浅谈DWDM传输技术的应用

胡志强

【摘 要】DWDM是作为目前主流的长途传输中技术初步解决了传统电信业务大容量和远距离传输的基本问题，DWDM传输技术由于节省了大量的电中继设备，能够大幅度降低投资成本，提高系统的传输质量和可靠性，具有良好的升级扩容潜力及高效方便的维护特性。本文对DWDM传输技术的关键技术应用进行探讨。

【关键词】DWD M传输技术；关键；色散

【中图分类号】F62【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0094-01

1 DWDM的工作原理

密集波分复用技术（DWDM）依靠光载波，能同时输送多个带有电的信息，但是却仅仅只用一条光纤，系统扩展容量需要的光纤通信技术便能够得以完成。它通过几种波长各异的光信号形成发射器，经过复用后开始传输，进入光纤放大器之后，再将这个光信号进行分离解复用，输送到各自需要的终端进行接收。由于只通过一条光纤便能完成多条虚拟路径传输的需要，所以能够减少许多成本投入，又能充分的利用资源。所以，跟传统的系统相比，密集波分复用技术（DWDM）便具有强大的优势，不仅能最大限度地利用宽带，而且能够不断地扩大网络的容量，优化结构，过程简单明了，又极富灵活性，在通信传输的领域上，拥有极大的发挥潜力和空间。

2 DWDM传输关键技术

2.1 光放大技术

目前比较引人注目的光纤喇曼放大器（RAMAN），利用了光纤中的SRS效应，使信号与一个强泵浦波同时传输，并且其频率差位于泵浦波的喇曼增益谱宽之内，则此信号可被光纤放大。喇曼放大器的一个特性是有很宽的带宽，可以在任何波长处提供增益，只要能得到所需的泵浦波长，并且增益介质是光纤，可以制成分立式或分布式的放大器，另外一个显著优点是噪声低，可以满足在小信号放大时对OSNR的要求。但受激喇曼效应的泵浦阈值较高，实现喇曼放大器的关键是高功率泵浦，例如，泵浦波长为1450nm，要获得20dB的峰值增益，泵浦功率需要400mW（G.655光纤）或620mW（G.652光纤）。所以一般建议在超过2000km的超长距系统或单跨段距离超过100km时，为满足OSNR的要求，才使用喇曼放大器，当然为满足L波段放大的要求，也可以使用喇曼放大器，但一般长距系统应尽量避免使用。

2.2 色散控制技术

色散补偿光纤技术为了扩大光纤线路中继距离把其中存在的色散降低到最低程度，同时兼顾到插入损耗合理的技术措施，其中包括专用补偿光纤和光学元器件，输入端的光信号设计，使输出端的光信号足以保证系统性能，诸如跨距、速率、误码率等实现。

色散补偿对G.652光纤线路转入1550nm 窗口和非零色散光纤线路都是必要的。在我国，前一种更为现实和必要。色散补偿光纤技术有采用由色散补偿光纤（DCF=DispersionCompensation Fiber）制成的圈插入光纤线路中，该光纤的色散带负号，与线路光纤符号相反，但消耗光功率，仍须进一步优化。另一种技术方法是用色散管理光纤，即D M F（=DispersionManaged Fiber）。这种光纤有带正、负色散区段，如同线路光纤延展敷设，不至于造成DCF那样无谓的光损失。还有技术方法诸如预啁啾和双模光纤补偿以及光谱反转等，啁啾类同于电路预失真，传入光脉冲的啁啾与线路光纤色散引起的啁啾相互抵消。双模光纤法基于运用高阶模在截止波长附近产生较大的波导色散（带负号）与线路光纤中带正号的单色散相抵消。

2.3 光合波与分波技术

光合波与光分波技术是为了充分利用光纤的带宽而必须不断充分利用光纤的波长资源，目前在我国大量采用的DWDM系统大多利用光纤的C波段即1528nm～1565nm约37nm的通带范围，若波长间隔为0.8nm约可容纳40波光信号，如须进一步增加传输容量必须扩大通带范围并同时减小光信号间的间隔，则必须研制更加高效的光放大器。

光复用器和光分解器在超高速、大容量波分复用系统中起着关键作用，其性能的优劣对系统的传输质量有决定性影响。DWDM系统对其要求是：①损耗及其偏差小；②信道间的串扰小；③低的偏差相关性。

2.4 信号调制与接收处理技术

近年来对信号调制格式的研究备受人们的关注，这是因为不同的线路码型抗光纤信道中噪声、色散、非线性影响的程度不同，选择合适的码型能够在不增加其他设施的条件下延长最大传输距离。研究表明传统的NRZ码型并非超长距离传输的理想码型，从抗噪声的角度来看DPSK码和RZ码要优于NRZ码，从抗色散影响的角度看RZ、RZ_DPSK、PSBT、多进制调制都优于NRZ码，从抗非线性影响的角度看CSRZ、DPSK要优于NRZ，从频谱效率的角度看VSB、PSBT和多进制调制也优于NRZ，在不同的系统条件下各种码型具有各自优势，也有自己的劣势，需要权衡考虑。目前多数40Gbit/s试验系统多采用CSRZ和RZ_DPSK，实验证实这些码型比NRZ码更适合于超长距离DWDM传输，当然新的调制码型也增加了调制器和接收机的成本和复杂度。

2.5 节点技术

WDM光传送网中的节点分为光交叉连接（OXC）节点、光分插复用（OADM）节点和混合节点（同时具有OXC和OADM功能的节点）。

OXC节点的功能类似于SDH网络中的数字交叉连接设备（DXC），只不过是以光波信号为操作对象在光域上实现的，无需进行光/电转换和电信号处理。OXC在未来的全光通信网络中，起着十分重要的作用，当光缆中断或节点失效时，OXC能自动完成故障隔离、重选路由、重新配置网络节点等功能，当业务发展需要对网络结构进行调整时， OXC可以简单迅速地完成网络的调度和升级。

OADM节点的功能类似于SDH网络中的数字分插复用设备（ADM），它可以直接以光波信号为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下。

2.6 纠错编码技术

纠错编码是超长距离传输中有效增加系统余量的一项关键技术，它通过在信号中加入少量的冗余信息来发现并剔除传输过程中由噪声引起的误码，以较低的成本和较小的带宽损失换取高质量的传输。例如标准的RS（255、239）编码方案具有5dB以上的编码增益而冗余度仅仅为7%，这等效于提高了1～2dB的OSNR，在不增加其他额外设施条件下进一步增加了传输距离。由于纠错编码只需要在收发端增加相应的编译码器，无需增加和改动线路设备，具有成本低、灵活便捷、效果明显的优势，所以备受青睐。

3 总结

光纤以其巨大的带宽资源成为骨干传输媒质的必然选择，而DWDM技术是在现有技术条件下充分利用光纤带宽资源的有效手段，由于不采用电再生中继，超长距离DWDM传输能降低系统成本并提高系统的可靠性，所以备受人们青睐。对此各国正纷纷展开有关研究和实验，我国也把长距离DWDM传输列入国家计划之中。截止到目前，长距离DWDM传输已有了重大发展，实验报道的最大单纤传输容量达到10.92Tbit/s，传输距离300km，而一般容量为3-4Tbit/s的陆地传输距离可达4000km以上，而跨洋系统传输距离可达上10000km。我国在自己的努力下，也成功地实现了1.6Tbit/s3000km超长距离试验传输。

参考文献

[1] 杨柳.DWDM技术应用分析[J].湖北邮电技术，2003（3）

[2] 李春生.光纤喇曼放大器[J].光通讯，2004（9）

[3] 金明晔，张智江，陆斌.DWDM技术原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004