超密集WDM系统测量中OSA的应用

随着光学镀膜工艺的进步，25GHz的DWDM器件指标已经能够满足商业使用的要求，而且目前各大系统供应商为提高额定波段内的传输能力，也加大了25GHz信道间隔的波分传输设备的研发力度，为下一步此类传输设备的商用化做好准备。因此对25GHz间隔的传输系统的准确测量将是各器件生产厂家与系统设备供应商面临的首要问题，本文对两种DWDM测量方法进行比较，为选择合适的测量方法提供参考。

WDM系统面临的挑战

随着通信业务（特别是IP业务）的飞速增长，带来了对带宽需求的快速增长，目前单信道的传输速率为10Gbit/s的SDH传输系统已经非常成熟而且得到广泛的应用。如果要再提高传输速率，按照SDH速率以4的倍数增长的速度，那就必须要用40Gbit/s的传输速率，但是40Gbit/s的传输系统还不是非常成熟，同时对系统的升级所需要的成本也是非常高的，另外受光放大器工作带宽的限制，拓宽传输带宽也不理想。因此很多传输设备提供商以及运营商比较愿意选择提高DWDM信道的密度使其在相同带宽内能传输更多的信道，来提供更高的传输速率。
目前很多传输系统采用的DWDM信道间隔为100GHz（0.8nm），当把信道间隔从100GHz缩小到25GHz，可使额定带宽传输的数据量提高4倍，而且不需要开发新型的光纤放大器、隔离器等相应光器件，使系统的升级更加方便。

传统DWDM的测量方法

目前在用光谱分析仪（OSA）对DWDM测量的时候，都是利用光谱的内插法来进行的，这种测量方法称作双曲线法。一般OSA能够测量的DWDM的最小信道间隔取决于光谱仪的最高分辨率，目前光纤型光谱仪最高的分辨率为0.01nm（10pm），从理论上讲这样的分辨率可以对25GHz信道间隔的DWDM进行测量。但是当DWDM信号经过调制后，DWDM信号的谱宽会被展宽，此时利用10pm的分辨率进行测量会发现还是不能很好把信号光和噪声光分离开。

从目前的衍射光栅型OSA来讲，要再提高分辨到5pm或更高会比较困难，同时即使把分辨率提高到这样的水平，单台光谱仪的价格也会非常高，使用者对测量设备的投入也会很大。最后使自身设备的成本变高从而缺乏竞争力。

利用区域噪声拟合改善光谱分析

目前DWDM传输的波段主要以C波段（1530～1565nm），尤其在1540～1560nm这个范围内EDFA的增益谱比较平坦，这也基本覆盖了DWDM的1550nm工作波段。

因此可以利用ASE噪声一致性较好的特点，利用信号以外的噪声信号作为内插拟合的数据。这样就很好地避开了由于内部噪声与信号无法分开而造成的误差。

以横河公司的光谱仪为例，如横河AQ6370光谱仪工作分辨率为20pm，相邻信道间由于分辨率的原因，内部的噪声被抬高，此时按传统的方法分析的话，OSNR的测量误差会非常大。但是我们可以看到在传输信道以外的噪声是传输系统中的实际噪声，因此可以发挥AQ6370的区域噪声拟合功能，利用特定区域的噪声来进行噪声拟合获得比较准确的OSNR分析结果。利用AQ6370的线标记作为区域选择条件，利用线标记以外区域的噪声信号作为拟合数据，这样可以拟合出比较准确的噪声曲线。虽然EDFA在C-band的增益比较平坦，但是如果直接进行线性拟合的话，这时拟合出来的噪声是一个理想的直线，不能反应出噪声的变化趋势，于是AQ6370型光谱分析仪在对噪声进行拟合的时候利用高斯法、LORENZ法或者n次多项式法来进行拟合，这样可以充分利用噪声的变化趋势来拟合出一个相对准确的噪声功率。

测量结果比较

通过上表的比较可以看出，传统曲线拟合法与区域拟合法测量的结果有较大的差别，而且实际测量的结果与理论分析的结果是一致的，可以看出在传统分析法中对噪声功率测量的误差直接导致了OSNR分析的错误。改变分析方法，对提高OSNR分析精度的效果是非常显著的。

结论

在对超密集波分复用系统的测量中，OSA依然是合适的、方便的测量工具。只要使用合适的分析方法，就可以得到准确的测量结果。其中区域拟合法就是一种比较方便而准确的DWDM分析方法，它可以除去由于信道间噪声与信号不能很好分离而导致的测量误差。而且区域和拟合方法可以自由的选择。它是50GHz、25GHz信道间隔的超密集波分复用系统理想的测量解决方案。