DWDM的应用与维护

任启军 上海铁路局电务处

随着话音业务的飞速增长和各种新业务的不断涌现，特别是IP技术的日新月异，网络容量受到了严重的挑战，通过传统的空分复用或时分复用技术对传输系统进行扩容不仅浪费宝贵的光纤资源，而且受到电子器件的速率限制，已经难以适应新情况对系统的要求，基于此，WDM(波分复用)技术应运而生。与通用的单信道系统相比，DWDM不仅极大地提高了网络系统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且具有扩容简单和性能可靠等优点，尤其是它可以直接接入多种业务更使得其前景十分光明。

1 系统原理、结构及网络单元

把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用，根据光信道间隔的疏密可分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）。其中 DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing密集波分复用）技术采用相邻波长间隔较小的WDM技术，工作波长位于C波段和L波段窗口，可以在一根光纤上承载8～160个波长，主要应用于长距离传输系统。

如图1所示，发送端的发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用到一起送入光放大器（常用掺饵光纤放大器，用于弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发射功率），再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可根据线路情况及传输距离设置光线路放大器，到达接收端经光前置放大器（主要用于提高接收灵敏度，延长传输距离）放大以后送入光波长分用器分解出原来的各路光信号。DWDM设备一般按用途可分为光终端复用设备（OTM）、光分插复用设备（OADM）、光线路放大设备(OLA)和电中继设备（REG）等基本类型。

图1 DWDM系统的构成与光谱示意图

光终端复用设备（OTM）的作用是将终端用户光波长复用进入系统，或在终端从系统中解出用户需要的波长。

光分插复用设备（OADM）实际上是2个OTM的组合，其功能是从分波器中有选择的取下几路本地用户的业务进行波长转换，而其余路波长信号直通波分复用器。另外，可以有几路本地用户的信号通过波长转换单元输入波分复用器，与直通的信号复合后一起输出，也就是说OADM在光域内实现了传统的SDH设备中电的分插复用器在时域中的功能。

光线路放大设备(OLA)，位于光传输段的特定位置，主要对线路中传输的光信号进行功率放大。

电中继设备（REG），用于需要进行再升段级联的工程，无业务上下，只是为了延伸色散受限传输距离。

目前DWDM系统在网上应用较为常见的是32波或40波系统，其工作在C波段即波长在1530～1560nm范围内，频率间隔为100GHz，通过波道间插能够扩展至64波或80波，频率间隔为50GHz。而工作在波长1560-1620nm范围内的称之为L波段，通过L波段扩展能够达到160波。

2 应用举例

在建设DWDM网络时，要综合考虑业务容量、传输距离以及业务重要性来确定波道数目、系统容量、采用设备和组网模式（DWDM系统的组网主要有点到点、链形和环形三种方式，实际应用中可以结合SDH设备组成复杂的传输网络）。下面以实例说明如何设计建设DWDM网络：

业务需求：本工程拟开通的业务有：1为A、F间的GE业务；2为A、B间的2*GE业务；3、4为2.5Gb/s业务通道，拟承载A站至D站间SDH业务；5为2.5Gb/s业务通道，承载SDH业务；6承载A、E之间的互联网GE业务；本工程需设定1备波。

网络规划：如图2所示，根据业务需求及设备比选，该系统设 A、B、C、D、E、F、G共七个站点，均采用华为Optix BWS 1600G DWDM光传输设备，选用2.5Gbit/s为基础速率的C波段40波波分复用系统，采用环网设计。其中，A、B、F 3个站上下业务较多，包括SDH、GE等业务。目前OADM站常见的是上下4或8个波道。为了满足A、B、F站多业务的上下及后期扩容的需要，在实际应用中采用2个OTM设备组合实现OADM网元的功能，同站内的2个OTM经内部尾纤相连。C、D、E选用OADM设备。A站与F站复用段距离130km，实际测量衰耗值并加上光缆富裕度，全程衰耗高达45dB，为满足光信号由A站发出经长距离传输在F站能准确接收，在距A站76km的G地设置光线路放大设备，对A站传送来的光信号进行放大后传送至F站。

图2 波分系统组网示意图

设备选择：根据业务属性，1、2为互联网GE业务通道，采用FDG OTU上下业务；3、4为2.5Gb/s业务通道，承载A站至D站间SDH环网业务，采用LWX OTU上下业务，C、D两OADM站采用MR2板分波；5为2.5Gb/s业务通道，承载SDH业务，采用LWC OTU上下业务；6承载A、E之间的互联网GE业务，采用FDG OTU上下业务；40为可调OTU备用波。使用到的重要设备板件如下：

FDG板：实现2路GE信号复用到1路OTU1信号中，用一个波长传输，使系统传输GE的容量提高一倍，并且支持板间保护和客户侧保护，支持1+1板间热备份保护功能。

LWC板：带FEC功能的STM-16收发合一波长转换板，将客户侧符合ITUT G.957建议的STM-16信号转换为符合ITU-T G.694.1建议标准波长的光信号，反之亦然。具有前向纠错（FEC）、再生中继等功能。

LWX板：STM-16任意速率波长转换板，作用是实现发送、接收端的光波长（速率 34Mb/s～2.7Gb/s）的转换。

MR2板：实现分插复用载波波长固定的2个业务通道，具有可用于扩容的中间端口，在必要时通过串接其他的光分插复用单板实现上下通道的扩容。

MCA单板：多通道光谱分析单板，对通道信号进行光谱分析，在线监测光信号的中心波长、功率值、信噪比和光波数等。

管内的 40备波在全环内各站点都收发沟通，当环内某波道业务由于故障受到影响时可用其应急倒代。

3 日常维护及故障处理

加强日常维护，及时发现并解决存在的问题，是确保DWDM系统持续稳定运行的重要因素。

（1）加强计表。要着重关注分波/合波单元的输入、输出光功率，光放大单元的输入、输出光功率及偏置电流，OTU的接收、发送光功率及B1误码，OSC单板的接收或发送光功率和误码情况并进行对比分析。如果发现功率或偏置电流变化、误码产生等异常情况应及时处理，排除隐患。

（2）数据备份。应定期对系统数据进行备份，以备在网络故障、网管数据丢失的情况下快速恢复网络数据，可以缩短故障延时，减少对业务的影响。

（3）加强理论学习；熟悉硬件参数，准确把握信号流走向。

以A站光信号流向为例，如图3所示，从左至右，A站接收到B站的光信号先经过前置放大器（OPU）放大后送入分波单元D40，分波器将不同波长的波分出，接入不同的OTU单元；同样，SDH或GE业务信号经波长转换板LWC和GE业务接入复用单板FDG，转换成符合G.694.1建议的频率标准接入合波单元M40，然后再经过功率放大板（OBU）发送到线路中。M40和D40单板上的MON口可以接入MCA单板用来在线检测其性能。A站两个OTM各自的SC2板由尾纤相连，进行光监控信号的收发处理。

图3 A站光信号流图

通过分析信号流走向，可以在处理故障时快速准确的定位故障点。例如发现A 站（G 方向）OTM 设备 1、5、6波 OTU单板IN口上报输入弱光告警。因为华为设备OTU单板的IN口接入的是分波单元，IN口输入弱光即是从波分侧收光光功率下降导致，这时可按照下面的思路逐步排查故障点。

（1）排除OTU板，由于三个波长的OTU单板同时出现波分侧输入弱光告警，单板及尾纤故障的可能性极小，所以主要考虑主光通道的问题。

（2）检查D40板，D40单板的主要工作器件是无源器件，损坏的可能性不大，可将D40单板的MON口接入MCA单板查询是否发生掉波告警。经查询并无告警。

（3）检测OPU板。如果是OPU单板出现故障，受到影响的业务不会仅仅是几个波，所以单板故障的可能性极小。网管查询OPU单板的输入输出光功率，发现OPU输入光功率由正常时的-15.4dBm降至-22.5dBm，由此考虑应为主光通道性能劣化。

（4）查询G站收A站OPU光功率，发现同样出现下降，由正常时的-6.6dBm降至-14.1dBm，由此可判断A站（G方向）与G站主光通道收光功率下降导致OTU输入弱光。随后在机房用OTDR（光时域反射仪）对线路光缆进行测试中确认，在A与G点之间光缆有较大衰耗。至此，故障定位完毕。

4 结束语

光纤的容量是巨大的，而传统的光纤通信系统都是在1根光纤中传输一路光信号，极大地浪费了光纤的带宽资源，而DWDM以其超大的带宽容量、透明业务传输、超常距离无电中继传输、灵活组网和平滑扩容等特点，已经成为目前干线传输甚至城域传送网建设的首选。而且DWDM系统与全光网络互相兼容，在未来可望实现的全光网络中，DWDM技术将是通过光信号波长的改变和调整实现业务的上/下和交叉连接的关键技术。