DWDM技術引起光網絡發展新潮

2020-12-04 OFweek光通訊網

DWDM技術風生水起

近幾年,光纖通信系統自身在快速的發展,不停地更新換代。自1995年開始,WDM技術的發展極其迅猛,進入了快車道,光放大器(OA)的出現和發展成了光通信史上的重要裡程碑,特別是基於摻鉺光纖放大器EDFA的1550nm窗口密集波分復用(DWDM)系統。目前DWDM技術實驗室及商用水平均已達Tb/s 速率,世界上各大設備生產廠商和運營公司都對其商用化表現出極大興趣。

WDM和DWDM應用的是同一種技術,DWDM技術是在WDM技術上演變出來的,DWDM技術是WDM的一種具體表現形式,WDM更具普遍性,它們是不同時期對WDM系統的稱呼,與WDM技術的發展有著緊密的聯繫。在80年代初,人們想到並首先採用在光纖的兩個低損耗窗口1310nm和1550nm窗口各傳送一路光波長信號,但隨著1550nm窗口EDFA的商用化,人們只在1550nm窗口傳送多路光載波信號。為了區別於傳統的WDM系統,大家稱這種波長間隔更為緊密的WDM系統為密集波分DWDM系統。所謂DWDM技術就是為了充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源,根據每一道光波的頻率(或波長)不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端採用波分復用器(合波器)將不同規定波長的信號載波合併起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一個波分解復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。因不同波長的光載波信號可以看作互相獨立,從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。不同類型的光波分復用器,可以復用的波長數也不同,雙向的問題也容易解決。

雖然WDM工作原理是光域上的頻分復用(FDM)技術,實際使用的波分復用系統卻是光域上的頻分復用與電域上的時分復用技術的結合。在光域上,每個波長通路通過頻域的分割實現,每個波長佔用一段光纖的帶寬。DWDM系統就是光信號上的頻域分割。目前DWDM系統每個波長通路上數位訊號有:SDH2.5GB/s、10Gb/s或千兆乙太網等數字系統,一般來講,在不特指1310nm/1550nm的兩波長WDM系統情況下,平時大家談論的WDM系統指的都是DWDM系統。


DWDM六大技術優點

超大容量傳輸

DWDM系統的傳輸容量十分巨大。由於DWDM系統的復用光通路速率可以為2.5Gb/s、10Gb/s 等,而復用光通路的數量可以是8、16、32甚至更多,因此系統的傳輸容量可達到300~400Gb/s。這樣巨大的傳輸容量是目前TDM方式根本無法做到的。

節約光纖資源

對於單波長系統而言,1個SDH系統就需要一對光纖。而對DWDM系統來說,不管有多少個SDH系統,整個復用系統只需要一對光纖就夠了。

各通路透明傳輸、平滑升級擴容

只要增加復用光通路數量與設備,就可以增加系統的傳輸容量以實現擴容,而且擴容時對其他復用光通路不會產生不良影響。所以DWDM系統的升級擴容是平滑的,而且方便易行,從而最大限度的保護了建設初期的投資。同時由於DWDM系統的各復用通路是彼此相互獨立的,所以各光通路可以分別透明地傳送不同的業務信號,如話音、數據和圖象等,給使用者帶來了極大的便利。

充分利用成熟的TDM技術

以TDM方式提高傳輸速率雖然在降低成本方面具有巨大的吸引力,但面臨著如製造工藝、電子器件工作速率的限制等許多的限制因素。而DWDM技術可以充分利用現已成熟的TDM技術,相當容易地使系統的傳輸容量幾倍甚至幾十倍地增加,從而避開開發更高速TDM技術(10Gb/s以上)所面臨的種種困難。

利用EDFA實現超長距離傳輸

摻鉺光纖放大器(EDFA)具有高增益、寬帶寬、低噪聲等優點,它的光放大範圍為1530~1565nm,幾乎可以覆蓋整個DWDM系統的1550nm波長範圍。用一個帶寬很寬的EDFA就可以對DWDM系統各復用光通路信號同時進行放大,實現了系統的超長距離傳輸,還避免了每個光傳輸系統都需要一個光放的情況,降低了成本。

對光纖的色散無過高要求

對DWDM系統來講,不管系統的傳輸速率有多高、傳輸容量有多大,對光纖色散係數的要求基本上就是單個復用通路速率信號對光纖色散係數的要求。DWDM系統傳輸容量現有的實驗室、商用水平已達Tb/s,目前呈現如下技術發展趨勢:(1)提高單路比特率和增加信道數並重,以實現DWDM系統速率的提高;(2)實現Tb/s系統的方案之一是OTDM與DWDM相結合;(3)雙向DWDM系統已經出現,並將得到一定的發展;(4)DWDM技術正在向城域網和接入網發展;(5)利用DWDM技術建設更大容量的光傳送網;(6)將波段進一步擴展(現在是C波段,發展到L和S波段),通道間隔進一步減小,傳輸容量進一步加大。尤其隨著無纖光通信的出現,無纖WDM系統不受地形的限制和影響,抗幹擾和抗惡劣氣候能力強,保密性好,而且採用開放性接口,可承載多種業務。

DWDM助建全光網絡

全光網絡是光在傳輸、放大、中繼、光存儲、上下話路、分組交換、復用和解復用過程中完全是在光頻率範圍內進行處理的,有核心傳輸網、區域網、接入網三部分。三部分的基本結構相似,都是由光傳輸系統、光放大器(OA)、光差分復用器(OADM)和光交叉連接設備(OXC)組成。

DWDM在全光網絡中的地位

全光網絡的思想是隨著長途傳輸中採用DWDM技術而風行起來的。DWDM可以解決光纖短缺問題,是未來全光網絡的核心技術。

DWDM在全光網絡中的作用

DWDM系統可以與OADM、OXC混合使用,組成具有高靈活性、高可靠性、高生存性的全光網絡,以適應寬帶傳送網的發展需要;可以充分挖掘光纖大的帶寬潛力,增大傳輸容量,且與現有的通信網有良好的兼容性;還大大簡化了網絡容量的擴展問題,擴容只需要在DWDM系統的光纖兩端安裝附加的接口即可;現有的光放大器無需額外的中繼站就可以中繼新的信道,不同速率的信號不經接口變換就能在一起傳輸,同時在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生中繼器,大大降低了長途傳輸成本。DWDM技術與信號速率及調製方式無關,因此引入寬帶多媒體業務將更加方便。

DWDM在全光網絡中的應用

DWDM在長途幹線傳輸網中的應用:長途DWDM系統從「客戶端」(如SONET/SDH網絡元素、IP路由器或ATM交換機)中提取標準信號,並將每個信號轉變為波長範圍內各自相應的波長。然後將這些獨立的波長聚合(光學復用)到一根光纖上。在接收端,將獨立的波長從復用的光纖中過濾出來,變回標準的SONET/SDH光信號,然後傳給「客戶端」;

DWDM技術在城域網中的應用:低成本是城域網DWDM系統最重要的特點,特別是按每波長其成本必須明顯低於長途網用的DWDM系統。由於城域網範圍傳輸距離通常不超過100Km,因而長途以往必須用的光放大器等可以不必使用,從而降低了整個系統的成本;

DWDM技術在接入網中的應用:DWDM技術飛速發展使利用的波長數目大量增加,使每種業務採用一個波長傳輸成為可能,特別是在接入網中,採用DWDM低速接口可以很容易地區分每一個用戶,而DWDM本身業務透明,允許用戶根據自己的需要選擇業務類型和速率。

DWDM技術的開拓為光纖通信網的發展開闢了美好的前景,從發展現狀與趨勢等多方面來看,我們完全有理由相信光纖通信進入了又一次蓬勃發展的新高潮。

   (編輯:xiaoyao)

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