光通信集成式密集波分复用(DWDM)系统的优势

一、概述

        传统的光通信系统都是遵循"光－电－光"的工作原理，线路传输速率受电子电路处理信号速率的限制。通常，电子技术处理的（传输）速度以１０Ｇｂｉｔ/ｓ为限，要提高到２０Ｇｂｉｔ/ｓ就相当困难。因此，在光纤通信系统和光纤通信网络中，电子技术就成为其进一步发展的瓶颈。为了克服这一瓶颈，充分开发光纤通信的带宽优势，光波分复用（ＷＤＭ）技术便应运而生。密集波分复用（ＤＷＤＭ）光传输的迅猛发展，得益于光纤承载介质技术的不断创新，光纤由过去标准单模光纤（Ｇ．６５２）、色散位移光纤（Ｇ．６５３），到非零色散位移光纤（Ｇ．６５５），实现了新型的全波光纤（Ａｌｌ－ｗａｖｅＦｉｂｅｒ）。由于光纤制造工艺的改进，基本消除了光纤制造过程中引入的水份，常规光纤在１３８５ｎｍ波长附近由ＯＨ根离子造成的损耗峰消失，使传输率耗从最初的２ｄＢ/Ｋｍ降到０．３ｄＢ/Ｋｍ以下，在１３１０？１６００ｎｍ波段上衰减趋于平坦，光纤可利用的波长增加１００ｎｍ左右，相当于１２５个波长通道（１００ＧＨｚ通道间隔）。

        根据国际电联ＩＴＵ-ＴＧ．６９２建议，ＤＷＤＭ技术是在波长１５５２．５２ｎｍ窗口附近（对应的频率为：１９３．１ＴＨＺ）的１５３０？１５６０ｎｍ波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波（掺铒光纤放大器ＥＤＦＡ对这些光载波能平坦增益），受不同数字信号的调制，将不同波长的光信号复用在一根光纤上传输，大大提高了光纤的传输容量。

二、ＤＷＤＭ系统结构分析

        ＤＷＤＭ从结构上分，目前有集成系统和开放系统。集成式系统：要求接入的单光传输设备终端的光信号是满足Ｇ．６９２标准的光源。开放系统，是在合波器前端及分波器的后端，加波长转移单元ＯＴＵ，将当前通常使用的Ｇ．９５７接口波长转换为Ｇ．６９２标准的波长光接口。这样，开放式系统采用波长转换技术？使任意满足Ｇ．９５７建议要求的光信号能运用光－电－光的方法，通过波长变换之后转换至满足Ｇ．６９２要求的规范波长光信号，再通过波分复用，从而在ＤＷＤＭ系统上传输。

        目前的ＤＷＤＭ系统可提供１６/２０波或３２/４０波的单纤传输容量，最大可到１６０波，具有灵活的扩展能力。用户初期可建１６/２０波的系统，之后根据需要再升级到３２/４０波，这样可以节省初期投资。其升级方案原理：一种是在Ｃ波段红带１６波加蓝带１６波升级为３２波的方案；另一种是采用ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ，在Ｃ波段由２００ＧＨｚ间隔１６/３２波升级为１００ＧＨｚ间隔２０/４０波。进一步的扩容求，可提供Ｃ＋Ｌ波段的扩容方案，使系统传输容量进一步扩充为１６０波。

        国内各大运营商现在网运行的ＤＷＤＭ？大量使用的几乎都是开放式ＤＷＤＭ系统，而实际上，集成式密集波分复用系统，有其自身的众多优点：

１、集成式ＤＷＤＭ系统的合波器和分波器在发端和收端是分别使用的，即：在发端只有合波器，在收端只有分波器，同时在收端和发端均去掉了ＯＴＵ转换设备（此部分费用较大）？因此ＤＷＤＭ系统设备的投资可节省６０％以上。

２、集成式ＤＷＤＭ系统在收端和发端仅使用无源器件(如：合波器或分波器)，电信运营单位可向器件厂家直接订货，减少供应环节，费用更低，从而节省设备成本。

３、开放式ＤＷＤＭ的网管系统负责：ＯＴＭ（主要是ＯＴＵ）、ＯＡＤＭ、ＯＸＣ、ＥＤＦＡ的监测，其设备投资约占ＤＷＤＭ系统总投资的２０％；而集成式的ＤＷＤＭ系统由于无需ＯＴＭ设备，其网管仅负责ＯＡＤＭ、ＯＸＣ、ＥＤＦＡ的监测，可引入更多的厂家进行竞争，其网管费用能比开放式ＤＷＤＭ的网管节省一半左右。

４、由于集成式的ＤＷＤＭ系统的合波波/分波设备为无源器件，便于提供多种业务、多速率的接口，只要业务端设备光端机的波长符合满足Ｇ．６９２的标准，即可以ＰＤＨ、ＳＤＨ、ＰＯＳ（ＩＰ）、ＡＴＭ等任何业务接入，支持８Ｍ、１０Ｍ、３４Ｍ、１００Ｍ、１５５Ｍ、６２２Ｍ、１Ｇ、２．５Ｇ、１０Ｇ等各种速率的ＰＤＨ、ＳＤＨ、ＡＴＭ及ＩＰ以太网？避免了开放式ＤＷＤＭ系统由于ＯＴＵ的原因，而只能使用所购ＤＷＤＭ系统已确定光波长（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）及传输速率的ＳＤＨ、ＡＴＭ或ＩＰ以太网设备？而根本不可能使用其他接口。

５、若将ＳＤＨ、ＩＰ路由器等光传输设备的激光器件模块统一设计为标准几何尺寸的管脚，规范接口，便于维护插拔，且连接可靠。这样，维护人员就可根据集成式ＤＷＤＭ系统波长需要，自由更换特定彩色波长的激光头，为激光头的故障维护，提供了便利条件，避免了以前必须由厂家整板更换这一弊端所带来的高维护费用。

６、彩色波长的光源目前仅比普通１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ波长的光源价格稍贵，如２．５Ｇ速率的彩色波长光源目前要贵３０００多元，但当接入到集成式ＤＷＤＭ系统上使用时，能使造价系统造价降低近１０倍，并且随着彩色波长光源的大量应用，其价格将接近于普通光源。

７、集成式ＤＷＤＭ设备结构简单，体积更小，大约只有开放式ＤＷＤＭ所占空间的五分之一，节省机房资源。 

        综上所述，集成式ＤＷＤＭ系统应大量应用于ＤＷＤＭ传输系统中大量中，并逐步替代开放式ＤＷＤＭ系统的主导地位。考虑到目前已有大量普通光源的光传输设备在网使用，建议可采用集成式与开放式兼容的混合式ＤＷＤＭ，已保护前期投资。

三、ＤＷＤＮ系统的其他功能

１、ＤＷＤＭ系统的光监控信道（ＯＳＣ） 

        在ＤＷＤＭ系统中，采用独立的１５１０ｎｍ波长（速率为２Ｍｂ/ｓ）承载光监控信道（ＯＳＣ），传送网管、公务和监控信息，帧结构符合Ｇ．７０４，实际用于监控信息传送的速率为１９２０ｋｂ/ｓ。０ＳＣ光监控信道是ＤＷＤＭ系统工作状态的信息载体。在ＤＷＤＭ系统中，ＯＳＣ是一个相对独立的子系统，传送光信道层、光复用段层和光传输段层的维护和管理信息，提供公务联络及使用者通路，同时它还可以提供其它附加功能。ＯＳＣ主要包括的子系统功能为：ＯＳＣ信道接收和发送、时钟恢复和再生、接收外部时钟信号、ＯＳＣ信道故障检测和处理及性能监测、ＣＭＩ编解码、ＯＳＣ帧定位和组帧处理、监控信息处理。性能的监测（Ｂ１、Ｊ０、ＯＰＭ、光放监测），可由业务接入终端完成。模拟量监测功能和Ｂ１误码监测功能，提供不中断业务的多路光通道性能监测（包括各信道波长、光功率、光信噪比），适时监测光传送段和光通道性能质量，提供故障定位的有效手段。具有监测放大器的输入光功率、输出光功率、ＰＵＭＰ驱动电流、ＰＵＭＰ制冷电流、ＰＵＭＰ温度和ＰＵＭＰ背向光功率的功能。具有监测多方向的波数、各信道的波长、光功率和光信噪比等性能，监测的波长精度可大于０．０５ｎｍ、光功率精度可大于０．５ｄＢｍ、信噪比精度可大于０．５ｄＢ。

２、光纤放大器 

        按光纤放大器所在线路传输种的位置不同，可分为三种：

（１）放在光发射机后面的，称为功率放大器；

（２）放在光纤线路之间起中继作用的，称为线路放大器；

（３）放在光接收机前面的，称为前置放大器。 

        按光放大实现的功能，可分为两种：

（１）掺铒光纤放大器：具有增益平坦、增益锁定、输出功率钳制和放大器瞬态控制等功能，同时为了消除由于突发事故产生的光放大器的"浪涌"现象，光放大器还具有光功率自动关断(ＡＰＳＤ)和功率自动减弱(ＡＰＲ)功能。

（２）ＲＰＭ喇曼光纤放大器：专为远距离光传输系统设计，采用高性能１４ＸＸｎｍ泵浦激光器和无源器件，结构紧凑，能直接放大Ｃ-Ｂａｎｄ、Ｌ-Ｂａｎｄ、Ｃ＋Ｌ-Ｂａｎｄ的光信号，改善线路光信噪比（ＯＳＮＲ），很好地提升系统的传输性能，符合ＴｅｌｃｏｒｄｉａＧＲ-１３１２-ＣＯＲＥ的标准要求。

３、ＤＷＤＭ系统的ＯＡＤＭ、ＯＸＣ功能 

        ＯＡＤＭ可根据需要在任何光中继站点提供波长的光信号上下（目前可做到８波），该功能与ＯＸＣ配合，可以将任何上路端口来的某一光信号都可以上到系统的任一波长，这样即使两个上路端口的上路光信号波长相同，也不会造成阻塞。同样下路也可以通过端口指配功能将某一下路波长根据需要下到任一端口，从而极大地扩展了ＯＡＤＭ应用的灵活性。此外，通过ＯＡＤＭ与ＯＸＣ地组合应用，可以提供二纤单向复用段保护、二纤双向复用段保护、通道保护等保护方式，从而可以实现自愈环型组网，使系统性能安全、可靠。

秦保根