光波分复用系统(WDM)技术要求
摘要 对1.6Tbit/s与800Gbit/s光波分复用系统进行了概括和描述，介绍了该系统波长漫衍规模、波分复用器件的要求、系统分类以及光宁静进程要求 。同时，对系统所应用的新技术，如喇曼放大器、色散赔偿技术等做了描述 。
要害词 波分复用(WDM) 喇曼放大器 色散赔偿
一、引言
在已往几年中，WDM技术使得光纤富厚的带宽资源得以开发利用 。然而，2.5Gbit/s或10Gbit/s的WDM信号经过400-600km传输后，还需要进行电再生中继 。整个系统结构庞大，本钱腾贵 。如何在实现全光传输的前提下，降低传输本钱，延长传输距离，是一个急需解决的问题 。 在超长距传输情况下，引入了许多新的技术，如接纳喇曼放大器 。在传输历程中，进行波形治理、功率治理、色散治理，以及信号编码接纳RZ编码和超强FEC等技术 。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技术生长迅速，1.6Tbit/s与800Gbit/s的WDM设备已经有商用化产品，并在干线网络上有实际应用 。为了给研制和运营部分提供技术依据，在以往WDM标准基础上，制定了《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》 。
二、光波分复用系统(WDM)技术标准介绍
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),今后揭开了WDM系统在中国大规模应用的序幕，WDM技术系列标准的研究和制定也正式开始 。1999年，我国第一个针对WDM技术的标准--《光波分复用系统总体技术要求暂行划定》(YDN120--1999)正式宣布，标准中对8*2.5Gbit/sWDM系统及16*2.5Gbit/sWDM系统的技术要求进行了规范 。2000年，宣布了《光波分复用系统(WDM)技术要求--32*2.5Tbit/s部分》(YD/T1060--2000) 。2000年关于中国WDM技术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开始全面转向SDH10Gbit/s与WDM320Gbit/s系统，基于10Gbit/sWDM系统开始成为传输系统的主流 。从2000年开始，对基于单波长为10Gbit/s的WDM系统的标准制定开始迅速展开 。其时，正逢中国电信对10Gbit/sSDH和320Gbit/sWDM的选择测试 。经过对实际设备及系统的测试，以及与各运营商和海内外厂家单位进行广泛的技术交流，制定出了《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》(YD/T1143-2001) 。
《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》是为了适应超长距WDM系统的应用而制定的，该标准划定了1.6Tbit/s和800Gbit/s的WDM系统技术要求 。
1.标准的适用规模
该标准给出的具体参数针对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，波长间隔最小为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系统应用的新技术、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技术都作了相应的规范 。
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，波段内的波长间隔为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，相邻波长的间隔减少 。1.6Tbit/sWDM系统对激光器的稳定性要求越发严格，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，考虑了温度、湿度等种种因素仍能满足数值 。
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，波段内的波长间隔为100GHz 。
实际应用的1.6Tbit/s系统中，C波段和L波段是完全离开的，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间隔为100GHz40波复用器交织复用组成，也可以直接接纳50GHz间隔的复用器件组成 。
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间隔均为100GHz的40波群路信号，输出端则为波长间隔为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损耗小，间隔度大，带内平坦，带外插入损耗变革险要，温度稳定性好，尺寸小等 。目前的复用器／解复用器一般是以40波为基本单位，相邻通道间隔为100GHz，在技术实现上较为成熟 。当复用通路数为80个时，相邻通道间隔为50HGz，这时对复用器件隔离度的要求就越发严格了 。
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，利用干线光纤作为事情的媒质 。其增益特性还取决于光纤的性能，如对泵浦光的吸收能力、光纤有效面积等 。
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，使得每个通路经过线路放大器后，信号获得放大的同时，所引入的非线性损耗降低，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设备的条件下，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长距离间隔)与M(30dB(甚长距离间隔)两种 。由于喇曼放大器有一定的增益，线路损耗由EDFA和喇曼光放大器配合担负，其效果品级于两极光放大器(EDFA+REMAN)串联 。由于后一级喇曼放大器具有较小的噪声系统，其等效噪声系数相应减少 。
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须很高，处于宁静考虑，其总输出功率必须小于+29dBm(800mw) 。由于喇曼泵谱源的高功率，必须包管相应连接部分的清洁，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，以避免对人体造成伤害 。
对80/160路WDM系统，当逐路增加承载的通路数量时，不应影响其它通路的性能 。当同时增加多个通路时，系统也应不受影响 。当运行中增加或减少承载的通路数量时，系统的各项参数应可以进行自动调解，不需要进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进行 。单个光放大器的增益调解时间小于50ms，整个恢复用段全部光信号调解完成时间应小于60s，包括各个波长的发送功率、预均衡和全部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加，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，又可以分为波长间隔100GHz系统与波长间隔为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，允许进行波长间隔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间隔)，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间隔)，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间隔)，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间隔)，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间隔)，传输距离为2000km 。由于是多波长系统，需要考虑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的泛起会减少区段的数量，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，在主光通路接收点(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，一般都接纳DCF色散赔偿光纤技术 。目前，接纳2个色散赔偿� ？榛峙獬/L波段信号 。关于凌驾1000km的传输，为了实现精确赔偿，不排除接纳多个色散斜率赔偿� ？槎悦扛鲎硬ǘ谓信獬� 。 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� ？橐话阌糜诜⑺投斯Ψ拧⑾呗饭夥藕徒邮斩嗽し诺闹屑浼�，其赔偿原则凭据光功率预算的结果而定 。
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比较大的色散差别 。要赔偿这些斜率，DCF光纤也要有相应的斜率漫衍 。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)进程
光缆切断、设备失效及光连接器拔出等均会导致光功率丧失 。出于宁静的考虑，在主光通道一个光段内光功率丧失的情况下，需要系统实施ALS与APR进程 。功率减少后，剩余的所有通道的功率(包括由光监控通路OSC来的功率)减少10dBm水平以内，不排除光放大器的完全关闭 。为便于在链路重新连接好后系统能容易的恢复，同时考虑实施自动(或人工)重启动进程 。关于带喇曼增益型的光放大器，WDM系统也必须满足同样的光宁静要求，并必须包管在APR进程中对喇曼泵浦也进行光宁静进程处理 。
三、结束语
在今后的光网络建设中，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)技术要求--1.6Tbit/s 部分和800Gbit/s部分>的制定，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技术依据，为科研和网络建设提供了标准和规范 。
