WDM光傳送網(wǎng)8信道傳送實(shí)驗(yàn)研究

杜 麗 霞

(蘭州交通大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

0 引 言

光傳送網(wǎng)絡(luò)(Wave-length Division Multiplexing，WDM)是在光波分復(fù)用技術(shù)[1-5]的基礎(chǔ)上演進(jìn)而來(lái)的，WDM技術(shù)使得現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成數(shù)倍到數(shù)十倍的增長(zhǎng)，摻鉺光纖放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier, EDFA)的廣泛應(yīng)用使得系統(tǒng)成本大幅度下降，隨著越來(lái)越多的光傳輸系統(tǒng)升級(jí)為WDM系統(tǒng)，人們發(fā)現(xiàn)WDM技術(shù)在提高傳輸能力的同時(shí)，還具有無(wú)可比擬的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。在一條WDM鏈路中間上下幾個(gè)波長(zhǎng)，不經(jīng)過(guò)電域上的處理構(gòu)成的光分插復(fù)用(Optical Add Drop Multiplexer, OADM)節(jié)點(diǎn)[6-11]，從而使WDM傳輸系統(tǒng)更加靈活。

1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示，OADM節(jié)點(diǎn)1為輸入端，OADM節(jié)點(diǎn)2為輸出端。在輸入端用信號(hào)速率為2.5 Gb/s，偽隨機(jī)碼為223-1的標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)信號(hào)作為8個(gè)OTU的調(diào)制信號(hào)， 經(jīng)功率均衡后，由合波器輸出，由于信號(hào)功率較弱，在OADM節(jié)點(diǎn)1后端加入一級(jí)光功率放大，由OBA輸出8信道合波信號(hào)進(jìn)入線路，在線路端共使用9級(jí)線路光放大器作為信號(hào)線路衰減補(bǔ)償。線路光纖為標(biāo)準(zhǔn)G.652光纖，總長(zhǎng)度為800 km。在輸出端首先用光前置放大器對(duì)線路光進(jìn)行光放大，然后，由8信道解復(fù)用器輸出單個(gè)的8波長(zhǎng)信道，由OADM節(jié)點(diǎn)2分插單信道下路。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與分析

8個(gè)波長(zhǎng)信道波長(zhǎng)分別為：λ1=1 549.32 nm,λ2=1 550.92 nm,λ3=1 552.52 nm,λ4=1 554.13 nm,λ5=1 555.75 nm,λ6=1 557.36 nm，λ7=1 558.98nm，λ8=1 560.58 nm。圖2所示為經(jīng)過(guò)OADM節(jié)點(diǎn)1功率均衡后輸出光功率譜，對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)①，單信道最大功率為λ4信道，P4=3.79 dBm，最小功率為λ7信道，P7=2.46 dBm，總?cè)肜w功率為P=12.11 dBm。

圖1 800 km傳送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

我們?cè)贕.652光纖上無(wú)色散補(bǔ)償傳送WDM信號(hào)，其受限距離、信噪比以及功率代價(jià)等變化作了實(shí)際傳送實(shí)驗(yàn)。圖3為8信道中2.5 Gb/s信道6個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)傳送前原始信號(hào)眼圖，其消光比除第四信道小于10 dB外，其他信道均大于10 dB，且符合G.957模板。

圖2 8信道800 km入端光譜圖示

圖3 8波長(zhǎng)信道原始信號(hào)眼圖

圖4所示為經(jīng)過(guò)400 km傳送后輸出光功率譜，對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)，單信道最大功率為λ4信道，P6=-16.13 dBm，最小功率為λ1信道，P1=-20.05 dBm，總出纖功率為P=-8.46 dBm。

圖5為8信道中λ1和λ2信道400 km傳送后眼圖，其他各信道眼圖類似。顯然，從1、2信道眼圖與原始信號(hào)眼圖比較來(lái)看，幾乎能夠符合G.957模板，能夠完全滿足無(wú)誤碼傳送要求。

圖4 8信道400 km出端光譜圖示

圖6所示為經(jīng)過(guò)800 km傳送后輸出光功率譜，對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)，單信道最大功率為λ6信道，P6=-21.01 dBm，最小功率為λ1信道，P1=-29.89 dBm，總出纖功率為P=-11.3 dBm。

圖7為8信道800 km傳送后眼圖，顯然，1、2信道眼圖變化最大，由于眼圖張開(kāi)度較小，對(duì)應(yīng)功率代價(jià)會(huì)較大。λ4信道發(fā)射端眼圖消光比較小，但是，傳送后眼圖張開(kāi)度最大，顯然對(duì)應(yīng)的功率代價(jià)會(huì)最小。

圖7為8信道傳送800 km對(duì)應(yīng)圖1各參考點(diǎn)SNR測(cè)量結(jié)果。從圖可以明顯看出，通過(guò)每一級(jí)EDFA后均存在SNR降低，且開(kāi)始第一、第二級(jí)下降較多，約3～4 dB，對(duì)應(yīng)EDFA噪聲指數(shù)。第三級(jí)之后線路放大器每級(jí)SNR下降較低，遠(yuǎn)小于相應(yīng)的EDFA噪聲指數(shù)，可見(jiàn)，線路光放大器對(duì)于噪聲指數(shù)可以放松要求。8信道傳送800 km后，從SNR變化來(lái)看λ6信道劣化最小，λ1信道劣化最大，對(duì)應(yīng)EDFA的波長(zhǎng)信道的增益競(jìng)爭(zhēng)，從圖8各信道SNR劣化比較圖示可以更加清楚地看出，SNR劣化差別約為4 dB。

圖5 波長(zhǎng)信道1、2傳送400 km后的信號(hào)眼圖

圖6 8信道800 km出端光譜圖示

圖7 8信道傳送800 km后的眼圖

在實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是對(duì)應(yīng)每80 km傳送8信道SNR基本沒(méi)有變化，甚至出現(xiàn)OSNR提高，與相關(guān)文獻(xiàn)[12-14]報(bào)道不完全一致。

圖9分別為單信道功率和總功率變化測(cè)量結(jié)果，傳送系統(tǒng)采用的低噪聲EDFA模塊(噪聲指數(shù)均小于5 dB)不完全一致，其中：1～8均為OPA型，小信號(hào)增益22 dB，飽和輸出功率為12.5 dBm，第9、第10個(gè)OA飽和輸出功率分別為7.79、8.7 dBm，小信號(hào)增益分別為16.5和13 dB。

圖8 8信道傳送800 km各信道SNR變化

圖9 8信道800 km傳送各參考點(diǎn)單信道功率和總功率變化

3 OADM節(jié)點(diǎn)8信道傳送通道代價(jià)

從OADM節(jié)點(diǎn)1經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送后到OADM節(jié)點(diǎn)2，我們分別測(cè)量了400 km和800 km傳送代價(jià)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量配置參考圖1。圖10(a)為從OADM節(jié)點(diǎn)1待傳送8信道各信道背靠背接收靈敏度，圖10(b)為傳送400 km后各信道對(duì)應(yīng)接收靈敏度，圖10(c)為傳送800 km后各信道對(duì)應(yīng)接收靈敏度。

從圖10可以很容易得出采用兩節(jié)點(diǎn)OADM傳送系統(tǒng)功率代價(jià)，400 km傳送對(duì)應(yīng)各信道功率代價(jià)為λ1信道為4 dB，λ2信道為4.5 dB，λ3信道為0.6 dB，λ4信道為1.2 dB，λ5信道為1.2 dB，λ8信道為0.7 dB。800 km傳送對(duì)應(yīng)各信道功率代價(jià)為λ1信道為6 dB，λ2信道為7 dB，λ3信道為0.8 dB，λ4信道為3.7 dB，λ5信道為6.2 dB，λ8信道為2.2 dB。從400 km傳送通道功率代價(jià)來(lái)看，信道1和信道2遠(yuǎn)大于有關(guān)色散功率代價(jià)不大于2 dB的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，顯然，是由于從OADM節(jié)點(diǎn)1上路的OUT模塊發(fā)射信號(hào)光特性沒(méi)有設(shè)定在理想工作點(diǎn)的原因。調(diào)整后，兩OADM節(jié)點(diǎn)信道1和信道2經(jīng)過(guò)400 km傳送后，其對(duì)應(yīng)的通道功率代價(jià)分別為1.6 dB參考圖11所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

在光網(wǎng)絡(luò)層面上，利用4個(gè)OADM節(jié)點(diǎn)互連構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)條件，在每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)間主光通道和保護(hù)通道均采用80 km標(biāo)準(zhǔn)G.652光纖連接進(jìn)行保護(hù)倒換實(shí)驗(yàn)，從光纖斷裂與節(jié)點(diǎn)失效兩個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光網(wǎng)絡(luò)層面的50 ms保護(hù)倒換是可行的。

(a) 背靠被測(cè)試結(jié)果

(b) 傳送400 km后測(cè)試結(jié)果

(c) 傳送800 km后測(cè)試結(jié)果

圖11 調(diào)整后信道傳送400 km傳送代價(jià)

在兩個(gè)OADM節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)驗(yàn)研究了800 km 8波長(zhǎng)信道在G.652光纖上不加信號(hào)處理傳送，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明800 km傳送后，信道SNR仍然滿足大于22 dB要求。結(jié)論對(duì)于WDM光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)劃有一定的參考意義。

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