波分复用技术及其应用

标准中心频率 (Hz ) 193. 2 193. 1 193 192. 9 192. 8 192. 7 192. 6 192. 5
标准中心波长 (nm )
1551. 72 1552. 52 1553. 33 1554. 13 1554. 94 1555. 75 1556. 55 1557. 36
CIEN A M ult iWaveTM 1600光电再生段间的最大 传输距离为600km, 其中光放大器间的距离可以达到 120km, 最多可含5段光中继段 (span ). 由此可以把该系 统归为 W 系列. 它的监测信道波长为1625nm.
时分复用10G b燉s 方式的优点是结构比较简 单, 元器件集成度高, 设备数量较少, 体积较小, 再加上10Gb燉s 系统设备的原理和构造与已普遍 使用的2. 5G b燉s 系统相似, 因而维护、施工可以 有一定的延续性, 设备管理、网络管理都容易一些. 但 这种方式也有不足的地方, 首先由于10Gb燉s 系统光电 转换速度较2. 5Gb燉s 系统更快, 为达到稳定高速调制 的要求, 对光电器件的性能要求也随之提高, 这对系 统的安全稳定运行会有一定的影响。其次, 10Gb燉s 最大色散较2. 5G b燉s 更加严格, 而我国敷设的光缆大 部分 采用 G . 652光 纤, 此种 光 纤在 1550nm 附 近有 18~ 20ps燉nm燈km 的色散, 所以10G b燉s 长途传输必须 采用特殊技术 (如使用色散补偿光纤 )克服色散限制. 第三, 对于10G b燉s 量级的传输, 光散射、折射等非线性 效应对信号传输质量的影响已经不可忽视, 有效经济
现在人类正日益步入信息社会, 信息交换越来越 频繁. 据研究人员预测, 在可预见的未来, 一个家庭约 需要1G b燉s 的传输容量, 才能满足家庭成员与外界信 息交流. 由此可以想见, 未来通信网的传输容量的规 模, 根据现在的知识, 只有光纤通信才能满足这样的要 求.
在1500~ 1600nm 之间, 光纤传输的衰耗较小, 其 对应的频带宽度约为12500GH z. 以 IT U- T G . m cs 规 定的最小间隔100GH z 为标准, 该频带可提供125个中 心工作波长, 以每个波长上传输10G b燉s 计算, 一根光
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的解决方法还有待研究. 对于波分复用4 2. 5G b燉s 方式, 它的基本速率为
2. 5G b燉s, 而2. 5G b燉s 系统的光电器件的稳定性已为 实践检验, 色散容忍度也大大优于10G b燉s 方式, 光散 射、光的非线性效应 (4波混频除外 )也不明显, 4波混频 问题通过利用光纤固有色散或不均匀间隔波长也可以 解决. 另外, 4 2. 5Gb燉s 的组 网方 式、保 护方 式比 10G b燉s 灵 活 、简 单. 但也 因为 它的 基 本速 率为 2. 5G b燉s, 所以设备集成度较时分复用 10Gb燉s 为低, 设备较多, 结构较繁杂, 增加了设备、网络维护管理的 难度. 随着激光器阵列和接收机阵列的研制成功, 这些 弱点可以逐渐弥补. 2. 2 造价比较
依据现在掌握的资料, 如果不考虑光缆的投资, 使 用1个4 2. 5G b燉s 系统比使用4个2. 5G b燉s 系统造价 略低一些, 这主要是因为中继设备及相关设施减少的 缘故. 依据以往的经验, 时分复用 10Gb燉s 的造价约为 4个2. 5G b燉s 系统造价的70% 左右. 可见, 要实现10Gb燉s 传输方式, 时分复用方式比波分复用方式所需投资要低 一些.
目前谈论的波分复用就是利用一组有一定间隔的 波长系列 (波长间隔可以是均匀的, 也可以是非均匀 的 ), 在每个波长上运行一个系统 (各系统的传输速率 可以是一致的, 也可以是不一致的 ). 这样, 通过增加工 作波长的数量, 达到增加传输容量的目的.
光波分复用也被称作光频分复用. 在有些场合, 只 将波长间隔 较大的称为 波分复用 , 而将波 长间隔在 1nm 以下的称为频分复用或密集波分复用.
九江光缆扩容中得到应用, 取得了良好效果. 双窗口波分复用技术的优点是结构简单、实现容
易, 并可以有效保护原有投资. 但由于两窗口光纤衰减 相差较大, 且现在使用的光放大器增益带宽在1550nm 附近, 所以两系统无法共用中继设备.
2 10Gb燉s 传输系统实现方式的比较
在现有技术条件下, 实现10G b燉s 传输有两 种方式: 时分复用 10G b燉s 方式和波分复用4 2. 5G b燉s 方式. 2. 1 性能比较
标准中心波长 (n m )
1555. 85831 1557. 47490 1559. 09485 1560. 71818
* 使用4波长波分复用时所使用的中心频率
OL S 系统的监测系统能在本地或远端对在线光 放大器 O A 进行故障检测和性能劣化监视, 目前波分 复用系统作为外部故障告警量接入 SDH 设备, 从而 共同使用 SDH 的网管系统. 将来目标是把两个网管 系统统一到一个网管平台上.
这两家公司都是由生产光器件转而生产波分复用 设备的, 因此, 他们制造的波分复用设备具有较好的光 学性能参数, 可以兼容多厂家2. 5G b燉s 系统产品. 但他 们由于没有自己的2. 5G b燉s 速率以下的传输系统产品, 所以在系统配置、网络管理等方面无法做到统筹考虑.
另一类是以 L ucent (原 A T & T )公司为代表的传 统传输设备供应商. 他们有成熟的2. 5Gb燉s 系统设备以 及丰富的系统设计经验, 所以他们大都把波分复用部分 与2. 5G b燉s 系统产品集成在同一机架内, 这样不但可
新技术与新业务
波分复用技术及其应用
邮电部北京设计院 汪海强
摘要 简要介绍了波分复用技术及其发展概况; 对实现 10G b燉s 传输的两种方式进行了比较; 并以西安至武汉工 程为例, 介 绍了波分复用产品的实用情况; 最后对波分复用系统技术应用前景进行了展望. 关键词 波分复用 技术 应用
1 波分复用技术
最早投 入使用的是 双窗口波 分复用 系统, 即在 1310nm、1550nm 光纤 的两个工作窗 口各运行 1个系
统. 早期敷设的光缆干线, 光纤纤数少, 扩容时往往没 有空余光纤. 采用此技术, 可以在不拆除1310nm 上开 通 的 原 有 PDH 设 备 的 情 况 下 , 利 用 其 未 使 用 的 1550nm 窗口加开 SDH 2. 5Gb燉s 系统. 此技术在南昌
表1 CIENA Mul tiWave 1600系统的频率分配
标准中心频率 (H z ) 194 193. 9 193. 8 193. 7 193. 6 193. 5 193. 4 193. 3
பைடு நூலகம்
标准中心波长 (nm )
1545. 32 1546. 12 1546. 92 1547. 72 1548. 51 1549. 32 1550. 12 1550. 92
基于以上了解, 同时考虑到, 该工程中的中心城市 相距较远, 而小城镇较密集的特点, 最好选用光电再生 段距离较长、光中继段段数较多的 Z 系列. 这样可以 减少大量光电转换设备. 因此本工程的传输设备拟采 用定向采购方式使用 L ucent 公司的 OL S 系统第二代 的产品.
4 光波分复用的发展前景
一类是以 Ciena 公司、Pirelli 公司为代表. Ciena 公司的产品 CIEN A Mult iWaveTM 1600可以 在1550nm 附近提供16个波长, 在每个波长上可以开通 SDH燉SON ET 、PDH 系统. 它所采用的标准中心频率符 合 IT U- T . Gm cs 草案的规定, 见表1.
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更加完善, 大大增加了通信网的灵活性、安全性和可靠 性. 同时, 将极大地提高工程沿线地区的通信水平, 为中 西部地区经济的加速发展创造了良好的条件.
考虑到该干线在全国通信骨干网中的地位及沿线 地区的通信业务发展情况, 邮电部决定采用波分复用 SDH 4 2. 5G b燉s 系统.
当前从事波分复用系统开发的公司, 大体可以分为 以下两类.
但波分复用4 2. 5G b燉s 从经济角度看也有其特有 的优势. 若采用时分复用获得10G b燉s 容量必须一次性 投资、一次性建设。但在实际使用中, 两点间传输容 量需求是逐渐增加的, 这样在系统运行初期可能出现容 量空置现象, 使投资不能得到充分利用。一旦两点间传 输容量超过10G b燉s, 从目前看, 最终也将用波分复用技 术来实施扩容, 但 n 10G b燉s 波分复 用系统远没有 n 2. 5G b燉s 系统成熟, 而且在扩容中, 对原有10G b燉s 时分复用系统也需进行改造。若采用波分复用系统则可 以采取分步 扩容的方法, 即开 始可以使用 单波道 2. 5Gb燉s 系统以满足初期需求, 以后随着通信业务量的增 加, 通过按2波、4波、8波 的次序逐渐增加工作波长 数量的方式将传输容量从2. 5Gb燉s 逐步提高到20Gb燉s 以上。在此过程中, 只需增加两端的终端设备。所以, 从 有效利用和保护投资角度比较, 波分复用4 2. 5Gb燉s 占有明显优势。
波分复用系统的组成如附图所示.
附图 波分复用系统组成
首先是波长转换, 即通过光波长转换器或采用光燉 电燉光 转 换 的 方 式 , 将 传 输 信 号 由 标 准 波 长 ( 如 1550nm, 1310nm )转换为波分复用系统使用的系列工 作波长之一, 然后多路光信号通过光复用器耦合到一 根光纤上, 经过放大后在线路中传输, 在一定距离间, 设置线路放大器对信号进行光中继放大, 到达接收端 后, 将放大的耦合信号解复用成多路光信号, 然后通过 波长转换, 将每路光信号的工作波长再转换为标准波 长.
以使造价相对低廉一些, 而且2. 5G b燉s 系统终端设备 与波分复用设备便于在同一网管平台上进行管理.
L ucent 公司的 O L S 系统可以在1550nm 附近提 供4或8个波长, 中心频率见表2, 每个波长上可以开通 SDH燉SO N ET 、PDH 系统. 值得注意的是, 该系统使用 的中心频率与 IT U- T . G mcs 草案的规定有矛盾, 该系 统的第一代产品光电再生段间最多可含3段光中继段 ( span ), 每 段 衰 减 范 围 为 22~ 33dB, 最 大 色 散 为 6500ps燉nm, 由此可以把该系统归为 Y 系列. 该系统 的 第 二代 产 品电 中 继 段间 最 多 可含 8段 光 中继 段 ( span ), 每 段 最 大 衰 减 范 围 为 24dB, 最 大 色 散 为 10000ps燉nm, 由此可以把该系统归为 Z 系列. 它的监 测 信道波 长为 1 532n m .
表2 Lucent 公司 OLS 系统频率分配表
标准中心频率 (H z )
193. 49 193. 29 193. 09 192. 89
标准中心波长 (nm )
1549. 42536 1551. 02860 1552. 63517 1554. 24507
标准中心频率 (Hz )
192. 69* 192. 49* 192. 29* 192. 09*
Pirelli 公司的 T 31系列可以在1550nm 附近提供 2~ 16个波长, 中心波长在1534~ 1561nm 之间, 在每个 波长上可以开通 SDH燉SO N ET 、PDH 系统. 该系统光 电再生段间最多可含5段光中继段 (span ), 每段衰减范 围为26dB, 最大色散为10000ps燉nm, 由此可以把该系统 归为 W 系列. 它的监测信道波长为1480nm.
3 波分复用技术的应用
西安 武汉光缆通信干线全长1290km, 将西安、武 汉这两个 C1级通信中心直接连接起来, 构成了连接我 国西北至华中的主干通信大动脉. 工程建成后, 将在西 安与西兰乌、郑西成、京太西、西合、呼西等光缆干线相 连通; 在襄樊与呼北光缆干线相沟通; 并在武汉与京汉 广、宁汉渝等光缆干线相连通, 疏通西北地区与华南、华 中、华东间的长话业务, 从而使我国纵横交错的通信网