17-991252-徐锡明-密集光波分复用系统和其发展趋势.docVIP

密集光波分复用系统及其发展趋势 991252 徐锡明 　　光纤通信正朝着高速、大容量的方向发展。在2．5 Gbit/s以上扩大容量究竟是继续采用电时分复用（TDM），还是采用光波分复用（WDM）方式曾有过两种不同的看法与技术开发过程。以10 Gbit/s系统为例，采用单波长10 Gbit/s。TDM方式，系统结构比较简单，元器件集成度高，设备数量少体积小，施工、维护以及网络管理比较方便容易；但长距离传输必须采取技术措施克服色散和非线性效应的影响。而采用4波长4×2．5Gbit/sWDM方式时色散和非线性效应（4波混频除外）不明显，系统结构较复杂，元器件集成度较低，设备多，设计施工较复杂，维护和网络管理有一定难度，但增容、保护和组网较灵活。从投资和造价考虑，初期容量在5 Gbit/s以上时宜采用单波长TDM方式，若初期容量2.5 Gbit/s已够，且业务量增长较快时宜采用4波长2.5 Gbit/s WDM方式。目前这两种10 Gbit/s光纤通信系统技术均已成熟并进入商用。前者日本和欧洲国家采用较多，尤其是日本NTT和意大利邮电部已明确表示倾向用G．653光纤单波长TDM增容方式；后者美国采用较多，尤其是AT＆T、Lucent公司倾向用真波光纤或非零色散位移光纤的多波长WDM增容方式。实际上当传输速率由10 Gbit/s提高到20Gbit/s左右时已接近半导体技术或微电子工艺的技术极限，即便开发出更高速率的TDM电子器件和线路，例如采用微真空光电子器件、原子级电子开关等技术，其开发和生产成本必然昂贵，造成传输设备、系统价格很高而不可取，更何况此时光纤色散和非线性的影响更加严重，造成传输困难。所以，尽管TDM的实验室速率已达40Gbit/s，但要在G．652光纤上实现长距离传输绝不是近期能指望上的事。相反地，如采用以10 Gbit/s为基础速率的WDM系统，现在就可用4个波长实现40 Gbit/s的高容量。这样不仅可解决中长期通信容量的需求，且又不存在实质性的技术困难，能适应21世纪的通信发展。 　　 1、密集波分复用系统 密集波分复用（DWDM）系统是在1550 nm波长区同时用4、8、16或n个波长，在一对光纤上（少数系统采用单光纤）构成的光通信系统。按ITU-TG．mcs建议草案，每个波长之间的间隔为0．8 nm，对应约100 GHz的带宽。通常信道波长是等间隔的，即k×0．8 nm，k取正整数。有的国家为了减小零色散位移光纤（ZDSF）传输中的四波混频效应，采用了非等间隔的波长信道设计，如Pirelli公司的DWDM系统。Pirelli公司的T31系列可在1 550 nm附近提供2～16个波长信道复用（1 534 nm～1 561 nm）。在光电中继段间最多有4个光放大器，5个光中继段，每段衰减25 dB，最大色散为10 000 ps/nm，监测光信道波长为1480 nm。 和Pirelli公司一样，Ciena公司也是由生产光器件转为生产WDM设备，他们没有自己的2.5Gbit/s系统产品，为了兼容多厂家SDH/SONET、PDH设备，在进入光发射机之前要先经过一个波长转换器，转换成标称的中心波长。Ciena公司的DWDM产品MultiWaveTM1600采用的标称中心波长符合ITU-T G．mcs草案建议。这两家公司的DWDM设备都有较好的光学性能，但在系统配置、网络管理方面不能统筹兼顾。 与其相反的另一类生产DWDM系统的公司如Lucent、Siemens和Nortel公司。他们是传输系统设备供应商，大都把波分复用部分和传输系统产品集成在同一机架内，不用波长转换器。这不但简化了系统结构，降低了成本，而且便于将传输设备和波分复用设备在同一网管平台上进行管理。Lucent公司提供的OLS系统在1550 nm附近提供4或8个波长信道，其标称中心波长见表1。显然它与ITU-T G．mcs建议的不符。 OLS系统第一代产品的光电中继段最长360 km，最大色散为6 500 ps/nm，有2个光放大器或3个光中继段，每段长120 km，每段光纤衰减33 dB。其第二代产品的光电中继段最长可达640 km，最大色散为10 000 ps/nm，含7个光放大器或8个光中继段，每段最大衰减24 dB，段长80 km。其监控光信道波长是1 532 nm。OLS系统8波DWDM的设计中合波器与分波器的插入衰减均约10 dB，必须用光放大器补偿。尤其重要的是和每波信道10 Gbit/s的传输不兼容，不能从2．5 Gbit/s升级到10 Gbit/s。而Siemens和Nortel公司的4×2．5 Gbit/s DWDM系统设计就考虑到与4×10 Gbit/s系统的兼容，考虑