DWDM技術(shù)原理及其在城域網(wǎng)中的應(yīng)用

由于密集波分復(fù)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(tǒng)傳輸容量，降低傳輸成本，因此該技術(shù)在長途和骨干網(wǎng)的超大容量傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。如果把DWDM技術(shù)引入城域網(wǎng)、接入網(wǎng)，整個網(wǎng)絡(luò)就會變成無縫連接的整體，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?jié)摿?，將成為整個通信網(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)上還沒有開展應(yīng)用，為此結(jié)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(yīng)用進(jìn)行了一些初步探討，為DWDM技術(shù)在未來我局城域網(wǎng)中的應(yīng)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(fù)用原理

　　DWDM技術(shù)指在當(dāng)前1.55μm波段密集放置更多信道，在發(fā)送端采用光復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳播。在接收端，再由一個光解復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開，從而在一根光纖中可以實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸(參看圖1)。在ITU-T建議標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定信道間隔為100GHz的整數(shù)倍?，F(xiàn)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(tǒng)組成

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

　　1.光源

　　DWDM系統(tǒng)的無電再生中繼長度從50~60km增加到了500~600km，在要求傳輸系統(tǒng)的色散受限距離大大延長的同時，為了克服光纖非線性效應(yīng)，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(tǒng)光源的兩個突出的特點是：（1）具有一定色度色散容限；（2）標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長。

　　2．光波長轉(zhuǎn)換器（OTU）

　　DWDM可以分為開放式和集成式兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。所謂的“開放式”是指在同一個WDM系統(tǒng)中，可以接入不同廠商的SDH系統(tǒng)。它采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號轉(zhuǎn)換成指定的波長，所以對復(fù)用終端接口沒有特別的要求，只要這些接口符合ITU-T G.957建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)。而集成式WDM系統(tǒng)沒有采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，要求復(fù)用終端的光信號的波長符合系統(tǒng)的規(guī)范。

　　3．光放大器（OA）

　　光放大器是一種不需要經(jīng)過光/電/光的變換而直接對光信號進(jìn)行放大的有源器件,能補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的損耗,延長通信系統(tǒng)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性效應(yīng)，泵浦光(摻餌光纖放大器的泵浦波長為980nm)輸入到摻餌光纖中，當(dāng)有信號光輸入時，輻射光的相位和波長會自發(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(qiáng)的光信號，實現(xiàn)了對光信號的放大。

　　4． 光復(fù)用器與光解復(fù)用器

　　在WDM系統(tǒng)中，將不同光源波長的信號結(jié)合在一起的器件稱為合波器，反之，將經(jīng)同一光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出的器件稱為分波器。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(nèi)損耗平坦，低的偏振相關(guān)性等。目前在WDM系統(tǒng)中使用的光分波合波器主要有陣式波導(dǎo)光柵（AWG）、相控陣分波器、可調(diào)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(tǒng)：

　　由于DWDM系統(tǒng)可以承載SDH、PDH和其他不受限的數(shù)字信號或模擬信號，其網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)該與傳送的業(yè)務(wù)層的網(wǎng)管分離，分別通過Q3接口同時送給上層的網(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，通過插入本節(jié)點產(chǎn)生的波長為?s（1510nm）的光監(jiān)控（OSC）信號，來完成幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)的傳遞。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點或接收來自其他節(jié)點的開銷字節(jié)對DWDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實現(xiàn)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(tǒng)相連。為防止某段光纖中光監(jiān)控信道雙向都斷路,網(wǎng)元管理系統(tǒng)無法獲取網(wǎng)元的監(jiān)控信息, DWDM系統(tǒng)必須具有監(jiān)控通路的保護(hù)功能。

　　 2．4 DWDM適用的光纖系統(tǒng)

　　在DWDM系統(tǒng)中，由于多個光信號在一根光纖中同時傳輸，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）等非線性現(xiàn)象。除常規(guī)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(shè)，因此利用原有的光纖采用DWDM技術(shù)實現(xiàn)超高速傳輸是當(dāng)前的首選方案。

　　G.653光纖又稱色散位移光纖，它在1550nm窗口同時具有最小色散和最低損耗，它是單波長系統(tǒng)的最佳選擇，但是由于高速傳輸?shù)拇當(dāng)_現(xiàn)象使多路WDM系統(tǒng)很難開通，現(xiàn)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無法開通WDM的缺點，升級非常靈活，既可以適用TDM系統(tǒng)也可以適用WDM技術(shù)。但采用該光纖的光纜價格為常規(guī)光纜的1.5倍。

　　2．5 WDM系統(tǒng)的性能優(yōu)勢

　　1．傳輸容量大、傳輸速率高

　　在PDH階段，光纖線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，還需要相關(guān)的調(diào)制技術(shù)和更高級的激光器，這將使成本極高，用戶難以接受。而采用WDM方式，每個波長不僅可以傳輸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，使得在一個光纖上傳輸?shù)娜萘勘葐文９饫w大幾倍到幾十倍，

　　2．光纖系統(tǒng)的傳輸距離長、傳輸設(shè)備簡單

　　WDM系統(tǒng)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，并且EDFA技術(shù)、外調(diào)制、電吸收等方式使得WDM系統(tǒng)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距離的延長。WDM系統(tǒng)采用了光放大器代替了原來的電再生器，大大減少了SDH中繼器的數(shù)量，節(jié)省了成本，簡化了設(shè)備。

　　3．網(wǎng)絡(luò)更加智能化

　　未來光纖網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)之一是實現(xiàn)統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)監(jiān)控并順利地納入TMN。目前的PDH網(wǎng)管幀結(jié)構(gòu)中的管理比特少、網(wǎng)管能力差；SDH雖然在幀結(jié)構(gòu)中增加了豐富的管理、維護(hù)用開銷比特，但由于各廠商的信息模型不同，使得不同廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)在接口上不能互通；WDM系統(tǒng)設(shè)置了重要的網(wǎng)管監(jiān)控通路，以傳輸WDM系統(tǒng)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?shù)墓廨d波信號彼此獨(dú)立，可以傳送不同傳輸特性的不同信號，并且其通道對于數(shù)據(jù)格式是完全透明的，與信號的速率和調(diào)制方式無關(guān)，從而多種格式的業(yè)務(wù)信號，如語音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體信息都可以在WDM系統(tǒng)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(yīng)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音業(yè)務(wù)。但從網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展角度看，在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)上通過增加設(shè)備來滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，從網(wǎng)絡(luò)效率角度看，存在著效率低、成本高以及利用率低等缺點。DWDM以其特有的技術(shù)優(yōu)勢為城域網(wǎng)領(lǐng)域和數(shù)據(jù)通信帶來極具競爭優(yōu)勢的解決方案。