淺談DWDM傳輸技術(shù)的應(yīng)用

姚偉良

引言：DWDM技術(shù)以其大容量、支持多業(yè)務(wù)、可擴(kuò)充性好等優(yōu)點(diǎn)將成為未來(lái)傳輸網(wǎng)的主體。近幾年來(lái)，世界上的各大運(yùn)營(yíng)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(duì)其投以越來(lái)越多的關(guān)注。本文從對(duì)DWDM技術(shù)的原理分析入手，對(duì)其系統(tǒng)組成進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并論述了DWM技術(shù)在通訊領(lǐng)域的應(yīng)用。

一、DWDM技術(shù)原理

所謂DWDM（密集波分復(fù)用）實(shí)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(lái)的巨大帶寬資源，根據(jù)波長(zhǎng)或頻率的不同將光纖的低損耗區(qū)劃分為若干個(gè)光波道，每個(gè)波道設(shè)置一個(gè)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(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一個(gè)光解復(fù)用（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)，從而在一根光纖中可以實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)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(shí)驗(yàn)生產(chǎn)出間隔更小的產(chǎn)品。

二、DWDM系統(tǒng)構(gòu)成

對(duì)于開(kāi)放式的DWDM系統(tǒng)，發(fā)射部分主要包括發(fā)射機(jī)和合波器。根據(jù)ITU-T的建議和標(biāo)準(zhǔn)，除了對(duì)DWDM系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長(zhǎng)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(wú)電中繼傳輸?shù)木嚯x）來(lái)選擇有一定色度色散容限的發(fā)射機(jī)。ITU-T G.693中詳細(xì)描述了DWDM系統(tǒng)的應(yīng)用編碼與發(fā)射機(jī)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(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有相同的放大增益，同時(shí)，還需要考慮到不同數(shù)量的廣信道同時(shí)工作的各種情況，能夠保證光信道的增益競(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)，容量為2Mbit/s。

網(wǎng)管部分對(duì)DWDM系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)原級(jí)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(jī)盤和各機(jī)盤上的盤控器（BCT）固件等。

三、DWDM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及局限性

（一）DWDM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)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(duì)于“業(yè)務(wù)”層信號(hào)來(lái)說(shuō)，WDM的每個(gè)波長(zhǎng)就像“虛擬”的光纖一樣。

（二）DWDM系統(tǒng)的局限性分析。由于點(diǎn)到點(diǎn)的DWDM傳輸技術(shù)本身有很大的局限性，最大的局限性是沒(méi)有組網(wǎng)能力，不能在光層為業(yè)務(wù)提供完善的保護(hù)機(jī)制，因此點(diǎn)到點(diǎn)的DWDM傳輸系統(tǒng)只是“光聯(lián)網(wǎng)”的初級(jí)階段。點(diǎn)到點(diǎn)DWDM系統(tǒng)要為業(yè)務(wù)提供有效的保護(hù)，只能采用線路保護(hù)的方式，即敷設(shè)備用線路來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)保護(hù)，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(shí)質(zhì)仍然是由多個(gè)DWDM傳輸段組成，在每一個(gè)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(diǎn)到點(diǎn)的傳輸。為了對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)行保護(hù)，普遍采用的仍是基于SDH層的保護(hù)，波分復(fù)用系統(tǒng)與保護(hù)倒換完全無(wú)關(guān)。

四、DWDM 技術(shù)在通信傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）短途無(wú)中繼系統(tǒng)。DWDM技術(shù)除了能夠在長(zhǎng)途干線系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)的傳輸外，在短途通信傳輸中也得到良好的應(yīng)用。通常，短途無(wú)中繼密集型光波復(fù)用系統(tǒng)的分布距離是根據(jù)系統(tǒng)所處的地理位置等條件而決定的，一般在幾十公路到三四百公里以內(nèi)。因?yàn)槭窃诮嚯x范圍內(nèi)采用的DWDM 技術(shù)，所以在組網(wǎng)時(shí)，只需在需要的地方設(shè)置合波器和分波器即可，即使是在無(wú)電力供應(yīng)的情況下，也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效輸送，不僅保證了信號(hào)的傳輸質(zhì)量和連續(xù)性，而且還降低了我國(guó)電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本和管理成本。相信隨著DWDM 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，該技術(shù)將被應(yīng)用于更多的區(qū)域內(nèi)，比如：不同的城市之間、不同的信息中心之間及不同的經(jīng)濟(jì)區(qū)域間等。

（二）長(zhǎng)途干線系統(tǒng)。目前，國(guó)際上通用的組網(wǎng)方式主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)、鏈形組網(wǎng)及環(huán)形組網(wǎng)3種。長(zhǎng)途干線系統(tǒng)主要采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)方式。在長(zhǎng)途干線系統(tǒng)的鋪設(shè)過(guò)程中，總是要鋪設(shè)很多、很長(zhǎng)的線路，采用DWDM技術(shù)相比傳統(tǒng)技術(shù)，不僅能夠節(jié)約大量的材料，避免了大量資源的消耗；而且能夠有效地提高改善網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，提高聲音的清晰度和真實(shí)性，實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)距離無(wú)再生中繼。不過(guò)，目前我國(guó)在遠(yuǎn)距離的光纖鋪設(shè)和使用過(guò)程中，基本上都是采用獨(dú)立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)密集型光波復(fù)用系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的相互交流和溝通，這一問(wèn)題還有待解決。

五、基于DWDM 層面的通信傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，DWDM 技術(shù)的一些相關(guān)技術(shù)已日趨成熟；與此同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)，使得主要傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象頻發(fā)。在這一背景下，使得光纖通信必須要往向超高速、超大容量、超長(zhǎng)距離（3U）的方向發(fā)展，國(guó)際通信和信息產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入新一輪的競(jìng)爭(zhēng)。2011年12月1日，武漢郵電科學(xué)研究院、光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及烽火通信公司聯(lián)合承擔(dān)的國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目關(guān)于“超高速、超大容量、超長(zhǎng)距離光傳輸基礎(chǔ)研究”，由武漢郵電科學(xué)研究院正式對(duì)外宣布，經(jīng)北京大學(xué)和工信部電信研究院專家測(cè)試，該院已實(shí)現(xiàn)了240Gbit/s 實(shí)時(shí)傳輸，其容量指標(biāo)在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平。

2010 年12 月，他們采取離線研究方式，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了“單光源1- /s LDPC 碼相干光OFDM 1040公里傳輸技術(shù)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”；2011年7月又完成多光源30.7Tb/s傳80公里處理，通過(guò)該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)2.75 億對(duì)人在一對(duì)光纖上的同時(shí)通話，這在眼下國(guó)際上C波段傳輸實(shí)驗(yàn)中也屬最高水平；2011年11月，他們采取在線實(shí)時(shí)處理方式，朝技術(shù)要求更高、數(shù)字信號(hào)處理難度更大的目標(biāo)發(fā)起沖刺，成功實(shí)現(xiàn)了240Gbit/s 相干光正交頻分復(fù)用（OFDM）信號(hào)在普通單模光纖上無(wú)誤碼實(shí)時(shí)傳輸48km。

結(jié)束語(yǔ)

DWDM技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)的一大趨勢(shì)，通過(guò)DWDM技術(shù)在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，還使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能變得更加穩(wěn)定、可靠，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)，而不致其相互干擾的優(yōu)點(diǎn)，使得它的應(yīng)用前景更加光明，隨著人們對(duì)信息的日益膨脹的需求，DWDM技術(shù)正在朝超高速、超大容量、超長(zhǎng)距離的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣東省電信工程有限公司）