DWDM通信工程的组网设计方案研究

摘　要：文章详细介绍了DWDM 系统的功能以及技术特点，对DWDM 系统的配置以及组网进行重点分析，并针对采用的DWDM 设备结构、基本参数、功能特点和网络管理提出系统的优化方案。

关键词：DWDM；通信工程；组网设计
1. DWDM系统基本原理
　　DWDM 密集波分复用技术是指采用单模光纤的宽带以及低损耗的特性，以多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输的光纤通信技术，并且采用增加波长的方式就可以轻松实现系统扩容。另外，DWDM 作为通信工程最有效、最经济的新技术，能够充分满足现阶段的网络宽带业务发展需求，同时也为未来全面实现光传输网络奠定了坚实的基础。
　　DWDM 系统的基本结构包括光发射机端、光接收机端、光中继放大器端、光监控信道以及网络管理系统。其中光发射机端是指每一条复用通路的光发送机分别发射出不同标称波长的光信号，各光通路都承载着不同的业务信号；光接收机端是指线路光纤由光前置放大器放大以后，经过分波器将光通路信号进行分解，然后将分解后的信号各自输入到相应的复用通路光接收机中；光中继放大器端是现代光纤通信系统中必不可少的关键器件，位于光传输线路的中间位置，是一种不仅可以对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、低损耗、低噪声的全光放大器。目前普遍使用的光纤放大器中包括掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器等。由于掺铒光纤放大器兼具长距离、大容量以及高速率等优越性，使其在光纤通信中作为前置放大器、线路放大器和功率放大器的应用最为广泛；光监控信道是专门为监控DWDM光传输系统设立的，利用一个独立波长为光监控通道，传送承载着DWDM网元管理以及监控信息的光信号，使网络管理系统能实时的对DWDM 系统进行控制； DWDM的网络管理系统是指对光放大单元、波分复用器、波分转换器以及监控信道的设备在性能、故障、配置以及安全等方面进行综合管理，其管理信息来源于光监控通道中的监控信号。
2. DWDM系统基本结构
　　在DWDM 系统中根据波分系统在网络中所处的位置，可划分为光终端复用网元、光线路放大网元以及光分插复用网元三种网元类型。
　　（1）光终端复用网元设置在终端站，分为发送和接受两部分。在发送端将由不同客户端设备输出的光信号进行光波长转换以及复用，然后合并在一根光纤里进行放大传输；接收端则是将合并在一根光纤里传输的所有信号进行分离，然后再分别发送到相应的客户端设备上。
　　（2）光线路放大网元设置在中继站上，是由光放大、色散补偿、光纤线路接口、系统控制与通信等功能单元组成，通过对双向传输的光信号进行放大以及色散补偿，并扩展无电中继的传输距离。在接收端，光纤线路接口单元将光信号分解为业务合路信号和光监控信号。其中业务合路信号经过掺铒光纤放大单元放大的同时被色散补偿单元进行色散补偿；而光监控信号则被发送到光监控信道处理单元进行各种处理。在接收端，经过放大以及色散补偿的业务合路信号和光监控信道处理的再生光监控信号通过光纤线路接口单元进行合波传输。
　　（3）光分插复用网元包括光转发、业务汇聚、合波分波、分插复用、光放大以及监控六种业务平台。在光转换平台中采用光—电—光的形式将业务信号与线路信号之间的波长进行转换；业务汇聚平台是将多路低速率信号汇聚到一个波长进行传输；合分波平台将来自于以上两种平台不同波长的信号耦合到一根光纤上进行传输，然后再将来自光放大平台的线路光信号按照波长信道的差别进行分离，再发送到不同的光转发平台和业务汇聚平台；分插复用平台用来进行光信号固定波长的分插以及复用功能；光放大平台位于合波平台后、分波平台前以及线路传输中间位置，利用光放大技术对经过长距离传输的光信号进行功率补偿；监控平台用是利用指定的监控光通道进行信息传输。
3. DWDM组网设计
　　DWDM 设备通过配置为光终端复用网元、光线路放大网元和光分插复用网元设备，构成不同的网络拓扑，满足各层次的组网需求，其组网方式主要可以分为链型以及环形组网两种形式。其中链型组网，能够提供光层线路保护和电层SDH设备的通道或者复用段保护。在进行短距离传输时，DWDM设备可以提供无线路放大器的点对点组网，而在长距离传输时，可以在终端设备之间增加光中继放大器。环形组网在应用过程中，可以根据实际需要利用光分插复用设备构成环形网，这其中必须要有一个站点用背靠背光终端复用网元来组成光分插复用网元。另外，在进行DWDM组网设计时还应该考虑到以下几点：
　　（1）色散受限距离。具体是指由发送光源的光谱特性以及光纤色度色散所产生的影响光传输距离的因素。对于几十到几百公里的系统来说，色度色散的影响可以忽略不计，但随着光纤通信系统传输的速率不断提高，以及系统中光放大器数量的增加，使得整个传输网络中的总色散值随之增大，所以色散限制已经成为制约传输系统中再生中继距离的重要因素。因此，在进行DWDM网络设计时必须重视色散受限距离，具体是将整个网络划分成若干个再生中继距离段，使每个再生中继段距离都小于光源的色散受限距离，进而可以减小色度色散对整个网络带来的影响。
　　（2）功率受限。进行长距离传输的光信号要求其功率能够抵消光纤的衰耗，在进行功率计算时，一般只对传输网络中两个相邻的设备进行功率预算，而不针对整个网络进行统一的功率预算。将传输网络中相邻的两个设备间的距离衰耗称作中继距离衰耗。当整个网络经过色散受限计算，划分为若干个再生中继距离段后，再通过功率受限预算确定每个再生中继段中的中继距离段。
　　（3）光信噪比。由于光放大器是在一个较宽的波段内产生光，即所谓放大的自发辐射。在具有多个掺铒光纤放大器的传输系统中，光放大器的自发辐射噪声将伴随光信号重复进行衰减和放大的过程。这样一来，就使得传输过来的自发辐射噪声在每个光放大器中都要进行放大叠加，即总的噪声功率随着光放大器数量的增加而不断扩大，从而影响着光信噪比。在实际操作中，由于掺铒光纤放大器增益不均衡可能会导致每条信道输出功率以及噪声系数存在差异，所以在设计时必须以光信噪比的最差情况进行考虑，并且留有足够的富余量。
　　除以上三种主要因素外，还有一些非线性因素影响着DWDM系统组网。由于非线性因素是在通信网 络当中与光强有关的一些物理现象，所以只有在光强达到特定的临界值时才会发生。当一个信道的光强和相位将受到与之相邻信道的影响时就会形成非线性串话，光纤非线性对系统性能的影响取决于光纤传输中的光功率密度以及传输距离。
结语：
　　由于DWDM系统所具有的独特原理和技术特点，使得它在通信工程的优势越来越明显。而且一个DWDM 系统可以承载多种格式的业务信号，这样一来，不但可以使系统对网络的使用更加合理有效，而且还能显著提高系统的业务能力，从而大大提升电信网络的运行效率。相信在未来借助DWDM 系统的不断普及，进一步推动实现透明的、具有高度生存性的光传输网络。
参考文献：
.电子与通信工程，2008