本波分干線OLP系統(tǒng)工程，根據(jù)陜西電信各段實(shí)際線路情況，采用OLP設(shè)備和冗余光纖線路，構(gòu)建本省內(nèi)光纜保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，提供1：1A（選發(fā)選收）的線路保護(hù)措施，從而滿足陜西電信對(duì)線路通信保障、一級(jí)干線傳輸電路可用率指標(biāo)的要求。具體的實(shí)施段落及傳輸系統(tǒng)如圖1所示，為：西安-藍(lán)田、商州-山陽(yáng)-南寬坪-上津，藍(lán)田-商州段因?qū)嶋H備用路由缺少光纜資源無(wú)法實(shí)現(xiàn)，故沒(méi)有增加OLP保護(hù)。

圖1 西武40 Gbit/s波分陜西省OLP部署站點(diǎn)

OLP是以光放段為單位對(duì)波分系統(tǒng)進(jìn)行光線路保護(hù)，西武40 Gbit/s波分系統(tǒng)在安裝OLP前，已經(jīng)對(duì)安裝段落傳輸系統(tǒng)和光纜線路的實(shí)際情況和參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的仿真計(jì)算，使用OLP裝置不會(huì)對(duì)已有傳輸系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)（衰耗、色散等）造成影響。

2.2 加載EDFA和DCM的應(yīng)用

開(kāi)通西武40 Gbit/s波分OLP系統(tǒng)所用的主備用光纖類(lèi)型均為G.652，這類(lèi)光纖工作在1 550 nm波段時(shí)，有17 ps/nm·km的色散，成為影響傳輸中繼距離的主要因素。本波分干線部分段落備用路由的光功率問(wèn)題要通過(guò)增加EDFA解決，CD問(wèn)題通過(guò)增加DCM解決，最終要滿足西武40 Gbit/s波分系統(tǒng)OSNR（光信噪比）的指標(biāo)。下面對(duì)西武40 Gbit/s波分陜西省境內(nèi)段落進(jìn)行光功率和色散補(bǔ)償配置計(jì)算，得出數(shù)據(jù)為表1所示。

2.3 加載EDFA和DCM應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）由于西武40 Gbit/s波分陜西省境內(nèi)部分段落主備用路由光纜質(zhì)量不一致問(wèn)題，導(dǎo)致衰耗落差較大。另外還要特別注意引入DCM、EDFA時(shí)帶來(lái)額外光功率損失，會(huì)劣化OSNR性能。通過(guò)對(duì)光纖的單路由光功率補(bǔ)償進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，加載EDFA時(shí)并適當(dāng)在發(fā)光口增加光衰耗，確保西武40 Gbit/s波分系統(tǒng)OAU收光在正常范圍內(nèi)。

表1 西武40 Gbit/s波分陜西省段落光功率、色散補(bǔ)償配置數(shù)據(jù)

（2）本工程的EDFA和DCM均采用前置放大器和后補(bǔ)償模塊方式，在備用路由OLP線路側(cè)收光處接入EDFA， DCM外連接入EDFA（圖2）。備用路由在沒(méi)有傳輸業(yè)務(wù)的情況下，由OLP單板負(fù)責(zé)收發(fā)光，其發(fā)光功率比較低?？紤]到OSC（光監(jiān)控信道）接收光信號(hào)的靈敏度為-40 dB，所以備用路由EDFA收OLP光功率值一定要大于-40 dB，才能夠在OLP網(wǎng)管上有效監(jiān)控到備用路由線路各項(xiàng)性能指標(biāo)。本工程將EDFA接收光功率最低門(mén)限值設(shè)置為-35 dB。

圖2 EDFA和DCM組合接入方式

（3）由于華為公司40 Gbit/s設(shè)備 OUT（光轉(zhuǎn)化單元）固有色散窗口只有±100 ps/nm（±5 km），如果主備線路殘余色散差異大于5 km，則主備倒換時(shí)，OTU接收到的光信號(hào)色散超出其窗口范圍，可能出現(xiàn)誤碼。因此，配置OLP時(shí)，對(duì)主備用路由的色散補(bǔ)償精度有嚴(yán)格的要求。本工程設(shè)計(jì)要求主備用路由殘余色散差異應(yīng)在±3 km范圍內(nèi)，保證倒換前后的主備用路由都可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

（4）當(dāng)外界因素導(dǎo)致備用路由殘余色散與主用路由超過(guò)±5 km時(shí)，OLP倒換時(shí)將觸發(fā)華為設(shè)備OTU的TDC（色散可調(diào)模塊）微調(diào)，但是TDC微調(diào)累積對(duì)系統(tǒng)的影響不可忽視?？赡茉诮?jīng)過(guò)若干次倒換，TDC經(jīng)過(guò)若干次微調(diào)后，無(wú)法滿足系統(tǒng)性能，從而觸發(fā)TDC進(jìn)行全局搜索，會(huì)造成業(yè)務(wù)分鐘級(jí)別的中斷。所以要注意割接、更改或調(diào)度光纜路由時(shí)，需重新計(jì)算色散補(bǔ)償，保證OLP系統(tǒng)在50 ms內(nèi)順利完成倒換任務(wù)并正常工作。

（5）主備用線路如果采用不同類(lèi)型的光纖，由于不同類(lèi)型的光纖典型色散系數(shù)不同，那么OTU單板對(duì)不同類(lèi)型光纖的色散受限距離也不同。OTU單板的色散受限距離與色散容限的轉(zhuǎn)換關(guān)系是：OTU單板的色散受限距離（km）=OTU單板的色散容限（ps/nm）÷光纖的典型色散系數(shù)（ps/(nm·km)）。在本工程計(jì)算中，G.652光纖典型色散系數(shù)取20 ps/(nm·km)，G.655光纖典型色散系數(shù)取6 ps/(nm·km)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)介紹EDFA和DCM在長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)中的應(yīng)用，以西武40 Gbit/s波分陜西省境內(nèi)段落工程為實(shí)例，論證了EDFA和DCM在長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)所發(fā)揮的重要作用，以及一些應(yīng)該要注意的問(wèn)題。長(zhǎng)途傳輸OLP系統(tǒng)在超大容量、超長(zhǎng)距離能夠保持正常應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題是EDFA和DCM，它們提高了長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使得光通信向更大傳輸容量，更長(zhǎng)中繼距離順利發(fā)展。

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