DWDM的應用與維護

任啟軍 上海鐵路局電務處

隨著話音業務的飛速增長和各種新業務的不斷涌現，特別是IP技術的日新月異，網絡容量受到了嚴重的挑戰，通過傳統的空分復用或時分復用技術對傳輸系統進行擴容不僅浪費寶貴的光纖資源，而且受到電子器件的速率限制，已經難以適應新情況對系統的要求，基于此，WDM(波分復用)技術應運而生。與通用的單信道系統相比，DWDM不僅極大地提高了網絡系統的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且具有擴容簡單和性能可靠等優點，尤其是它可以直接接入多種業務更使得其前景十分光明。

1 系統原理、結構及網絡單元

把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送的方式統稱為波分復用，根據光信道間隔的疏密可分為CWDM（稀疏波分復用）和DWDM（密集波分復用）。其中 DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing密集波分復用）技術采用相鄰波長間隔較小的WDM技術，工作波長位于C波段和L波段窗口，可以在一根光纖上承載8～160個波長，主要應用于長距離傳輸系統。

如圖1所示，發送端的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到一起送入光放大器（常用摻餌光纖放大器，用于彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發射功率），再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可根據線路情況及傳輸距離設置光線路放大器，到達接收端經光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，延長傳輸距離）放大以后送入光波長分用器分解出原來的各路光信號。DWDM設備一般按用途可分為光終端復用設備（OTM）、光分插復用設備（OADM）、光線路放大設備(OLA)和電中繼設備（REG）等基本類型。

圖1 DWDM系統的構成與光譜示意圖

光終端復用設備（OTM）的作用是將終端用戶光波長復用進入系統，或在終端從系統中解出用戶需要的波長。

光分插復用設備（OADM）實際上是2個OTM的組合，其功能是從分波器中有選擇的取下幾路本地用戶的業務進行波長轉換，而其余路波長信號直通波分復用器。另外，可以有幾路本地用戶的信號通過波長轉換單元輸入波分復用器，與直通的信號復合后一起輸出，也就是說OADM在光域內實現了傳統的SDH設備中電的分插復用器在時域中的功能。

光線路放大設備(OLA)，位于光傳輸段的特定位置，主要對線路中傳輸的光信號進行功率放大。

電中繼設備（REG），用于需要進行再升段級聯的工程，無業務上下，只是為了延伸色散受限傳輸距離。

目前DWDM系統在網上應用較為常見的是32波或40波系統，其工作在C波段即波長在1530～1560nm范圍內，頻率間隔為100GHz，通過波道間插能夠擴展至64波或80波，頻率間隔為50GHz。而工作在波長1560-1620nm范圍內的稱之為L波段，通過L波段擴展能夠達到160波。

2 應用舉例

在建設DWDM網絡時，要綜合考慮業務容量、傳輸距離以及業務重要性來確定波道數目、系統容量、采用設備和組網模式（DWDM系統的組網主要有點到點、鏈形和環形三種方式，實際應用中可以結合SDH設備組成復雜的傳輸網絡）。下面以實例說明如何設計建設DWDM網絡：

業務需求：本工程擬開通的業務有：1為A、F間的GE業務；2為A、B間的2*GE業務；3、4為2.5Gb/s業務通道，擬承載A站至D站間SDH業務；5為2.5Gb/s業務通道，承載SDH業務；6承載A、E之間的互聯網GE業務；本工程需設定1備波。

網絡規劃：如圖2所示，根據業務需求及設備比選，該系統設 A、B、C、D、E、F、G共七個站點，均采用華為Optix BWS 1600G DWDM光傳輸設備，選用2.5Gbit/s為基礎速率的C波段40波波分復用系統，采用環網設計。其中，A、B、F 3個站上下業務較多，包括SDH、GE等業務。目前OADM站常見的是上下4或8個波道。為了滿足A、B、F站多業務的上下及后期擴容的需要，在實際應用中采用2個OTM設備組合實現OADM網元的功能，同站內的2個OTM經內部尾纖相連。C、D、E選用OADM設備。A站與F站復用段距離130km，實際測量衰耗值并加上光纜富裕度，全程衰耗高達45dB，為滿足光信號由A站發出經長距離傳輸在F站能準確接收，在距A站76km的G地設置光線路放大設備，對A站傳送來的光信號進行放大后傳送至F站。

圖2 波分系統組網示意圖

設備選擇：根據業務屬性，1、2為互聯網GE業務通道，采用FDG OTU上下業務；3、4為2.5Gb/s業務通道，承載A站至D站間SDH環網業務，采用LWX OTU上下業務，C、D兩OADM站采用MR2板分波；5為2.5Gb/s業務通道，承載SDH業務，采用LWC OTU上下業務；6承載A、E之間的互聯網GE業務，采用FDG OTU上下業務；40為可調OTU備用波。使用到的重要設備板件如下：

FDG板：實現2路GE信號復用到1路OTU1信號中，用一個波長傳輸，使系統傳輸GE的容量提高一倍，并且支持板間保護和客戶側保護，支持1+1板間熱備份保護功能。

LWC板：帶FEC功能的STM-16收發合一波長轉換板，將客戶側符合ITUT G.957建議的STM-16信號轉換為符合ITU-T G.694.1建議標準波長的光信號，反之亦然。具有前向糾錯（FEC）、再生中繼等功能。

LWX板：STM-16任意速率波長轉換板，作用是實現發送、接收端的光波長（速率 34Mb/s～2.7Gb/s）的轉換。

MR2板：實現分插復用載波波長固定的2個業務通道，具有可用于擴容的中間端口，在必要時通過串接其他的光分插復用單板實現上下通道的擴容。

MCA單板：多通道光譜分析單板，對通道信號進行光譜分析，在線監測光信號的中心波長、功率值、信噪比和光波數等。

管內的 40備波在全環內各站點都收發溝通，當環內某波道業務由于故障受到影響時可用其應急倒代。

3 日常維護及故障處理

加強日常維護，及時發現并解決存在的問題，是確保DWDM系統持續穩定運行的重要因素。

（1）加強計表。要著重關注分波/合波單元的輸入、輸出光功率，光放大單元的輸入、輸出光功率及偏置電流，OTU的接收、發送光功率及B1誤碼，OSC單板的接收或發送光功率和誤碼情況并進行對比分析。如果發現功率或偏置電流變化、誤碼產生等異常情況應及時處理，排除隱患。

（2）數據備份。應定期對系統數據進行備份，以備在網絡故障、網管數據丟失的情況下快速恢復網絡數據，可以縮短故障延時，減少對業務的影響。

（3）加強理論學習；熟悉硬件參數，準確把握信號流走向。

以A站光信號流向為例，如圖3所示，從左至右，A站接收到B站的光信號先經過前置放大器（OPU）放大后送入分波單元D40，分波器將不同波長的波分出，接入不同的OTU單元；同樣，SDH或GE業務信號經波長轉換板LWC和GE業務接入復用單板FDG，轉換成符合G.694.1建議的頻率標準接入合波單元M40，然后再經過功率放大板（OBU）發送到線路中。M40和D40單板上的MON口可以接入MCA單板用來在線檢測其性能。A站兩個OTM各自的SC2板由尾纖相連，進行光監控信號的收發處理。

圖3 A站光信號流圖

通過分析信號流走向，可以在處理故障時快速準確的定位故障點。例如發現A 站（G 方向）OTM 設備 1、5、6波 OTU單板IN口上報輸入弱光告警。因為華為設備OTU單板的IN口接入的是分波單元，IN口輸入弱光即是從波分側收光光功率下降導致，這時可按照下面的思路逐步排查故障點。

（1）排除OTU板，由于三個波長的OTU單板同時出現波分側輸入弱光告警，單板及尾纖故障的可能性極小，所以主要考慮主光通道的問題。

（2）檢查D40板，D40單板的主要工作器件是無源器件，損壞的可能性不大，可將D40單板的MON口接入MCA單板查詢是否發生掉波告警。經查詢并無告警。

（3）檢測OPU板。如果是OPU單板出現故障，受到影響的業務不會僅僅是幾個波，所以單板故障的可能性極小。網管查詢OPU單板的輸入輸出光功率，發現OPU輸入光功率由正常時的-15.4dBm降至-22.5dBm，由此考慮應為主光通道性能劣化。

（4）查詢G站收A站OPU光功率，發現同樣出現下降，由正常時的-6.6dBm降至-14.1dBm，由此可判斷A站（G方向）與G站主光通道收光功率下降導致OTU輸入弱光。隨后在機房用OTDR（光時域反射儀）對線路光纜進行測試中確認，在A與G點之間光纜有較大衰耗。至此，故障定位完畢。

4 結束語

光纖的容量是巨大的，而傳統的光纖通信系統都是在1根光纖中傳輸一路光信號，極大地浪費了光纖的帶寬資源，而DWDM以其超大的帶寬容量、透明業務傳輸、超常距離無電中繼傳輸、靈活組網和平滑擴容等特點，已經成為目前干線傳輸甚至城域傳送網建設的首選。而且DWDM系統與全光網絡互相兼容，在未來可望實現的全光網絡中，DWDM技術將是通過光信號波長的改變和調整實現業務的上/下和交叉連接的關鍵技術。