摘要：目前，在新建的光纤通信系统或旧系统改造中广泛采用了DWDM（密集波分复用）技术。本文从DWDM技术的应用原理、应用系统构成、主要应用设备及技术规范的需求、应用优势和应用发展前景几个方面论述了DWDM技术在光纤通信系统中的应用。
关键词：光纤通信；密集波分复用；粗波分复用；DWDM；CWDM
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21650p-02
The Technique of DWDMin Fiber-optic Communication System of Application
LV Peng1,2
(1.Computer Science and Engineering College, Anhui University,Hefei 230039,China;2.Information Engineering Department,Anhui Broadcasting Movie & TV Professional-Technology College,Hefei 230022,China)
Abstract:Currently, adopted the DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer) technique extensively in lately- set up fiber-optic communication system or old system reformations. This text is from the DWDM the technical applied principle, the application system constitute, main applied equipments and the need, the application advantage and applications of the technical specifications develop severals discussed the technique of DWDM in fiber-optic communication systems of application.
Key words:Fiber-optic communication;Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer;Coarse Wavelength Division Multiplexing Multiplexer;DWDM;CWDM
1 引言
随着光纤通信技术的发展，光波分复用技术日趋成熟，近期在新建的光纤通信系统中或旧系统改造中广泛采用了光波分复用技术。目前，其中DWDM（密集波分复用）技术主要应用于长途干线和骨干网络，较好的解决了当前的带宽要求；而CWDM（粗波分复用或疏波分复用）技术主要用于城域网、接入网、光纤区域存储网中。由于在这种环境中一方面CWDM传输距离短、复用波长少的缺陷可以接受；另一方面可以充分利用CWDM器件成本低，设备体积小、功耗低、可靠性高的优点。
2 DWDM（密集波分复用）技术的应用基本原理
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（合波器）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（参看图1）。根据ITU-T G.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。
图1 1550 nm窗口的DWDM光缆系统
3 DWDM（密集波分复用）技术的应用系统构成
从理论的角度看，在一根光纤上，实现多个光波信号同时传输，这些信号的传输方向既可以是同向传输也可以是双向传输。由于双向传输技术难度比较大，目前很少使用，在此只对单向传输系统介绍。如图2所示，与传统的光纤通信系统的结构相同，DWDM系统是由光发射机、光接收机、光中继器和光监控与管理系统构成。
图2 波分复用（DWDM）系统总体结构示意图
4 DWDM（密集波分复用）系统主要应用设备及技术规范的需求
(1)传输光纤及工作波道的选择
光纤的选择：目前，商用化的单模光纤的规格有常用的G..652单模光纤、G..653色散位移单模光和G..655非零色散位移单模光纤以及一些特种光纤（如：掺铒光纤、色散补偿光纤）。G..652光纤在1.55μm处损耗虽很低，但色散相对较大，约17ps/nm﹒km，严重影响中继距离。G..653光纤在155μm窗口同时具有最小色散和最低损耗，是单波长光通信系列的最佳选择，但由于色散系数过小，容易受四波混频等光纤非线性影响，无法进行波分复用。G..655光纤是将G..653光纤的零色散点移至1570nm或1510--1520nm附近，成功克服了G..652光纤的色散受限和G..653光纤无法开通波分复用技术的缺陷。另外，G.655光纤升级非常的灵活（即可适用TDM系统也可适用WDM系统）。因此G..655非零色散位移单模光纤是新建DWDM系统使用光纤的首选。
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-T G.692建议规定，16通路的中心频率及波长应满足下表—1的要求。而8通路的中心频率及波长应满足表中加*号的一组，或不加*的一组。
表1 8通路和16通路DWDM系统的中心频率及波长
(2)对光源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：一、激光器的输出波长要能够保持稳定，波长不能发生漂移，工作波长严格限定在工作波道内，从而防止光载波信号间的干扰。二、激光还应具备比较大色散容纳值，从而可借助掺铒光纤放大器（EDFA）补偿光信号传输的衰减，能够增大无电再生中继距离。三、采用外调制技术可以避免激光器在高速率下工作时发生频率扫动，进而引起波长的串扰而破坏DWDM系统的正常工作。
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。
(3)光接口分类及参数技术
目前，对于我国长途DWDM系统的应用，规定了三种光接口，即，8×22dB、3×33 dB和5×30 dB系统。其中22 dB、30dB、和33dB是每个区段允许的损耗，而前一个数字8（5、3）则代表区段的数目。8×22 dB系统示意图如图3。
BA:光功率放大器 LA:光线路放大器PA:光预置放大器
图3 8×22 dB系统示意图
其中，8×22dB系统接收端光信噪比（OSNR）数值要22dB以上；而对于5×30dB和3×33dB，则要示分别为21dB和20dB以上。
(4)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（密集波分复用）系统的应用优势
(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。
采用DWDM方式，每个波长不仅可以传输2.5Gbit／s的SDH信号，也可以传送10Gbit／s及40Gbit／s以上的光载波信号，使得在一个光纤上传输的容量比单模光纤大几倍到几十倍。目前全球实际敷设的DWDM系统已超过3000个，实用化系统的最大容量已达320Gbps（2*16*10Gbps）。
(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本
DWDM系统采用了石英光纤最低损耗的1550nm窗口，其传输损耗更小、 传输距离更长，并且EDFA技术、外调制、电吸收等方式使得DWDM系统中继段的允许损耗、色散更大，传输距离由几十公里向几百公里或更长距离的延长。DWDM系统采用了光放大器代替了原来的电再生器，大大减少了SDH中继器的数量，节省了成本，简化了设备。
(3)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
波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关。一个DWDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，ATM、IP或者将来有可能出现的信号。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。
(4)网络生存性好，扩容方便
利用DWDM技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。在网络扩充和发展中，DWDM是理想的扩容手段，对于早期的芯数不多的光纤系统，利用此技术，不必做较大改动，就可以轻松扩容。
6 DWDM（密集波分复用）系统应用发展前景
DWDM技术的应用第一次把复用方式从电信号转移到光信号，形成一个光层的网络既“全光网”，将是光通讯的最高阶段。建立一个以DWDM和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层，实现用户端到端的全光网连接，用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈，将是未来的趋势。现在DWDM技术还是基于点到点的方式，但点到点的DWDM技术作为全光网通讯的第一步，也是最重要的一步，它的应用和实践对于全光网的发展有举足轻重的影响。
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