光波分复用系统(WDM)技术要求
提要 对1.6Tbit/s与800Gbit/s光波分复用系统进行了概括和描述 ，介绍了该系统波长散布领域、波分复用器件的要求、系统分类以及光安全过程要求。同时 ，对系统所利用的新技术 ，如喇曼放大器、色散赔偿技术等做了描述。
关键词 波分复用(WDM) 喇曼放大器 色散赔偿
一、引言
在从前几年中 ，WDM技术使得光纤丰硕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 ，还必要进行电再生中继。整个系统结构复杂 ，成本昂贵。若何在实现全光传输的前提下 ，降低传输成本 ，耽搁传输距离 ，是一个急需解决的问题。 在超长距传输环境下 ，引入了很多新的技术 ，如选取喇曼放大器。在传输过程中 ，进行波形治理、功率治理、色散治理 ，以及信号编码选取RZ编码和超强FEC等技术。信号在无电中继传输的距离达到3000km ，在尝试室甚至达到了10000km。鉴于国内表WDM技术发展迅速 ，1.6Tbit/s与800Gbit/s的WDM设备已经有商用化产品 ，并在干线网络上有现实利用。为了给研造和运营部门提供技术凭据 ，在以往WDM尺度基础上 ，造订了《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部门与800Gbit/s部门》。
二、光波分复用系统(WDM)技术尺度介绍
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),从此揭开了WDM系统在中国大规模利用的序幕 ，WDM技术系列尺度的钻研和造订也正式起头。1999年 ，我国第一个针对WDM技术的尺度--《光波分复用系统总体技术要求暂行划定》(YDN120--1999)正式颁布 ，尺度中对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 ，颁布了《光波分复用系统(WDM)技术要求--32*2.5Tbit/s部门》(YD/T1060--2000)。2000年对于中国WDM技术发展和利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沉挑战 ，以中国电信为代表的运营商起头全面转向SDH10Gbit/s与WDM320Gbit/s系统 ，基于10Gbit/sWDM系统起头成为传输系统的主流。从2000年起头 ，对基于单波长为10Gbit/s的WDM系统的尺度造订起头迅速发展。其时 ，正逢中国电信对10Gbit/sSDH和320Gbit/sWDM的选择测试。经过对现实设备及系统的测试 ，以及与各运营商和国内表厂家单元进行宽泛的技术互换 ，造订出了《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部门与800Gbit/s部门》(YD/T1143-2001)。
《光波分复用系统(WDM)技术要求--1.6Tbit/s部门与800Gbit/s部门》是为了适应超长距WDM系统的利用而造订的 ，该尺度划定了1.6Tbit/s和800Gbit/s的WDM系统技术要求。
1.尺度的合用领域
该尺度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。划定的参数蕴含波长区划分、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。光放大器和主光通路的参数合用于单方面向使用增益领域为192.1-196.1THz和186.95-190.90THz的光放大器 ，波长距离最幼为50GHz。该尺度合用于2000km以内的远程传输。对于不选取喇曼放大器 ，选取非NRZ调造方式达到1000-2000km距离传输的系统不在尺度领域之内。 此表 ，该尺度对于WDM系统利用的新技术、向前纠错(带内和带表)的职能、喇曼放大器的利用、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系统波长散布
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波段的波长散布领域为191.80-196.05THz(1529.16-1563.05nm) ，该领域内共有86个波长,建议优选192.10-196.61nm)这80个波长。L波段的波长散布领域为186.95-190.90THz(1570.42-1603.57nm)。 由于波长数量增多 ，相邻波长的距离削减。1.6Tbit/sWDM系统对激光器的不变性要求越发严格 ，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 ，思考了温度、湿度等各类成分仍能满够数值。
基于C+L波段80通路的WDM系统 ，用于超过1500km长距离传输时 ，能够别离选取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。
现实利用的1.6Tbit/s系统中 ，C波段和L波段是齐全分隔的 ，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 ，能够通过梳状滤波器将两个基础波长距离为100GHz40波复用器交错复用组成 ，也能够直接选取50GHz距离的复用器件组成。
选取梳状滤波器规划 ，要实现C波段80波的复用 ，必要2个C波段复用器(其中两个波段相邻波长的差距为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系统的机能 ，要求波分复用器件插入损耗幼 ，距离度大 ，带内平展 ，带表插入损耗变动峻峭 ，温度不变性好 ，尺寸幼等。目前的复用器／解复用器通常是以40波为根基单元 ，相邻通路距离为100GHz ，在技术实现上较为成熟。当复用通路数为80个时 ，相邻通路距离为50HGz ，这时对复用器件隔离度的要求就越发严格了。
3.喇曼放大器的利用
超长距WDM系统中的光放大器除了利用传统意思上的掺铒光纤放大器表 ，最重要的是对喇曼放大器的利用。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。喇曼放大器当场取材 ，利用干线光纤作为工作的媒质。其增益个性还取决于光纤的机能 ，如对泵浦光的吸收能力、光纤有效面积等。
选取喇曼放大器的系统 ，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 ，信号得到放大的同时 ，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。因而 ，输出信号的光信噪比增大 ，从而保障在没有电再生中继设备的前提下 ，信号能够传输更远的距离。
对于选取喇曼放大器的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。由于喇曼放大器有肯定的增益 ，线路损耗由EDFA和喇曼光放大器共同承担 ，其成效等级于两极光放大器(EDFA+REMAN)串联。由于后一级喇曼放大器拥有较幼的噪声系统 ，其等效噪声系数相应削减。
在利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 ，处于安全思考 ，其总输出功率必须幼于+29dBm(800mw)。由于喇曼泵谱源的高功率 ，必须保障相应衔接部门的清洁 ，这对运行守护提出了很高的要求。不能让喇曼放大器的泵谱源功率输出袒露在空间 ，光纤堵截时 ，系统应拥有喇曼泵谱源自动关关职能 ，以预防对人体造成中伤。
对80/160路WDM系统 ，当逐路增长承载的通路数量时 ，不应影响其它通路的机能。当同时增长多个通路时 ，系统也应不受影响。当运行中增长或削减承载的通路数量时 ，系统的各项参数应能够进行自动调整 ，不必要进行其他任何硬件或软件的扭转。对于光放大器(蕴含EDFA+喇曼放大器)增益的调整 ，能够基于单个光放大器或整个规复用段进行。单个光放大器的增益调整功夫幼于50ms ，整个规复用段全数光信号调整实现功夫应幼于60s ，蕴含各个波长的发送功率、预平衡和全数光放大器的增益调整功夫。
4.系统分类
由于喇曼光放大器在WDM系统的利用和超强FEC的利用 ，1.6Tbit/s与800Gbit/s系统的分类和利用代码增长 ，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)。对于传输距离幼于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。
对于亚超长传输系统 ，又能够分为波长距离100GHz系统与波长距离为50GHz系统。对于必要亚超长距离传输的波长并不必要那么多 ，为了尽可能达到更远的距离 ，则对于亚超长距离传输WDM系统 ，允许进行波长距离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 ，只有通例带表FEC的80/160波WDM系统 ，界说有8*22dB和3*30dB两种光接口。
(2)拥有通例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)拥有通例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)拥有超强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)拥有超强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 ，界说的是最拥有超强FEC与喇曼光放大器的80波WDM系统(100GHz距离) ，传输距离为2000km。由因而多波长系统 ，必要思考沿途某些站点对波长高低的需要 ，因而会产生对OADM利用的需要。OADM的出现会削减区段的数量 ，与传输距离的远近无关。为保障接受机的正常接受 ，对于选取通例带表FEC的WDM系统 ，在主光通路接管点(MPI-R) ，光接口光信噪比为20dB。选取超强带表FEC的WDM系统 ，光接口光信噪比为18dB。
5. 色度色散赔偿
对于超长距离的传输 ，色散是一种重要线性赔偿对象 ，通常都选取DCF色散赔偿光纤技术。目前 ，选取2个色散赔偿？楸鹄肱獬/L波段信号。对于超过1000km的传输 ，为了实现精确赔偿 ，不排除选取多个色散斜率赔偿？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 ，因而WDM系统在此光纤上使用的色散赔偿光纤重要为负色散的DCM？ ，此？樵谝欢尉嗬胫蠖杂诜制绲牟ǔご陀敕制绲纳⑴獬。色散赔偿？橥ǔＳ糜诜⑺投斯Ψ拧⑾呗饭夥藕徒庸芏嗽し诺闹醒爰 ，其赔偿准则凭据光功率预算的了局而定。
由于G.652/G.655光纤都有肯定斜率 ，有可能会在一个频段内造成比力大的色散差距。要赔偿这些斜率 ，DCF光纤也要有相应的斜率散布。在C/L频带内 ，在一个规复用段内 ，赔偿后渣滓色散差距应幼于500ps/nm。 6.自动光功率降低(APR)和自动激光关断(ALS)过程
光缆堵截、设备失效及光衔接器拔出等均会导致光功率迷失。出于安全的思考 ，在主光通路一个光段内光功率迷失的情况下 ，必要系统执行ALS与APR过程。功率削减后 ，渣滓的所有通路的功率(蕴含由光监控通路OSC来的功率)削减10dBm水平以内 ，不排除光放大器的齐全关关。为便于在链路沉新衔接好后系统能容易的复原 ，同时思考执行自动(某人为)沉启动过程。对于带喇曼增益型的光放大器 ，WDM系统也必须满足同样的光安全要求 ，并必须保障在APR过程中对喇曼泵浦也进行光安全过程处置。
三、实现语
在今后的光网络建设中 ，必将会晤对大容量、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 部门和800Gbit/s部门>的造订 ，为我国1.6Tbit/s 部门和800Gbit/sWDM系统的研造、出产、工程利用及入网测试给出了统一的技术凭据 ，为科研和网络建设提供了尺度和规范。
