光波分复用系统(WDM)手艺要求
摘要 对1.6Tbit/s与800Gbit/s光波分复用系统举行了归纳综合和形貌 ，先容了该系统波长漫衍规模、波分复用器件的要求、系统分类以及光清静历程要求。同时 ，对系统所应用的新手艺 ，如喇曼放大器、色散赔偿手艺等做了形貌。
要害词 波分复用(WDM) 喇曼放大器 色散赔偿
一、小序
在已往几年中 ，WDM手艺使得光纤富厚的带宽资源得以开发使用。然而 ，2.5Gbit/s或10Gbit/s的WDM信号经由400-600km传输后 ，还需要举行电再生中继。整个系统结构重大 ，本钱腾贵。怎样在实现全光传输的条件下 ，降低传输本钱 ，延伸传输距离 ，是一个急需解决的问题。 在超长距传输情形下 ，引入了许多新的手艺 ，如接纳喇曼放大器。在传输历程中 ，举行波形管理、功率管理、色散管理 ，以及信号编码接纳RZ编码和超强FEC等手艺。信号在无电中继传输的距离抵达3000km ，在实验室甚至抵达了10000km。鉴于海内外WDM手艺生长迅速 ，1.6Tbit/s与800Gbit/s的WDM装备已经有商用化产品 ，并在干线网络上有现实应用。为了给研制和运营部分提供手艺依据 ，在以往WDM标准基础上 ，制订了《光波分复用系统(WDM)手艺要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》。
二、光波分复用系统(WDM)手艺标准先容
我国于1997年在省际干线(西安－武汉)引入第一条WDM系统(Lucent公司的8*2.5Gbit/s系统),以后揭开了WDM系统在中国大规模应用的序幕 ，WDM手艺系列标准的研究和制订也正式最先。1999年 ，我国第一个针对WDM手艺的标准--《光波分复用系统总体手艺要求暂行划定》(YDN120--1999)正式宣布 ，标准中对8*2.5Gbit/sWDM系统及16*2.5Gbit/sWDM系统的手艺要求举行了规范。2000年 ，宣布了《光波分复用系统(WDM)手艺要求--32*2.5Tbit/s部分》(YD/T1060--2000)。2000年关于中国WDM手艺生长和应用是一个新的里程碑。从1997-1999年间 ，基于2.5Tbit/sSDH系统的职位受到了严重挑战 ，以中国电信为代表的运营商最先周全转向SDH10Gbit/s与WDM320Gbit/s系统 ，基于10Gbit/sWDM系统最先成为传输系统的主流。从2000年最先 ，对基于单波长为10Gbit/s的WDM系统的标准制订最先迅速睁开。其时 ，正逢中国电信对10Gbit/sSDH和320Gbit/sWDM的选择测试。经由对现实装备及系统的测试 ，以及与各运营商和海内外厂家单位举行普遍的手艺交流 ，制订出了《光波分复用系统(WDM)手艺要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》(YD/T1143-2001)。
《光波分复用系统(WDM)手艺要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》是为了顺应超长距WDM系统的应用而制订的 ，该标准划定了1.6Tbit/s和800Gbit/s的WDM系统手艺要求。
1.标准的适用规模
该标准给出的详细参数针对160路与80路的点到点线性WDM系统 ，承载信号为SDH STM-64系统或10Gbit/s以太网信号 ，即1.6Tbit/s和800Gbit/s的WDM系统。划定的参数包括波长区划分、波分复用器件的要求、光接口参数、波长转换器(OTU)的要求、OADM要求及网管要求等。光放大器和主光通道的参数适用于单偏向使用增益规模为192.1-196.1THz和186.95-190.90THz的光放大器 ，波长距离最小为50GHz。该标准适用于2000km以内的远程传输。关于不接纳喇曼放大器 ，接纳非NRZ调制方法抵达1000-2000km距离传输的系统不在标准规模之内。 别的 ，该标准关于WDM系统应用的新手艺、向前纠错(带内和带外)的功效、喇曼放大器的应用、梳状滤波器及色散赔偿手艺都作了响应的规范。
2.1.6Tbit/s和800Gbit/sWDM系统波长漫衍
1.6Tbit/s的WDM系统在C波段的基础上 ，启用新的波长区段--L波段 ，C+L波段共160个波长 ，波段内的波长距离为50GHz。C波段的波长漫衍规模为191.80-196.05THz(1529.16-1563.05nm) ，该规模内共有86个波长,建议优选192.10-196.61nm)这80个波长。L波段的波长漫衍规模为186.95-190.90THz(1570.42-1603.57nm)。 由于波长数目增多 ，相邻波长的距离镌汰。1.6Tbit/sWDM系统对激光器的稳固性要求越发严酷 ，划定最大中心频率偏移为GHz(约为0.04nm) ，而320Gbit/sWDM系统的要求为2.5GHz(约为0.1nm)。最大中心频率偏移为寿命终了值 ，即在系统设计寿命终了时 ，思量了温度、湿度等种种因素仍能知足数值。
基于C+L波段80通路的WDM系统 ，用于凌驾1500km长距离传输时 ，可以划分接纳C波段的40个波长和L波段的40个波长 ，波段内的波长距离为100GHz。
现实应用的1.6Tbit/s系统中 ，C波段和L波段是完全脱离的 ，其中C波段和L波段各具80个波长。而C波段和L波段内80波的 ，可以通过梳状滤波器将两个基础波长距离为100GHz40波复用器交织复用组成 ，也可以直接接纳50GHz距离的复用器件组成。
接纳梳状滤波器计划 ，要完成C波段80波的复用 ，需要2个C波段复用器(其中两个波段相邻波长的差别为50GHz)和1个梳状滤波器(C-Interleaver)。梳状滤波器是一个3端子器件 ，两个输入端是两路波长距离均为100GHz的40波群路信号 ，输出端则为波长距离为50GHz的80波信号。在通过波分复用器或耦合器将C波段的80波和L波段的80波复用为160波的系统。
为了确保大容量WDM系统的性能 ，要求波分复用器件插入消耗小 ，距离度大 ，带内平展 ，带外插入消耗转变险要 ，温度稳固性好 ，尺寸小等。现在的复用器／解复用器一样平常是以40波为基本单位 ，相邻通道距离为100GHz ，在手艺实现上较为成熟。当复用通路数为80个时 ，相邻通道距离为50HGz ，这时对复用器件隔离度的要求就越发严酷了。
3.喇曼放大器的应用
超长距WDM系统中的光放大器除了应用古板意义上的掺铒光纤放大器外 ，最主要的是对喇曼放大器的应用。掺铒放大器的增益取决于掺杂元素的浓度 ，而喇曼增益取决于泵浦光功率、泵浦光波长和信号光波长之间的波长差值。喇曼放大器就地取材 ，使用干线光纤作为事情的媒质。其增益特征还取决于光纤的性能 ，如对泵浦光的吸收能力、光纤有用面积等。
接纳喇曼放大器的系统 ，每通路光信号的发送功率较低。而输出光功率的降低 ，使得每个通路经由线路放大器后 ，信号获得放大的同时 ，所引入的非线性消耗降低 ，这样使得信号尽可能以线性模式(如准线性模式)传输。因此 ，输出信号的光信噪比增大 ，从而包管在没有电再生中继装备的条件下 ，信号可以传输更远的距离。
关于接纳喇曼放大器的800Gbit/s和1.6Tbit/sWDM系统 ，其光接口参数有N(22dB长距离距离)与M(30dB(甚长距离距离)两种。由于喇曼放大器有一定的增益 ，线路消耗由EDFA和喇曼光放大器配合肩负 ，其效果品级于南北极光放大器(EDFA+REMAN)串联。由于后一级喇曼放大用具有较小的噪声系统 ，其等效噪声系数响应镌汰。
在应用喇曼放大器的系统中 ，为了实现光纤非线性效应 ，喇曼泵谱源输出功率必需很高 ，处于清静思量 ，其总输出功率必需小于+29dBm(800mw)。由于喇曼泵谱源的高功率 ，必需包管响应毗连部分的清洁 ，这对运行维护提出了很高的要求。不可让喇曼放大器的泵谱源功率输出裸露在空间 ，光纤切断时 ，系统应具有喇曼泵谱源自动关闭功效 ，以避免对人体造成危险。
对80/160路WDM系统 ，当逐路增添承载的通路数目时 ，不应影响其它通路的性能。当同时增添多个通路时 ，系统也应不受影响。当运行中增添或镌汰承载的通路数目时 ，系统的各项参数应可以举行自动调解 ，不需要举行其他任何硬件或软件的改动。关于光放大器(包括EDFA+喇曼放大器)增益的调解 ，可以基于单个光放大器或整个恢复用段举行。单个光放大器的增益调解时间小于50ms ，整个恢复用段所有光信号调解完成时间应小于60s ，包括各个波长的发送功率、预平衡和所有光放大器的增益调解时间。
4.系统分类
由于喇曼光放大器在WDM系统的应用和超强FEC的应用 ，1.6Tbit/s与800Gbit/s系统的分类和应用代码增添 ，超长距传输系统分为通例LH(Long haul)长距离传输系统、亚超长传输系统ELH(Enhanced long haul)和超长传输系统ULH(Ultra-long haul)。关于传输距离小于1000kmWDM系统称为通例长距离传输系统 ，传输距离在1000-2000km系统称为亚超长传输系统 ，传输距离大于2000kmWDM系统成为超长传输距离系统。
关于亚超长传输系统 ，又可以分为波长距离100GHz系统与波长距离为50GHz系统。关于需要亚超长距离传输的波长并不需要那么多 ，为了尽可能抵达更远的距离 ，则关于亚超长距离传输WDM系统 ，允许举行波长距离100GHz的传输。
800Gbit/s和1.6Tbit/s的系统分类如下：
(1)没有喇曼放大器 ，只有通例带外FEC的80/160波WDM系统 ，界说有8*22dB和3*30dB两种光接口。
(2)具有通例FEC与喇曼光放大器的80/160波WDM系统(50GHz距离) ，界说有14*22dB与6*30dB两种光接口。
(3)具有通例FEC与喇曼光放大器的80波WDM系统(100GHz距离) ，界说有20*22dB与8*30dB两种光接口。
(4)具有超强FEC与喇曼光放大器的80/160波WDM系统(50GHz距离) ，界说有18*22dB与7*30dB两种光接口。
(5)具有超强FEC与喇曼光放大器的80波WDM系统(100GHz距离) ，界说有25*22dB与9*30dB两种光接口。
在这里 ，传输距离最远的系统 ，界说的是最具有超强FEC与喇曼光放大器的80波WDM系统(100GHz距离) ，传输距离为2000km。由于是多波长系统 ，需要思量沿途某些站点对波长上下的需求 ，因此会爆发对OADM应用的需求。OADM的泛起会镌汰区段的数目 ，与传输距离的远近无关。为包管接受机的正常接受 ，关于接纳通例带外FEC的WDM系统 ，在主光通路吸收点(MPI-R) ，光接口光信噪比为20dB。接纳超强带外FEC的WDM系统 ，光接口光信噪比为18dB。
5. 色度色散赔偿
关于超长距离的传输 ，色散是一种主要线性赔偿工具 ，一样平常都接纳DCF色散赔偿光纤手艺。现在 ，接纳2个色散赔偿�？榛峙獬/L波段信号。关于凌驾1000km的传输 ，为了实现准确赔偿 ，不扫除接纳多个色散斜率赔偿�？槎悦扛鲎硬ǘ尉傩信獬�。 由于G.652光纤和G.655光纤在1550nm窗口是正色散 ，因此WDM系统在此光纤上使用的色散赔偿光纤主要为负色散的DCM�？� ，此�？樵谝欢尉嗬胫蠊赜诓畋鸬牟ǔじ璨畋鸬纳⑴獬�。色散赔偿�？橐谎匠Ｓ糜诜⑺投斯Ψ拧⑾呗饭夥藕臀斩嗽し诺闹行募� ，其赔偿原则凭证光功率预算的效果而定。
由于G.652/G.655光纤都有一定斜率 ，有可能会在一个频段内造成较量大的色散差别。要赔偿这些斜率 ，DCF光纤也要有响应的斜率漫衍。在C/L频带内 ，在一个恢复用段内 ，赔偿后剩余色散差别应小于500ps/nm。 6.自动光功率降低(APR)和自动激光关断(ALS)历程
光缆切断、装备失效及光毗连器拔出等均会导致光功率丧失。出于清静的思量 ，在主光通道一个光段内光功率丧失的情形下 ，需要系统实验ALS与APR历程。功率镌汰后 ，剩余的所有通道的功率(包括由光监控通路OSC来的功率)镌汰10dBm水平以内 ，不扫除光放大器的完全关闭。为便于在链路重新毗连好后系统能容易的恢复 ，同时思量实验自动(某人工)重启动历程。关于带喇曼增益型的光放大器 ，WDM系统也必需知足同样的光清静要求 ，并必需包管在APR历程中对喇曼泵浦也举行光清静历程处置惩罚。
三、竣事语
在以后的光网络建设中 ，必将碰面临大容量、超长距离(1000km以上)的信号传送问题。<光波分复用系统(WDM)手艺要求--1.6Tbit/s 部分和800Gbit/s部分>的制订 ，为我国1.6Tbit/s 部分和800Gbit/sWDM系统的研制、生产、工程应用及入网测试给出了统一的手艺依据 ，为科研和网络建设提供了标准和规范。
