EDFA和DCM在长途传输OLP系统中的应用

赵东

（中国电信股份有限公司西安分公司，西安 710003）

由于长途传输系统光缆距离长、跳接点多、环境复杂等因素的影响，使用OLP（光纤自动切换保护）可以提高长途传输系统稳定性，减轻一线技术人员的维护压力，提高维护水平与效率。OLP是一个建立在光缆物理层上实现光功率监测、光路自动切换和保护网络的独立传输系统。在部署OLP时，经常会遇到实际线路中主备用路由会存在光缆类型、距离等差异较大的问题。如果要让主备用路由的条件满足光路自动切换技术，就要考虑是否采用EDFA和DCM，来解决长途传输OLP系统存在的主备用路由光功率补偿、色散的差异等问题。在特定OLP工程项目中EDFA、DCM的实施，必须根据实际情况采取不同的方案，确保长途传输OLP系统的网络保护功能稳定运行。

1 EDFA和DCM介绍

长途传输干线光缆通常使用的是SMF（单模光纤，ITU-G.652），它的零色散波长在1 310 nm窗口，而EDFA工作在1 550 nm窗口，SMF在该低损窗口的色散很大，约为15～20 ps/(nm×km)。在使用EDFA实现光功率损耗补偿的前提下，色散就成为限制传输距离的瓶颈。因此，EDFA和DCM经常共存并发挥各自的作用，已经成为解决超长距离、超大容量光纤传输系统中的关键器件，并已得到大规模的推广和应用。

1.1 EDFA技术

EDFA（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器）。它具有宽的增益带宽、高增益、高输出功率、低噪声和偏振不灵敏等优点，能有效补偿光信号在光纤传输系统中的功率衰减，使无中继传输距离大大延长。此外，EDFA放大区在1 550 nm附近，正好对应与光纤最小的衰减窗口，在它的放大区域(1 535～1 565 nm)内，对所有的传输波长、传输速率、传输码型及传输信息都是全透明放大。

EDFA根据其放置的位置可以用作功率放大器、前置放大器、线路放大器三种类型。在实际传输OLP系统应用中，由于长途传输设备已经由OAU（光放大单元）对线路侧发光经过放大，所以无需加载EDFA功率放大器，更多的是在接收端用作EDFA前置放大器。如果传输中继距离超过设计的规定范围，可以选择EDFA线路放大器，在传输线路中途转接放大。

1.2 DCM技术

DCM（Dispersion Compensating Module，色散补偿模块），是目前广泛应用的一种色散补偿器。光纤色散会导致所传输的光脉冲宽度展宽，严重时，前后脉冲将互相重叠，形成码间干扰，增加误码率。色散分为PMD（偏振模色散）和CD（色度色散）两种。PMD具有随机性，与外部机械压力、热应力以及温度等因素有关，是无法通过补偿模块来补偿的。DCM是解决长途传输系统中CD产生的码间干扰，劣化BER（比特误码率）指标问题，提高超长距离、超大容量传输系统的整体性能。

DCM也可以分成预补偿模块、后补偿模块、线路补偿模块3种。尽管理论上DCM安装在任何位置都一样，但实际上，如果距离不是很远，但有需要加DCM时，一般认为DCM的后向补偿作用要比预补偿作用好。另外，发端加DCM一定是补偿量不大的情况，因为光信号发出时的色散几乎为0，此时加过大的色散会导致过补偿，也会导致信号出现误码或无法还原信号。

目前，在EDFA和DCM在长途传输OLP系统中的应用，接入方式主要有以下3种：（1）独立前置放大器；（2）独立后补偿模块；（3）前置放大器+后补偿模块。

2 EDFA和DCM在西武40 Gbit/s波分OLP系统中的应用

2.1 西武40Gbit/s 波分OLP系统

西武40 Gbit/s波分系统是西安至武汉的一条一级80×40 Gbit/s波分传输系统干线，采用华为公司Optix OSN6800/8800设备组网，单波传输速率40 Gbit/s，配置80个波道。本波分干线OLP系统工程，根据陕西电信各段实际线路情况，采用OLP设备和冗余光纤线路，构建本省内光缆保护网络，提供1：1A（选发选收）的线路保护措施，从而满足陕西电信对线路通信保障、一级干线传输电路可用率指标的要求。具体的实施段落及传输系统如图1所示，为：西安-蓝田、商州-山阳-南宽坪-上津，蓝田-商州段因实际备用路由缺少光缆资源无法实现，故没有增加OLP保护。

图1 西武40 Gbit/s波分陕西省OLP部署站点

OLP是以光放段为单位对波分系统进行光线路保护，西武40 Gbit/s波分系统在安装OLP前，已经对安装段落传输系统和光缆线路的实际情况和参数进行了严格的仿真计算，使用OLP装置不会对已有传输系统的各项性能指标（衰耗、色散等）造成影响。

2.2 加载EDFA和DCM的应用

开通西武40 Gbit/s波分OLP系统所用的主备用光纤类型均为G.652，这类光纤工作在1 550 nm波段时，有17 ps/nm·km的色散，成为影响传输中继距离的主要因素。本波分干线部分段落备用路由的光功率问题要通过增加EDFA解决，CD问题通过增加DCM解决，最终要满足西武40 Gbit/s波分系统OSNR（光信噪比）的指标。下面对西武40 Gbit/s波分陕西省境内段落进行光功率和色散补偿配置计算，得出数据为表1所示。

2.3 加载EDFA和DCM应注意的问题

（1）由于西武40 Gbit/s波分陕西省境内部分段落主备用路由光缆质量不一致问题，导致衰耗落差较大。另外还要特别注意引入DCM、EDFA时带来额外光功率损失，会劣化OSNR性能。通过对光纤的单路由光功率补偿进行详细计算，加载EDFA时并适当在发光口增加光衰耗，确保西武40 Gbit/s波分系统OAU收光在正常范围内。

表1 西武40 Gbit/s波分陕西省段落光功率、色散补偿配置数据

（2）本工程的EDFA和DCM均采用前置放大器和后补偿模块方式，在备用路由OLP线路侧收光处接入EDFA， DCM外连接入EDFA（图2）。备用路由在没有传输业务的情况下，由OLP单板负责收发光，其发光功率比较低。考虑到OSC（光监控信道）接收光信号的灵敏度为-40 dB，所以备用路由EDFA收OLP光功率值一定要大于-40 dB，才能够在OLP网管上有效监控到备用路由线路各项性能指标。本工程将EDFA接收光功率最低门限值设置为-35 dB。

图2 EDFA和DCM组合接入方式

（3）由于华为公司40 Gbit/s设备 OUT（光转化单元）固有色散窗口只有±100 ps/nm（±5 km），如果主备线路残余色散差异大于5 km，则主备倒换时，OTU接收到的光信号色散超出其窗口范围，可能出现误码。因此，配置OLP时，对主备用路由的色散补偿精度有严格的要求。本工程设计要求主备用路由残余色散差异应在±3 km范围内，保证倒换前后的主备用路由都可以长时间稳定工作。

（4）当外界因素导致备用路由残余色散与主用路由超过±5 km时，OLP倒换时将触发华为设备OTU的TDC（色散可调模块）微调，但是TDC微调累积对系统的影响不可忽视。可能在经过若干次倒换，TDC经过若干次微调后，无法满足系统性能，从而触发TDC进行全局搜索，会造成业务分钟级别的中断。所以要注意割接、更改或调度光缆路由时，需重新计算色散补偿，保证OLP系统在50 ms内顺利完成倒换任务并正常工作。

（5）主备用线路如果采用不同类型的光纤，由于不同类型的光纤典型色散系数不同，那么OTU单板对不同类型光纤的色散受限距离也不同。OTU单板的色散受限距离与色散容限的转换关系是：OTU单板的色散受限距离（km）=OTU单板的色散容限（ps/nm）÷光纤的典型色散系数（ps/(nm·km)）。在本工程计算中，G.652光纤典型色散系数取20 ps/(nm·km)，G.655光纤典型色散系数取6 ps/(nm·km)。

3 结束语

本文通过介绍EDFA和DCM在长途传输OLP系统中的应用，以西武40 Gbit/s波分陕西省境内段落工程为实例，论证了EDFA和DCM在长途传输OLP系统所发挥的重要作用，以及一些应该要注意的问题。长途传输OLP系统在超大容量、超长距离能够保持正常应用的关键问题是EDFA和DCM，它们提高了长途传输系统运行的稳定性，使得光通信向更大传输容量，更长中继距离顺利发展。

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