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
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
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
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.
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
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.
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.
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*
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.
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
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
4
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.
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
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
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
标准中心波长 (nm )
1545. 32 1546. 12 1546. 92 1547. 72 1548. 51 1549. 32 1550. 12 1550. 92
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.
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。
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