DWDM系统结构的优选

　　--通信世界　中国网通江西分公司 秦保根
一、概述
    当今光传输通信网络，无论是骨干长途网、本地城域网还是用户接入网，都大量以DWDM为平台，基于DWDM的光传送网构成了整个通信网的基础物理层。密集波分复用（DWDM）光传输的迅猛发展，得益于光纤承载介质技术的不断创新，光纤由过去标准单模光纤（G.652）、色散位移光纤（G.653），到非零色散位移光纤（G.655），实现了新型的全波光纤（All－waveFiber）。由于光纤制造工艺的改进，基本消除了光纤制造过程中引入的水分，常规光纤在1385nm波长附近由OH根离子造成的损耗峰消失，使传输率耗从最初的2dB/Km降到0.3dB/Km以下，在1310～1600nm波段上衰减趋于平坦，光纤可利用的波长增加100nm左右，相当于125个波长通道（100GHz通道间隔）。
    根据国际电联ITU-T G.692建议，DWDM技术是在波长1552.52nm窗口附近（对应的频率为：193.1THZ）的1530～1560nm波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波（掺铒光纤放大器EDFA对这些光载波能平坦增益），受不同数字信号的调制，将不同波长的光信号复用在一根光纤上传输，大大提高了光纤的传输容量。
    发送端：波长变换器（OUT）、合波器；接收端：波长变换器（OUT）、分波器)。OTU接口盘，具有带外FEC功能，可以改善信噪比5～6dB。O/E/O波长变换技术有3R功能，有良好的抖动特性，如：抖动产生、抖动容限及抖动传递函数，可以满足多个OTU级连抖动指标要求，从而可实现复用段级连。在发送端，接收来自光传输终端设备的光信号，此光信号若为特定波长（“彩色波长接口”）则可直接接入光合波器（OMU），若非特定波长，则采用O/E/O波长转换技术，由发送端的光波长变换器（TXOTU）把非特定波长的光信号“透明地”转换成有特定波长、并有一定色散容限的光信号,再送入光合波器（OMU）；在接收端，采用分波滤波器技术的光分波器（ODU）从主信道光信号中分出特定波长的光信道。接收光转发器（RX OTU）将分波解出的光信号转发至接收终端设备。
    此外DWDM系统还有光放大设备(EDFA)、光分插复用设备(OADM，目前可做到上下各8个波)和光交叉互连设备(OXC)等。DWDM的线路光速率可从10Gbit/s、20Gbit/s、40Gbit/s、80Gbit/s、320Gbit/s直至1600Gbit/s。
二、DWDM系统结构分析
    DWDM从结构上分，目前有集成系统和开放系统。集成式系统：要求接入的单光传输设备终端的光信号是满足G.692标准的光源。开放系统，是在合波器前端及分波器的后端，加波长转移单元OTU，将当前通常使用的G.957接口波长转换为G.692标准的波长光接口。这样，开放式系统采用波长转换技术,使任意满足G.957建议要求的光信号能运用光-电-光的方法，通过波长变换之后转换至满足G.692要求的规范波长光信号，再通过波分复用，从而在DWDM系统上传输。
    目前的DWDM系统可提供16/20波或32/40波的单纤传输容量，最大可到160波，具有灵活的扩展能力。用户初期可建16/20波的系统，之后根据需要再升级到32/40波，这样可以节省初期投资。其升级方案原理：一种是在C波段红带16波加蓝带16波升级为32波的方案；另一种是采用interleaver，在C波段由200GHz间隔16/32波升级为100GHz间隔20/40波。进一步的扩容求，可提供C+L波段的扩容方案，使系统传输容量进一步扩充为160波。
    国内各大运营商现在网运行的DWDM,大量使用的几乎都是开放式DWDM系统，而实际上,集成式密集波分复用系统，有其自身的众多优点。
    1. 集成式DWDM系统的合波器和分波器在发端和收端是分别使用的，即：
    在发端只有合波器，在收端只有分波器，同时在收端和发端均去掉了OTU转换设备（此部分费用较大）,因此DWDM系统设备的投资可节省60%以上。
    2.集成式DWDM系统在收端和发端仅使用无源器件(如：合波器或分波器)，
    电信运营单位可向器件厂家直接订货，减少供应环节，费用更低，从而节省设备成本。
    3. 开放式DWDM的网管系统负责：OTM（主要是OTU）、OADM、OXC、EDFA的
    监测，其设备投资约占DWDM系统总投资的20%；而集成式的DWDM系统由于无需OTM设备，其网管仅负责OADM、OXC、EDFA的监测，可引入更多的厂家进行竞争，其网管费用能比开放式DWDM的网管节省一半左右。
    4. 由于集成式的DWDM系统的合波/分波设备为无源器件，便于提供多种业务、多速率的接口，只要业务端设备光端机的波长符合满足G.692的标准，即可以PDH、SDH、POS（IP）、ATM等任何业务接入，支持8Mbit/s、10Mbit/s、34Mbit/s、100Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s、1Gbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s等各种速率的PDH、SDH、ATM及IP以太网, 避免了开放式DWDM系统由于OTU的原因，而只能使用所购DWDM系统已确定光波长（1310nm、1550nm）及传输速率的SDH、ATM或IP以太网设备,而根本不可能使用其他接口。
    5. 若将SDH、IP路由器等光传输设备的激光器件模块统一设计为标准几何尺寸的管脚，规范接口，便于维护插拔，且连接可靠。这样，维护人员就可根据集成式DWDM系统波长需要，自由更换特定彩色波长的激光头，为激光头的故障维护，提供了便利条件，避免了以前必须由厂家整板更换这一弊端所带来的高维护费用。
    6. 彩色波长的光源目前仅比普通1310nm、1550nm波长的光源价格稍贵，如2.5Gbit/s
    速率的彩色波长光源目前要贵3000多元，但当接入到集成式DWDM系统上使用时，能使造价系统造价降低近10倍，并且随着彩色波长光源的大量应用，其价格将接近于普通光源。
    7. 集成式DWDM设备结构简单，体积更小，大约只有开放式DWDM所占空间的五分之一， 节省机房资源。
    综上所述，集成式DWDM系统应大量应用于DWDM传输系统中大量中，并逐步替
    代开放式DWDM系统的主导地位。考虑到目前已有大量普通光源的光传输设备在网使用，建议可采用集成式与开放式兼容的混合式DWDM，已保护前期投资。
三、DWDN系统的其它功能
    1．DWDM系统的光监控信道（OSC）
    在DWDM系统中，采用独立的1510nm波长（速率为2Mbit/s）承载光监控信道（OSC），传送网管、公务和监控信息，帧结构符合G.704，实际用于监控信息传送的速率为1920kbit/s。0SC光监控信道是DWDM系统工作状态的信息载体。在DWDM系统中，OSC是一个相对独立的子系统，传送光信道层、光复用段层和光传输段层的维护和管理信息，提供公务联络及使用者通路，同时它还可以提供其它附加功能。OSC主要包括的子系统功能为：OSC信道接收和发送、时钟恢复和再生、接收外部时钟信号、OSC信道故障检测和处理及性能监测、CMI编解码、OSC帧定位和组帧处理、监控信息处理。性能的监测（B1、J0、OPM、光放监测），可由业务接入终端完成。模拟量监测功能和B1误码监测功能，提供不中断业务的多路光通道性能监测（包括各信道波长、光功率、光信噪比），适时监测光传送段和光通道性能质量，提供故障定位的有效手段。具有监测放大器的输入光功率、输出光功率、PUMP驱动电流、PUMP制冷电流、PUMP温度和PUMP背向光功率的功能。具有监测多方向的波数、各信道的波长、光功率和光信噪比等性能，监测的波长精度可大于0.05nm、光功率精度可大于0.5dBm、信噪比精度可大于0.5dB。
    2．光纤放大器
    按光纤放大器所在线路传输种的位置不同，可分为三种：
    （1） 放在光发射机后面的，称为功率放大器；
    （2） 放在光纤线路之间起中继作用的，称为线路放大器；
    （3） 放在光接收机前面的，称为前置放大器。
    按光放大实现的功能，可分为两种：
    （1）掺铒光纤放大器：具有增益平坦、增益锁定、输出功率钳制和放大器瞬态控制等功能,同时为了消除由于突发事故产生的光放大器的"浪涌"现象,光放大器还具有光功率自动关断(APSD)和功率自动减弱(APR)功能。
    （2）RPM喇曼光纤放大器：专为远距离光传输系统设计，采用高性能14XXnm泵浦激光器和无源器件，结构紧凑，能直接放大C-Band、L-Band、C+L-Band的光信号，改善线路光信噪比（OSNR），很好地提升系统的传输性能，符合TelcordiaGR-1312-CORE的标准要求。
    3．DWDM系统的OADM、OXC功能
    OADM可根据需要在任何光业务或中继站点提供任一波长的光信号上下（目前可做到8波）,特别是与OXC配合,可以将任何上路端口来的某一光信号都可以上到系统的任一波长,这样即使两个上路端口的上路光信号波长相同,也不会造成阻塞，同样下路也可以通过端口指配功能将某一下路波长根据需要下到任一端口, 从而极大地扩展了OADM应用的灵活性。此外，通过OADM与OXC地组合应用，可以提供二纤单向复用段保护、二纤双向复用段保护、通道保护等保护方式, 从而可以实现自愈环型组网，使系统性能安全、可靠。
    OXC设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不同波长的输入，再将各讯号以适当的波长输送至指定的光纤中，提供光纤切换（Fiberswitching，连接不同光纤，波长不转换）、波长切换（Wavelengthswitching，连接不同光纤，波长经转换）、波长转换（Wavelength conversion，输出至同一光纤，波长经转换）以及路由恢复、波长管理调度等功能。
四、结束语
    波分复用系统将由传统的点到点传输系统向光传送网发展。波分复用系统形成波分复用光网络，即光传送网（OTN），将点到点的波分复用系统用光交叉互连(OXC)节点和光分插复用（简称OADM）节点连接起来，组成光传送网。波分复用技术完成OTN节点之间的多波长通道的光信号传输，OXC节点和OADM节点则完成网络的交换功能。
    光传送网(OTN)具有传输透明性。由于光传送网提供的是一条端到端的纯光路径，它对光信号的形式不提出要求，对于信息的调制方式、传送模式和传输速率透明,使得目前相互独立的SDH传送网、PDH传送网、ATM网络、IP网络及模拟视频网络都可以建立在同一光网络上，共享底层资源，提供统一的监测和恢复等网管能力。OTN网络具有可重构性,光传送网中信号可按波长路径或虚波长路径传输的，这样就在网络的物理拓扑结构之上加了一层逻辑拓扑结构，通过改变节点的波长路由状态而动态改变的。OTN还具有可扩展性。光传送网具有分区、分层的拓扑结构，网络节点采用模块化设计，在不改变原有网络结构时就能方便地增加网络的波长数、光纤路径数和节点数，实现网络的扩充。