论文部分内容阅读
摘 要大容量波分复用(DWDM)技术采用相邻波长间隔较小的WDM技术,工作波长位于C波段和L波段窗口,可以在一根光纤上承载8-160个不同波长的光波,主要应用于长距离传输系统。与通用的单信道系统相比,不仅极大地提高网络系统的通信容量,充分利用光纤
的带宽,而且具有扩容简单和性能可靠等优点。
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)091-0024-01
1制定DWDM系统工程设计初步方案
1)合理选择系统容量。波分复用系统容量的增加一般有两种途径,一是提高速率,一是增加波长数目,两种方法各有优劣。在系统建设时,一般留有系统冗余度,为将来系统的升级改造预有准备。但与其他系统不同的是,波分复用系统的升级并不仅仅是更换更高速率的模块或者增加光模块而已,因为随着速率的提高,会出现新的影响系统性能的因素,最明显的就是色散的影响会越来越严重。而当波长数目增加时,传输总功率相应增加,系统的非线性也会增强。据研究,在波长处,在1dB功率代价的要求下,10Gb/s的信号在G.652光纤中只能传输60km,而40Gb/s的信号传输不到4km,必须进行色散补偿。另外,现有的波分复用系统大多采用C波段波长,这与掺饵光纤放大器(EDFA)的增益带宽相对应,如果需要系统扩容到L波段波长,则现有EDFA就无能为力了。所以,大容量波分复用系统的建设以满足2-3年需求即可,不必满足更远未来的需求,盲目追求大容量冗余。
2)合理选择通信波长。如前所述,虽然部队目前在建的系统容量可以达到40个波长,但实际使用的波长却不会这么多,这就有一个选择通信波长的问题。一般来说,系统通信波长的选择应考虑光收发模块的性能和光放大器的影响。以一个40波长(C波段)系统为例,其波长范1525nm-1560nm,目前波分复用系统大都采用的是掺饵光纤放大器,其放大带宽基本覆盖C波段,但对应不同的波长,EDFA的放大性能和噪声性能还是有差别的,在1531nm处EDFA有一个增益峰,在1550nm波长附近有一个增益相对平坦的区域。在有若干光放大器级联的系统,接收的光信号会因为EDFA增益谱的不平坦造成不同信道(波长)的信噪比(SNR)差别很大,而且会产生信道间的功率转移,进一步降低系统性能。因此,在有波长余量的情况下,应尽量使用1550nm附近波长。实际上,1550nm也是目前在用常规光纤衰减系数最小的区域。
3)合理配置系统。在没有色散管理和非线性控制的波分复用系统中,系统的配置主要考虑的是波长选择,光放大段长度,光信号发送、接收功率等。目前一个双向的EDFA可以提供50dB左右的增益,对应的光纤长度可以达到200km以上,但实际应用中不应盲目追求更长的放大段距离,因为长时间在极限范围工作会迅速缩短光放大器的寿命,极易造成系统的不稳定和性能劣化。光信号功率也不应太高,我们知道石英光纤中有一些非线性现象,主要的非线性现象都与传输信号的功率(即光强)有关,而波分复用系统中的光强是所有波长的总和,所以一定要合理配置每个信道信号功率。再者,如果是环网系统,则在每个放大段控制放大器的数目,因为EDFA的噪声指数较高,噪声谱范围较宽,放大器产生的噪声会在系统中不断积累,严重影响系统性能。对于10G以上速率的DWDM系统,则必须考虑色散补偿和非线性效应综合各種因素合理进行系统设计。
将经过勘查、修订后的设计初步方案提供给设备生产厂家,以此进行最终DWDM系统光放段和光复用段的设置、优化。
2DWDM系统光放段和光复用段的设计
仅进行光路信号放大的站,我们称之为光线路放大站(OLA)。能进行波长上下的站,我们称之为终端站(OTM)。所谓光放段,是指相邻OLA站之间或OTM站与相邻OLA站之间的段落,光复用段是指两个OLA站之间的段落。光放段和光复用段的设计需要根据衰耗、色度色散、极化模色散、信噪比色散以及段长的分布状况等受限参数,通过计算确定。
1)衰耗受限。在进行光功率预算时,光纤衰减系数一般以实测值为准。考虑到光纤的老化问题,以及DWDM网络平台建成之后将满足1020年的业务发展需求,在实测值的基础上一般增加0.4dB/km的光缆余量,并适当考虑光纤损耗冗余度、光纤跳站损耗(每个跳站一般按1dB考虑),DWDM系统工程光纤衰耗系数一般在0.27dB/km-0.29dB/km。
对于32x10G系统,设备厂家针对无FEC(FEC为带外前向纠错功能,可提高功率预算6dB左右)系统的情况,规范了4种光功率预算类型:8x22dB,5x30dB,3x33dB,1x40dB。设备采用带有FEC功能的,设备厂家支持的光功率预算类型;10x22dB,3x37dB,2x40dB,1x46dB。采用超强FEC功能的,光功率预算可达到25x22dB。
2)色度色散受限。G.652光纤的色度色散系数在工程设计时一般取20ps/nm·km,G.652光纤的色散色度系数一般取6ps/nm·km。目前各设备厂家提供的2.5Gb/s系统波长转换器的色散容限均可达到
12800ps/nm·km,对于G.652光纤无电中继传输距离可达到650km,对于G.655光纤无电中继传输距离可达到2133km,对于2.5G系统基本上可以不考虑色散补偿问题。目前各设备厂家所提供的10G系统波长转换器的色散容限在500-1600ps/nm之间不等,对于G.652光纤无电中继传输距离在25-80km之间,对于G.655光纤无电中继传输距离在83-267km之间。因此,DWDM网络平台在开通10G系统时多数需增设色散补偿模块。
3)极化模色散。在工程设计时,G.652光纤的极化模色散平均值一般取0.5ps,G.655光纤的极化模色散平均值取0.3ps。在极化模色散取0.5、差分群时延取10的情况下,无电中继传输距离可达到400km,无需要极化模色散补偿。如果光纤质量较好,在2500km内不用极化模色散补偿。
4)信噪比受限。对于2.5G系统来说,在光功率满足要求的情况下,若信噪比在20dB以上,可以不用FEC;若信噪比在20dB以下,则需要采用带外FEC技术;若信噪比在14dB以下,则需要采用超强FEC技术或FEC加拉曼放大技术。
对于10G系统来说,在光功率满足要求的情况下,若信噪比在24dB以上,可以不用FEC;若信噪比在24dB以下,则需要采用带外FEC技术;若信噪比在18dB以下,则需要采用超FEC技术或FEC加拉曼放大技术。
3DWDM系统工程设计中应注意的问题
1)各种受限参数的取值应留有余量,以保证网络运行过程中的安全性和可靠性。
2)如果初期波道需求量在1-10之间,宜选择32波或40波的DWDM设备。工程初期合波器及分波器配置容量应一次到位,不宜采用合波器及分波器模块叠加的方式。
3)光放段、光复用段应基于满足I0G的DWDM系统设站要求,DWDM系统建成后可进行10G及2.5G系统的混合传输,后期扩容如需增加10G系统波道,则不需要增设光放大站或站段调整。
4)为了提高系统的可靠性,一般将DWDM系统的最后一个波道用作冗余波道,并配置波长转换器。
5)在设备选型时,要严格把住质量关,并考虑到该设备增容、升级、与其他厂家设备的兼容性。
总之,大容量波分复用技术是一种非常成熟,又在不断发展的技术,在实际建设使用中,应该结合实际合理规划设计,除了用理论指导实践,还应不断摸索总结经验,只有这样,才能充分发挥波分复用系统的优势和作用。
的带宽,而且具有扩容简单和性能可靠等优点。
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)091-0024-01
1制定DWDM系统工程设计初步方案
1)合理选择系统容量。波分复用系统容量的增加一般有两种途径,一是提高速率,一是增加波长数目,两种方法各有优劣。在系统建设时,一般留有系统冗余度,为将来系统的升级改造预有准备。但与其他系统不同的是,波分复用系统的升级并不仅仅是更换更高速率的模块或者增加光模块而已,因为随着速率的提高,会出现新的影响系统性能的因素,最明显的就是色散的影响会越来越严重。而当波长数目增加时,传输总功率相应增加,系统的非线性也会增强。据研究,在波长处,在1dB功率代价的要求下,10Gb/s的信号在G.652光纤中只能传输60km,而40Gb/s的信号传输不到4km,必须进行色散补偿。另外,现有的波分复用系统大多采用C波段波长,这与掺饵光纤放大器(EDFA)的增益带宽相对应,如果需要系统扩容到L波段波长,则现有EDFA就无能为力了。所以,大容量波分复用系统的建设以满足2-3年需求即可,不必满足更远未来的需求,盲目追求大容量冗余。
2)合理选择通信波长。如前所述,虽然部队目前在建的系统容量可以达到40个波长,但实际使用的波长却不会这么多,这就有一个选择通信波长的问题。一般来说,系统通信波长的选择应考虑光收发模块的性能和光放大器的影响。以一个40波长(C波段)系统为例,其波长范1525nm-1560nm,目前波分复用系统大都采用的是掺饵光纤放大器,其放大带宽基本覆盖C波段,但对应不同的波长,EDFA的放大性能和噪声性能还是有差别的,在1531nm处EDFA有一个增益峰,在1550nm波长附近有一个增益相对平坦的区域。在有若干光放大器级联的系统,接收的光信号会因为EDFA增益谱的不平坦造成不同信道(波长)的信噪比(SNR)差别很大,而且会产生信道间的功率转移,进一步降低系统性能。因此,在有波长余量的情况下,应尽量使用1550nm附近波长。实际上,1550nm也是目前在用常规光纤衰减系数最小的区域。
3)合理配置系统。在没有色散管理和非线性控制的波分复用系统中,系统的配置主要考虑的是波长选择,光放大段长度,光信号发送、接收功率等。目前一个双向的EDFA可以提供50dB左右的增益,对应的光纤长度可以达到200km以上,但实际应用中不应盲目追求更长的放大段距离,因为长时间在极限范围工作会迅速缩短光放大器的寿命,极易造成系统的不稳定和性能劣化。光信号功率也不应太高,我们知道石英光纤中有一些非线性现象,主要的非线性现象都与传输信号的功率(即光强)有关,而波分复用系统中的光强是所有波长的总和,所以一定要合理配置每个信道信号功率。再者,如果是环网系统,则在每个放大段控制放大器的数目,因为EDFA的噪声指数较高,噪声谱范围较宽,放大器产生的噪声会在系统中不断积累,严重影响系统性能。对于10G以上速率的DWDM系统,则必须考虑色散补偿和非线性效应综合各種因素合理进行系统设计。
将经过勘查、修订后的设计初步方案提供给设备生产厂家,以此进行最终DWDM系统光放段和光复用段的设置、优化。
2DWDM系统光放段和光复用段的设计
仅进行光路信号放大的站,我们称之为光线路放大站(OLA)。能进行波长上下的站,我们称之为终端站(OTM)。所谓光放段,是指相邻OLA站之间或OTM站与相邻OLA站之间的段落,光复用段是指两个OLA站之间的段落。光放段和光复用段的设计需要根据衰耗、色度色散、极化模色散、信噪比色散以及段长的分布状况等受限参数,通过计算确定。
1)衰耗受限。在进行光功率预算时,光纤衰减系数一般以实测值为准。考虑到光纤的老化问题,以及DWDM网络平台建成之后将满足1020年的业务发展需求,在实测值的基础上一般增加0.4dB/km的光缆余量,并适当考虑光纤损耗冗余度、光纤跳站损耗(每个跳站一般按1dB考虑),DWDM系统工程光纤衰耗系数一般在0.27dB/km-0.29dB/km。
对于32x10G系统,设备厂家针对无FEC(FEC为带外前向纠错功能,可提高功率预算6dB左右)系统的情况,规范了4种光功率预算类型:8x22dB,5x30dB,3x33dB,1x40dB。设备采用带有FEC功能的,设备厂家支持的光功率预算类型;10x22dB,3x37dB,2x40dB,1x46dB。采用超强FEC功能的,光功率预算可达到25x22dB。
2)色度色散受限。G.652光纤的色度色散系数在工程设计时一般取20ps/nm·km,G.652光纤的色散色度系数一般取6ps/nm·km。目前各设备厂家提供的2.5Gb/s系统波长转换器的色散容限均可达到
12800ps/nm·km,对于G.652光纤无电中继传输距离可达到650km,对于G.655光纤无电中继传输距离可达到2133km,对于2.5G系统基本上可以不考虑色散补偿问题。目前各设备厂家所提供的10G系统波长转换器的色散容限在500-1600ps/nm之间不等,对于G.652光纤无电中继传输距离在25-80km之间,对于G.655光纤无电中继传输距离在83-267km之间。因此,DWDM网络平台在开通10G系统时多数需增设色散补偿模块。
3)极化模色散。在工程设计时,G.652光纤的极化模色散平均值一般取0.5ps,G.655光纤的极化模色散平均值取0.3ps。在极化模色散取0.5、差分群时延取10的情况下,无电中继传输距离可达到400km,无需要极化模色散补偿。如果光纤质量较好,在2500km内不用极化模色散补偿。
4)信噪比受限。对于2.5G系统来说,在光功率满足要求的情况下,若信噪比在20dB以上,可以不用FEC;若信噪比在20dB以下,则需要采用带外FEC技术;若信噪比在14dB以下,则需要采用超强FEC技术或FEC加拉曼放大技术。
对于10G系统来说,在光功率满足要求的情况下,若信噪比在24dB以上,可以不用FEC;若信噪比在24dB以下,则需要采用带外FEC技术;若信噪比在18dB以下,则需要采用超FEC技术或FEC加拉曼放大技术。
3DWDM系统工程设计中应注意的问题
1)各种受限参数的取值应留有余量,以保证网络运行过程中的安全性和可靠性。
2)如果初期波道需求量在1-10之间,宜选择32波或40波的DWDM设备。工程初期合波器及分波器配置容量应一次到位,不宜采用合波器及分波器模块叠加的方式。
3)光放段、光复用段应基于满足I0G的DWDM系统设站要求,DWDM系统建成后可进行10G及2.5G系统的混合传输,后期扩容如需增加10G系统波道,则不需要增设光放大站或站段调整。
4)为了提高系统的可靠性,一般将DWDM系统的最后一个波道用作冗余波道,并配置波长转换器。
5)在设备选型时,要严格把住质量关,并考虑到该设备增容、升级、与其他厂家设备的兼容性。
总之,大容量波分复用技术是一种非常成熟,又在不断发展的技术,在实际建设使用中,应该结合实际合理规划设计,除了用理论指导实践,还应不断摸索总结经验,只有这样,才能充分发挥波分复用系统的优势和作用。