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光波分复用系统(WDM)手艺要求

2004-01-01

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，，，，，，，，举行波形治理、功率治理、色散治理，，，，，，，，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。。。。。。，，，，，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？？？？？？？？椋，，，，，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叮，，，，，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。。。。。。

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