DWDM技术在光纤通信系统中的应用

杨剑平

摘 要：随着数据通信的迅速发展，特别是互联网的迅速发展，带来Internet业务量呈爆炸性增长，因此对数据传输网带宽的需求越来越高，可以预见未来数据网络承载的业务将以IP为主，所以未来网络首先要考虑如何更优地适应IP业务的需求。DWDM技术以其大容量、支持多业务、可扩充性好等优点将成为未来传输网的主体。近几年来，世界上的各大运营公司及设备制造厂家把目光更多的转向DWDM技术，并对其投以越来越多的关注。本文从对DWDM技术的原理分析入手，对其系统组成进行了详细介绍，并论述了应用过程中对其主要设备及相关技术规范的要求，最后分析了DWDM技术的优势和局限性。

关键词：DWDM技术；原理；优势；局限性

1 前言

DWDM传输技术具有传输容量大的突出优势，可在原有线路基础上，经济、迅速地实现传输容量的急剧增加。经过近十年的发展，DWDM技术已经取得了巨大的突破。目前，全球实现敷设的DWDM系统机已经超过5000个，商用的DWDM系统的传输已达到太比特每秒，如烽火和华为推出的160×10Gbit/s系统；更高传输速率的系统正在走向商用，如NEC的273×40Gbit/s系统传输速率达到10.92Tbit/s。实验室的最高水平实现1022个波长的多波长传输，单信道传输速率最高达到163Tbit/s 随着DWDM系统的广泛使用和技术的演进，人们发现DWDM技术在提供传输能力的同时，还具有无可比拟的联网优势，被认为是具有无限发展前途的能够大幅扩充光纤传输容量的最佳技术方案。

2 DWDM技术原理

所谓DWDM（密集波分复用）实质就是一种在光波段的波分（或频分）复用技术，即：在当前为了充分利用单模光纤1.55μm低损耗区带来的巨大带宽资源，根据波长或频率的不同将光纤的低损耗区划分为若干个光波道，每个波道设置一个光波作为载波，在发送端采用光复用器（分波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一个光解复用（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，从而在一根光纤中可以实现多路光信号的复用传输。根据ITU-TG.692建议规定，信道间隔100GHz（0.8nm）的整数信倍。现在人们已经新实验生产出间隔更小的产品。

2.1 DWDM的优势

为了充分利用光纤的巨大带宽资源，增加光纤的传输容量，以密集波分复用（DWDM）技术为核心的新一代的光纤通信技术已经产生。DWDM技术具有如下特点：（1）超大容量；（2）对数据的“透明”传输；（3）系统升级时能最大限度地保护已有投资；（4）高度的组网灵活性和可靠性；（5）可兼容全光交换。

2.2 DWDM光网络的优势

DWDM 光网络的基本结构类型有星型、总线型（含环形）和树形等3种，可组合成各种复杂的网络结构。光网络可横向分割为核心网、城域/本地网和接入网。核心网倾向于采用网状结构，城域/本地网对采用环形结构，接入网将是环形和星型相结合的复合结构。光网络可纵向分层为客户层、光通道层（OCH），光复用段层（OMS）和光传送段层（OTS）等层。两个相邻层之间构成客户/服务层关系。

2.3 DWDM关键技术

DWDM技术把光波作为信号载波，在发送端采用波分复用器将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由波分解复用器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。随着技术的不断发展，已经实现波长间隔较小16波、32乃至更多个波长的复用。DWDM系统中光电器件主要包括激光器、波分复用器和光纤放大器.

3 DWDM系统构成

对于开放式的DWDM系统，发射部分主要包括发射机和合波器。根据ITU-T的建议和标准，除了对DWDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还需要根据DWDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和无电中继传输的距离）来选择有一定色度色散容限的发射机。ITU-T G.693中详细描述了DWDM系统的应用编码与发射机的基本要求。

传输部分主要有光放大器，目前使用的光放大器大多数为掺铒光纤光放大器，即EDFA。在DWDM系统中，必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，同时，还需要考虑到不同数量的广信道同时工作的各种情况，能够保证光信道的增益竞争不影响传输性能。

光监控部分主要是光监控信道的物理层和帧结构，ITU-T建议优选采用1510nm波长，容量为2Mbit/s。

网管部分对DWDM系统进行网原级的管理，它包括工作站（WS）和设备操作终端（EOT）上的管理软件，以及在各子框上的网元管理单元（EMU）机盘和各机盘上的盘控器（BCT）固件等。

4 密集波分复用系统的相关技术规范

4.1 工作波道的选择

根据国际光纤通信学术会议OFC-2003报道，目前已实验出高达几百路的DWDM系统。而在我国目前使用比较广泛的是8通路和16通路系统。根据ITU-TG.692建议规定，其8通路及16通路的中心频率及波长应满足标准要求。

4.2 对光涿及光电检测器的要求

由于DWDM的波道间隔很窄，对发射用的激光器要求也就很高。另外，光检测器应具备多波长检测能力：由于DWDM系统中，在一根光纤同时传输多个不同波长的光波信号，因而在接收时，必须能够从所传输的多波长业务信号中检测出所需波长的信号，因此要求光检测器具有多波长检测能力。

4.3 光监控通路（OSC）要求

与单波长光通信系统不同，DWDM系统必须增加对EDFA监视和管理，实际应用中常采取的办法是在光纤上增加一个光波监控通路，用于传递监控信号。这个通路能在每个EDFA处进行上下，从而对EDFA控制。

5 DWDM系统的优势及局限性

5.1 DWDM系统的优势分析

（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资源，增大传输容量、提高传输速率。

（2）提供透明的传输通道，可适合传输多种综合业务信息，是引入宽带新业务的方便手段。DWDM系统完成的是透明传输，对于“业务”层信号来说，WDM的每个波长就像“虚拟”的光纤一样。

5.2 DWDM系统的局限性分析

由于点到点的DWDM传输技术本身有很大的局限性，最大的局限性是没有组网能力，不能在光层为业务提供完善的保护机制，因此点到点的DWDM传输系统只是“光联网”的初级阶段。点到点DWDM系统要为业务提供有效的保护，只能采用线路保护的方式，即敷设备用线路来进行业务保护，但这种方式成本较高，并未获得普通应用，目前，虽然也有将DWDM组成环网的情况，其实质仍然是由多个DWDM传输段组成，在每一个终端站，都是背靠背的DWDM设备，所以虽然形式上组成了环网，其本质仍是点到点的传输。为了对业务实行保护，普遍采用的仍是基于SDH层的保护，波分复用系统与保护倒换完全无关。

6 结语

DWDM技术的发展及应用是未来通信网络的一大趋势，尽管现阶段的DWDM技术存在诸多缺点和局限性，但是作为实现全光网通信的关键环节，它的应用和实践对于全光网的发展具有至关重要的作用。

[参考文献]

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[2]龚倩，徐荣，等.高速超长距离光传输技术.北京：北京邮电出版社.

[3]胡先志，张世海，陆玉喜.光纤通信系统工程.第一版.武汉：武汉理工大学出版社.