DWDM技術在光纖通信系統中的應用

楊劍平

摘 要：隨著數據通信的迅速發展，特別是互聯網的迅速發展，帶來Internet業務量呈爆炸性增長，因此對數據傳輸網帶寬的需求越來越高，可以預見未來數據網絡承載的業務將以IP為主，所以未來網絡首先要考慮如何更優地適應IP業務的需求。DWDM技術以其大容量、支持多業務、可擴充性好等優點將成為未來傳輸網的主體。近幾年來，世界上的各大運營公司及設備制造廠家把目光更多的轉向DWDM技術，并對其投以越來越多的關注。本文從對DWDM技術的原理分析入手，對其系統組成進行了詳細介紹，并論述了應用過程中對其主要設備及相關技術規范的要求，最后分析了DWDM技術的優勢和局限性。

關鍵詞：DWDM技術；原理；優勢；局限性

1 前言

DWDM傳輸技術具有傳輸容量大的突出優勢，可在原有線路基礎上，經濟、迅速地實現傳輸容量的急劇增加。經過近十年的發展，DWDM技術已經取得了巨大的突破。目前，全球實現敷設的DWDM系統機已經超過5000個，商用的DWDM系統的傳輸已達到太比特每秒，如烽火和華為推出的160×10Gbit/s系統；更高傳輸速率的系統正在走向商用，如NEC的273×40Gbit/s系統傳輸速率達到10.92Tbit/s。實驗室的最高水平實現1022個波長的多波長傳輸，單信道傳輸速率最高達到163Tbit/s 隨著DWDM系統的廣泛使用和技術的演進，人們發現DWDM技術在提供傳輸能力的同時，還具有無可比擬的聯網優勢，被認為是具有無限發展前途的能夠大幅擴充光纖傳輸容量的最佳技術方案。

2 DWDM技術原理

所謂DWDM（密集波分復用）實質就是一種在光波段的波分（或頻分）復用技術，即：在當前為了充分利用單模光纖1.55μm低損耗區帶來的巨大帶寬資源，根據波長或頻率的不同將光纖的低損耗區劃分為若干個光波道，每個波道設置一個光波作為載波，在發送端采用光復用器（分波器）將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一個光解復用（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開，從而在一根光纖中可以實現多路光信號的復用傳輸。根據ITU-TG.692建議規定，信道間隔100GHz（0.8nm）的整數信倍。現在人們已經新實驗生產出間隔更小的產品。

2.1 DWDM的優勢

為了充分利用光纖的巨大帶寬資源，增加光纖的傳輸容量，以密集波分復用（DWDM）技術為核心的新一代的光纖通信技術已經產生。DWDM技術具有如下特點：（1）超大容量；（2）對數據的“透明”傳輸；（3）系統升級時能最大限度地保護已有投資；（4）高度的組網靈活性和可靠性；（5）可兼容全光交換。

2.2 DWDM光網絡的優勢

DWDM 光網絡的基本結構類型有星型、總線型（含環形）和樹形等3種，可組合成各種復雜的網絡結構。光網絡可橫向分割為核心網、城域/本地網和接入網。核心網傾向于采用網狀結構，城域/本地網對采用環形結構，接入網將是環形和星型相結合的復合結構。光網絡可縱向分層為客戶層、光通道層（OCH），光復用段層（OMS）和光傳送段層（OTS）等層。兩個相鄰層之間構成客戶/服務層關系。

2.3 DWDM關鍵技術

DWDM技術把光波作為信號載波，在發送端采用波分復用器將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由波分解復用器將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。隨著技術的不斷發展，已經實現波長間隔較小16波、32乃至更多個波長的復用。DWDM系統中光電器件主要包括激光器、波分復用器和光纖放大器.

3 DWDM系統構成

對于開放式的DWDM系統，發射部分主要包括發射機和合波器。根據ITU-T的建議和標準，除了對DWDM系統中發射激光器的中心波長有特殊的要求外，還需要根據DWDM系統的不同應用（主要是傳輸光纖的類型和無電中繼傳輸的距離）來選擇有一定色度色散容限的發射機。ITU-T G.693中詳細描述了DWDM系統的應用編碼與發射機的基本要求。

傳輸部分主要有光放大器，目前使用的光放大器大多數為摻鉺光纖光放大器，即EDFA。在DWDM系統中，必須采用增益平坦技術，使EDFA對不同波長的光信號具有相同的放大增益，同時，還需要考慮到不同數量的廣信道同時工作的各種情況，能夠保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。

光監控部分主要是光監控信道的物理層和幀結構，ITU-T建議優選采用1510nm波長，容量為2Mbit/s。

網管部分對DWDM系統進行網原級的管理，它包括工作站（WS）和設備操作終端（EOT）上的管理軟件，以及在各子框上的網元管理單元（EMU）機盤和各機盤上的盤控器（BCT）固件等。

4 密集波分復用系統的相關技術規范

4.1 工作波道的選擇

根據國際光纖通信學術會議OFC-2003報道，目前已實驗出高達幾百路的DWDM系統。而在我國目前使用比較廣泛的是8通路和16通路系統。根據ITU-TG.692建議規定，其8通路及16通路的中心頻率及波長應滿足標準要求。

4.2 對光涿及光電檢測器的要求

由于DWDM的波道間隔很窄，對發射用的激光器要求也就很高。另外，光檢測器應具備多波長檢測能力：由于DWDM系統中，在一根光纖同時傳輸多個不同波長的光波信號，因而在接收時，必須能夠從所傳輸的多波長業務信號中檢測出所需波長的信號，因此要求光檢測器具有多波長檢測能力。

4.3 光監控通路（OSC）要求

與單波長光通信系統不同，DWDM系統必須增加對EDFA監視和管理，實際應用中常采取的辦法是在光纖上增加一個光波監控通路，用于傳遞監控信號。這個通路能在每個EDFA處進行上下，從而對EDFA控制。

5 DWDM系統的優勢及局限性

5.1 DWDM系統的優勢分析

（1）可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，增大傳輸容量、提高傳輸速率。

（2）提供透明的傳輸通道，可適合傳輸多種綜合業務信息，是引入寬帶新業務的方便手段。DWDM系統完成的是透明傳輸，對于“業務”層信號來說，WDM的每個波長就像“虛擬”的光纖一樣。

5.2 DWDM系統的局限性分析

由于點到點的DWDM傳輸技術本身有很大的局限性，最大的局限性是沒有組網能力，不能在光層為業務提供完善的保護機制，因此點到點的DWDM傳輸系統只是“光聯網”的初級階段。點到點DWDM系統要為業務提供有效的保護，只能采用線路保護的方式，即敷設備用線路來進行業務保護，但這種方式成本較高，并未獲得普通應用，目前，雖然也有將DWDM組成環網的情況，其實質仍然是由多個DWDM傳輸段組成，在每一個終端站，都是背靠背的DWDM設備，所以雖然形式上組成了環網，其本質仍是點到點的傳輸。為了對業務實行保護，普遍采用的仍是基于SDH層的保護，波分復用系統與保護倒換完全無關。

6 結語

DWDM技術的發展及應用是未來通信網絡的一大趨勢，盡管現階段的DWDM技術存在諸多缺點和局限性，但是作為實現全光網通信的關鍵環節，它的應用和實踐對于全光網的發展具有至關重要的作用。

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