DWDM技術(shù)原理及其在城域網(wǎng)中的應用

由于密集波分復用（DWDM）技術(shù)能充分利用光纖的巨大帶寬資源，大幅度提高系統傳輸容量，降低傳輸成本，因此該技術(shù)在長(cháng)途和骨干網(wǎng)的超大容量傳輸中得到了廣泛的應用。如果把DWDM技術(shù)引入城域網(wǎng)、接入網(wǎng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )就會(huì )變成無(wú)縫連接的整體，為所有不同的業(yè)務(wù)提供支持和連接，因此城域網(wǎng)中DWDM具有很大優(yōu)越性和發(fā)展潛力，將成為整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )向全光網(wǎng)絡(luò )演變的必然。

　　由于DWDM技術(shù)在我局城域網(wǎng)上還沒(méi)有開(kāi)展應用，為此結合DWDM技術(shù)原理和性能優(yōu)勢，對DWDM技術(shù)在城域網(wǎng)中的應用進(jìn)行了一些初步探討，為DWDM技術(shù)在未來(lái)我局城域網(wǎng)中的應用提供一些參考。

　　2 DWDM技術(shù)原理與性能優(yōu)勢

　　2.1 密集波分復用原理

　　DWDM技術(shù)指在當前1.55μm波段密集放置更多信道，在發(fā)送端采用光復用器（合波器）將不同規定波長(cháng)的信號光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳播。在接收端，再由一個(gè)光解復用器（分波器）將這些不同波長(cháng)承載不同信號的光載波分開(kāi)，從而在一根光纖中可以實(shí)現多路光信號的復用傳輸(參看圖1)。在ITU-T建議標準中，規定信道間隔為100GHz的整數倍?，F在，人們已在試驗采用50GHz和33.3GHz的信道間隔，甚至更窄，力求更充分地利用光纖的可用帶寬。

　　2.2 DWDM系統組成

　　DWDM系統主要由光源、光放大器、光復用器和光解復用器組成，分別簡(jiǎn)述如下。

　　1.光源

　　DWDM系統的無(wú)電再生中繼長(cháng)度從50~60km增加到了500~600km，在要求傳輸系統的色散受限距離大大延長(cháng)的同時(shí)，為了克服光纖非線(xiàn)性效應，要求光源使用技術(shù)更為先進(jìn)、性能更為優(yōu)良的激光器?？傊?，DWDM系統光源的兩個(gè)突出的特點(diǎn)是：（1）具有一定色度色散容限；（2）標準而穩定的波長(cháng)。

　　2．光波長(cháng)轉換器（OTU）

　　DWDM可以分為開(kāi)放式和集成式兩種系統結構。所謂的“開(kāi)放式”是指在同一個(gè)WDM系統中，可以接入不同廠(chǎng)商的SDH系統。它采用波長(cháng)轉換技術(shù)，將復用終端的光信號轉換成指定的波長(cháng)，所以對復用終端接口沒(méi)有特別的要求，只要這些接口符合ITU-T G.957建議的光接口標準。而集成式WDM系統沒(méi)有采用波長(cháng)轉換技術(shù)，要求復用終端的光信號的波長(cháng)符合系統的規范。

　　3．光放大器（OA）

　　光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電/光的變換而直接對光信號進(jìn)行放大的有源器件,能補償光功率在光纖傳輸中的損耗,延長(cháng)通信系統的傳輸距離。

　　摻餌光纖放大器(EDFA)的工作原理:EDFA主要由摻餌光纖（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔離器等部件組成。它利用摻餌光纖的非線(xiàn)性效應，泵浦光(摻餌光纖放大器的泵浦波長(cháng)為980nm)輸入到摻餌光纖中，當有信號光輸入時(shí)，輻射光的相位和波長(cháng)會(huì )自發(fā)地與信號光保持一致，這樣在輸出端就可以得到功率較強的光信號，實(shí)現了對光信號的放大。

　　4． 光復用器與光解復用器

　　在WDM系統中，將不同光源波長(cháng)的信號結合在一起的器件稱(chēng)為合波器，反之，將經(jīng)同一光纖送來(lái)的多波長(cháng)信號分解為個(gè)別波長(cháng)分別輸出的器件稱(chēng)為分波器。同一器件既可作為分波器，又可以作為合波器。一般要求分波器、合波器的插入損耗小，隔離度大，帶內損耗平坦，低的偏振相關(guān)性等。目前在WDM系統中使用的光分波合波器主要有陣式波導光柵（AWG）、相控陣分波器、可調諧濾波器、干涉膜濾波器、光柵耦合器等。

　　2．3 DWDM網(wǎng)絡(luò )管理系統：

　　由于DWDM系統可以承載SDH、PDH和其他不受限的數字信號或模擬信號，其網(wǎng)管系統應該與傳送的業(yè)務(wù)層的網(wǎng)管分離，分別通過(guò)Q3接口同時(shí)送給上層的網(wǎng)絡(luò )管理層。這樣可以增加DWDM承載業(yè)務(wù)的多樣性。

　　在發(fā)送端，通過(guò)插入本節點(diǎn)產(chǎn)生的波長(cháng)為?s（1510nm）的光監控（OSC）信號，來(lái)完成幀同步字節、公務(wù)字節和網(wǎng)管所用的開(kāi)銷(xiāo)字節的傳遞。網(wǎng)絡(luò )管理系統通過(guò)光監控信道物理層傳送開(kāi)銷(xiāo)字節到其他節點(diǎn)或接收來(lái)自其他節點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)字節對DWDM系統進(jìn)行管理，實(shí)現配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與上層管理系統相連。為防止某段光纖中光監控信道雙向都斷路,網(wǎng)元管理系統無(wú)法獲取網(wǎng)元的監控信息, DWDM系統必須具有監控通路的保護功能。

　　 2．4 DWDM適用的光纖系統

　　在DWDM系統中，由于多個(gè)光信號在一根光纖中同時(shí)傳輸，因此增加了光纖中光功率的密度，很容易引發(fā)四波混頻（FWM）等非線(xiàn)性現象。除常規G.652光纖外，還有色散位移G.653光纖和非零色散G.655光纖。

　　G.652光纖在1.3?m和1.5?m處具有很低的損耗，特別是在1.55?m處,損耗低于0.2dB/km,對長(cháng)距離傳輸非常有利，但色散相對較大，約17ps/nm.km。由于G.652光纖在我國已大量敷設，因此利用原有的光纖采用DWDM技術(shù)實(shí)現超高速傳輸是當前的首選方案。

　　G.653光纖又稱(chēng)色散位移光纖，它在1550nm窗口同時(shí)具有最小色散和最低損耗，它是單波長(cháng)系統的最佳選擇，但是由于高速傳輸的串擾現象使多路WDM系統很難開(kāi)通，現已不提倡使用G.653光纖。

　　G.655光纖是將G.653光纖的零色散點(diǎn)移至1570nm或1510~1520nm附近，成功地克服了G.652的色散受限和G.653無(wú)法開(kāi)通WDM的缺點(diǎn)，升級非常靈活，既可以適用TDM系統也可以適用WDM技術(shù)。但采用該光纖的光纜價(jià)格為常規光纜的1.5倍。

　　2．5 WDM系統的性能優(yōu)勢

　　1．傳輸容量大、傳輸速率高

　　在PDH階段，光纖線(xiàn)路的傳送速率多采用34Mbit／s和 140Mbit／s，到了 SDH階段，傳輸速率多采用155Mbit／s、622Mbit／s、2.5Gbit／s以及10Gbit／s。由于在采用TDM方式的SDH傳送10Gbit／s或40Gbit／s速率時(shí)，還需要相關(guān)的調制技術(shù)和更高級的激光器，這將使成本極高，用戶(hù)難以接受。而采用WDM方式，每個(gè)波長(cháng)不僅可以傳輸2.5Gbit／s的SDH信號，也可以傳送10Gbit／s及40Gbit／s以上的光載波信號，使得在一個(gè)光纖上傳輸的容量比單模光纖大幾倍到幾十倍，

　　2．光纖系統的傳輸距離長(cháng)、傳輸設備簡(jiǎn)單

　　WDM系統采用了石英光纖最低損耗的1550nm窗口，其傳輸損耗更小、 傳輸距離更長(cháng)，并且EDFA技術(shù)、外調制、電吸收等方式使得WDM系統中繼段的允許損耗、色散更大，傳輸距離由幾十公里向幾百公里或更長(cháng)距離的延長(cháng)。WDM系統采用了光放大器代替了原來(lái)的電再生器，大大減少了SDH中繼器的數量，節省了成本，簡(jiǎn)化了設備。

　　3．網(wǎng)絡(luò )更加智能化

　　未來(lái)光纖網(wǎng)發(fā)展的目標之一是實(shí)現統一的傳輸網(wǎng)監控并順利地納入TMN。目前的PDH網(wǎng)管幀結構中的管理比特少、網(wǎng)管能力差；SDH雖然在幀結構中增加了豐富的管理、維護用開(kāi)銷(xiāo)比特，但由于各廠(chǎng)商的信息模型不同，使得不同廠(chǎng)商的網(wǎng)管系統在接口上不能互通；WDM系統設置了重要的網(wǎng)管監控通路，以傳輸WDM系統的網(wǎng)管信息，其網(wǎng)管更接近TMN模式。

　　4．適合傳輸多媒體綜合業(yè)務(wù)信息

　　由于同一光纖中傳輸的光載波信號彼此獨立，可以傳送不同傳輸特性的不同信號，并且其通道對于數據格式是完全透明的，與信號的速率和調制方式無(wú)關(guān)，從而多種格式的業(yè)務(wù)信號，如語(yǔ)音、數據、視頻等多媒體信息都可以在WDM系統中得到高質(zhì)量的傳送，改善了業(yè)務(wù)質(zhì)量。

　　3 DWDM技術(shù)在城域網(wǎng)中的應用

　　目前城域網(wǎng)采用的SDH技術(shù)主要針對基于電路交換的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。但從網(wǎng)絡(luò )擴展角度看，在傳統SDH網(wǎng)絡(luò )上通過(guò)增加設備來(lái)滿(mǎn)足數據業(yè)務(wù)的需求，從網(wǎng)絡(luò )效率角度看，存在著(zhù)效率低、成本高以及利用率低等缺點(diǎn)。DWDM以其特有的技術(shù)優(yōu)勢為城域網(wǎng)領(lǐng)域和數據通信帶來(lái)極具競爭優(yōu)勢的解決方案。