【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)自動(dòng)增加，用以補(bǔ)償丟失的各波長(zhǎng)信號(hào)的能量，從而保持EDFA輸出功率和增益保持恒定。當(dāng)線路的多波長(zhǎng)信號(hào)恢復(fù)時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)相應(yīng)減少，這種方法直接控制飽和波長(zhǎng)激光器的輸出，速度較控制泵浦源要快一些。4 總結(jié)——本講介紹了WDM系統(tǒng)中主要光電器件：激光器、波分復(fù)用器和摻餌光纖放大器EDFA。模擬系統(tǒng)的性能很大程度上取決于各器件的特性，因此這些光電器件的性能對(duì)wDM系統(tǒng)的性能有著重要影響。要想深入理解WDM系統(tǒng)，我們也必須熟悉和了解這些器件的工作原理和特性。 第三講WDM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院張成良 xxx——隨著WDM系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需要也越來越強(qiáng)烈。WDM系統(tǒng)不像SDH系統(tǒng)那樣有嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)范。主要原因在于SDH系統(tǒng)是ITUT先制定了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各大廠商再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)去制造產(chǎn)品，而WDM系統(tǒng)的發(fā)展卻恰恰相反，是各廠商先有產(chǎn)品，而且規(guī)范不一，都認(rèn)為自己是最好的選擇，因此到現(xiàn)在為止ITUT還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范。因此，為了使引進(jìn)產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的產(chǎn)品具有統(tǒng)一性，制訂我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的?！谥贫ㄎ覈?guó)WDM規(guī)范時(shí)，必須先確定波分復(fù)用系統(tǒng)的通道數(shù)目。從最近幾年看，16（8）波長(zhǎng)的應(yīng)用將是第一步。從各個(gè)公司現(xiàn)在推出的產(chǎn)品看，幾乎全是間隔為100GHz的16波分系統(tǒng)。這主要有以下原因：（a）現(xiàn)實(shí)的需要性，以2．5Gb／s系統(tǒng)為例，16波分單向就可達(dá)到40Gb／s的傳輸速率，這足以滿足未來幾年的業(yè)務(wù)需求；（b）技術(shù)的可行性。當(dāng)前波分復(fù)用器件和激光器元件的技術(shù)都滿足16個(gè)波長(zhǎng)以上的復(fù)用。有鑒于此，我們所考慮的主要是用于干線系統(tǒng)的1550nm的16通路密集波分復(fù)用技術(shù)?！獜漠?dāng)前應(yīng)用上看，WDM系統(tǒng)只用于2． 5Gb／s以上的高速率系統(tǒng)。因而在制定規(guī)范的過程中，我們主要考慮了基于2．5Gb／s SDH的干線網(wǎng)WDM系統(tǒng)的應(yīng)用，承載信號(hào)為SDH STM16系統(tǒng)，即2．5Gb/sN的WDM系統(tǒng)。對(duì)于承載信號(hào)為其他格式（例如IP）的系統(tǒng)和其它速率（例如10Gb／sN）暫不作要求?！赪DM系統(tǒng)規(guī)范中，只考慮了點(diǎn)到點(diǎn)的線性系統(tǒng)。目前世界上大規(guī)模建設(shè)的WDM系統(tǒng)幾乎無一例外的都是點(diǎn)到點(diǎn)的系統(tǒng)，而且大部分沒有采用OADM。在有業(yè)務(wù)上下的節(jié)點(diǎn)上，采用了復(fù)用器／解復(fù)用器的背對(duì)背方式，因此我們規(guī)范的都是點(diǎn)到點(diǎn)的線性系統(tǒng)，而沒有考慮環(huán)型或其它應(yīng)用。1 集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)——WDM系統(tǒng)根據(jù)其分類，可以分為開放式WDM系統(tǒng)和集成式WDM系統(tǒng)?！簶?biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)、滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠矗ㄓ址Q彩色接口）。這兩項(xiàng)指標(biāo)都是當(dāng)前SDH系統(tǒng)不要求的。即把標(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)和長(zhǎng)受限色散距離的光源集成在SDH系統(tǒng)中。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，沒有增加多余設(shè)備。但在接納過去的老SDH系統(tǒng)時(shí)，還必須引入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器OTU，完成波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換，而且要求SDH與WDM為同一個(gè)廠商，在網(wǎng)絡(luò)管理上很難實(shí)現(xiàn)SDH、WDM的徹底分開。集成式WDM系統(tǒng)如圖1所示?！_放式系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前加入OTU（波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器），將SDH非規(guī)范的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)。開放是指在同一WDM系統(tǒng)中，可以接入多家的SDH系統(tǒng)。OTU對(duì)輸入端的信號(hào)沒有要求，可以兼容任意廠家的SDH信號(hào)。：標(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)、滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠?。具有OTU的WDM系統(tǒng)，；可以接納過去的SDH系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同廠家SDH系統(tǒng)工作在一個(gè)WDM系統(tǒng)內(nèi)，但OTU的引入可能對(duì)系統(tǒng)性能帶來一定的負(fù)面影響；開放的WDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，徹底實(shí)現(xiàn)SDH與WDM分開。開放式WDM系統(tǒng)如圖2所示。——圖3是一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器0TU。該器件的主要作用在于把非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為ITUT所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性?，F(xiàn)在已商用的產(chǎn)品中，使用的依舊是光／電／光（O／E／0）的變換，即先用光電二極管PIN或APD把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而得到新的符合要求的光波長(zhǎng)信號(hào)。——對(duì)于集成系統(tǒng)和開放系統(tǒng)的選取，運(yùn)營(yíng)者可以根據(jù)需要。在有SDH系統(tǒng)多廠商的地區(qū)，可以選擇開放系統(tǒng)，而新建干線和SDH制式較少的地區(qū)，可以選擇集成系統(tǒng)。但是現(xiàn)在WDM系統(tǒng)采用開放系統(tǒng)的越來越多。2工作波長(zhǎng)區(qū)的選擇——，ITUT 193．1THz為標(biāo)準(zhǔn)頻率、間隔為100GHz的41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)（192．1～196．1THz），即1530～1561nm。但在實(shí)際系統(tǒng)中，考慮到當(dāng)前干線系統(tǒng)應(yīng)用WDM系統(tǒng)主要目的是為了擴(kuò)容，全部應(yīng)用的可能性幾乎為零，因?yàn)樵谡麄€(gè)EDFA放大頻譜1530～1565nm內(nèi)，級(jí)聯(lián)后的EDFA的增益曲線極不平坦，可選用的增益區(qū)很小，各波長(zhǎng)信號(hào)的增益不平衡，必須采取復(fù)雜的均衡措施，并且當(dāng)前業(yè)務(wù)的需求并沒有那么大的容量。綜合各大公司的材料，1548～1560nm波長(zhǎng)區(qū)的16個(gè)波長(zhǎng)更受青睞，西門子和朗訊都采用了這一波長(zhǎng)區(qū)。在1549～156Onm波長(zhǎng)區(qū)間，EDFA的增益相對(duì)平坦，其增益差在1．5dB以內(nèi)，而且增益較高，可充分利用EDFA的高增益區(qū)，見圖4。在多級(jí)級(jí)聯(lián)的WDM系統(tǒng)中，容易實(shí)現(xiàn)各通路的增益均衡。另外該區(qū)域位于長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)一側(cè)，很容易在EDFA的另一側(cè)153O～1545nm開通另外16個(gè)波長(zhǎng)，擴(kuò)容為32通路的WDM系統(tǒng)。——16通路WDM系統(tǒng)的16個(gè)光通路的中心頻率應(yīng)滿足表1的要求，8通路WDM系統(tǒng)的8個(gè)光通路的中心波長(zhǎng)應(yīng)選表：中加＊的波長(zhǎng)。 表1 16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率序號(hào) 中心頻率（THz）波長(zhǎng)（nm）1*23*45*67*89192.*1011*1213*1415*16——WDM系統(tǒng)除了對(duì)各個(gè)通路的信號(hào)波長(zhǎng)有明確的規(guī)定外，對(duì)中心頻率偏移也有嚴(yán)格規(guī)定。通路中心頻率偏移定義為通路實(shí)際的中心頻率與通路中心頻率標(biāo)稱值的差值。對(duì)通路間隔選擇100GHz的162．5Gb／s WDM系統(tǒng)，到壽命終了時(shí)的波長(zhǎng)偏移應(yīng)不大于177。20GHz。3 光按口分類——由于現(xiàn)在應(yīng)用的WDM系統(tǒng)都是用于干線長(zhǎng)途傳輸，因而我國(guó)只選用有線路光放大器的系統(tǒng)，不考慮兩點(diǎn)之間的無線路光放大器的WDM系統(tǒng)?，F(xiàn)階段我們只考慮確定8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)的應(yīng)用。對(duì)于長(zhǎng)途W(wǎng)DM系統(tǒng)的應(yīng)用，我們規(guī)定了3種光接口：即822dB，333dB和530dB系統(tǒng)。其中22dB、30dB和33dB是每一個(gè)區(qū)段（Span）允許的損耗，而前一個(gè)數(shù)字8（5，3）則代表區(qū)段（Span）的數(shù)目?！獔D5為822dB系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)由8段構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)LA之間的允許損耗為22dB，BA和PA分別是功率放大器和預(yù)放大器，LA是線路放大器。／km為基礎(chǔ)（包括接頭和光纜富裕度），22dB對(duì)應(yīng)于8Okm的光纖損耗，則822dBWDM系統(tǒng)可以傳輸880km=640km的距離，中間無電再生中繼。——80km比較符合我國(guó)中繼段的情況，可以滿足大部分地區(qū)中繼距離的要求。目前干線的中繼段距離大多在50～60km。另外822dB系統(tǒng)技術(shù)上相對(duì)成熟，可靠性高，性能好，光信噪比（OSNR）比333dB和530dB要好4～5dB。因此可作為干線傳輸和省內(nèi)二級(jí)干線傳輸?shù)膬?yōu)選系統(tǒng)?！紤]到西北地區(qū)有可能出現(xiàn)超長(zhǎng)中繼的情況，增加了333dB系統(tǒng)（可以傳輸3120km=360km），以適應(yīng)某些沙漠地區(qū)超長(zhǎng)中繼距離的需要。另外由于533dB的實(shí)現(xiàn)尚需要研究，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，在中繼距離80km和120km以外，我們引入每區(qū)段（Span）損耗30dB（傳送距離為100km左右）、5個(gè)Span的系統(tǒng)，即53OdB系統(tǒng)，作為長(zhǎng)中繼距離，多段數(shù)的補(bǔ)充，也是533dB的替代。這樣使每個(gè)區(qū)段（Span）的距離由2種（80km、12Okm）增加到3種（80km、10Okm和12Okm），增加了組網(wǎng)的靈活性?！赪DM系統(tǒng)中，目前的8通路系統(tǒng)不能被升級(jí)為16路系統(tǒng)，除非該8路系統(tǒng)是配置不完全的16通路系統(tǒng)的子集，否則都不能直接升級(jí)，即沒有前向兼容性。這就要求運(yùn)營(yíng)者在建設(shè)WDM系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)本地業(yè)務(wù)量發(fā)展有著正確的估計(jì)，以選擇合適的通路數(shù)。4 光按口參數(shù)——在ITUT ，對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)WDM系統(tǒng)的光接口參數(shù)幾乎為零，為了增加可操作性，我們重點(diǎn)參考了幾家大公司的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，制定了較詳細(xì)的系統(tǒng)接口規(guī)范，增加了標(biāo)準(zhǔn)化程度，具有較強(qiáng)的可操作性，特別是考慮到高功率條件下的非線性效應(yīng)和光信噪比要求，合理地選擇入纖功率，并對(duì)開放系統(tǒng)和集成系統(tǒng)提出了相應(yīng)要求。在開放的WDM系統(tǒng)中，對(duì)于OTU在發(fā)送端、再生中繼器和接收端的不同應(yīng)用，分別給出了具體指標(biāo)?？紤]到維護(hù)人員的需要，對(duì)EDFA增加了在線監(jiān)測(cè)口的要求，以方便日常的維護(hù)測(cè)試?！槍?duì)WDM系統(tǒng)的模擬性質(zhì)，我們特別制定了WDM系統(tǒng)接收端光信噪比（OSNR）數(shù)值，對(duì)于822dB的系統(tǒng)，其光信噪比為22dB；而對(duì)于530dB和333dB，則要求分別為21dB和20dB。因?yàn)橄到y(tǒng)的OSNR很大程度上決定于區(qū)段（span）的損耗。區(qū)段（span）的損耗越大，則最后系統(tǒng)的性能越差。由于篇幅所限，參數(shù)的具體內(nèi)容在此不詳述。5 性能要求——目前，WDM系統(tǒng)還缺少一套衡量其傳輸質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。雖然光信噪比（OSNR）可以衡量系統(tǒng)傳輸質(zhì)量，但還存在一定缺陷。當(dāng)光信噪比（OSNR）很高時(shí)（＞22dB），系統(tǒng)的質(zhì)量可以保證（一般BER＜1015）。當(dāng)OSNR工作在臨界狀態(tài)，例如15～17dB時(shí)，OSNR就很難定量地評(píng)估信號(hào)傳輸質(zhì)量；再考慮到信號(hào)脈沖傳輸中出現(xiàn)的波形失真，有時(shí)OSNR較高時(shí)相應(yīng)的誤碼率有可能較差。因而承載信號(hào)的質(zhì)量很大程度上還需要在電域上進(jìn)行評(píng)估?！獙?shí)際上國(guó)家骨干網(wǎng)的WDM系統(tǒng)是基于SDH系統(tǒng)的多波長(zhǎng)系統(tǒng)，因而其網(wǎng)絡(luò)性能應(yīng)該全部滿足我國(guó)SDH標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)，包括誤碼、抖動(dòng)和漂移。WDM系統(tǒng)在一個(gè)光復(fù)用段內(nèi)，只有一個(gè)電再生段，沒有任何轉(zhuǎn)接，因而不能用通道指標(biāo)進(jìn)行衡量，暫定采用復(fù)用段指標(biāo)進(jìn)行要求。該指標(biāo)與具體WDM系統(tǒng)光復(fù)用段長(zhǎng)度無關(guān)。——開放式WDM系統(tǒng)引入了波長(zhǎng)變換器OTU，OTU應(yīng)具有和SDH再生中繼器一樣的抖動(dòng)傳遞特性和輸入抖動(dòng)容限。6 光監(jiān)控通路（OSC）要求——與常規(guī)SDH系統(tǒng)不同，WDM系統(tǒng)增加對(duì)EDFA監(jiān)視和管理。由于在EDFA上業(yè)務(wù)信號(hào)不進(jìn)行上下，無電接口接入，只有光信號(hào)的放大，而且業(yè)務(wù)信號(hào)的開銷（如SDH）上也沒有對(duì)EDFA進(jìn)行控制和監(jiān)控的字節(jié)，因而必須增加一個(gè)電信號(hào)對(duì)EDFA的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)在經(jīng)常采用的是在一個(gè)新波長(zhǎng)上傳送檢測(cè)信號(hào)?！獙?duì)于使用線路放大器的WDM系統(tǒng)需要一個(gè)額外的光監(jiān)控通路，這個(gè)通路能在每個(gè)線路光放大器處進(jìn)行上下。光線路放大器EDFA的增益區(qū)為1530～1565nm，光監(jiān)控通路必須位于EDFA有用增益帶寬的外面，我們規(guī)定采用1510nm波長(zhǎng)?！O(jiān)控通路的接口參數(shù)見表2。 表2 監(jiān)控通路的接口參數(shù)監(jiān)控波長(zhǎng)1510nm監(jiān)控速率2Mb/s信號(hào)碼型CMI信號(hào)發(fā)送功率（0～7dBm）光源類型光譜特性MLM LD待研究最小接收靈敏度 48dBm7 WDM系統(tǒng)的保護(hù)——WDM系統(tǒng)線路保護(hù)主要有兩種保護(hù)方式：一種是基于單個(gè)波長(zhǎng)、在SDH層實(shí)施的1＋1或1 ：n的保護(hù)；另一種是基于光復(fù)用段上保護(hù)OMSP，在光路上同時(shí)對(duì)合路信號(hào)進(jìn)行保護(hù)?！趕nl1層實(shí)施的1＋1保護(hù)——這種保護(hù)系統(tǒng)機(jī)制與SDH系統(tǒng)的：1+1MSP類似，所有的系統(tǒng)設(shè)備都需要有備份。如圖6所示，SDH信號(hào)在發(fā)送端被永久橋接在工作系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)上，在接收端監(jiān)視從這兩個(gè)WDM系統(tǒng)收到的SDH信號(hào)狀態(tài)，并選擇更合適的信號(hào)。這種方式的可靠性比較高，但是成本也高。與此原理相一致，還可以實(shí)現(xiàn)基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1：n保護(hù)?！硗庖环N方式是基于單個(gè)波長(zhǎng)、同一WDM系統(tǒng)內(nèi)1：n路的WDM系統(tǒng)中，n個(gè)波長(zhǎng)通道作為工作波長(zhǎng)，1個(gè)波長(zhǎng)通路作為保護(hù)。但是實(shí)際系統(tǒng)中，光纖、光纜的可靠性比設(shè)備的可靠性要差，只對(duì)系統(tǒng)保護(hù)，而不對(duì)線路保護(hù)，實(shí)際意義不太大?！∣MSP）保護(hù)——這種技術(shù)是只在光路上進(jìn)行1+1保護(hù)，而不對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在發(fā)端和收端分別使用12光分路器或光開關(guān)，在發(fā)送端對(duì)合路的光信號(hào)進(jìn)行分離，在接收端對(duì)光信號(hào)進(jìn)行選路。i＋i圖7是采用光分路器和光開關(guān)的光復(fù)用段保護(hù)方案。在這種系統(tǒng)中，只有光纜和WDM的線路系統(tǒng)是備份的。人們也可以用N：2的耦合器來代替復(fù)用器和1：2分路器。相對(duì)于1+1的全保護(hù)，該方法減少了成本。光復(fù)用段保護(hù)只有在獨(dú)立的兩條光纜中實(shí)施才有實(shí)際意義。8 安全要求——對(duì)于含光放大器的WDM系統(tǒng)，安全特別重要。因?yàn)橐话闱闆r下，光放大器系統(tǒng)工作在高功率情況下，有的已經(jīng)在光纖安全功率極限的邊緣。ITUT建議規(guī)定：?jiǎn)温坊蚝下啡肜w最大光功率電平為+17dBm。對(duì)鏈路切斷情況下可能引起的強(qiáng)烈“浪涌”效應(yīng)更應(yīng)加以重視，必須保證系統(tǒng)能夠及時(shí)關(guān)閉泵浦源和系統(tǒng)，以防止對(duì)系統(tǒng)造成損害?！?．1光“浪涌”的產(chǎn)生——使用EDFA放大光信號(hào)，當(dāng)輸入光功率迅速增大時(shí)，由于EDFA的慢增益動(dòng)態(tài)效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生