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光模块基础栏目

DWDM光传输系统原理及组网设计

【摘要】光纤传输技术的发展,经过了PDH、SDH现已进入了密集波分复用(DWDM)阶段。DWDM系统具有传输距离长、容量大、波道多,实施全透明传输,能组成全光层网络和相对工程造价较低等技术经济优势,在国内外得到了广泛应用。本文就某省省干波分系统对DWDM光纤传输系统工程设计中的系统原理、设备选型、网络结构与传输系统组织、业务接入等主要问题进行初步的探讨。

        【关键词】密集波分复用;光波长转换单元;网络保护

        

        一、系统原理

        DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性,采用多个波长作为载波,允许各载波信道在光纤内同时传输。与通用的单信道系统相比,DWDM不仅极大地提高了网络系统的通信容量,充分利用了光纤的带宽,而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点,特别是它可以直接接入多种业务。

        通常把光信道间隔较大的复用称为光波分复用(WDM),再把在同一窗口中信道间隔较小的复用称为密集波分复用(DWDM)。 随着科技的进步,现代的技术甚至可以实现波长间隔为零点几个纳米级的复用,因此把波长间隔较小的8个波、16个波、32乃至更多个波长的复用称为DWDM。

        发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号,经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器(掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率),再将放大后的多路光信号送入光纤传输,中间可以根据情况决定有或没有光线路放大器,到达接收端经光前置放大器(主要用于提高接收灵敏度,以便延长传输距离)放大以后,送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。

        二、功能单元

        光波长转换单元OTU(Optical Transponder Unit)的主要功能是将接入的1路或多路客户侧信号经过汇聚或转换后,输出符合ITU-T G.694.1建议的DWDM标准波长或符合ITU-T G.694.2建议的CWDM标准波长,以便于合波单元对不同波长的光信号进行波分复用。

        光合波和分波单元的主要功能是将不同波长的光信号进行合波或分波处理。

        光分插复用单元的主要功能是从合波光信号中分插出单波光信号,送入光波长转换单元;同时将从光波长转换单元接收的单波光信号复用进合波光信号。

        光纤放大器单元的主要功能是对合波光信号进行功率放大,以延长光信号的传输距离。

        光监控信道单元的主要功能是传送并处理系统的开销信息,部分光监控信道单元还可以完成时钟信号的传送功能。

        系统控制与通信单元主要功能是协同网络管理系统对设备的各单板进行管理,并实现设备之间的相互通信。系统控制与通信单元是设备的控制中心

        光保护单元的主要功能是实现DWDM系统的网络自愈保护,保护方式包括:光线路保护和光通道保护。

        辅助功能单元包括可调光衰减、多通道光谱分析单元、电源环境监测单元。

        三、网络构成

        波分系统一般支持多种组网模式,包括点到点组网、链形组网、环形组网等,实际应用中以环形组网最为常见。

        点到点组网是传输系统设备中最简单的一种组网形式,用于端到端的业务传送。点到点也是最基本的组网形式,其它组网方式以此为基础。

        当部分波长需要在本地上下业务,而其它波长继续传输时,就需要采用光分插复用设备的链形组网。

        网络的安全可靠是网络运营商服务质量的重要体现,为了提高传输网络的保护能力,在城域DWDM网络的规划中,绝大多数都采用环形组网。

        四、工程设计组网

        按照近期需求,结合远期规划,在某省各地市间开设密集波分复用(DWDM)系统一套,系统容量选用40×10Gb/s系统。

        1、单站类型

        OTM设备应用于终端站,逻辑上可以分为发送方向和接收方向两部分。在发送方向,通过波长转换单元将接入的各种信号分别汇聚/转换成符合ITU-T G.694.1建议的DWDM标准波长,经光合波单元或光分插复用单元合成包含多个波长的主信道光信号,然后对主信道进行光放大,与光监控信号合波后送入线路传输。接收侧则相反。

        OADM设备分别对两个传输方向的光信号进行处理。首先从接收的线路信号中分离出光监控信号和主信道光信号,光监控信号送入光监控单元处理,主信道光信号经光放大后送入光分插复用单元,部分波长被分离出后进入波长转换单元,进而送入本地的客户端设备;其余波长不在本地分插复用,穿通光分插复用单元,与本地插入的波长复用后,进行光放大,最后与处理后的光监控信号合波后送入线路传输。

        OLA设备用于光中继站,分别对两个方向上传输的光信号进行放大。首先从接收的线路信号中分离出光监控信号和主信道光信号,光监控信号送入光监控单元处理,主信道光信号通过光放大单元进行放大,然后与处理后的光监控信号合波,送入光纤线路传输。

        2、主要设备选型

        OAU单板由EDFA光模块和电路模块构成。EDFA光模块实现输入光信号的放大。电路模块检测光模块工作状态、控制EDFA光模块并实现与SCC板通信。OAU单板可以接入DCM模块,进行色散补偿。可以支持系统实现不同跨段的无电中继传输。

        OBU单板的原理与OAU单板基本相同,但由于OBU板的设计特点,经常用于发送端的功率放大器。

        OPU单板的原理与OAU单板基本相同,但由于OPU板的设计特点,使具有噪声指数小的特点。用于提高光接收机的灵敏度,有利于实现小信号放大。

        考虑部分单站业务量不大,可以选择双路光分插复用板MR4从合波信号中分插复用4路波长信号,具有级联光口,可以级联其它OADM单板。

        考虑部分单站业务量不大,可以选择双路光分插复用板MR2从合波信号中分插复用2路波长信号,具有级联光口,可以级联其它OADM单板。

        3、网络保护

        华为公司的OptiX Metro 系列具有良好的网络自愈保护能力,提供光通道保护和光线路保护,在光纤中断、光接口板损坏或节点失效等情况下快速保护业务。可以提供两种光通道保护方式: 单向光通道保护环采用双发选收方式,发送端双发,接收端选收。正常工作状态下,工作通道在内环或者外环的不同物理路由上。单向光通道保护环具有保护倒换协议简单、可靠的优点。

        双向光通道保护环又称光子网连接保护,采用双发选收方式,发送端双发,接收端选收。

正常工作状态下,两个节点之间的双向工作业务经过的物理路由相同,即双向的工作波长信号由一个方向的内环和外环光纤分别承载,双向的保护波长信号由另一个方向的内环和外环光纤分别承载。

        4、与本地、城域传送网的连接

        省内DWDM传送网在各地市节点处设2.5G光口、GE光口,与沿线各地级市的本地、城域传送网的核心节点进行连接。

        4.1任意速率光转换板LWX

        在客户侧,LWX单板可接入34Mbit/s~2.7Gbit/s任意速率的光信号。光转换模块将接入的光信号进行信号处理和转换,在DWDM侧输出符合ITU-T G.694.1建议的标准波长的光信号。

        4.2双路GE接口板LDG

        在客户侧,LDG单板接入具有IEEE 802.3z特性的GE信号,经信号处理,再复用到STM-16中,并加入从主控板送来的开销,形成标准的SDH STM-16帧结构,同时对客户侧的性能进行监测。最终转换成具有ITU-T G.694.1建议波长的光信号,送往WDM侧。

        4.3前向纠错双路GE接口板FDGS

        在LDG的基础上,提供普通FEC功能,使单板无电中继传输距离更长。



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