从网络需求看长途波分技术的发展

胡昌华

　　长途骨干传输网是用于城市间（或城域网间）业务传送的电信基础网，传送距离从几十公里到数千公里，它是运营商全程全网有效开展业务的基础网络。正如电信网由电话网、数据网发展到综合业务网一样，传输网也由电话网的附属网络发展成为面向多业务、独立运营的电信基础网。长途骨干传输网不仅要完成长途电话局之间数以万计的话路业务的传送，还要完成城市间高速数据业务（ＩＰ、ＡＴＭ）的传送和全网同步信号的传送。

　　长途骨干网应满足以下几方面要求：

　　中长期的容量储备；

　　长距甚至超长距的覆盖；

　　多业务的高效接入；

　　丰富的运营、维护功能和高效的系统保护能力。

一、长途传输干线的容量

　　长途骨干传输网的建设要求既能满足目前业务增长的需求，又能满足今后几年甚至更长时间的业务发展需求。但是，长途骨干传输网具有光纤资源稀缺性和对网络容量需求存在一定的不确定性，无法准确地估计未来较长时间内业务容量和业务种类的需求。这就要求干线传输设备必须具有较大的初期容量和终期容量，同时在扩容和业务扩展时保护前期投资，不能中断网上业务。目前，ＤＷＤＭ应用波段已经从Ｃ波段扩展到了Ｌ波段，容量从早期的４０Ｇ、８０Ｇ、３２０Ｇ发展到了１６００Ｇ。例如，１．６Ｔ的实现采用了模块叠加方式，即Ｃ波段８０波＋Ｌ波段８０波，单波容量为最大１０Ｇ，这种方式很好地解决了长途干线在容量和在线扩容的问题，满足未来较长时间内的业务发展需求。

二、长途传输干线的传输距离

　　长途骨干的建设应尽量减少再生站和光放站的数量，满足各种地理环境对传输距离和传输质量的要求，以最大程度地降低设备投资和运维成本。目前，在新一代ＤＷＤＭ传输系统中，超长距无电中继传输技术已经成为骨干传输网络的焦点。

　　１、ＥＦＥＣ技术

　　ＦＥＣ技术可以提高系统接收端的信噪比，在长途传送网中获得了比较普遍的应用，特别是带外ＦＥＣ技术，可使ＯＳＮＲ提高４－６ｄＢ左右。为了实现超长距离的传输，还必须在此基础上进一步提高编码纠错能力，如目前开始应用的ＥＦＥＣ（增强ＦＥＣ），采用了内码和外码两次纠错，可等效提高系统信噪比７－９ｄＢ。

　　２、ＲＡＭＡＮ技术

　　ＲＡＭＡＮ技术通过光纤的高阶非线性受激ＲＡＭＡＮ效应进行信号的放大，具有全波段可放大特性和可利用传输光纤进行在线放大的优点，在ＤＷＤＭ系统中也得到了广泛的应用。但是，随着传输容量尤其是复用波长数目的增加，光纤中传输的光功率越来越大，由ＲＡＭＡＮ引起的非线性效应也越来越强，容易产生信道串扰而使信号失真，因此在实际应用中大多采用分布式光纤ＲＡＭＡＮ放大技术，降低信号的入射功率，同时保持适当的光信号信噪比。为了避免长距离传输过程中，由于ＲＡＭＡＮ放大器引起的信号小幅度失真的积累，目前ＲＡＭＡＮ放大器在现有网络中主要应用于提高点对点单跨距的能力上。

　　３、编码技术

　　由于Ｒａｍａｎ放大器特性的不完美性和昂贵的价格，使人们继续在编码方式上寻找突破口，以期获得更加安全和廉价的方法来提高传送距离，于是在传统ＮＲＺ编码方式的基础上提出的Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ编码技术就属于这样一种技术。Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ编码由ＮＲＺ编码采样而成，它在编码过程中引入了采样时钟，对编码进行了进一步整型，天然地增强了抖动抑制能力。此外，Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ还通过啁啾和扩展频谱来降低谱功率密度，减少产生非线性效应的因素。啁啾调制一方面展宽了Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ码的频谱，另一方面还补偿了非线性效应产生的相位变化，从而抵消了非线性带来的信号幅度波形的变化。如图１所示，Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ编码后更窄的脉冲信号增加了时域上的间距，减少了码间干扰，从而提高了系统对ＰＭＤ的容忍能力。

　　Ｓｕｐｅｒ ＷＤＭ眼图张开的程度好于ＮＲＺ码。眼图的上下边沿与ＯＳＮＲ相关，上下边沿越厚表示信号噪声越大，眼图张开程度的提高等效于将上下边沿变窄了，也就等效于提高了信噪比。抖动的抑制能力可以从眼图的左右边沿的改善程度看出来，抖动抑制得越好，眼图左右边沿越薄，眼图中散点越少，也越加清晰。

　　通过这些技术上的改进，可使无电中继传输距离大幅提高，如ＯｐｔｉＸ １６００Ｇ可实现１０Ｇ波长４０００千米无电中继传输。

三、长途传输干线承载的业务

　　随着ＩＰ数据业务的快速增长，业务信号直接在光纤上承载可以形成十分简单统一的网络层次。这是一种最简单和直接的体系结构，它省去了中间的ＡＴＭ层和ＳＤＨ层，减化了层次，减少了网络设备。但是，由于光纤资源特别是干线的光纤资源具有稀缺性，因此必须提高光纤或波导的利用率，例如在长途传输网中引入透明复用技术，将各种子波长业务汇聚成２．５Ｇ／１０Ｇ的波长业务，在增加系统接入能力的同时，大幅提高系统的带宽利用率。同时，还应该提供多速率和任意速率的波长转换板，使运营网络可通过很少的板件种类，即可灵活地开展各种业务的接入，接入业务的速率可随着用户业务的增长而增加，系统扩容不需因硬件更改而中断业务。

四、高效、方便的维护特性

　　现有网络的复杂性给用户维护带来了不少的困难，增加了电信运营维护的成本。据统计，目前的电信维护费用已经占到设备后期使用费用的７０％，如何降低维护成本是运营商关注的重点，因此高效、方便的维护特性在运营竞争中起到举足轻重的作用，特别是长途传输设备，由于距离、站点等物理环境复杂，必须具备高效方便的维护特性，使用户及时了解和调整网络的状态，使其处于最佳工作状态，而在系统出现故障时能够快速定位故障区段、位置，保证业务的可靠传输。

　　１、ＡＧＣ、ＡＬＣ

　　ＡＧＣ是自动增益控制，主要针对放大器实施增益调节，属于单板级别；ＡＬＣ是自动损耗控制，通过调节线路衰耗来保证接收功率，它是通过软硬件结合实现的，属于系统级别。通过ＡＬＣ、ＡＧＣ的共同配合，可对系统功率进行调节，保障线路功率基本保持一致，减低由于线路或系统性能劣化对线路造成的影响。

　　２、内置光谱分析单元

　　在以前，管理员只能通过告警和性能来了解网络的运营状态，而对网络运行的具体情况一无所知。往往是，表面上线路功率没有改变，依然有光信号，但实际情况却是某些波长已经掉波，或各波长由于功率歧变、非线性效应等因素导致功率平坦度或ＯＳＮＲ已经严重劣化，这些都为后续的网络故障埋下了隐患。光谱性能是反映网络优劣的最底层参数，在ＤＷＤＭ网络中，掌握网络各监测点上的ＯＳＮＲ、光功率、中心波长等参数，基本可判断出网络的性能和故障位置。采用内置光谱分析仪，可以帮助维护人员及时地了解到ＤＷＤＭ网络的运行状态，从分析仪上报的数据可以了解ＯＳＮＲ、光功率和光谱特性，设备的运行状态一目了然。

　　３、ＯＴＤＲ在线光路性能监测

　　ＯＴＤＲ通过不同连接点的反射谱进行线路光纤损耗、光连接器损耗的测量，并可精确地确定光路中断点的位置和断点类型，使光纤线路的维护和监控工作变得轻松。我们知道，长途波分所经过的地理环境十分复杂，维护力量和设备配置不均，通过ＤＷＤＭ设备的内置ＯＴＤＲ等设备，可以减少仪表或维护人员的投资，方便光纤线路的维护和监测。

　　４、传送ＰＤＨ时钟

　　现代网络对同步时钟提出了严格的要求，实现成本也较高。传统的时钟传送方式主要是通过ＰＤＨ设备来完成的。由于ＰＤＨ设备技术落后，早已成为各大运营商的主要网改对象，而且采用ＰＤＨ传送时钟还需要额外占用光纤资源，如果能在长途传送设备中廉价地提供同步时钟传输通道，不失为一种明智的选择。例如，ＯｐｔｉＸ １６００Ｇ系统可以双向传送三路２Ｍ ＰＤＨ时钟，并可在任何站点选择上下或者穿通，为时钟网络传送提供了一种新的解决方案，该方案还可根据时钟的优先级别，实现时钟单板的１＋１保护，对时钟信号可采用双发或双发选收的方式进行保护。

　　总的来看，针对长途波分系统的需求主要体现在三个方面。一是“更远”，通过各种技术提高系统的长距、超长距组网能力；二是“更大”，要求容量大，扩展方便，支持网络中长期的需求；三是“更强”，包括多种业务接入能力和维护特性。这三个方面也是运营商选型和设备开发的主要方向。

----《通信世界报》