1、摘要本文從密集波分復用（）技術的概念入手，介紹光放大技術、功率均衡技術、光合波與分波技術,光纖技術，克服色散技術，節點技術，網絡管理技術。增益均衡用的光纖光柵是一種長周期光纖光柵。其光柵周期一般為數百微米。其損耗峰值波長和半功率點寬度可以由紫外光照射量或光柵長度來控制。因此，通過多個長周期光柵組合，可以構成具有與EDFA增益波長特性相反的增益均衡器。使用該技術，在1528nm到1568nm的40nm帶寬，可以實現增益偏差在5%以的帶寬增益平坦的EDFA。光纖技術這里所說的“光纖技術”是指在進一步研究摻鉺光纖特性的基礎上，通過改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光

2、纖放大器（EDFA）的增益特性。光纖技術除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴寬增益帶寬。（1） 摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級分布改變，加寬可放大的頻率圍。普通的以硅光纖為基礎的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的圍，通過摻鋁，可以將平坦區的圍擴展為1540nm到1560nm。（2）氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器，可以將增益的平坦區的波段擴展到15301560nm，在這30nm的區域，增益的平坦度達到15dB。（3）摻鉺碲化物光

3、纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長波長一側移動。（4）摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔（Y），由于釔（Y）可以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬，可以獲得05dB以的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數小于5dB。（5）混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進行組合，制作混合型EDFA。這種組合方式，不僅可以提高設計的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達到最佳。在DWDM

4、光傳送網絡中，應根據系統使用的信道數、系統的要求來選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對于8個信道600km長度的DWDM系統，使用摻鋁EDFA的較多。克服色散的技術在1550nm波長附近，G652光纖的色散典型值為17ps/nmkm。當光纖的衰減問題得到解決以后，色散受限就變成了決定系統傳輸距離的一個主要問題。DA技術即色散容納技術，就是通過一些技術手段減少或消除色散的影響。一般來說，主要使用以下的幾種解決方法。壓縮光源的譜線寬度光源的譜線越寬，光纖色散對光脈沖的展寬越大。因此通過選用頻率啁啾系數小的激光器，可以減少傳輸線路色散的影響。頻率啁啾是單縱模激光器

5、才有的系統損傷。減少光源啁啾系數的一個有效的方法是，減少外調制的激光器，它是由一個恒定光源和一個光調制器構成的，通過使用恒定光源，避免了直接調制時激勵電流的變化，從而減少了光源發出光波長的偏移，達到降低頻率啁啾系數的目的。目前在WDM系統中，幾乎所有的光源使用的均為外調制激光器，可以在不采用其他色散調節技術的情況下，在G652光纖上開通25Gbit/s系統無再生中繼傳輸600km以上。色散補償光纖的運用色散補償光纖（DCF）是一種特制光纖，其色度色散為負值，恰好與G652光纖相反，可以抵消G652常規光纖色散的影響。通常這類光纖的典型色散系數為90ps/（nmkm），因而DCF只需在總線路長度

6、上占G652光纖的長度的1/5，即可使總鏈路色散值接近于零。通常認為采用DCF來進行色散補償是一種十分簡單易行的無源補償方法，特別是對于波分復用系統，其成本可以由多個波長的系統分擔，更顯其優越性。3選用新型的光纖由于G652光纖出現的比較早，鋪設的較多，因此WDM技術比較多地考慮如何利用該光纖擴容的技術。現在新布放的光纖多為更加適合于WDM光傳輸的G655光纖或大有效面積（LEAF）光纖。G655光纖的零色散點在1550nm窗口中間，使該窗口的色散系數和衰減系數均更加適合于DWDM技術的應用。光合波與分波技術光合波與分波器在超高速、大容量波分復用系統中起著關鍵作用，其性能的優劣對系統的傳輸質量

7、有決定性影響。合波與分波器性能指標主要插入損耗和串擾，WDM系統對其要：（1）損耗與其偏差小；（2）信道間的串擾小；（3）低的偏差相關性。DWDM系統中常用的光合波分波器主要有介質薄膜干涉型、釋放光柵型、星型耦合器與光照射光柵、陣列波導光柵等。節點技術WDM光傳送網中的節點分為光交叉連接（OXC）節點、光分插（OADM）節點和混合節點（同時具有OXC和OADM功能的節點）。OXC節點的功能類似于SDH網絡中的數字交叉連接設備（DXC），只不過是以光波信號為操作對象在光域上實現的，無需進行光電/電光轉換和電信號處理。OXC主要由交叉連接矩陣、波長轉換接口以與管理控制單元等模塊組成。OXC在未來的

8、全光通信網絡中，起著十分重要的作用，甚至可以說，它是真正意義的網絡節點。當光纜中斷或節點失效時，OXC能自動完成故障隔離、重選路由、重新配置網絡節點。當業務發展需要對網絡結構進行調整時，OXC可以簡單迅速地完成網絡的調度和升級。同樣地，OADM節點的功能類似于SDH網絡中的數字分插復用設備（ADM），它可以直接以光波信號為操作對象，利用光波分復用技術在光域上實現波長信道的上下。網絡管理技術1網絡與其各組成系統的電氣特性的監測，包括對光信號功率變化與波長的穩準度、系統噪聲與非線形效應、系統的傳輸色散與衰減、系統各單元部件的接口狀態等的監測，還包括對網絡的部件單元工作狀態的控制等。2網絡的故障監測

9、與保護自愈管理，包括局部或全局的故障診斷和故障節點或路由隔離、自適應時保護倒換和網絡自愈、重構的實現控制等。3網絡傳輸結構管理，包括波長路由管理、波長變換的控制管理等，這是光域實現網絡無阻塞連接和重構的關鍵。關鍵詞：密集波分復用關鍵技術光放大技術、功率均衡技術、光合波與分波技術節點技術 鐵路工程設計19 / 24目 錄第一章前 言1第二章鐵路DWDM的關鍵技術22.1光放大技術22.2功率均衡技術32.3光合波與分波技術32.4節點技術32.5光纖技術2.6克服色散技術2.7網絡管理技術第三章鐵路DWDM系統設計的主要考慮因素43.1設備選擇43.1.1 光纖43.1.2 終端設備43.1.3

10、 DWDM設備43.2 DWDM系統的網絡結構63.3光纖段跨距和衰減73.4 光接收信噪比7第四章 京九鐵路DWDM系統的設計84.1鐵路DWDM系統的構成84.2各項指標的計算分析84.2.1 色散84.2.2 衰耗94.2.3 光信噪比(OSNR)的計算9第五章結論10參考文獻10第一章 前 言在通信事業飛速發展的今天,各種新型的電信業務,如個人通信業務、商業數據、Cable-TV、視頻點播與日益壯大的網絡,對傳輸容量的需求與日俱增。在不久的將來,話音與數據的比例會從1:0.4變為1:20,這需要數倍甚至數十倍地增加系統容量。面對這一需求,可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使傳輸容量比單波

11、長傳輸增加幾倍至上百倍的DWDM技術應運而生,它解決了傳輸寬帶緊這一“瓶頸”問題,成為當今電信網發展的新熱點。所謂技術就是為了充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源，根據每一信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器）將不同特定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸，在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。為了區別于傳統的系統，人們稱波長間隔更緊密的系統為密集

12、波分復用系統（）。目前，技術已成為通信網絡帶寬高速增長的最佳解決方案，今后無論是廣域網、城域網還是接入網，都將以系統為傳輸平臺，基于的光傳送網將構成整個通信網的基礎物理層，因此了解和掌握技術，把它更好地應用到傳輸網絡的建設中就變得更為迫切。DWDM技術是利用單模光纖的帶寬以與低損耗的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在光纖同時傳輸。與通用的單信道系統相比，DWDM不僅極提高了網絡系統的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優點，特別是它可以直接接人多種業務。通常把光信道間隔較大的復用稱為光波分復用(WDM)，再把在同一窗口道問隔較小的復用稱為密集波分復用(D

13、WDM)。隨著科技的進步，現代的技術甚至可以實現波長間隔為零點幾個納米級的復用，因此把波長間隔較小的8個波、16個波、32乃至更多個波長的復用稱為DwDM。發送端的光發射機發出波長不同而精度和穩定度滿足一定要求的光信號，經過光波長復用器復用在一起送入摻鉺光纖功率放大器(摻鉺光纖放大器主要用來彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發送功率)，再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據情況決定有或沒有光線路放大器，到達接收端經光前置放大器(主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離)放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。DWDM 原理概述DWDM 技術是利用單模光纖的帶寬以與低損耗

14、的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在光纖同時傳輸。與通用的單信道系統相比，密集 WDM （ DWDM ）不僅極提高了網絡系統的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優點，特別是它可以直接接入多種業務更使得它的應用前景十分光明。在模擬載波通信系統中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統的傳輸容量，通常利用頻分復用的方法。即在同一根電纜中同時傳輸若干個信道的信號，接收端根據各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個信道的信號。同樣，在光纖通信系統中也可以采用光的頻分復用的方法來提高系統的傳輸容量。事實上，這樣的復用方法在光纖通信系統中是非常有效的。與模擬的載波通

15、信系統中的頻分復用不同的是，在光纖通信系統中是用光波作為信號的載波，根據每一個信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，從而在一根光纖中實現多路光信號的復用傳輸。由于目前一些光器件（如帶寬很窄的濾光器、相干光源等）還不很成熟，因此，要實現光信道非常密集的光頻分復用（相干光通信技術）是很困難的，但基于目前的器件水平，已可以實現相隔光信道的頻分復用。人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的復用稱為光波分復用（ WDM ），再把在同一窗口道間隔較小的 DWDM 稱為密集波分復用（ DWDM ）。 隨著科技的進步，現代的技術已經能夠實現波長間隔為納米級的復用，甚至可以實

16、現波長間隔為零點幾個納米級的復用，只是在器件的技術要求上更加嚴格而已，因此把波長間隔較小的 8 個波、 16 個波、 32 乃至更多個波長的復用稱為 粗波分復用（CWDM ）。發送端的光發射機發出波長不同而精度和穩定度滿足一定要求的光信號，經過光波長復用器復用在一起送入摻鉺光纖功率放大器（摻鉺光纖放大器主要用來彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發送功率），再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據情況決定有或沒有光線路放大器，到達接收端經光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離）放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。第二章 鐵路DWDM的關鍵技術技術與技術相

17、比，具有超大容量信息傳遞、節約日益匱乏的光纖資源、網絡平滑擴容、超長中繼距離和上下兼容性好的特點，這些特點能夠得以實現需由以下技術來支持：2.1 光放大技術對于長距離的光傳輸來說，光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素，而光放大器（）的出現和發展克服了光功率受限這一高速長距離傳輸的最大障礙，這是光通信史上的重要里程碑，是目前大容量長距離的系統在傳輸技術領域必不可少的技術手段。光放大器的開發成功與其產業化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果，它大促進了光復用技術、光孤子通信以與全光網絡的發展。顧名思義，光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現光電變換與電光變換，即O/E/O變

18、換。有了光放大器后就可直接實現光信號放大。光放大器主要有3種: 光纖放大器、拉曼放大器以與半導體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的(如圖4所示)。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶; 摻銩光纖放大器的增益帶是S波段; 摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會發生非線性效應喇曼散射。在不斷發生散射的過程中， 把能量轉交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個分布式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬

19、可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當昂貴。半導體光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理與半導體激光器相類似。其工作帶寬是很寬的但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實用了，但產量很小。光放大器主要有2種，半導體放大器與光纖放大器。半導體放大器分為諧振式和行波式；光纖放大器分為摻稀土元素光纖放大器和非線性光學放大器。非線性光學放大器分為拉曼（SRA）和布里淵（SBA）光纖放大器。對于長距離的光傳輸來說，隨著傳輸距離的增長，光功率逐漸減弱，激光器的光源輸出不超過3dBm，為了保證一定的誤碼率，接受端的接受光功率必須維持在一定的值上，例如28dB

20、m，因此光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素。光放大器（OA）的出現和發展克服了高速長距離傳輸的最大障礙光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。OA的主要形式有半導體光放大器（SOA）和摻鉺光纖放大器（EDFA）兩種，前者近來發展速度很快，已經逐步開始商用，并顯示了良好的應用前景；后者較為成熟，已經大量應用，成為目前大容量長距離的DWDM系統在傳輸技術領域必不可少的技術手段。WDM系統對EDFA有一個特殊的要求增益平坦，因為通常情況下，EDFA在155um波長窗口的工作帶寬為3040nm，將它用于WDM系統時，因各信道的波長不同而有增益偏差，經過多級放大后，增益偏差累積，低電平信道信號的S

21、NR惡化，高電平信道信號也因光纖非線形效應而使信號特性惡化，最終造成整個系統不能正常工作。因此，要使各個信道上的增益偏差處在允許的圍，放大器的增益必須平坦。摻鉺光纖放大器（）等光子技術的發展和實用化，為密集波分復用（）設備迅速走向實用并蓬勃發展提供了條件。在摻鉺光纖放大器（）實用化以前，為了克服光纖傳輸中的損耗，每傳輸一段距離，都要進行“再生”，即把傳輸后的弱光信號轉換成電信號，經過放大、整形后，再去調制激光器，生成強度放大的光信號再進行傳輸。隨著傳輸碼率的提高，“再生”的難度也越來越大，成了信息傳輸容量擴大的“瓶頸”。摻鉺光纖放大器的實用化，不僅實現了直接光放大，節省了大量的再生中繼器，使得

22、傳輸中的光纖損耗不再成為主要問題；同時使傳輸鏈路“透明化”，簡化了系統，成幾倍或幾十倍地擴大了傳輸容量，促進了真正意義上的密集波分復用技術的飛速發展，是光纖通信領域上的一次重大革命。如下圖，是一種典型的雙泵浦源的摻餌光纖放大器：2.2 功率均衡技術在光網絡中，從本地節點上路的光信號與其它由于傳輸了不同距離、從而光功率不同的一些信號復用在一起傳輸，即使是復用在一起傳輸的光信號，傳輸一段距離后，由于、光濾波器和光開關等器件對各波長的響應略有不同，它們的功率也可能不同，不同功率的波長信號經過級聯系統后，某些波長的功率將可能進一步降低，使該信道性能惡化。此外由于光網絡的上下話路、重新配置或網絡恢復等原

23、因，使進入節點的各個波長通道的光功率也存在差異，由于光信號要經歷多個節點和鏈路，各個波長通道之間的光功率差異產生累積，導致各個光信道的信噪比不一致，使得系統服務質量受到影響，甚至使某些信道劣化到不可接受的程度，因此在光網絡中有必要在節點處對每個波長的光功率進行均衡，以保證通信質量，光網絡中光功率均衡是光網絡一個重要研究容。利用損耗特性和放大器的增益波長特性相反的增益均衡器來抵消增益的不均勻性稱為增益均勻技術。這種技術的關鍵在于放大器的增益曲線和均衡器的損耗特性準確吻合，使綜合特性平坦。現在用的增益均衡器主要有標準光濾波器、介質多層模濾波器、光纖光柵與平面光波導等。增益均衡用的光纖光柵是一種長周

24、期光纖光柵。其光柵周期一般為數百微米。其損耗峰值波長和半功率點寬度可以由紫外光照射量或光柵長度來控制。因此，通過多個長周期光柵組合，可以構成具有與EDFA增益波長特性相反的增益均衡器。使用該技術，在1528nm到1568nm的40nm帶寬，可以實現增益偏差在5%以的帶寬增益平坦的EDFA。2.3光合波與分波技術光合波技術和分波技術分別是通過光復用器和光分解器來完成。光復用器將不同波長的發送信號混合在一條單獨的光纖上，而分解器則將混合信號分解為接收器的分支波長。光復用器和光分解器在超高速、大容量波分復用系統中起著關鍵作用，其性能的優劣對系統的傳輸質量有決定性影響。系統對其要：（）損耗與其偏差小；

25、（）信道間的串擾小；（）低的偏差相關性。DWDM系統中常用的光合波分波器主要有介質薄膜干涉型、釋放光柵型、星型耦合器與光照射光柵、陣列波導光柵等。2.4節點技術光傳送網中的節點分為光交叉連接（）節點、光分插復用（）節點和混合節點（同時具有和功能的節點）。節點的功能類似于網絡中的數字交叉連接設備（），只不過是以光波信號為操作對象在光域上實現的，無需進行光電轉換和電信號處理。在未來的全光通信網絡中，起著十分重要的作用，當光纜中斷或節點失效時，能自動完成故障隔離、重選路由、重新配置網絡節點等功能，當業務發展需要對網絡結構進行調整時，可以簡單迅速地完成網絡的調度和升級。節點的功能類似于網絡中的數字分插

26、復用設備（），它可以直接以光波信號為操作對象，利用光波分復用技術在光域上實現波長信道的上下。2.5光纖技術這里所說的“光纖技術”是指在進一步研究摻鉺光纖特性的基礎上，通過改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益特性。光纖技術除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴寬增益帶寬。（1） 摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級分布改變，加寬可放大的頻率圍。普通的以硅光纖為基礎的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的圍，通過摻鋁，可以將平

27、坦區的圍擴展為1540nm到1560nm。（2）氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器，可以將增益的平坦區的波段擴展到15301560nm，在這30nm的區域，增益的平坦度達到15dB。（3）摻鉺碲化物光纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長波長一側移動。（4）摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔（Y），由于釔（Y）可以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬，可以獲得05dB以

28、的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數小于5dB。（5）混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進行組合，制作混合型EDFA。這種組合方式，不僅可以提高設計的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達到最佳。在DWDM光傳送網絡中，應根據系統使用的信道數、系統的要求來選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對于8個信道600km長度的DWDM系統，使用摻鋁EDFA的較多。2.6克服色散技術在1550nm波長附近，G652光纖的色散典型值為17ps/nmkm。當光纖的衰減問題得到解決以后，色散受限就變成了決定系統傳輸距離的一個主要問題。DA技術

29、即色散容納技術，就是通過一些技術手段減少或消除色散的影響。一般來說，主要使用以下的幾種解決方法。壓縮光源的譜線寬度光源的譜線越寬，光纖色散對光脈沖的展寬越大。因此通過選用頻率啁啾系數小的激光器，可以減少傳輸線路色散的影響。頻率啁啾是單縱模激光器才有的系統損傷。減少光源啁啾系數的一個有效的方法是，減少外調制的激光器，它是由一個恒定光源和一個光調制器構成的，通過使用恒定光源，避免了直接調制時激勵電流的變化，從而減少了光源發出光波長的偏移，達到降低頻率啁啾系數的目的。目前在WDM系統中，幾乎所有的光源使用的均為外調制激光器，可以在不采用其他色散調節技術的情況下，在G652光纖上開通25Gbit/s系

30、統無再生中繼傳輸600km以上。色散補償光纖的運用色散補償光纖（DCF）是一種特制光纖，其色度色散為負值，恰好與G652光纖相反，可以抵消G652常規光纖色散的影響。通常這類光纖的典型色散系數為90ps/（nmkm），因而DCF只需在總線路長度上占G652光纖的長度的1/5，即可使總鏈路色散值接近于零。通常認為采用DCF來進行色散補償是一種十分簡單易行的無源補償方法，特別是對于波分復用系統，其成本可以由多個波長的系統分擔，更顯其優越性。3選用新型的光纖由于G652光纖出現的比較早，鋪設的較多，因此WDM技術比較多地考慮如何利用該光纖擴容的技術。現在新布放的光纖多為更加適合于WDM光傳輸的G65

31、5光纖或大有效面積（LEAF）光纖。G655光纖的零色散點在1550nm窗口中間，使該窗口的色散系數和衰減系數均更加適合于DWDM技術的應用。2.7網絡管理系統1網絡與其各組成系統的電氣特性的監測，包括對光信號功率變化與波長的穩準度、系統噪聲與非線形效應、系統的傳輸色散與衰減、系統各單元部件的接口狀態等的監測，還包括對網絡的部件單元工作狀態的控制等。2網絡的故障監測與保護自愈管理，包括局部或全局的故障診斷和故障節點或路由隔離、自適應時保護倒換和網絡自愈、重構的實現控制等。3網絡傳輸結構管理，包括波長路由管理、波長變換的控制管理等，這是光域實現網絡無阻塞連接和重構的關鍵。第三章 DWDM系統設計

32、的主要考慮因素3.1設備選擇3.1.1光纖：高速率的系統要求光纖具有小的色度色散、小的偏振模色散和工作波長區的色度色散不能為零。我國已建的近百萬公里光纜線路采用的光纖，基本上全是單模光纖，這種光纖在波長的衰減很低，工作波長區的色散也不為零，但它在波長的色度色散高達（）（），因此，光纖適合傳輸波道基礎速率為的系統。在我國的光纜網中，有極少量的色散位移單模光纖，這種光纖可以傳輸單波道時分復用的、系統。當用來傳輸多波道的波分復用系統時，由于光纖工作波長區的色度色散為零，會產生四波混頻非線性影響，所以光纖不適合用于光波道較多的系統。3.1.2終端設備：由于光分插復用器（）和光交叉連接設備（）尚未達到商

33、用，還不能用組成全光網層面，目前只能將系統用作線路傳輸設備，與終端設備結合起來，在層面上組織傳輸網，因此，要涉與到設備即終端設備的選型問題。終端設備一方面需要與現有的傳輸平臺或電信業務連接，另一方面需要與設備連接，這就要求設備的上下兼容性要好，同時還要考慮到網管等方面的因素。3.1.3 設備：設備的選型主要應從設備制式、波道數量、波道系統速率、技術性能指標和網管性能等方面考慮。設備有開放式和集成式兩種制式，開放式組成的系統終端接入符合接口的終端設備，通過波長轉換器接入合波器。合波器將接入個波道的信息集合起來送入光纖，經過多個光線路放大器傳輸至電再生器站的分波器。分波器將始端輸入的個波道分開，各

34、波道的信號通過具有功能的波長轉換器進行再生、定時和整形后，再輸入到下一個電再生段，以此過程一直傳輸到復用段或鏈路的終端，按始端的波道序號接至所對應的終端設備。開放式系統有兩個主要特點：一是在系統中采用了波長轉換器，使之能夠兼容不同工作波長、不同廠商生產的設備；一是利用波長轉換器替代了的電再生器，使一條光纖通信鏈路的線路傳輸系統，全部由設備組成，只在鏈路的終端接入設備，這對于網絡的組織、擴容、管理、維護等均非常有利。集成式系統也有兩個主要特點，一是不采用波長轉換器；二是仍使用的電再生器。因此它必須終接規定工作波長的設備，在線路傳輸系統中因接入有的再生器，所以這種系統就不具備上述開放式系統的優點，

35、故在工程設計中宜選用開放式系統的設備。另外還有幾點需特別考慮：.系統是一個頻域上的模擬系統，每段都引入一些噪聲，中繼段距離不同時，引入的噪聲就會不同，只有合理設計光中繼段的距離和電再生段中級聯的數目，才能確保滿足系統要求，因此，要特別重視光路設計。.由于系統采用的是光復用解復用，在傳輸過程中沒有經過任何的電光轉換，因此，對網絡傳輸性能要求大大提高。. 網絡應優先選用具有兼容性能的開放式設備。當用光纖傳輸時，波道基礎速率宜為；用光纖傳輸時，波道基礎速率可為或與以上系統。.系統的波長分配與其每個波長的功率分配，如果設計不合理，在以后的擴容過程中就會導致新增波長的功率配置困難，甚至影響到整個網絡的擴

36、容。3.2 DWDM系統的網絡結構DWDM系統可用于多種網絡拓補結構,例如點對點和環形。 DWDM系統的總體結構,根據標準、應用方式的不同,分為開放式和封閉式兩類。 開放式DWDM傳輸系統在發送與接收部分采用了波長轉換器,將既有SDH、PDH的G.957、G.955標準轉換成G.692標準,以達到利用既有設備的目的。這種系統組成方式價格較貴,但組網靈活性較大。開放式DWDM傳輸技術與設備的進展,使既有SDH、PDH設備得以棄分利用,它們的結合成為迅速拓展光傳輸容量的有效手段。 封閉式DWDM傳輸系統沒有波長轉換器,也就是說,整套系統采用G.692標準。這種系統組成方式比較經濟,但組網不太靈活,

37、無法利用既有的SDH、PDH傳輸設備。開放式系統如下圖所示：開放式DWDM系統圖光波長轉換單元OTU(OpficM Transponder Unit)的主要功能是將接入路或多路客戶側信號經過匯聚或轉換后，輸出符合rrUT G6941建議的DWDM標準波長或符合ITuT G6942建議的CWDM 標準波長，以便于合波單元對不同波長的光信號進行波分復用。光合波和分波單元的要功能是將不同波長的光信號進行合波或分波處理。光分插復用單元的主要功能是從合波光信號中分插出單波光信號，送入光波長轉換單元；同時將從光波長轉換單元接收的單波光信號復用進合波光信號。光纖放大器單元的主要功能是對合波光信號進行功率放大

38、，以延長光信號的傳輸距離。光監控信道單元的主要功能是傳送并處理系統的開銷信息，部分光監控信道單元還可以完成時鐘信號的傳送功能。系統控制與通信單元主要功能是協同網絡管理系統對設備的各單板進行管理，并實現設備之間的相互通信。系統控制與通信單元是設備的控制中心。光保護單元的主要功能是實現DWDM 系統的網絡自愈保護，保護方式包括：光線路保護和光通道保護。輔助功能單元包括可調光衰減、多通道光譜分析單元、電源環境監測單元。3.3 光纖段跨距和衰減 對于陸地DWDM系統,無電再生的最大傳輸距離一般由系統的色散容限所確定；系統對光信噪比的要求決定了最大跨距長度和最多跨距數。僅從光信噪比的要求來考慮,一般情況

39、下,跨距多的鏈路不宜采用長跨距,因為長跨距會使光信噪比(OSNR)迅速惡化；而需要長跨距傳輸鏈路的無電再生最大傳輸距離不宜過長,至少比短跨距情況下的總傳輸距離要短。3.4光接收信噪比 光接收信噪比(OSNR)的定義為光接收信號功率與光噪聲功率之比。 光放大系統中,理想的OSNR為22dB。通常,光信噪比取值20dB。 第四章 京九鐵路DWDM系統的設計系統的工程設計不僅要考慮網絡合理因素，還要考慮到電信業務發展對網絡帶寬和傳輸速率的未來需求、現有資源的利用、與現有網絡的連接以與經濟效益等因素。4.1 京九鐵路DWDM系統的構成 京九鐵路DWDM系統是利用京九線既有20芯G.652光纜線路的兩芯

40、,在1550nm窗口新設的DWDM162.5Gb/s系統。采用開放型的波長配置,全線設2個復用段,共分為5個光放大段。圖3為京九線(-段)DWDM光傳輸系統構成圖。從圖中可以看到京九鐵路DWDM系統在、間設置2.5Gb/s SDH復用設備,并配備相應的電接口,-設3155M,-設6155M、632M直達電路、ADM作轉接。 4.2 各項指標的計算分析 4.2.1色散 G.652光纖的色散系數為20ps/(nm.km),參照技術規的要求,本工程波分復用設備采用的色散容限為7200ps/nm、1200ps/nm、12800ps/nm,復用段距離可達360km、600km、640km。4.2.2衰耗

41、 至通信站4復用段,采用435dB 配置,即光纜線路中繼跨段最大容許衰耗AL取35dB。本復用段光路由總長432.5km,其中最大光中繼跨段(通信站3-通信站4)的線路衰耗為28.55dB,加上該段中的4個光纖活動連接器損耗2dB（按每個活動連接器損耗0.5 dB計算）,考慮3dB維修余量,全程衰減33.55 dB,小于AL ;其余各段均能滿足衰耗要求。 通信站4至復用段,采用140dB配置,即光纜線路中繼跨段最大容許衰耗PL取40dB。本段光路由總長136.2km,光纜衰耗33.24dB,線路中間計有8個光纖活動連接器,按每個活動連接器損耗0.5dB計算,全程線路凈衰耗為37.24dB,再考

42、慮3dB維修余量,通信站4至跨段線路衰耗為40.24dB,超過PL值。本設計將該的2個活動接頭熔接成固定接頭,可以減少1dB線路衰耗,使本復用段滿足10dB配置要求。4.2.3光信噪比(OSNR)的計算當光放大器增益恰好補償中繼段光通道衰減時,OSNR按最惡劣情況表示如下： OSNR=Plout-L-NF-10logN-10log (hc2/3) 式中：Plout 為每路光輸出功率； L為兩個光線路放大器(EDFA)之間(跨距間)的光通道衰減； NF為光線路放大器的噪聲系數,本工程取5dB； N為跨距段數； h為布朗克常數6.62610-34 J.S, c為光速,為光波長寬度。 當=0.1nm

43、時,10log (hc2/3=8(dB) 對于45 dB中繼段衰耗配置,L=35dB,N=4, 若Plout=9 dB, 則OSNR=21 dB； 對于10dB中繼段衰減耗配置,L=40 dB,N=1,若Plout=9 dB, 則OSNR=22 dB。 系統設備能滿足實際工程關于OSNR20 dB的要求。 第五章 結論DWDM技術已開始在我國鐵路通信網規模應用。目前,浙贛線DWDM系統已投入應用,武廣、新長線也正在建設中。DWDM真正實現了數字傳輸體制的的世界標準,可在光纖上承載更多的信號；DWDM具有良好的兼容性,可完全兼容既有SDH、PDH；開放的DWDM采用了靈活的組網方式,使網絡結構與設備大大簡化,降低了聯網成本。DWDM已不僅成為解決容量問題的手段,而且將加速各種新業務的發展。DWDM的應用將給通信事業帶來新的飛躍DWDM系統結構分析DWDM從結構上分，目前有集成系統和開放系統。集成式系統：要求接入的單光傳輸設備終端的光信號是滿足G692標準的光源。開放系統，是在合波器前端與分波器的后端，加波長轉移單元OTU，將當前通常使用的G957接口波長轉換為G692標準的波長光接口。這樣，開放式系統采用波長轉換技術？使任意滿足G957建議要求的光信號能運用光電