DWDM关键技术原理及发展趋势

DWDM技术原理及发展趋势一、\o"DWDM"DWDM技术产生背景1、光\o"网络"网络复用技术发展\o"通信"通信网络中，涉及各种传播媒介，如双绞线、同轴线、\o"光纤"光纤、无线传播。其中，光纤传播特点是传播容量大、质量好、损耗小、保密性好、中继距离长等。随着信息时代宽带高速业务不断发展，不但规定\o"光传播"光传播系统向更大容量、更长距离发展，并且，规定其交互便捷。因而，在光传播系统中引入了复用技术。所谓复用技术是指运用光纤宽频带、大容量特点，用一根光纤或\o"光缆"光缆同步传播多路信号。在多路信号传播系统中，信号复用方式对系统性能和造价起着重要作用。光纤传播网复用技术经历了空分复用（SDM）、时分复用（TDM）到波分复用（\o"WDM"WDM）三个阶段发展。SDM技术设计简朴、实用，但必要按信号复用路数配备所需要光纤传播芯数，投资效益较差；TDM技术应用很广泛，如PDH、SDH、ATM、IP都是基于TDM传播技术，缺陷是线路运用率较低；WDM技术在1根光纤上承载各种\o"波长"波长（信道），使之成为当前光纤通信网络扩容重要手段。在过去里，光纤通信发展超乎了人们想象，\o"光通信"光通信网络也成为当代通信网基本平台。光纤通信系统经历了几种发展阶段，从70年代末PDH系统，90年代中期SDH系统，以及近来风起云涌DWDM系统，乃至将来智能光网络技术，光纤通信系统自身正在迅速地更新换代。波分复用技术从光纤通信浮现伊始就浮现了，80年代末、90年代初，AT&T贝尔\o"实验"实验室厉鼎毅（T.Y.Lee）博士大力倡导波分复用（DWDM）技术，两波长WDM（1310／1550nm）系统80年代就在美国AT&T网中使用，速率为2×1.7Gb／s。但是到90年代中期，WDM系统发展速度并不快，重要因素在于：（1）TDM（时分复用）技术发展，155Mb／s-622Mb／s-2.5Gb／sTDM技术相对简朴。据记录，在2.5Gb／s系统如下（含2.5Gb／s系统），系统每升级一次，每比特传播成本下降30％左右。正由于此，在过去系统升级中，人们一方面想到并采用是TDM技术。（2）波分复用器件还没有完全成熟，波分复用器／解复用器和光放大器在90年代初才开始商用化。DWDM发展迅速重要因素在于：（1）TDM\o"10G"10Gb／s面临着电子元器件挑战，运用TDM方式已日益接近硅和镓砷技术极限，TDM已没有太多潜力可挖，并且传播设备价格也很高。（2）已敷设G.652光纤1550nm窗口高色散限制了TDM10Gb／s系统传播，光纤色度色散和偏振模色散影响日益加重。人们正越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用，即从光域上用各种复用方式来改进传播效率，提高复用速率，而WDM技术是当前可以商用化最简朴光复用技术。（3）\o"光电"光电器件迅速发展。1985年英国南安普顿大学一方面研制出掺饵光纤放大器。1990年，比瑞利(Pirelli)研制出第一台商用光纤放大器（\o"EDFA"EDFA），EDFA成熟和商用化，使WDM技术长距离传播成为也许。从技术和经济角度，DWDM技术是当前最经济可行扩容技术手段。2、光通信发展三个阶段老式光纤传播技术，经历了准同步数字体系（PDH）、同步数字体系（SDH），和波分复用（WDM）三个阶段，如图1所示。图1

光通信发展三个阶段如下将简要简介PDH、SDH到DWDM发展过程，以及各种技术接口规范。一、\o"DWDM"DWDM技术产生背景1、光\o"网络"网络复用技术发展\o"通信"通信网络中，涉及各种传播媒介，如双绞线、同轴线、\o"光纤"光纤、无线传播。其中，光纤传播特点是传播容量大、质量好、损耗小、保密性好、中继距离长等。随着信息时代宽带高速业务不断发展，不但规定\o"光传播"光传播系统向更大容量、更长距离发展，并且，规定其交互便捷。因而，在光传播系统中引入了复用技术。所谓复用技术是指运用光纤宽频带、大容量特点，用一根光纤或\o"光缆"光缆同步传播多路信号。在多路信号传播系统中，信号复用方式对系统性能和造价起着重要作用。光纤传播网复用技术经历了空分复用（SDM）、时分复用（TDM）到波分复用（\o"WDM"WDM）三个阶段发展。SDM技术设计简朴、实用，但必要按信号复用路数配备所需要光纤传播芯数，投资效益较差；TDM技术应用很广泛，如PDH、SDH、ATM、IP都是基于TDM传播技术，缺陷是线路运用率较低；WDM技术在1根光纤上承载各种\o"波长"波长（信道），使之成为当前光纤通信网络扩容重要手段。在过去里，光纤通信发展超乎了人们想象，\o"光通信"光通信网络也成为当代通信网基本平台。光纤通信系统经历了几种发展阶段，从70年代末PDH系统，90年代中期SDH系统，以及近来风起云涌DWDM系统，乃至将来智能光网络技术，光纤通信系统自身正在迅速地更新换代。波分复用技术从光纤通信浮现伊始就浮现了，80年代末、90年代初，AT&T贝尔\o"实验"实验室厉鼎毅（T.Y.Lee）博士大力倡导波分复用（DWDM）技术，两波长WDM（1310／1550nm）系统80年代就在美国AT&T网中使用，速率为2×1.7Gb／s。但是到90年代中期，WDM系统发展速度并不快，重要因素在于：（1）TDM（时分复用）技术发展，155Mb／s-622Mb／s-2.5Gb／sTDM技术相对简朴。据记录，在2.5Gb／s系统如下（含2.5Gb／s系统），系统每升级一次，每比特传播成本下降30％左右。正由于此，在过去系统升级中，人们一方面想到并采用是TDM技术。（2）波分复用器件还没有完全成熟，波分复用器／解复用器和光放大器在90年代初才开始商用化。DWDM发展迅速重要因素在于：（1）TDM\o"10G"10Gb／s面临着电子元器件挑战，运用TDM方式已日益接近硅和镓砷技术极限，TDM已没有太多潜力可挖，并且传播设备价格也很高。（2）已敷设G.652光纤1550nm窗口高色散限制了TDM10Gb／s系统传播，光纤色度色散和偏振模色散影响日益加重。人们正越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用，即从光域上用各种复用方式来改进传播效率，提高复用速率，而WDM技术是当前可以商用化最简朴光复用技术。（3）\o"光电"光电器件迅速发展。1985年英国南安普顿大学一方面研制出掺饵光纤放大器。1990年，比瑞利(Pirelli)研制出第一台商用光纤放大器（\o"EDFA"EDFA），EDFA成熟和商用化，使WDM技术长距离传播成为也许。从技术和经济角度，DWDM技术是当前最经济可行扩容技术手段。2、光通信发展三个阶段老式光纤传播技术，经历了准同步数字体系（PDH）、同步数字体系（SDH），和波分复用（WDM）三个阶段，如图1所示。图1

光通信发展三个阶段如下将简要简介PDH、SDH到DWDM发展过程，以及各种技术接口规范。3、\o"DWDM"DWDM在传播网中定位D\o"WDM"WDM是一种能在一根\o"光纤"光纤上同步传送各种携带有信息（模仿或数字）光载波，可以承载SDH业务、IP业务、ATM业务。只需通过增长\o"波长"波长（信道）实现系统扩容光纤\o"通信"通信技术。它将几种不同波长光信号组合（复用）起来传播，传播后将光纤中组合光信号再分离开（解复用），送入不同通信终端，即在一根物理光纤上提供各种虚拟\o"光纤通道"光纤通道，咱们也可以称之为虚拟光纤。DWDM在系统中位置如图2所示。图2

DWDM在系统中位置二、WDM有关定义WDM波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）是指，在1根光纤上承载各种波长（信道）系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，每条虚拟纤独立工作在不同波长上。由于WDM系统技术经济性与有效性，使之成为当前光纤通信\o"网络"网络最广泛使用光波复用技术。WDM普通有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长波分复用、粗波分复用（\o"CWDM"CWDM）和密集波分复用（DWDM）。（1）1310nm和1550nm波长波分复用这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两个波长：1310nm窗口一种波长，1550nm窗口一种波长，运用WDM技术实现单纤双窗口传播，这是最初波分复用使用状况。（2）密集波分复用（DWDM）简朴说，DWDM技术是指相邻波长间隔较小WDM技术，工作波长位于1550nm窗口。可以在一种光纤上承载8~160个波长。重要应用于长距离传播系统。图3

DWDM系统示意图（3）粗波分复用（CWDM）CWDM技术是指相邻波长间隔较大WDM技术，相邻信道间距普通不不大于等于20nm，波长数目普通为4波或8波，最多18波。CWDM使用1200nm~1700nm窗口。CWDM采用非制冷激光器、无光放大器件，成本较DWDM低；缺陷是容量小、传播距离短。因而，CWDM技术合用于短距离、高带宽、接入点密集通信应用场合，如大楼内或大楼之间网络通信。1、\o"DWDM"DWDM基本概念D\o"WDM"WDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing）密集波分复用技术是在\o"波长"波长1550nm窗口附近，在\o"EDFA"EDFA能提供增益波长范畴内，选用密集但互相又有一定波长间隔多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号调制，复合在一根\o"光纤"光纤上传播，提高了每根光纤传播容量。这些光载波波长间隔为0.4～2nm，如图4所示。图4

DWDM载波波长间隔DWDM设备普通由五某些构成，如图5所示。图5

DWDM系统构成2、DWDM特点和优势（1）充分运用光纤带宽资源，传播容量巨大DWDM系统中各波长互相独立，可透明传播不同业务，如SDH、GbE、ATM等信号，实现各种信号混合传播。如图6所示，各种光信号通过采用不同波长复用到一根光纤中传播，每个波长上承载不同信号，在一根光纤中传播，大大提高了光纤容量，极大节约了光纤资源，减少线路建设成本。图6

DWDM传播容量巨大（2）超长传播距离运用掺铒光纤放大器（EDFA）等各种超长距传播技术，可以对DWDM系统中各通路信号同步放大，实现系统长距传播。DWDM超长距传播（3）平滑升级扩容由于DWDM系统中每个波长通道透明传播\o"数据"数据，不对通道数据进行任何解决，因而，扩容时，只需增长复用光波长通路数即可，以便易行。3、\o"DWDM"DWDM发展趋势3.1更高通道速率D\o"WDM"WDM系统通道速率由2.5Gbit/s发展到当前\o"10G"10Gbit/s，基于\o"40G"40Gbit/s速率系统已进入商用阶段。3.2更多\o"波长"波长复用数量初期DWDM系统多用于8/16/32个波长，通道间隔为\o"100G"100GHz，工作波长位于C波段。随着技术不断发展，DWDM系统工作波长可覆盖C、L波段，间隔50GHz。如\o"中兴"中兴通讯ZXWMM900设备，最高可提供160波复用。3.3超长全\o"光传播"光传播距离通过提高全光传播距离，减少电再生点数量，可减少建网初始成本和运营成本。老式DWDM系统采用\o"EDFA"EDFA延长无电中继传播距离，当前，通过度布式拉曼放大器、超强前向纠错技术（FEC）、色散管理技术、光均衡技术以及高效调制格式等，可从当前600km左右扩展到km以上。3.4从点到点WDM走向全光\o"网络"网络普通点到点DWDM系统，重要由光终端复用器（OTM）构成，尽管有巨大传播容量，但只提供了原始传播带宽，组网能力不灵活。随着电交叉系统不断发展，节点容量不断扩大，点到点组网显然无法跟上网络传播链路容量增长速度。进一步扩容但愿转向光节点，即光分插复用器（\o"OADM"OADM）和光交叉连接器（OXC）。通过OADM可构成链型、环型光网络。OADM设备控制不同波长信道光信号传至恰当位置，并可实现光层业务保护和恢复。OXC是下一代光通迅路由互换机。在全光网络中重要功能涉及：提供以波长为基本连接功能，光通路波长分插功能，对波长通路进行疏导以实现对\o"光纤"光纤基本设施最大运用率，实当前波长、波长组和光纤级上保护和恢复。OXC设立于网络上重要汇接点，汇集各