淺談DWDM傳輸技術的應用

胡志強

【摘 要】DWDM是作為目前主流的長途傳輸中技術初步解決了傳統電信業務大容量和遠距離傳輸的基本問題，DWDM傳輸技術由于節省了大量的電中繼設備，能夠大幅度降低投資成本，提高系統的傳輸質量和可靠性，具有良好的升級擴容潛力及高效方便的維護特性。本文對DWDM傳輸技術的關鍵技術應用進行探討。

【關鍵詞】DWD M傳輸技術；關鍵；色散

【中圖分類號】F62【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0094-01

1 DWDM的工作原理

密集波分復用技術（DWDM）依靠光載波，能同時輸送多個帶有電的信息，但是卻僅僅只用一條光纖，系統擴展容量需要的光纖通信技術便能夠得以完成。它通過幾種波長各異的光信號形成發射器，經過復用后開始傳輸，進入光纖放大器之后，再將這個光信號進行分離解復用，輸送到各自需要的終端進行接收。由于只通過一條光纖便能完成多條虛擬路徑傳輸的需要，所以能夠減少許多成本投入，又能充分的利用資源。所以，跟傳統的系統相比，密集波分復用技術（DWDM）便具有強大的優勢，不僅能最大限度地利用寬帶，而且能夠不斷地擴大網絡的容量，優化結構，過程簡單明了，又極富靈活性，在通信傳輸的領域上，擁有極大的發揮潛力和空間。

2 DWDM傳輸關鍵技術

2.1 光放大技術

目前比較引人注目的光纖喇曼放大器（RAMAN），利用了光纖中的SRS效應，使信號與一個強泵浦波同時傳輸，并且其頻率差位于泵浦波的喇曼增益譜寬之內，則此信號可被光纖放大。喇曼放大器的一個特性是有很寬的帶寬，可以在任何波長處提供增益，只要能得到所需的泵浦波長，并且增益介質是光纖，可以制成分立式或分布式的放大器，另外一個顯著優點是噪聲低，可以滿足在小信號放大時對OSNR的要求。但受激喇曼效應的泵浦閾值較高，實現喇曼放大器的關鍵是高功率泵浦，例如，泵浦波長為1450nm，要獲得20dB的峰值增益，泵浦功率需要400mW（G.655光纖）或620mW（G.652光纖）。所以一般建議在超過2000km的超長距系統或單跨段距離超過100km時，為滿足OSNR的要求，才使用喇曼放大器，當然為滿足L波段放大的要求，也可以使用喇曼放大器，但一般長距系統應盡量避免使用。

2.2 色散控制技術

色散補償光纖技術為了擴大光纖線路中繼距離把其中存在的色散降低到最低程度，同時兼顧到插入損耗合理的技術措施，其中包括專用補償光纖和光學元器件，輸入端的光信號設計，使輸出端的光信號足以保證系統性能，諸如跨距、速率、誤碼率等實現。

色散補償對G.652光纖線路轉入1550nm 窗口和非零色散光纖線路都是必要的。在我國，前一種更為現實和必要。色散補償光纖技術有采用由色散補償光纖（DCF=DispersionCompensation Fiber）制成的圈插入光纖線路中，該光纖的色散帶負號，與線路光纖符號相反，但消耗光功率，仍須進一步優化。另一種技術方法是用色散管理光纖，即D M F（=DispersionManaged Fiber）。這種光纖有帶正、負色散區段，如同線路光纖延展敷設，不至于造成DCF那樣無謂的光損失。還有技術方法諸如預啁啾和雙模光纖補償以及光譜反轉等，啁啾類同于電路預失真，傳入光脈沖的啁啾與線路光纖色散引起的啁啾相互抵消。雙模光纖法基于運用高階模在截止波長附近產生較大的波導色散（帶負號）與線路光纖中帶正號的單色散相抵消。

2.3 光合波與分波技術

光合波與光分波技術是為了充分利用光纖的帶寬而必須不斷充分利用光纖的波長資源，目前在我國大量采用的DWDM系統大多利用光纖的C波段即1528nm～1565nm約37nm的通帶范圍，若波長間隔為0.8nm約可容納40波光信號，如須進一步增加傳輸容量必須擴大通帶范圍并同時減小光信號間的間隔，則必須研制更加高效的光放大器。

光復用器和光分解器在超高速、大容量波分復用系統中起著關鍵作用，其性能的優劣對系統的傳輸質量有決定性影響。DWDM系統對其要求是：①損耗及其偏差??；②信道間的串擾??；③低的偏差相關性。

2.4 信號調制與接收處理技術

近年來對信號調制格式的研究備受人們的關注，這是因為不同的線路碼型抗光纖信道中噪聲、色散、非線性影響的程度不同，選擇合適的碼型能夠在不增加其他設施的條件下延長最大傳輸距離。研究表明傳統的NRZ碼型并非超長距離傳輸的理想碼型，從抗噪聲的角度來看DPSK碼和RZ碼要優于NRZ碼，從抗色散影響的角度看RZ、RZ_DPSK、PSBT、多進制調制都優于NRZ碼，從抗非線性影響的角度看CSRZ、DPSK要優于NRZ，從頻譜效率的角度看VSB、PSBT和多進制調制也優于NRZ，在不同的系統條件下各種碼型具有各自優勢，也有自己的劣勢，需要權衡考慮。目前多數40Gbit/s試驗系統多采用CSRZ和RZ_DPSK，實驗證實這些碼型比NRZ碼更適合于超長距離DWDM傳輸，當然新的調制碼型也增加了調制器和接收機的成本和復雜度。

2.5 節點技術

WDM光傳送網中的節點分為光交叉連接（OXC）節點、光分插復用（OADM）節點和混合節點（同時具有OXC和OADM功能的節點）。

OXC節點的功能類似于SDH網絡中的數字交叉連接設備（DXC），只不過是以光波信號為操作對象在光域上實現的，無需進行光/電轉換和電信號處理。OXC在未來的全光通信網絡中，起著十分重要的作用，當光纜中斷或節點失效時，OXC能自動完成故障隔離、重選路由、重新配置網絡節點等功能，當業務發展需要對網絡結構進行調整時， OXC可以簡單迅速地完成網絡的調度和升級。

OADM節點的功能類似于SDH網絡中的數字分插復用設備（ADM），它可以直接以光波信號為操作對象，利用光波分復用技術在光域上實現波長信道的上下。

2.6 糾錯編碼技術

糾錯編碼是超長距離傳輸中有效增加系統余量的一項關鍵技術，它通過在信號中加入少量的冗余信息來發現并剔除傳輸過程中由噪聲引起的誤碼，以較低的成本和較小的帶寬損失換取高質量的傳輸。例如標準的RS（255、239）編碼方案具有5dB以上的編碼增益而冗余度僅僅為7%，這等效于提高了1～2dB的OSNR，在不增加其他額外設施條件下進一步增加了傳輸距離。由于糾錯編碼只需要在收發端增加相應的編譯碼器，無需增加和改動線路設備，具有成本低、靈活便捷、效果明顯的優勢，所以備受青睞。

3 總結

光纖以其巨大的帶寬資源成為骨干傳輸媒質的必然選擇，而DWDM技術是在現有技術條件下充分利用光纖帶寬資源的有效手段，由于不采用電再生中繼，超長距離DWDM傳輸能降低系統成本并提高系統的可靠性，所以備受人們青睞。對此各國正紛紛展開有關研究和實驗，我國也把長距離DWDM傳輸列入國家計劃之中。截止到目前，長距離DWDM傳輸已有了重大發展，實驗報道的最大單纖傳輸容量達到10.92Tbit/s，傳輸距離300km，而一般容量為3-4Tbit/s的陸地傳輸距離可達4000km以上，而跨洋系統傳輸距離可達上10000km。我國在自己的努力下，也成功地實現了1.6Tbit/s3000km超長距離試驗傳輸。

參考文獻

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