基于DWDM的光纤通信技术及其发展现状

李道昌

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

进入21世纪以来，由于多媒体信息科技的突飞猛进和计算机科学方面的大规模推广和普及，各种行业相互作用和影响的范围持续拓宽，使得IP为核心的信息业务取得重大进展，信息科技网络的最新需求也更加苛刻，所以增加信息科技网络的传输带宽，自然成为通信技术进步亟待解决的关键障碍。其要求运营相关作业的基础光传输网络持续深度优化并不断扩充自身负载大小。密集波分复用科技的应用，很大程度上提高了网络的容量同时科学合理地配置了光纤进行作业时的带宽资源。考虑到光电器件设备及其相关技术的飞速前进，尤其是掺饵光纤放大设备的研制成功和相继投产运行，推动了密集波分复用技术在越来越多的领域和行业的现场应用。

1 DWDM的理论定义和相关分析

密集型波分复用技术（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）是将许多负荷数据的光载波，在数据起始点依靠复用器（Multiplexer）汇总并进行整合在一起通过单独的一根光纤进行数据信息输送，在信息终端再依靠解复用设备将所有有差异性频率型号的各类光载波完成分离的科学手段。其可以最大限度地发挥光纤宽带的输送能力，用单根光纤达到多根光纤的最终效果，如图1所示。

图1 1 550 nm窗口的DWDM光缆系统

波分复用技术本质上即光不同波长上的频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）手段，也就说不同频率通路占用相对应的一段光纤的带宽。根据频率通路之间的距离的差异，WDM分为非密集波分复用（Coarse Wavelength Division Multiplexer，CWDM）技术和DWDM技术两种不同的形式。但由于CWDM途径上自身的限制，其有两处不足。

（1）CWDM在一根光纤上适合的复用频率选择不多，使得这种渠道容量增加的代价巨大。（2）CWDM局域网基站点的间隔长度比较短，对于城域网来说并不适用。

但是DWDM能够很好地克服CWDM的上述弊端，所以，DWDM目前是现在光纤应用方向的不可或缺的科技渠道。

2 DWDM科技探究以及其利弊分析

2.1 DWDM相关科技进展讨论分析

DWDM技术有输送信息数据量大、稳定传输跨度理想等特有属性，所以在国家主干道﹑省级干道﹑城市局域网的信息传输设备中得到了极为广泛的应用。上述性能优异的设备费用高昂，最终使DWDM支出费用较多，然而因为骨干输送系统传输里程较远，DWDM组成中部分波长通道能使用相同的光纤和放大设备，所以全局的角度来看，在最终投资费用上有很大的优势。

DWDM 系统对运行频率有苛刻的规定，如1.5 Tbit/s的运行系统中，限制其中心波长偏移峰值为0.05 nm，另外在330 Gbit/s的运行系统中，其规定值为0.2 nm。不难得出，由于DWDM系统自身复用频率值的增加，对激光设备的优良性能规定更加苛刻。

因此，为了保证大容量DWDM设备装置的自身质量，要求复用器件插入浪费程度小、距离较远、宽带走势稳定、温度变化幅度小、规格小等。通常对于密集波分复用设备，一旦复用通路数提升即复用的频率数值得到进一步扩大，周围通道距离之间变小，对复用器件隔离距离大小的限制要求就会进一步提高。

2.2 DWDM设备的性能分析

2.2.1 DWDM技术的优良特性

DWDM技术之所以在当前有飞速的提升，是因为其拥有其他技术所没有的优良特性：密集波分复用技术的输送信息容量相当可观，复用的速度一般情况下甚至可以达到3.5 Gbit/s，12 Gbit/s等，复用的线路数值一般是4，8，16，32或上述具体数值的特定倍数等，所以相关设备的容量往往能够负载几百Gbit/s。

最大可能地运用光纤的未经利用的带宽，多频率复用在单模光纤中运行现场作业，可以将指定光纤的传输综合性能比相关波长传输的载荷容量提升几倍有时候可达几十倍的规模；考虑到同一特定光纤中输送的数据频率相互并不干扰，能够进行全局业务信号的汇总和具体归类，涉及数字形式以及模拟形式、PDH类型和SDH类型的汇集和相关分流作业；在DWDM系统中，设备可以构建全光网络传输模式，从而根本上消除了电光转换中电子器件的各种问题。

2.2.2 波分复用技术的不足和亟待解决的方向

如今波分复用技术凭借其容量大、抗磁性能良好、速度快的属性被大规模采用，为社会的生产发展带来了巨大的效益。因为波分复用技术的显著优势促使光纤可以宽带通信全面普及成为未来通信行业的趋势。然而在波分复用技术的发展方向遗留需要应对目前无法解决的问题，因此在探究和分析光纤通信相关科技进程中，要求专业的通信技术人员去详细探索分析，互相沟通并解决波分复用技术自身以及该技术推广过程中出现的一系列问题。

波分复用技术配置了大量的光器件，所以使得设备的支出成本太大，其为如今限制DWDM技术大区域推广的关键障碍；DWDM系统相关规定的形成还不健全，国内每个运营商相关方面的测试校验和实际推广操作先于统一规定的推出，未来随着相关科技的发展，该方面的标准制定流程会日趋符合国际标准；作为数据的主要干线传输工具，DWDM技术还存在大量问题需要进行完善优化，同时大量问题的解决和克服也给如今的器件部件的制造、相关设备加工生产、具体技术开发领域都带来了一定程度的风险和进步的空间。

3 波分复用系统未来的研究方向

3.1 未来大范围推广高端技术和具体运行器件的应用

当下波分复用技术的实施在部分方面还存在着相当多的技术障碍，例如跨度很大的信息传输和OADM的应用导致的滤波问题的叠加等，在诸多技术层次还有待更深的科技研究分析，未来大的方向的发展道路是：DWDM技术未来大规模配置更高端的技术和装置器件，促进设备性能持续得到改良和优化。

例如，现在的信号调节和获取应对方式的处理和改善，使信号调节向着频谱效率尽可能提升的多进制处理和编码处理的趋势进行改善和相关方面的优化，其促进了DWDM技术线路信噪比值的提高，另外在一定程度也能够改善波分复用技术的传输跨度。易操作并且高效及时的审核编码机制的分析研究和推广应用，能够极大增加波分复用技术的传输性能。

3.2 波分复用系统的未来趋势

由于时代持续发展，波分复用科技也在不断进行优化和改善，使得光纤宽带通信技术已经完成了大规模的应用，例如从部分院校光纤通信科技全覆盖可以看出，如今光纤宽带通信手段已经非常成熟，拥有大范围推广的发展基础和必要条件。另外大部分城市居民以及部分公司和企业已经完成了光纤宽带网络的升级，由此可见光纤通信技术基本全面覆盖。可以预见在未来，波分复用技术一定会推广到各个区县甚至乡镇，给广大群众提供更加方便快捷的信息获取方式，使得人民感受到社会科技化、信息化所产生的社会效益，更进一步推动光纤网络通信科技在各地区的全覆盖。

如今光网络一般针对连接波长交换光网络的方向进行发展，随后再向无连接光分组交换网络进行最终完善和具体的优化，未来的前沿科技将有巨大的推广应用优势。波分复用是指在光域上进行信息数据传输的复用操作方式，构建特定光层的科技系统体系即全光网，这是光通信技术的核心追求。形成符合传输要求的光网络层，完成接收发射端以及接收终端双端全光网技术的构建和再次组合模式，最终完成改进科学合理化的网络对等方案，这将是今后该领域的发展走向。

IP需求的大规模提升和互联网流量的指数级飞速上升等诸多因素，针对通信网的承载性能方面提出了更加高的传输质量追求。所以，借助波分复用技术完成IP业务的IPoverWDM光网络，在不久的将来也会跃居为波分复用的重要选择而取得持续的进展。

4 结语

DWDM技术的大规模推广促进了通信技术性能持续升级，提高了系统带宽，符合信息科技社会持续提升的业务需求。DWDM方案的实施首次把复用方式从电信号变换到光信号，构建了一个光层的通信形式，该技术未来一定会成为光通信的核心科技。如今DWDM技术仍然以点到点的形式运行，这种层面的DWDM技术作为全光网数据信息传输的首站，同时也是极为核心的阶段，它的推广和实施对于全光网的进一步优化和改进影响深远。