【文章內容簡介】 和波長的輸出功率會自動增加，用以補償丟失的各波長信號的能量，從而保持EDFA輸出功率和增益保持恒定。當線路的多波長信號恢復時，飽和波長的輸出功率會相應減少，這種方法直接控制飽和波長激光器的輸出，速度較控制泵浦源要快一些。4 總結——本講介紹了WDM系統(tǒng)中主要光電器件：激光器、波分復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)技術規(guī)范 信息產業(yè)部電信研究院張成良 xxx——隨著WDM系統(tǒng)的大規(guī)模建設，對標準的需要也越來越強烈。WDM系統(tǒng)不像SDH系統(tǒng)那樣有嚴格統(tǒng)一的規(guī)范。主要原因在于SDH系統(tǒng)是ITUT先制定了標準規(guī)范，各大廠商再根據標準去制造產品，而WDM系統(tǒng)的發(fā)展卻恰恰相反，是各廠商先有產品，而且規(guī)范不一，都認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，為了使引進產品和國內自行開發(fā)的產品具有統(tǒng)一性，制訂我國的標準是十分必要的?！谥贫ㄎ覈鳺DM規(guī)范時，必須先確定波分復用系統(tǒng)的通道數目。從最近幾年看，16（8）波長的應用將是第一步。從各個公司現(xiàn)在推出的產品看，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)實的需要性，以2．5Gb／s系統(tǒng)為例，16波分單向就可達到40Gb／s的傳輸速率，這足以滿足未來幾年的業(yè)務需求；（b）技術的可行性。當前波分復用器件和激光器元件的技術都滿足16個波長以上的復用。有鑒于此，我們所考慮的主要是用于干線系統(tǒng)的1550nm的16通路密集波分復用技術?！獜漠斍皯蒙峡?，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WDM系統(tǒng)的應用，承載信號為SDH STM16系統(tǒng)，即2．5Gb/sN的WDM系統(tǒng)。對于承載信號為其他格式（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，只考慮了點到點的線性系統(tǒng)。目前世界上大規(guī)模建設的WDM系統(tǒng)幾乎無一例外的都是點到點的系統(tǒng)，而且大部分沒有采用OADM。在有業(yè)務上下的節(jié)點上，采用了復用器／解復用器的背對背方式，因此我們規(guī)范的都是點到點的線性系統(tǒng)，而沒有考慮環(huán)型或其它應用。1 集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)——WDM系統(tǒng)根據其分類，可以分為開放式WDM系統(tǒng)和集成式WDM系統(tǒng)。——：標準的光波長、滿足長距離傳輸的光源（又稱彩色接口）。這兩項指標都是當前SDH系統(tǒng)不要求的。即把標準的光波長和長受限色散距離的光源集成在SDH系統(tǒng)中。整個系統(tǒng)構造比較簡單，沒有增加多余設備。但在接納過去的老SDH系統(tǒng)時，還必須引入波長轉換器OTU，完成波長的轉換，而且要求SDH與WDM為同一個廠商，在網絡管理上很難實現(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)就是在波分復用器前加入OTU（波長轉換器），將SDH非規(guī)范的波長轉換為標準波長。開放是指在同一WDM系統(tǒng)中，可以接入多家的SDH系統(tǒng)。OTU對輸入端的信號沒有要求，可以兼容任意廠家的SDH信號。：標準的光波長、滿足長距離傳輸的光源。具有OTU的WDM系統(tǒng)，；可以接納過去的SDH系統(tǒng)，實現(xiàn)不同廠家SDH系統(tǒng)工作在一個WDM系統(tǒng)內，但OTU的引入可能對系統(tǒng)性能帶來一定的負面影響；開放的WDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，徹底實現(xiàn)SDH與WDM分開。開放式WDM系統(tǒng)如圖2所示。——圖3是一個波長轉換器0TU。該器件的主要作用在于把非標準的波長轉換為ITUT所規(guī)范的標準波長，以滿足系統(tǒng)的波長兼容性?，F(xiàn)在已商用的產品中，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把接收到的光信號轉換為電信號，然后用該電信號對標準波長的激光器重新進行調制，從而得到新的符合要求的光波長信號?！獙τ诩上到y(tǒng)和開放系統(tǒng)的選取，運營者可以根據需要。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工作波長區(qū)的選擇——，ITUT 193．1THz為標準頻率、間隔為100GHz的41個標準波長（192．1～196．1THz），即1530～1561nm。但在實際系統(tǒng)中，考慮到當前干線系統(tǒng)應用WDM系統(tǒng)主要目的是為了擴容，全部應用的可能性幾乎為零，因為在整個EDFA放大頻譜1530～1565nm內，級聯(lián)后的EDFA的增益曲線極不平坦，可選用的增益區(qū)很小，各波長信號的增益不平衡，必須采取復雜的均衡措施，并且當前業(yè)務的需求并沒有那么大的容量。綜合各大公司的材料，1548～1560nm波長區(qū)的16個波長更受青睞，西門子和朗訊都采用了這一波長區(qū)。在1549～156Onm波長區(qū)間，EDFA的增益相對平坦，其增益差在1．5dB以內，而且增益較高，可充分利用EDFA的高增益區(qū)，見圖4。在多級級聯(lián)的WDM系統(tǒng)中，容易實現(xiàn)各通路的增益均衡。另外該區(qū)域位于長波長區(qū)一側，很容易在EDFA的另一側153O～1545nm開通另外16個波長，擴容為32通路的WDM系統(tǒng)?！?6通路WDM系統(tǒng)的16個光通路的中心頻率應滿足表1的要求，8通路WDM系統(tǒng)的8個光通路的中心波長應選表：中加＊的波長。 表1 16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率序號 中心頻率（THz）波長（nm）1*23*45*67*89192.*1011*1213*1415*16——WDM系統(tǒng)除了對各個通路的信號波長有明確的規(guī)定外，對中心頻率偏移也有嚴格規(guī)定。通路中心頻率偏移定義為通路實際的中心頻率與通路中心頻率標稱值的差值。對通路間隔選擇100GHz的162．5Gb／s WDM系統(tǒng)，到壽命終了時的波長偏移應不大于177。20GHz。3 光按口分類——由于現(xiàn)在應用的WDM系統(tǒng)都是用于干線長途傳輸，因而我國只選用有線路光放大器的系統(tǒng)，不考慮兩點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波長和16波長的應用。對于長途WDM系統(tǒng)的應用，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是每一個區(qū)段（Span）允許的損耗，而前一個數字8（5，3）則代表區(qū)段（Span）的數目。——圖5為822dB系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)由8段構成，每兩個LA之間的允許損耗為22dB，BA和PA分別是功率放大器和預放大器，LA是線路放大器。／km為基礎（包括接頭和光纜富裕度），22dB對應于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?！?0km比較符合我國中繼段的情況，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)技術上相對成熟，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二級干線傳輸的優(yōu)選系統(tǒng)?！紤]到西北地區(qū)有可能出現(xiàn)超長中繼的情況，增加了333dB系統(tǒng)（可以傳輸3120km=360km），以適應某些沙漠地區(qū)超長中繼距離的需要。另外由于533dB的實現(xiàn)尚需要研究，并結合我國實際情況，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Span的系統(tǒng)，即53OdB系統(tǒng)，作為長中繼距離，多段數的補充，也是533dB的替代。這樣使每個區(qū)段（Span）的距離由2種（80km、12Okm）增加到3種（80km、10Okm和12Okm），增加了組網的靈活性。——在WDM系統(tǒng)中，目前的8通路系統(tǒng)不能被升級為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，即沒有前向兼容性。這就要求運營者在建設WDM系統(tǒng)時，應對本地業(yè)務量發(fā)展有著正確的估計，以選擇合適的通路數。4 光按口參數——在ITUT ，對于點到點WDM系統(tǒng)的光接口參數幾乎為零，為了增加可操作性，我們重點參考了幾家大公司的產品標準，制定了較詳細的系統(tǒng)接口規(guī)范，增加了標準化程度，具有較強的可操作性，特別是考慮到高功率條件下的非線性效應和光信噪比要求，合理地選擇入纖功率，并對開放系統(tǒng)和集成系統(tǒng)提出了相應要求。在開放的WDM系統(tǒng)中，對于OTU在發(fā)送端、再生中繼器和接收端的不同應用，分別給出了具體指標?？紤]到維護人員的需要，對EDFA增加了在線監(jiān)測口的要求，以方便日常的維護測試?！槍DM系統(tǒng)的模擬性質，我們特別制定了WDM系統(tǒng)接收端光信噪比（OSNR）數值，對于822dB的系統(tǒng)，其光信噪比為22dB；而對于530dB和333dB，則要求分別為21dB和20dB。因為系統(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，參數的具體內容在此不詳述。5 性能要求——目前，WDM系統(tǒng)還缺少一套衡量其傳輸質量的標準。雖然光信噪比（OSNR）可以衡量系統(tǒng)傳輸質量，但還存在一定缺陷。當光信噪比（OSNR）很高時（＞22dB），系統(tǒng)的質量可以保證（一般BER＜1015）。當OSNR工作在臨界狀態(tài)，例如15～17dB時，OSNR就很難定量地評估信號傳輸質量；再考慮到信號脈沖傳輸中出現(xiàn)的波形失真，有時OSNR較高時相應的誤碼率有可能較差。因而承載信號的質量很大程度上還需要在電域上進行評估?！獙嶋H上國家骨干網的WDM系統(tǒng)是基于SDH系統(tǒng)的多波長系統(tǒng)，因而其網絡性能應該全部滿足我國SDH標準規(guī)定的指標，包括誤碼、抖動和漂移。WDM系統(tǒng)在一個光復用段內，只有一個電再生段，沒有任何轉接，因而不能用通道指標進行衡量，暫定采用復用段指標進行要求。該指標與具體WDM系統(tǒng)光復用段長度無關?！_放式WDM系統(tǒng)引入了波長變換器OTU，OTU應具有和SDH再生中繼器一樣的抖動傳遞特性和輸入抖動容限。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EDFA監(jiān)視和管理。由于在EDFA上業(yè)務信號不進行上下，無電接口接入，只有光信號的放大，而且業(yè)務信號的開銷（如SDH）上也沒有對EDFA進行控制和監(jiān)控的字節(jié)，因而必須增加一個電信號對EDFA的運動狀態(tài)進行監(jiān)控?，F(xiàn)在經常采用的是在一個新波長上傳送檢測信號?！獙τ谑褂镁€路放大器的WDM系統(tǒng)需要一個額外的光監(jiān)控通路，這個通路能在每個線路光放大器處進行上下。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?！O(jiān)控通路的接口參數見表2。 表2 監(jiān)控通路的接口參數監(jiān)控波長1510nm監(jiān)控速率2Mb/s信號碼型CMI信號發(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——WDM系統(tǒng)線路保護主要有兩種保護方式：一種是基于單個波長、在SDH層實施的1＋1或1 ：n的保護；另一種是基于光復用段上保護OMSP，在光路上同時對合路信號進行保護?！?，在snl1層實施的1＋1保護——這種保護系統(tǒng)機制與SDH系統(tǒng)的：1+1MSP類似，所有的系統(tǒng)設備都需要有備份。如圖6所示，SDH信號在發(fā)送端被永久橋接在工作系統(tǒng)和保護系統(tǒng)上，在接收端監(jiān)視從這兩個WDM系統(tǒng)收到的SDH信號狀態(tài)，并選擇更合適的信號。這種方式的可靠性比較高，但是成本也高。與此原理相一致，還可以實現(xiàn)基于單個波長，在SDH層實施的1：n保護?！硗庖环N方式是基于單個波長、同一WDM系統(tǒng)內1：n路的WDM系統(tǒng)中，n個波長通道作為工作波長，1個波長通路作為保護。但是實際系統(tǒng)中，光纖、光纜的可靠性比設備的可靠性要差，只對系統(tǒng)保護，而不對線路保護，實際意義不太大。——（OMSP）保護——這種技術是只在光路上進行1+1保護，而不對終端設備進行保護。在發(fā)端和收端分別使用12光分路器或光開關，在發(fā)送端對合路的光信號進行分離，在接收端對光信號進行選路。i＋i圖7是采用光分路器和光開關的光復用段保護方案。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的耦合器來代替復用器和1：2分路器。相對于1+1的全保護，該方法減少了成本。光復用段保護只有在獨立的兩條光纜中實施才有實際意義。8 安全要求——對于含光放大器的WDM系統(tǒng)，安全特別重要。因為一般情況下，光放大器系統(tǒng)工作在高功率情況下，有的已經在光纖安全功率極限的邊緣。ITUT建議規(guī)定：單路或合路入纖最大光功率電平為+17dBm。對鏈路切斷情況下可能引起的強烈“浪涌”效應更應加以重視，必須保證系統(tǒng)能夠及時關閉泵浦源和系統(tǒng)，以防止對系統(tǒng)造成損害?！?．1光“浪涌”的產生——使用EDFA放大光信號，當輸入光功率迅速增大時，由于EDFA的慢增益動態(tài)效應會產生