WDM光纤传输及信道监控技术

8.4光纤传输技术WDM系统中的光纤传输技术与一般的光纤通信系统相比，由于存在传输速率高和信道数量多等特点，因此存在着一些特殊的要求，包括光纤选型、色散补偿技术和色散均衡技术等。1.光纤选型在使用1550nm波长段的光纤通信系统中，对单波长、长距离的通信采用G.653光纤（DSF光纤）具有很大的优越性。但当G.653光纤用于WDM系统中时，可能在零色散波长区出现严重的非线性效应，其中四波混频FWM对系统的影响尤为明显。FWM效应产生的大量寄生波长或感生波长与初始的某个传输波长一致，造成严重的干扰。如在已有的G.653光纤线路上开通WDM系统，一般可以采用非等间隔布置波长和增大波长间隔等方法。但总的来看，G.653光纤不适合于高速率、大容量、多波长的WDM系统。WDM系统中不能使用G.653光纤原因：四波混频效应原理示意f3f1频率f12f331f221f332f223f13f321f231f312f132f213f123信道1信道2信道3f2fFWM=f1±f2±f3由于四波混频（FWM）效应，多个波长会激发出新的感生波长，对原有信道产生影响和干扰。G.653光纤在1550nm波长处色散为零，FWM效应明显，因此不适合用于WDM系统。DWDM系统光纤选型为了有效抑制四波混频效应，可以选择G.655非零色散位移光纤（NZDSF）。这样既避开了零色散区（避免FWM效应），同时又保持了较小的色散值，利于传输高速率的信号。而为了适应WDM系统单个信道的传输速率需求，可以使用偏振模色散性能较好的G.655B和G.655C光纤。从系统成本角度考虑，尤其是对原有采用G.652光纤的系统升级扩容而言，在G.652光纤线路上增加色散补偿元件以控制整个光纤链路的总色散值也是一种可行的办法。未来WDM系统中可能会利用整个O、S、C和L波长段，因此色散平坦光纤G.656光纤可能会得到较大的应用，如果单信道速率要求较低的话，无水峰的G.652C和G.652D也可以选择。2.色散补偿技术随着现代通信网对传输容量要求的急剧提高，原有光纤线路中大量使用的G.652光纤已不能适应，采用波分复用和色散补偿技术在现有光纤系统上直接升级高速率传输系统是目前较为适宜的技术方法。色散补偿光纤DCF——传输光纤的长度；对光纤一阶群速度色散（GVD）完全补偿的条件为Dt()Lt＋Dc()Lc＝0式中Dt()——传输光纤在波长处的色散系数；Dc()——色散补偿光纤在波长处的色散系数；LtLc——色散补偿光纤的长度。DCF的品质因数DCF的品质因数FOM（FigureofMerit）定义为式中FOM为品质因数，单位（ps/nm·dB）；D——色散系数，单位（ps/nm·km）α——衰减系数，单位（dB/km）。FOM是DCF的重要参数，可以用来对不同类型的DCF进行性能比较。FOMD色散补偿光纤DCF与常规单模光纤色散特性D/ps/km·nm-20+50-5+20+1513101550G.652DCF常规单模光纤在1550nm附近具有高的色散，不利于高速率光纤通信系统λ/nm色散补偿光纤在1550nm附近具有负色散，可以抵消常规单模光纤的正色散3.色散均衡技术在原有采用G.652光纤的系统中，采用色散补偿技术只能实现整个链路或者其中部分数字段的总色散为零，但是由于色散补偿元件是分段式的使用的，这就可能造成光纤链路的色散值呈现起伏波动的情况，这也不利于WDM系统。因此需要引入色散均衡技术，在保证整个链路色散最小的同时，中间任意数字段的色散起伏都不会很大。4光放大器增益箝制技术WDM系统中，个别波长通道的故障或者波长上下路等网络配置的更改，都会引起光纤链路中实际传输波长数量的变化，光功率也随之变化。为了保证每个波长通道的输出功率稳定，光放大器的增益应能随实际应用的波长数进行自动调整，即需要光放大器的泵浦源输出功率能够随着输入信号的变化进行自动调整。光放大器的增益箝制技术就是指当输入功率在一定范围内变化时，光放大器的增益随之变化并使得其他波长通道的输出功率保持稳定的技术。实现机制主要包括总功率控制法、饱和波长法、载波调制法和全光增益箝制法等。8.5光监控信道技术在使用光放大器作为中继器的WDM系统中，由于光放大器中不提供业务信号的上下，同时在业务信号的开销位置中（如SDH的帧结构）也没有对光放大器进行监控的冗余字节，因此缺少能够对光放大器以及放大中继信号的运行状态进行监控的手段。此外，对WDM系统的其他各个组成部件的故障告警、故障定位、运行中的质量监控、线路中断时备用线路的监控等也需要冗余控制信息。为了解决这一问题，WDM系统中通常采用的是业务以外的一个新波长上传送专用监控信号，即设置光监控信道（OSC）。OSC的设置原则OSC的波长不应与光放大器的泵浦波长重叠；OSC不应限制两线路放大器之间的距离；OSC提供的控制信息不收光放大器的限制，即线路放大器失效时监控信道应尽可能可用；OSC传输应该是分段的，且具有均衡放大、识别再生、定时功能和双向传输功能，在每个光放大器中继站上，信息能被正确的接收下来；只考虑在两根光纤上传输的双向系统，允许OSC在双向传输，以便若其中一根光纤被切断后，监控信息仍然能被线路终端接受到。OSC实现技术带外监控技术对于使用EDFA作为线路放大器的WDM系统，需要一个额外的光监控信道。ITU-T建议采用一个特定波长作为光监控信道，传送监测管理信息。此波长位于业务信息传输带宽之外时可选用1510±10nm，速率为2048kb/s。带内监控技术选用位于EDFA增益带宽内的波长1532±4.0nm作为监控信道波长。此时监控系统的速率可取为155Mbit/s。带外波长监控示意图分波器合波器EDFA监控系统PD2048kbit/sLD下光路上光路