DWDM密集波分复用系统在通信传输系统的应用设计

高伟

摘要：本文论述了目前通信传输系统中重要的密集波分复用技术（DWDM）的各项关键性技术指标，从技术和应用层面分析设备选型、组网特点及管理策略。

关键词：密集波分复用技术；DWDM；光纤传输

近些年，随着国际互联网、跨国高清视频、高清电话电视会议以及高清流媒体的一系列新型业务的发展，市场对大容量、高性能网络传输的需求剧增。密集波分复用技术（DWDM）是一种能在一根光纤上同时传送多个携带数字信号信息的光纤通信技术，其通过在光纤上增加波长，实现系统扩容。下面就DWDM系统在电信网络工程设计中的设备选型、网络结构、站段配置、传输指标等主要问题进行分析。

一、设备选型分析

在目前电信网络工程设计中偏向于采用开放式系统的设备。开放式系统的特点是在系统中采用了波长转换器，利用波长转换器替代了SDH的电再生器，使一条光纤通信链路的线路传输系统，全部由DWDM设备组成，在链路的终端接入SDH设备。

DWDM系统目前可商用波道基础速率的有2.5Gbit/s和10Gbit／s两种。工程中选定波道的基础速率，一方面要与传输容量需求有关．还要与所使用的光纤种类密切相关。国内目前广泛使用的达到上百万公里光缆路由，很大部分为G.652单模光纤，它在1550纳米波长的色度色散高达18~20ps／（nm?Km），又因为偏振模色散没有较严格的指标要求，有些光纤的偏振模色散值还会明显的偏高。所以，G.652光纤适合传输基础波道速率为2.5Gbit／s的密集波分复用系统。而用来传输10Gbit／s的密集波分复用系统系统，则须通过对色度色散进行补偿来实现和满足技术指标要求，另外，必须加测光纤的偏振模色散是否满足系统指标要求。在电信通信的光传送网中，也在使用数量较少的G.653，这种G.653色散位移单模光纤用于光波道较多的DWDM系统传输时产生四波混频非线性影响，所以G.653光纤不适合使用。目前，出于系统的要求已改用G.655非0色散位移单模光纤。此类光纤在保持G.652、G.653光纤的优点同时，也克服了上述两种光纤的缺点，所以G.655非零色散光纤光纤非常适合基础速率为2.5Gbit／s、10Gbit／s的密集波分复用DWDM系统。

DWDM系统商用设备已有8、16、32波，密集波分复用DWDM系统中的光放，采取了自动增益控制措施，当系统中波道数量发生减少或增加变化时，对已开通业务的波道和系统整体都不会产生不良影响。例如某项目设计中拟采用了8波的密集波分复用DWDM系统，其光放大器、分波器和合波器均按8波配置设备，初期配置的波道数可按项目前期设计需求配置SDH数字同步传输终端设备，以后根据业务量增长的需要，利用闲置的波道上进行系统扩容。

二、传输系统组织与网络架构

目前，DWDM还不能组成全光网层面，只能将DWDM系统用作线路传输设备，与SDH终端相结合，在SDH层面上组织传输网。

DWDM系统的传输容量巨大，一个系统能承载几十万条话路。所以提高传输系统的可靠性应是网络应用和工程项目设计中要考虑的首要问题。每年，光缆通路的线路故障约每千公里1次，每次修复和抢通历时约为6个小时。线路光缆故障绝大多数是被外部机械损伤所致，并且多因市政施工、野蛮开挖导致的整根光缆的全部纤芯折断或损伤。凭借光缆本身光纤组成的光纤传输系统很难成为有效保护传输网的根本安全性。建议在电信的密集波分复用系统DWDM的应用中，在局点到局点间采用了双光缆、不同路由（l＋l保护）的组网方式。因为同时阻断两条不同物理路由上光缆的概率很小，所以这种结构和保护方式的光纤传输网的安全性和可靠性会比较高。若在多个局点之间建造高安全性和可靠性高的传输通道，建议采用环形网的结构来实现自愈功能，利用密集波分复用系统DWDM系统的光波道，组成通道或复用段保护环。

三、站段与增益配置

密集波分复用DWDM的传输系统有四个“站”，即转接站、再生站、终端站和光放站，由此组成了三个“段”，即复用段、再生段与光放段。根据网络结构和通路组织的安排对转接站和终端站进行配置。在转接站和终端站内配置密集波分复用系统的分波器、合波器、波长转换器、SDH的分插复用器或终端复用器等等。光放站和再生站根据密集波分复用设备的传输指标要求和所选的光纤的指标、性能进行配置。在光放站内配置符合增益要求的光放大器。还要在再生站内配置分波器、合波器、具有3.R功能的波长转换器（开放式）或SDH的再生器（集成式）。

目前，多数厂商均按等增益对DWDM系统的光放段配置进行设计。以再生段为单元，再生段内各个光线路放大器大多数按照等增益工作方式进行设计，且各路光线路放大器的输出功率电平、接收灵敏度均为同一数值。假如光放段的放大器的增益数值大于光纤衰减，则需要使用光衰减器进行补齐。

目前8、16波密集波分复用系统的光放大器有44dB、33dB、30dB、22dB等多种增益。出于系统的调测和维护的便利性考虑、一个再生段内只能选用一种增益类型的光放大器。根据项目的详细要求，多数情况下采用一个再生段与一种增益参数的放大器进行匹配的方式进行设计。放大器的增益类型由公式G=L（αr＋αc＋αs）＋Ac计算确定。

工程项目中假如使用G.652单模光纤，工作波长为1550纳米时，公式中G=L（αr＋αc＋αs）＋Ac的各项参数可取定为：αr=0.22dB／Km、αc=0.04dB／Km、αs=0.04dB／Km、Ac按1个连接器为0.5dB。

工程项目设计中根据再生段容许的信噪比指标和总色散要求对再生段的长度及其光放段数量按需进行配置。

对于波道基础速率为2.5Gbit／s的密集波分复用系统系统，再生段一般能容许的总色散指标分为12800ps／（nm?Km）和6400ps／（nm?Km）。工程项目设计中若采用G.652单模光纤，1550nm波长的色散系数可设定为20ps／（nm?Km），再生段在上述两档总色散所能达到的最大长度分别为320公里和640公里。再生段内容许的光放大器的增益和光放段数量需满足光波道信噪比的工程指标要求，长度需符合总色散的指标要求。光波道信噪比随光放大器增益的降低和光放段数量的减少而提高，即长距离的容许的段数相对少一些，短距离的容许的段数就多一些。再生段单波光波道一般要求＞或=20dB的信噪比。信噪比的计算与模拟载波通信系统类似，工程项目多采用公式OSNR=58+P0-Nf-G-10lgN进行设计算。

为了简化设计，密集波分系统的8、16波的2.5Gbit／s系统，常用3*33dB、5*30dB、8*22dB和l*44dB作为再生段内光放段的数量增益设计的典型配置，绝大多数情况下不再进行信噪比计算。

四、网管

密集波分复用系统均设有用于监控光放大器的专用监控通道（OSC）。监控通道传输的监控信息在光放大器输入端前面将信息取出，然后在光放大器输出端后面将信息加入。终端站、再生站均可从网管接口取出网管信息。密集波分复用系统中包括同步数字传输设备和密集波分复用设备，最好分别设立各自独立的网管系统。特别是是跨省长途光缆干线，但对于局部DWDM传输系统工程，同步数字传输设备和密集波分复用设备为同一厂商供货，同步数字传输设备的网管能力又允许时，也可将密集波分复用系统的设备作为网元纳入同步数字传输设备的网管系统。

参考文献：

[1]孙强.光纤通信系统及其应用[M].北京：北京交通大学出版社，2005.

[2]金明晔.DWDM技术原理与应用[M].北京：北京电子工业出版社，2003.