波分技术（精选10篇）
波分技术 篇1
密集波分复用技术是在一根光纤中同时传送多波长信号, 用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术, 是当今发展较快、技术较为成熟的一种。密集波分复用技术的出现使光网络的容量产生几十、几百倍的增长, 并以其大容量、支持多业务、可扩充性好已被广泛应用于国际和国内长途干线传输网。
山西电力主干传输网承载着包括数据通信网、实时调度数据网、调度程控网、行政程控交换网、保护通道、会议电视、变电站PCM网等业务。随着山西电力数据通信网和NGN网络的全面建设, 山西电力骨干传送网络建设不仅要考虑语音、窄带数据传送需求, 还需考虑引入VOIP业务、IPTV业务、电力存储业务、其它新业务。这些新业务, 都是以分组交换为特征。各种业务网络对传输网络的需求不仅体现在带宽上, 由于IP业务本身的不确定性和不可预见性, 对网络的智能性要求也越来越高;而且不同业务在实时性方面的不同需求, 对网络的时延抖动、丢包率等提出了更高的QOS需求。
1 WDM技术在山西电力的应用
如何利用现有光缆资源规划山西电力波分复用自愈网的组网结构, 实现对重要业务的保障能力, 实现对各类新业务的服务。根据我省的需求, 主要考虑了以下2种应用方案:⑴传统的WDM环网组网方案;⑵新型的WDM网状网组网方案。
⑴传统的WDM环网组网方案。山西电力波分复用系统采用传统WDM系统构建WDM环网的组网方案如下:波分复用系统采用DWDM 32×10G系统, 系统初期按4波, 每波10G设置, 终期容量32波×10G可满足要求。根据山西省的电力网架结构的特点, 山西电力WDM网络分为南北两个环网:南环主环路径为省中心站-晋中变-榆社变-长治变-晋城变-临汾变-霍州变-吕梁变-古交变-省中调, 此外在临汾变至运城变开设一条支链波分电路, 共九个站点。北环主环路径为省中调--古交变-朔州变-雁同变-神头二厂-忻州变-侯村变-省中心站, 共七个站点。各地调均以SDH/10G接入波分骨干节点。在此WDM环网方案中, 将变电站作为骨干节点, 地调作为接入点。南北两环为相交环, 两个相交节点分别在省中心和古交变, 它们也作为业务的汇聚节点。全部地调节点没有纳入WDM主环中, 主要是考虑到山西电力通信网故障大多发生在地调节点之间以及地调到变电站之间光纤资源有限, 将地调节点作为接入节点以屏蔽地调区域故障, 从而减少地调区域内故障点对骨干环网的影响, 确保骨干环网运行的稳定性和安全性。
⑵新型的WDM网状网组网方案。山西电力波分复用系统采用新型WDM系统构建WDM网状网组网方案中分别在省中心、15个地区变电站和11个地调接入节点共配置29套新型WDM设备, 其中省中心以及各变电站之间开通200G容量, 各地调与变电站之间 (除太原地调开通200G容量外) 开通100G容量, 各地调作为接入节点采用相互独立的两条光链路按“1+1”方式就近接入骨干节点。变电站节点包括:古交变北、朔州变、雁同变、神二电厂、忻州变、侯村变、阳泉变、省中心北、省中心南、晋中变、榆社站、长治变、晋城变、临汾变、霍州变、运城变、吕梁变和古交变南, 共计18个拓扑节点;地调节点共计11个拓扑节点。DCN网采用OSC方式传送, 1510波长, 155M速率。在传统组网方案的基础上, 调整网架建设思路, 利用现有光缆将南环网和北环网中必要的骨干节点互连, 建成全省主干节点之间的网状网WDM网络。采用智能控制平面技术, 实现自动交换光网 (ASON) 功能。
2 WDM组网方案的比较
新建的山西电力主干DWDM系统, 充分利用全省500kV电网网架, 组成一张多方向、多路径、多气象区的光缆网状网, 保证了在多重线路故障下主要业务不中断。现比较如下:
⑴快速故障诊断和业务监视功能。传统的WDM系统主要是链形或环形组网, WDM系统的网络管理, 特别是具有复杂的上/下通路需求的WDM网络管理仍不成熟。新型的WDM系统采用G.709的光层开销, 支持光域性能监测和光信号定界功能, 能够实现波长和子波长级的性能监视功能, 以及快速的故障诊断功能。
⑵抵抗多重线路故障的功能。新型的WDM系统采用网状网组网结构, 并且具有智能动态特性, 可保证在多重线路故障下仍能快速恢复主要电路和保证电网及全省主要业务正常开展的能力。
⑶承载无保护SDH 2.5G光链路的功能。现有无保护SDH2.5G光链路是指目前我省主干网中尚未组成四纤复用段保护环的电路, 主要承载实时调度类业务, 对业务中断时间、传输时延、双向时延差等具有很高的要求。在日常运行中, 由于网络调整而进行的业务割接时需实施大量的人工配置, 无法保证承载业务的正常运行。新型WDM设备不仅具备传统波分DWDM系统的网络层面的保护, 依靠系统的GMPLS智能性, 还可以同时提供了光链路层面的保护恢复功能。因此可以采用光通道层面的1+1保护, 子波长层面的SNCP保护等多种方式保障业务正常运行。目前作为一种临时解决方案, 可以有效缓解因割接引起的人工配置工作量, 也可以作为主用链路故障情况下的备用链路。
综上所诉, 山西电力主干光纤波分复用系统的建成, 大大提高了目前省到枢纽站点、省至地调带宽容量、速率, 能充分满足未来业务对高速率、大容量的需求;同时由于系统本身具备的强大的自愈能力, 在抵御光缆中断、设备检修等情况对现有网络造成的影响方面将起到重要作用, 保证了所有电网重要业务高可靠性运行, 减少了大量人工倒接电路的工作, 有效地解决了电力通信业务IP化的需求。
摘要：本文从山西电力通信网各类业务需求出发, 讨论了采用传统波分和新型波分设备在山西的组网方案, 并通过对两种方案的比较, 分析方案的优缺点, 为类似的网络设计提供参考。
关键词：波分,电力,应用
波分技术 篇2
【关键词】城域波分 PTN OTN 传输技术 应用
在互联网的发展下，人们对社会需求逐步增加，在这样的情况下，传统光纤传输已经不能满足现代人们用网的需求，网络传输规模和范围得到了大范围的拓展，网络传输模式开始向分组化、波分复合方向发展，PTN/OTN传输技术的应用为拓展网络传输规模带来了新的机遇。
一、构建PTN/OTN传输技术
应用PTN/OTN传输技术的前提是充分应用传输技术优势，统筹分析传输领域中安全程度，衡量网络发展过程中拓展空间以及投资成本，其发展的主要目的在于构建起客户所要求的网络结构系统，在应用网络中，客户能够清楚、全面的分化层次。一般状况下，移动传输网络包括核心、汇聚、接入三个网络层面。从传统技术体系上分析和研究，很容易发现移动传输网络结构很简单，在传输数据中很容易生存，所以人们对其广泛运用。城域数据传输网络是一种新型的网络结构体系，这一网络体系还没有得到人们的广泛认可，想要得到人们的认可和广泛应用，应与传统网络设计原则相结合，将各个环形网络子拓扑共同组合而成多个层次分明、体系完整的网络系统。在新型传输技能技术中，ONT传输数据信号方式包括PTP同步、透传同步、物理层同步三种。在同步这些网络系统功能的前提下，在充分利用IEEE1588v2，这样就能使OTN与PTN端口保持统一性。在波分国内城域网过程中，有很多大型的MSTP设备，现有TDM作为网络传输的形式，但在网络分组中并没有过多的业务。在某种情况上而言，TDM虽然是传输数据的大头，需要根据其特征保持数据传输领域的稳定性，但将其视为技术传输业务对其实施拓展，完全能以PTN/ONT为主进行发展。
二、城域波分中PTN/OTN传输技术的具体应用
在城域波分中，各个网络层次从接入层-核心层都运用了PTN设备，在分组平面构件传输中也做好了规划，将网络系统与现存系统二者展开了层次性结合。在接入互联网中，以PTN/OTN模式为主，在继承2G网络业务的基础上，在PTN设备层结构层中开设新的IP业务。在网络结构系统中应用PTN技术，其成本较高，在使用过程中所占据的光纤、资源较多，所以应改造部分局房，唯有做到这些工作，才能从根本上满足用户用电的要求。另外，各个层次网络传输速率也有差异的，通常都会出现匹配度低的问题，在应用中需对其综合考虑。在某个省份城域波分之中充分应用了PTN/OTN技术，在测试中，应结合技术选型与技术理论两方面。在运用PTN/OTN技术在此省中心城市中建立起网络传输系统，在传输网络上配合了PTN/OTN，在此省管线范围内都已经构建起网络系统，进而实现了各个城域传送网互相连通，达到健全网络层面的目的。
三、不断完善城域波分中PTN/OTN的构建思路
1、三层结构的构建。运用PTN/OTN传输技术在城域波分中，其核心在于挖掘传输技术的优势，在扩展应用空间的基础上，做好成本投资工作，以便更好的满足广大网络用户的实际要求，进而创设出层次清晰、功能完善的网络系统。健全、全面的PTN/OTN传输技术城域移动网络应包括接入层、核心层和汇聚层，并明确划分出各个网络层的功能。2、环形网络拓扑结构的构建。当前SDH整体结构简单，所以在传输数据时具有较强的稳定性。因此应用SDH和环形网络拓扑结构相融合的方式展开PTN/OTN传输技术应用布局，以多个网络子拓扑为基础，进而保障PTN/OTN传输技术城域波分网络系统具有显著的层次性。3、OTN设备的应用。推进同步数据信号快速传输作为OTN设备核心功能，其实现依据分为同步透传、时钟同步协议、物理层同步三方面，以以太网功能为核心，同步实施传输数据信号操作，结合光监控道和带内开销形式，确保PTP的精确性。4、双重稳定性。在国内城域网络波分之中，MSTP式设备广泛存在，TDM网络传输业务方式仍然独占鳌头。随着现代网络传输技术的快速发展，TDM技术形式会逐步减少，但在短时间内业务量不会出现太大幅度的下滑，在固定时间内，TDM技术仍然是传输网络数据的中心。在城域波分中充分运用PTN/ONT传输技术，要健全和优化网络数据传输技术。
波分复用系统技术发展研究 篇3
根据图1所示, WDM系统主要可以分为发射机和接收机、波长复用器和解复用器、光放大器;接收机类型一般比较稳定, 分为PIN (光电二极管) 型和APD (雪崩二极管) 型, 波长复用器和解复用技术目前相对来说也比较成熟, 聚焦在AWG (波导阵列光栅) 上, WDM系统器件的发展主要是发射机和光放大器。
发射机采用的激光器要求精度较高, 因为WDM系统的工作波长较为密集, 一般波长间隔为20纳米到0.8纳米, 这就要求激光器工作在一个标准波长上, 并且具有很好的稳定性;另一方面DWDM系统的无电再生中继长度从单个SDH系统传输50~60km增加到600km甚至更多, 要求系统色散受限距离必须很大, 为了克服光纤的非线性效应, 如受激布里渊散射效应 (SBS) 、受激拉曼散射效应 (SRS) 、自相位调制效应 (SPM) 、交叉相位调制效应 (XPM) 以及四波混频效应 (FWM) 等, 要求WDM系统的光源使用技术更为先进、性能更为优越的激光器。
根据对光源的不同调制方法, 激光器的发展经历了三个阶段:直接调制、电吸收间接调制和M-Z调制。直接调制即直接对光源进行调制, 通过控制激光器驱动 (调制) 电流的大小来改变激光器输出光波的强弱, 但是由于调制电流的变化将引起激光器发光谐振腔的长度发生变化, 引起波长随着调制电流线性变化, 是一种直接调制光源无法克服的波长抖动 (啁啾) , 使光源的光谱特性变坏, 限制了系统的传输速率和距离。电吸收间接调制是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制, 此调制器实际上起到一个开关的作用:当调制器无偏压时, 光源发送波长在调制器材料的吸收范围之外, 该波长的输出功率最大, 调制器为导通状态;当调制器有偏压时, 调制器材料的吸收区边界波长移动, 光源发送波长在调制器材料的吸收范围内, 输出功率最小, 调制器为断开状态。
M-Z调制是将输入光分成两路相等的信号, 分别进入调制器的两个光支路, 这两个光支路采用的材料是电光材料, 即其折射率会随着外部施加的电信号大小而变化, 由于光支路的折射率变化将导致信号相位的变化, 故两个支路的信号在调制器的输出端再次结合时, 合成的光信号是一个强度大小变化的干涉信号, 通过这种办法, 将电信号的信息转换到了光信号上, 实现了光强度调制。分离式外调制激光器的频率啁啾可以等于零。 (表1)
从表1可以看出, 不同调制器的色散容限直接决定其应用场景。直接调制一般应用在CWDM系统中, 传输距离在80km之内, 目前的电吸收调制型激光器广泛地应用在各种类型的WDM系统中, 以良好的性能和合理的成本占据着大部分份额。M-Z调制型激光器在色散方面的性能注定使其成为了40G激光器的最佳选择。
光纤放大器有掺铒光纤放大器 (EDFA) 和光纤拉曼放大器。EDFA放大器作为新一代光通信系统的关键部件, 具有增益高、输出功率大、工作光学带宽较宽、与偏振无关、噪声指数较低、放大特性与系统比特率和数据格式无关等优点。它是大容量DWDM系统中必不可少的关键部件。根据EDFA在DWDM光传输网络中的位置, 可以分功率放大器, 简称BA;线路放大器, 简称LA;前置放大器, 简称PA。光纤拉曼放大器的增益波长由泵浦光波长决定, 只要泵浦源的波长适当, 理论上可得到任意波长的信号放大, 其增益介质为传输光纤本身、噪声指数低, 当与常规EDFA混合使用时, 可大大降低系统的噪声指数, 增加传输跨距。增益波长由泵浦光波长决定, 因此对于开发光纤的整个低损耗区1270nm~1670nm具有无可替代的作用。
DWDM系统中, 复用的光通路数越来越多, 需要串接的光放大器数目也越来越多, 因而要求单个光放大器占据的谱宽也越来越宽。EDFA的增益锁定是一个重要问题, 因为WDM系统是一个多波长的工作系统, 当某些波长信号失去时, 由于增益竞争, 其能量会转移到那些未丢失的信号上, 使其他波长的功率变高。在接收端, 由于电平的突然提高可能引起误码, 而且在极限情况下会带来强烈的非线性或接收机接收功率过载, 也会带来大量误码。EDFA的增益锁定有许多种技术, 典型的有控制泵浦光源增益的方法和饱和波长法。一般来说, 拉曼放大器比较适合特定的长途传送领域, 比如超长单跨WDM系统, 而EDFA更广泛地应用在所有的DWDM系统中。
WDM系统在接口标准方面, 主要是面向着客户侧业务信号所提供的装载帧技术的发展和面向系统的随路管理信号帧的发展。传统的WDM系统面向客户侧业务提供的是纯透传的功能, 因此并不需要额外的帧结构来做信号的映射, 只是完成了波长的转换、复用和传输。然而, 随着业务网络的发展和演进, 运营商扁平化管理的需求加强, IP业务冲击着传统的SDH+WDM模式, 针对网路的发展, ITU-T (国际电信联盟) 制定了OTN (光传送网络) 标准。OTN是ITU-T在“先标准, 后实现”的理想标准思路下构建起来的, 因此OTN有效地避免了不同厂家在具体实现差异方面引发的争议, 在理论架构上更加合理、清晰。相比于传统的SDH网络, OTN体系中各级业务容量的可扩展性强, 交叉容量可扩展到几十T bit/s。同时, 采用异步映射消除了全网同步的限制, 更强的FEC纠错能力, 简化系统设计, 降低组网成本, 在OAM方面提供了多达6级的TCM监视管理能力。 (图2)
图2形象的描述了完整功能OTM接口OTM-n.m信号的组成, OTM-n.m由最多n个复用的波长和支持非随路开销的OTM开销信号组成。其中m可为1、2、3、12、23、123。M单独数字1或2或3表示承载的信号分别为O-TU1[V]或OTU2[V]或OTU3[V], m=12表示承载的信号部分为OTU1[V], 部分为OTU2[V], m=23表示承载的信号部分为OTU2[V], 部分为OTU3[V];m=123表示承载的信号部分为OTU1[V], 部分为OTU2[V], 部分为O-TU3[V]。OTM-n.m信号的物理光特征规格由厂商决定, 建议不做规定。
光层信号OCh由OCh净荷和OCh开销构成;OCh被调制入OCC后, 多个OCC时分复用, 构成OCG-n.m单元;而OMSn净荷则和OMSn开销共同构成OMU-n.m单元, 与此类似, OTSn净荷和OTSn开销共同构成OTM-n.m单元。这几部分的光层单元的开销和通用管理信息一起构成了OTM开销信号OOS全称为OTM overhead signal, 以非随路开销的形式由1路独立的光监控信道OSC负责传送。而电层单元OPUk、ODUk、OTUk的开销为随路开销, 和净荷一同传送。
简化功能OTM接口OTM-nr.m信号的组成, OTM-nr.m由最多n个光通道复用组成, 不支持非随路开销。目前, 支持的规格有OTM16r.m, m可为1、2、3、12、23、123, 其中OTM16r.1和OTM 16r.2信号的物理光特征规格在ITU-T建议G.959.1中有定义, 而另外4种信号的物理光特性规格则有待进一步研究。OTM-nr.m和OTM-n.m的电层信号结构相同, 光层信号方面则不支持非随路开销OOS, 没有光监控信道, 因此被称为简化功能OTM接口。
OTM-0.m仅由单个光信道组成, 不支持随路开销OOS, 没有特定的波长配置。由于只包含单个光通道, 因此m只能为1、2或3, OTM0.1, OTM 0.2和OTM-0.3信号的物理光特征规格在ITU-T建议G.959.1和G.693中有定义。以上就是对3种OTM接口包含的基本信息的介绍, 可以看出, 几种接口的电层信号结构都是相同的, 均通过随路开销完成对电层信号的监控, 区别在于完整功能OTM接口OTM-n.m的光层信号支持通过1路OSC传送非随路开销, 而简化功能OTM接口OTM-nr.m和OTM-0.m不支持光层开销。
OTUk帧的大小是固定的, 即无论是O-TU1、OTU2, 还是OTU3, 都是4行4080列。对于OTU1帧, 第1到16列为OTU1、ODU1、OP-U1开销, 第17到3824共3808列为客户信号, 第3825到4080共256列为FEC区域, 假设其装载的客户信号是STM-16的SDH信号, 其速率为2488320kbit/s, 那么将这些数值代入以下公式:
客户信号大小/OTU帧大小=客户信号速率/标称OTU帧速率
得到:3808/4080=2488320/标称OTU1帧速率, 也即:标称OTU1帧速率=255/238×2488320kbit/s。
而对于OTU2帧, 4个ODU1时分复用进ODTUG2, 4个ODU1作为OPU2净荷, 占3808列, OPU2净荷中又有16列为OTU1、ODU1、OPU1开销, 因此客户信号为3792列, 代入公式得到:标称OTU2帧速率=255/237×9953280kbit/s。
类似的, 可以得到标称OTU3帧速率=255/236×39813120kbit/s。
对OTU1/2/3帧速率进行归纳, 可以得出以下结论:OTUk速率=255/ (239-k) ×STM-N帧速率;其中k=1、2、3时, 对应的是STM-16、64、256的帧速率。OTU比特速率容差为±20ppm。
OTUk、ODUk以及OPUk等的主要开销分布大致为: (1) 帧对齐开销用于帧定位, 由6个字节的帧对齐信号开销FAS和1个字节的复帧对齐信号开销MFAS构成; (2) OTUk层开销用于支持一个或多个光通道连接的传送运行功能, 由3个字节的段监控开销SM、2个字节的通用通信通道开销GCC0以及2个字节的保留作国际标准化用途开销RES构成, 在O-TUk信号组装和分解处被终结; (3) ODUk层开销用于支持光通道的维护和运行, 由3个字节的用于端到端ODUk通道监控的开销PM、3个字节的用于6级串行连接监视开销TCM1~TCM6、1个字节的TCM激活/去激活协调协议控制通道开销TCMACT、1个字节的故障类型和故障位置上报通道开销FTFL、2个字节的实验通道字节EXP、各2个字节的通用通信通道开销GCC1和GCC2、4个字节的自动保护倒换和保护通信控制通道开销APS/PCC、6个字节的保留开销构成, ODUk开销在ODUk组装和分解处被终结, TC开销在对应的串行连接的源和宿处分别被加入和终结; (4) OPUk开销用于支持客户信号适配, 由1个字节的净荷结构标识符开销PSI、3个字节的调整控制开销JC、1个字节的负调整机会字节开销NJO、3个字节的保留开销构成, 在OPUk组装和分解处被终结。
WDM系统的发展不仅源于技术的推动, 来自运营商角度的业务管理需求同样引领着网络向扁平化方向发展。基于新型调制技术的激光器将降低系统对OSNR、PMD方面的要求, 基于拉曼和EDFA混合使用的放大器系统将使系统的传输跨段和距离得到提高, 而OTN更从使用者的角度对业务提供了丰富的管理开销, 对不同的业务做到了统一适配和调度, 将是后SDH时代与IP技术融合的最佳方案。
摘要：随着固定及移动运营商网络的飞速发展, IPTV、3G等的应用对光通信网络提出了更高的要求。本文就光通信网络中的WDM系统中的相关技术发展方向做出研究, 包括对于器件和接口标准化发展。
100G波分的应用研究 篇4
一、前言
波分的传输技术发展越来越迅速，并且向着更高传输容量、更长的传输距离和更低的传输成本方向提升，同时由传统的WDM波分向OTN波分进化，在数据流量繁忙的骨干网上，大规模使用的100G波分传输系统带宽变得越来越紧张。本文对现代的网络现状进行分析，并对100G波分的应用展开探讨。
二、100G 波分主要的技术
（一）码型调制
波分技术中，码型调制技术作为长距离传输的一种优化光信号的技术，成为了网络科学家们研究的主要课题。运用此技术来提高了波特率，以此同时降低了色散容限，逐渐增强了非线性的效应。不改变码型，如果提升10G的波特率到40G，那么光信号的OSNR就会获得6dB的提升，色散容限变成了OSNR的十六分之一，把非线性损害很大的加深了，因此在对线路传输速率进行提升的时候，必须要对上述现象所带来的危害进行应对。因此对于100G波分技术来讲，势必要更新码型调制技术，来把上述的物理效应危害进行杜绝。
（二）FEC的技术
此项技术的功能主要是对光信噪比值进行降低。100G技术和40G系统在不断的发展和提升，想要实现远距离高速率的传呼，要求FEC技术不断进步。第二代FEC技术净编码增益高达8～9dB，ER容限降低至1×10-3～4×10-3。
（三）相干接收和 DSP 技术
目前，为了解决光信号长距离运输中的物理效应危害，PDM-QPSK技术在其中发挥着重要作用。随着OSNR的要求日趋攀升，应用PDM-QPSK技术在减小物理效应危害问题上仍然功不可没。 但是该技术对于色散容限降和PMD容限过小问题上没有仍然束手无策。在100G波分系统中，如果通过色散补偿模块，可以在接收端实现对色散容限的补偿，从而使得色散容限降的问题得到优化。 但是，这种解决问题的方法对于网络规划产生了一些不好的影响。 通过光相干检测可以对实现对光场偏振以及偏振幅度的检测，从而对信号加以处理，使得色散问题得到有效解决。在100G波分技术中，采用将PDM-QPSK技术、相干接收和DSP技术相结合的方案，对PDM-QPSK技术、相干接收和DSP技术相结合的方案，对100G 波分系统进行优化。
三、100G 传输系统的应用分析
1.长途骨干网
数据业务的发展，带来了100G的发展，尤其是运营商骨干网络互联的带宽增长，迅速的消耗掉了原先的10G/40G波道，因此需要100G系统提供超大带宽、节省波道资源。
2.大型IDC互联
互联网和云计算等这些业务的大量兴起并蓬勃发展，要求较高的带宽实时性，而且对输时延较为敏感，分发内容通常都是采用数据中心来进行。
3.大型城域网
大量业务的开展，比如部署LTE网络、移动宽带业务、IPTV、 视频点
播和大客户专线等，逐渐加大了城域网络城域网络的带宽压力，接入、匯聚层节点数量及带宽的攀升促使了在城域核心层需要部署100GWDM/OTN设备来进行大带宽业务的流量汇聚并与长途传输设备接口。
四、相关的建议
（一）根据需要来布置100G bit/s和40G bit/s，如果需要传送大容量的业务，就进行协调，高速传输技术有两种，一种是40G bit/s，另一种是100G bit/s。
（2） 在选择100Gbit/s的FEC的时候要综合考虑性能和成本，建议不要对FEC实现方式和差异性进行限制，在实际的应用过程中，不管实现HD实现还是SD实现，只要其性能符合应用的需求，就不能从技术性能方面来评价。
（三） 现如今，在监视100G bit/SW DM系统传输性能方面，综合性的评估光层指标（OSNR）和电层指标（FEC纠错前误码率/QDB）更加重要，由于100G bit/s系统性能变化的原因具有多样性，所以要考虑到OSNRFEC纠错前误码率指标，如果任何一个指标没有满足，就判断为系统没有符合标准。
（四）虽然100G bit/s在实验过程中获得了充分的验证，并且实验的测试结果整体性比较好，但是应用的实际工程中，实验室的数据还没有对所有的问题进行完全的验证。因此需要考虑网络的安全和稳定，建议在具体部署100 Gbit/s技术的时候采取循序渐进的方式，在进一步显著提升传送网传输容量的同时，尽可能保证传输系统的稳定性和可靠性。
（五）促进产业健康发展的一个方式就是要使得价格合理，由于40G bit/s技术多传输码型的市场竞争强烈，使得产业整体上属于微利或者是亏本的状态，所以在一定程度上严重阻碍了40G bit/s产业链的健康发展。虽然100G bit/s技术传输码型趋同，但是因为是多家供应商并存的现状，所以很有可能导致恶意的价格竞争，在100G bit/s设备在竞标时，如果不及时遏制，40G bit/s技术出现的后果就会出现在100G bit/s产业应用方面，那么就会严重的阻碍到整个高速传输产业的发展，具有着巨大信息容量承载的100G bit/s传输设备，其在线生命周期就有可能会被严重的缩短了，因此建议建议运营商、设备商、器件模块商、设计和研究机构等共同协调和努力，使得100G bit/s新技术在应用的过程中价格统一并合理，获得盈利，这样的话才能维护并促进100G bit/s产业链健康稳定发展。
五、结束语
浅析100G波分技术及其发展 篇5
随着宽带业务的持续发展, 承载网骨干层面临着越来越大的带宽压力。同时, 路由器100GE端口需求开始出现, 10G/40G传送承载网已经不能满足超宽带和100GE端口的需求, 在骨干层实现100G传输已经是网络建设的主流。100G波分传输的工程应用需求总结如下:
⊙传输距离:长途骨干网要求传输距离至少达1000~1500k m, 包含6个ROA DM (可重构型光分
插复用设备) ;城域网要求包含20个ROADM。
⊙传输容量:通道间隔为50GHz, 与现有10G波分系统相同。
⊙应用场景:可在现有光纤通信系统上进行升级, 无需更换新型光纤或光放大器。
⊙成本:100G波分系统相比10G在成本/速率/距离上应有优势。
⊙功耗:100G波分系统相比10G在功耗/速率以及设备集成度上应有优势。
波分系统, 单波速率从2.5G到10G, 从10G到40G, 一直面临着一系列的物理限制。线路速率再次提升到10 0 G, 这些物理限制因素仍然存在, 并且产生的传输损伤也更为严重。这些因素直接限制了100G系统的传输距离。而100G技术的发展, 主要是不断地克服这些因素的影响让信号传得更远的过程。
影响10 0 G传输的几个因素有:要求更高的系统OSN R, 要求更高的PM D容限, 要求更高的色散容限, 光纤非线性效应增强。
二、100G波分的关键技术
下面将从关键码型调制技术、新型接收技术和FEC技术三个方面, 介绍近期100G线路传输解决方案的最新进展。
1. 码型调制技术
从10G超长距离传输开始, 码型调制技术一直是波分系统技术研究的重点。随着比特速率的增加和传输距离的延长, 波分长距离传输系统将遇到一系列物理限制因素的挑战, 它们主要是:OSNR要求的增高、色散容限降低、非线性效应增强以及PMD效应的增加等。这些物理效应都和传输的波特率有关, 波特率越高, 这些物理效应及其对系统性能的危害也随之而加剧。例如, 在不改变传输码型的前提下, 当波特率从10G提升到40G, 光信号的OSN R要求将提升6 d B, 色散容限将降低到前者的1/16, PM D容限将降低到前者的1/4, 光纤非线性危害程度也随之增加。为了在提升线路速率的同时避免这些物理效应的危害增加, 业界通常选用更高级的码型调制格式, 主要措施包括:
(1) 采用相位调制格式。从原理上讲, 和相同比特率的OOK码型相比, 二进制差分相位调制 (DPSK) 技术的OSN R要求可降低3d B。此外, 相移键控调制 (PSK) 是一种恒包络调制, 有利于降低比特图形相关的非线性效应。因此, 在40G传输中开始广泛使用PSK调制作为主要的调制格式。
(2) 采用多进制调制。用于40G传输系统的DPSK码型的波特率约为42.8Gb/s, 其光谱宽度较大, 不能直接用于50GHz间隔的WDM传输。虽然可以通过一些技术改进使DPSK能支持50GHz间隔, 但仍严重制约于50GHz滤波器级联代价大、PMD容限小 (2~3ps) 等问题。正交四相位调制 (QPSK) 克服了上述问题, 用光场的实部和虚部分别承载业务, 可以在维持40Gb/s比特率不变的条件下将波特率降低到约20Gb/s, 有效降低了光谱带宽, 以支持50GHz间隔传输, 且PMD容限增加到6~8ps, 可满足2000k m超长距离传输的需要。
(3) 采用RZ技术。和常规NRZ-OOK技术相比, RZ码型技术可有效降低传输系统的OSNR要求、增强抵抗非线性效应的能力, 以及增加抗PMD效应的目的。带啁啾的R Z码型可进一步补偿线路中的非线性效用产生的相位畸变, 获得更好的传输性能。目前, 啁啾归零码差分正交四相位调制码型 (CRZ-DQPSK) 已经成为40G系统中最主流、市场应用最广泛的码型。
基于在40G系统中的成熟、广泛应用, QPSK在100G系统中也成为最成熟的选择。考虑到100G系统的比特率将达到112Gb/s甚至更高, 如果直接采用QPSK调制, 要求光收发模块的mux芯片、MZ调制器等也要达到56GHz左右, 这对 (光) 电器件的工艺提出了很高的要求。
目前, 业界又提出了“偏振复用 (PDM) ”方案。偏振复用技术利用光的两个独立偏振态各自承载56Gb/s业务信息, 每个偏振态采用QPSK调制, 从而将100G系统的波特率降低到28Gb/s, 大大降低了对 (光) 电器件的带宽要求, 使得目前成熟的40G光电器件也可用于100G系统, 有利于降低功耗和网络初期投资成本。
也有其他更复杂的调制技术, 如多电平 (8PSK) 、多载波 (OFDM) 等用于100G系统的研究。与之相比, P D M-Q P S K技术在成熟度和复杂度之间取得了最佳的平衡点, 已成为100G传输的主要调制码型技术。此外, PDM-QPSK调制技术还可很好地支持相干接收及DSP等其他100G关键技术, 业已成为各设备商、模块或子系统商竞相研究的重点, 并被国际标准化组织确定为未来100G长距离传输的标准调制方式。
2. 相干接收和DSP技术
PDM-QPSK调制技术主要解决了100G传输的OSN R要求和关键光电芯片的成熟度问题, 但是100G系统的色散容限过小和PMD容限过小的问题依然存在。
从原理上讲, 色散效应是在频域光电场的相位上产生了畸变, PMD效应是在两个偏振的时域光电场的相位上引入了不同时延。在传输系统收端的强度接收 (OOK码型) 或者自相干接收 (非相干PSK码型) 过程中, 这些相位上的畸变和时延均会转化为接收眼图的畸变和码间干扰, 并造成系统损伤。波分传输系统通常利用色散补偿模块 (DCM) 进行在线色散补偿, 以及收端进行可调色散补偿模块 (TDCM) , 来将残余色散量控制在传输码型可容忍的程度。但这些色散补偿措施往往会对网络规划和实施造成限制, 尤其对ROADM网络的业务灵活调度是不利的。而PMD的光学补偿方法还不成熟, 一般靠码型自身有限的PMD容忍度, 以及合理分配OSNR裕量来抵消PMD效应造成的代价。
由于色散和PMD效应均是在光电场的相位或偏振上引入调制或畸变, 而光相干检测则可探测并同时获知光场的偏振、幅度和相位信息。进而采用数字信号处理的方法 (包括电滤波和均衡措施) , 可以消除色散和PMD导致的眼图畸变和码间干扰, 重新恢复“干净”的码元信息。采用这种基于电域的数字信号处理 (DSP) 方法, 在4 0 G/10 0 G系统上可实现高达4 0 0 0 0~6 0 0 0 0 p s/n m的色散容限, 和25~30ps的PMD容限。传输线路上不再放置D C M模块, P M D效应也不再成为限制系统传输距离的因素, 系统组网能力及灵活性将得到极大的提高。目前, PDM-QPSK、相干接收和DSP技术的配合使用, 已经成为100G传输系统最主流的技术配置方案。100G相干光通信系统的技术原理图如图1所示。
图1 100Gb/s PDM-QPSK相干电处理光通信系统
在PDM-QPSK相干接收及电处理方案的实现过程中, 涉及多种新型光/电器件及其算法的研制开发, 其中包括高速成帧器、Mux/Demux、CDR、28Gb/s高速双偏振QPSK调制器、双偏振相干接收装置、56GS/s高速A DC和DSP芯片及其均衡算法的实现, 有较高的复杂度和技术挑战。经过业界最近几年的努力, 上述关键技术中的实现难点均得到克服, 整个产业链日趋成熟 (见表1) 。
3. FEC技术
前向纠错 (FEC) 一直是光传输技术中降低OSNR要求的重点技术之一, 并随着光线路速率的提升而得到迅猛发展。第一代的带外FEC采用以RS (255, 239) 为代表的代数码技术, 满足G.975标准规定, 采用7%的开销, 净编码增益为6.3d B, 纠前BER容限约为8.3×10-5, 主要用于2.5G系统和早期的10G系统。第一代FEC的复杂度较低, 算法规模较小 (约100, 000LUT) , 采用FPGA即可满足其运算速度的要求。
随着后期的100G及目前40G系统的广泛应用, 为实现更长传输距离和更高的波特率, 要求传输系统的纠前BER容限进一步降低, 这驱动了净编码增益更高、纠错能力更强的第二代FEC技术的诞生。第二代FEC采用级联编码技术, 净编码增益可达到8~9d B, 纠前BER容限可低至1×10-3~4×10-3。G.975.1中制定了第二代FEC的行业标准。净编码增益的提高同时也伴随着F E C算法复杂度的和运算规模的增加。第二代FEC技术一般需要300, 000LUT的FPGA或百万门规模的ASIC芯片来承载。
在100G相干技术产业化力量的驱使
基于数据网络流量以接近两年翻一番的速度迅速膨胀, 以及国际标准在100GE上支持OTU4接口的进展, 10 0 G波分技术成熟和商用的步伐将进一步加快。以偏振复用、正交四相位调制、相干接收和数字信号处理技术为核心的100G PDM-QPSK相干技术的诞生和成熟, 标志着波分系统由传统的模拟光传输系统向数字化光传输系统的转变, 已成为未来发展的必然趋势。
三、结束语
交叉波分复用器技术 篇6
现代高速大容量光纤通信系统是在光纤的低损耗窗口缩小信道间隔来增加信道数目,即利用波分复用/密集波分复用(WDM/DWDM)技术作为扩大光纤通信系统容量。随着DWDM技术的发展,信道间隔越来越小,信道间隔为100 GHz(0.8 nm)的光纤通信系统已经商业化。为了更进一步提高带宽利用率, 信道间隔已向50 GHz或更窄的方向发展,为了便于在如此小的波长间隔下进行复用和解复用,人们提出了交叉波分复用器(Interleaver),这种器件可将DWDM光纤通信系统的奇偶信道的信号光分成两组或合成,以实现信道间隔减半,通信容量倍增的目的。在WDM工艺技术问题没有彻底解决的今天,Interleaver与DWDM级联方案是实现更窄间隔波分复用/解复用的技术途径之一[1]。现在市场上比较成熟并且有发展潜力的Interleaver大致有以下几种:马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪型、迈克尔逊G-T干涉仪型、晶体双折射型、双折射G-T型等。
1 M-Z干涉仪型
M-Z干涉仪型Interleaver的结构示意图如图1所示,它是由两个3 dB耦合器串联组成的,干涉仪的两臂长度不等,长度差为ΔL。
波长为λ1和λ2复用后的光信号由端口1输入M-Z干涉仪型Interleaver。经耦合器1均匀地分配到干涉仪的两臂上,由于两臂的长度差为ΔL,所以经两臂传输后的光,在到达耦合器2时就产生相位差:
式中n为波导折射率,fi(i=1,2)为与λ1和λ2相对应的频率,c为光速。复合后每个波长的信号光在满足一定的相位条件下,在两个输出光纤中一个相长干涉,另一个相消干涉。如果在输出端口2,λ2满足相长条件(λ1满足相消条件),即Δϕ2=2mπΔϕ1=(2m-1)π,m为整数;在输出端口3,λ2满足相消条件(λ1满足相长条件),即Δϕ2=(2m-1)π,Δϕ1=2mπ,m为整数;则端口2输出波长为λ2的光;端口3输出波长为λ1的光。这种M-Z干涉仪型Interleaver要求输入光波的频率间隔必须精确地控制在Δf=c/(2nΔL)的整数倍。当波长数为4时,需要3个M-Z干涉仪型Interleaver级联。当波长数为8时,需要三级共7个M-Z干涉仪型Interleaver级联,而且第一级的频率间隔为Δf,第二级的频率间隔为2Δf,第三级的频率间隔为4Δf,才能将8个波长信道分开[2]。
级联M-Z干涉仪型Interleaver可以用光纤耦合器或硅衬底的平面光波导来实现。通过分别控制光通道的n和ΔL,也可以同时控制n和ΔL,来改变频率间隔。另外,还可以通过对热敏薄膜加热或者改变压电晶体的控制电压来改变频率间隔。因为这种Interleaver的调谐机理是热电的,所以切换时间约为1 ms。
2 迈克尔逊G-T干涉仪型
迈克尔逊G-T干涉仪型Interleaver(MGTI)的原理如图2所示。 在迈克尔逊干涉仪的一个干涉臂上加了G-T干涉仪[3],G-T干涉仪是后镜反射率为100%,前镜反射率为ρ的F-P腔,但没有波长选择性,相当于全通滤波器,但其对不同波长(频率)的光能产生不同的相移,起到相位调制器的作用,这对于产生平顶的频谱响应特性是十分必要的。另外,在输入光的光路上增加了环行器,使得反射回来的光从Estop口输出。从Ein端口入射的光经过环行器后被1∶1的分束器(BS)分为分别沿L1和L2传播的两路光B1和B2。沿L1传播的光经G-T镜相位调制后重新回到BS,再次被透射反射均分,其1/2(总光强的1/4)的光被反射后,经环行器从Estop端口输出,另外1/2的光被透射后从Etrans端口输出;同样沿L2传播的光经全反射镜反射后返回到BS,也是被再次透射反射均分,其1/2的光被透射后,经环行器从Estop端口输出,另外1/2的光被
反射后沿Etrans端口输出。从而在Estop和Etrans端口都是双光束干涉输出,两者的光强相等,但相位差不同[4]。
3 晶体双折射型
考虑入射光为平面偏振光的最简单情况,此时的Interleaver由A和B两块双折射晶体构成,两个晶体的光轴方向成夹角θ(如图3所示),入射到晶片A的入射平面偏振光的振幅为A1,振动方向与晶片B的光轴方向一致,在晶片A内分为Ao光和Ae光,晶片A的厚度为d,从晶片A射出Ao光和Ae光的相位差为:
式中no和ne分别为o光和e光的折射率。进入晶片B后,按与光轴垂直及平行方向,在晶片B中Ao分解为Ao⊥和Ao∥,Ae分解成Ae⊥和Ae∥。这样,Ao⊥与Ae⊥将发生干涉,由于Ao⊥和Ae⊥的方向相反,表明晶片B对两束光引入了相位差π。同样,Ao∥与Ae∥将发生干涉,由于Ao∥和Ae∥的方向与晶片B光轴方向相同,晶片B对两光未引入相位差,两束光总的相位差保持不变。根据双光束干涉原理,当θ=45°时,在晶片B中频率满足条件 f=(2m+1)c/[2(no-ne)d](m为整数)的光波以o光在晶片B中传播;频率满足f=mc/[(no-ne)d](m为整数)的光波以e光在晶片B中传播。相邻奇通道(或偶通道)波长间隔为:
很显然,这种简单的结构是偏振相关的,当入射光不为线偏振光,或偏振方向不与晶片B光轴方向一致时,都将引起非常大的损耗。采用偏振分束器等改进现有的结构可实现偏振无关的Interleaver[5]。
4 双折射G-T型
双折射G-T型Interleaver(BGTI)的核心元件是双折射G-T(BGT)腔。BGT腔结构如图4所示[6],在G-T腔内有一个1/4波片,在腔外有一个1/8波片。波片光轴方向相同,均与入射的线偏振光成45°夹角。
若一s偏振态,即偏振方向垂直于纸面,振幅为1的偏振光入射到BGT腔中,偏振光将在腔内多次反射,使出射光含有多束平行光束。利用偏振光干涉和多光束干涉原理,将出射的多束偏振光叠加,可发现出射光中含有偏振态相互垂直的两种光,即s偏振态和p偏振态(偏振方向平行纸面) 的光,其光强分别为:
式中R1为部分反射面的反射率,δ为BGT腔引入的相位差:
式中d1为两平行平板间的距离;d2为1/4波片的厚度;nair为空气的折射率;no,ne分别为波片内o光和e光的折射率。
从式(4)和式(5)可看出,p光和s光所含频谱互补,从而将奇偶信道分离[7]。图5为BGTI的结构示意图,入射光被起偏分束器1分成s光和p光两束偏振光,s光通过1/2波片后变成p光,则这两束光均能透过偏振分束器(PBS),并通过相等的距离进入BGT, 从BGT出来的光含有s光与p光两种偏振态,其中s光经过PBS反射成为输出光2,p光经过PBS透射成为输出光1。BGTI结构简单,PMD较低,具有较好的温度稳定性。
5 结束语
M-Z干涉仪型Interleaver结构简单,但是当信号所含波长数较多时,需要较多的M-Z干涉仪级联,用耦合器来实现显然是不现实的,只能用平面波导的方法来实现。由于现有的平面波导工艺还不成熟,所以很少有厂家生产此类型的Interleaver。MGTI的技术成熟,插入损耗低,缺点是消光比低,波长间隔大,与光纤耦合困难。由于干涉仪臂长受温度影响较大,所以此类型Interleaver的温度稳定性不是很好。晶体双折射型Interleaver的集成度高,通带特性理想,信道隔离度高,色散补偿简单,但其偏振相关损耗大,插入损耗大,成本高。BGTI体积小,成本低,插入损耗小,温度稳定性好,缺点是色散比较大。Oplink和Avanex等国际著名的光器件厂商几年前推出的大多数是MGTI和晶体双折射型Interleaver。随着色散补偿技术的发展,BGTI的优点越来越突出,如今Oplink和Avanex公司均推出了商用BGTI。
WDM技术是极具发展潜力并且拥有广阔应用前景的先进技术。随着光通信技术的不断发展,信道密度的迅速增加和数据传输速率的不断提高,开发具有更高质量、更窄信道间隔的WDM器件已成为一种发展趋势。随着全光网络的进一步发展及光通信市场的恢复,Interleaver在长途干线网以及主干网与城域网连接处有着巨大的市场。
摘要：随着信息量的不断增大,信息传输的速率也不断增加,Interleaver则成为了DWDM系统中的一种重要的器件,为此较系统地介绍了Interleaver的理论及应用,并对50 GHz Interleaver目前的技术状况和实现方法作了较为全面的阐述和比较。
关键词：交叉波分复用,波分复用,密集波分复用
参考文献
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波分复用的关键技术及其应用研究 篇7
而光频分复用技术的光信道比较密集, 因此也可以看做是密集波分复用技术;而光波分复用技术可以看做是粗型波分复用技术。
1 波分复用的关键技术
1.1 光纤技术
光纤技术包括多模光纤和单模光纤, 其中的多模光纤, 能够传输多种模式的光。其中心玻璃芯为50/62.5微米, 包层外直径是125微米。这种技术存在一个问题就是, 模间色散大。这个问题会随着传输距离变大而变得更为严重, 致使这种光纤技术不能够适用于长距离的、容量大的光波复用系统的使用。
与多模光纤相比, 单模光纤的中心玻璃芯仅为9/10微米, 包层外直径是125微米, 只能够允许一种模式的光进行传输。
其工作波长主要可以分为三种:一种是短波长, 长度为0.85微米, 此外还有长度分别为1.31微米和1.5微米的长波长。
单模光纤会随着波长的加长, 光纤耗损会变得越来越小, 且模间色散小。所以, 这种单模光纤非常的适合于远程通信的使用。但是, 单模光纤存在着波导色散和材料色散的问题, 所以在传输过程中需要优质的光源谱宽和具有高稳定性的光源。而波分复用系统正具备这些优点, 可见在波分复用系统中选用单模光纤是非常的适用的。
此外, 单模光纤还具有成本低、易扩容、带宽大以及耗损低等优点。所以在国际上已经形成了一致的观点, 就是波分复用系统只采用单模光纤作为其的传输介质。
1.2 光源技术
光源技术主要包括发光二极管 (LED) 和半导体激光器 (LD) 两种。其中的放光二极管具有谱线宽、功率小、制造工艺简单、可靠性能高、成本低以及发散角大等特点, 可在短距离和码速低的数字光纤通讯系统中使用。半导体激光器具有光谱窄、功率大等特点, 可在长距离和容量大的光纤通讯系统中使用。而在密集波分复用系统中, 该系统的工作波长多为密集型, 这就需要具备稳定性能高的激光器进行使用。
此外, 密集波分复用系统对于激光器的要求还有较高的色散容纳值。综合上述两点, 密集波分复用系统所需要的激光器与半导体激光器更为符合。
1.3 波长转换技术
波长转换技术主要包括两种形式的转换器, 一种是光电型波长转换器, 一种是全光型波长转换器。
如下图所示, 是光电型波长转换器。这个转换器的电子器件会对光的传播速度进行一定的限制, 所以该转换器不适合高速和容量大的光纤通讯系统的使用。
全波形波长转换器技术主要是由半导体激光放大器组成, 可以将不同的波长信号进行转换。如下图所示, 是全光型波长转换器。比较适合密集型波分复用系统的使用。
1.4 波分复用技术
在密集波分复用系统中, 合波器和分波器是其核心的组成部件, 都是光学滤波器。密集波分复用系统的性能就取决于这两个部件的性能的好坏, 因此两个部件必须具备耗损小、温度稳定性高、隔离度高以及复用通路多等要求。
目前比较常用的部件制造方法有:光栅型、熔锥型耦合器、薄膜滤波型以及集成波光导型器件等等。
1.5 光放大器技术
光放大器技术主要有三种形式的放大器:掺铒光纤放器 (EDFA) 、衣光纤喇曼放大器 (FRA) 和半导体激光放大器 (SOA) 等。其主要是在光纤通讯线路中, 将信号进行放大的一种技术形式, 根据其放大器在光纤通讯线路中的位置和作用, 也可以分为三种形式, 一种是中继放大、一种是功率放大以及前置放大三种。
2 波分复用的应用
尽管目前的电力通信网的纤芯资源非常的充裕, 但是随着电力输送规模的不断扩大, 电力通信网的发展日益剧烈, 所需要用于传输的信息数据的数目和种类也不断的激增, 这在一定程度上为电力通信网的纤芯资源产生了压力。
所以, 在电力通信网纤芯资源短缺的地区, 应该相应的进行光缆的新建, 以此来满足电力通信网的需求。
可供考虑的有像ADSS光缆、OPGW光缆等, 这些光缆的新建所需投资是巨大的, 而施工的工期也非常长, 综合分析觉得应用这两种光缆新建电网是不太经济的。
与此相比, 采用密集波分复用技术来进行电力通信网的建设则比较可行。在原有的光缆系统上, 建立密集波分复用通信网, 可以实现电网调度、继电保护、自动控制等多种业务, 能够满足电力通信对于容量的要求。
2.1 应用背景
S地区出现了高频收发信机老化的问题, 致使其故障频繁发生。对此, S地区的三座变电站之间亟需开通4条专用纤芯进行继电保护业务, 以此来代替原有的高频保护业务。但不巧的是, 这三座变电站的光缆纤芯都用没了。对此, 在缩短工期的基础上, 想要满足电网办理业务的需要, 就需要建立密集波分复用系统。
2.2 波分复用设备的选择
根据用途, 可以将波分复用设备分为以下几种:光分插复用设备 (OADM) 、光终端复用设备 (OTM) 、光线路放大设备 (OLA) 以及电中继设备 (REG) 等几种。
在S地区, 密集波分复用系统所采用的设备是Opti XBWS320G系统的16波设备。
由于该电力系统创建所需规模比较小, 且针对的业务具有灵活性, 因此只需选用光分插设备就可以了。
基于Opti XBWS320G系统下的光分插设备, 可以运用两种方式, 一种是单一的采用静态的上下波长的光分插设备;一种是用两个光终端复用设备组成的动态的上下波长的光分插设备。本次应用采用的是第一种方式。
如下图所示, 该图是静态光分插设备的逻辑结构图。
2.3 设计方案
S地区的电力同步光传输网主要是由环网和链网两个光混合网组成的, 这两个光混合网所使用的是来自于同一个光缆线路, 但并不相同的纤芯。S地区的电力同步光传输网中环网的三座变电站用了6芯光缆、同步传输网用了4芯光缆, MIS网用了2芯光缆, 已没有可用的剩余纤芯。对此, 则需要在原有电力通讯网的基础上, 在每个环网的站点处需要新增加一套密集波分复用设备, 以供使用。特别注意的是, 支路上的纤芯可以满足目前的使用要求, 因此不需要在支路的站点处安装密集波分复用设备。
2.4 传输容量
已知密集波分复用设备是16波设备, 而在实际的使用中只需要开放其中的12个波就可以达到使用的要求。波长λ1和λ2用于环网的使用, 波长λ3用于MIS网使用, 此外波长λ4~λ7作为继电保护使用, 其他的波长用于波长保护使用。
3 总结
综上所述, 波分复用技术是在光域上实现光的复用的一项技术。它是通讯网络和光纤系统发展的一个趋势和必然阶段。本文研究了波分复用的几个关键技术, 并通过S地区变电站建立密集型波分复用系统的应用具体的阐述了波分复用技术对通信网的作用。
参考文献
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40G波分技术应用及维护研究 篇8
关键词：编码,色散,非线性,光信噪比 (OSNR) ,偏振模色散 (PMD)
1 40G波分技术的产生
(1) 市场需求与业务驱动
3G、IPTV、FTTX和宽带接入等新兴业务的涌现以及数据业务的持续增长, 在带宽以及传输的颗粒度方面对传输技术提出了新的要求, 目前, 传统10G波分系统的销售价格触底, 继续建设传统10G波分系统不具备资本性支出 (Capex) 、运营成本 (Opex) 优势。
为应对当前的市场需求, 主流的路由器厂家纷纷推出40G POS (Packet Over SDH) 接口, 作为解决在同路由上存在多个10G端口需求的方案。
在骨干网, 路由器40G端口的采用需要长距离传输能力, 核心路由器40G端口的出现以及传输带宽的压力, 将推动波分设备由现在的主流10G向40G过渡。
(2) 技术成熟及应用优势
与10G波分系统相比, 40G波分系统具有诸多优势。一个40G波道代替4个10G波道, 带来了节省空间、节电以及管理等方面的优势, 简化网络结构和提高节点的可扩展性, 更能快速地进行网络故障时的定位和恢复;而且, 从长远来看, 40G系统维护简单, 在后期节省运维成本、提高管理调度的能力等方面具有优势。
目前, 40G波分技术已经成熟, 在主流光纤的商用传送距离已经达到1 000～1 500km, 支持50GHz间隔传输和OADM组网, 提供和10G混传的能力和平滑升级能力, 而100G系统的规模商用还需要几年时间。
(3) 存在的问题
(1) 成本有待降低
目前, 40G板卡的价格暂时还达不到10G板卡价格3～4倍的期望值, 但骨干IP网络中, 路由器端口的价格远高于单个波分板卡的价格, 随着40G波分系统的规模应用, 成本有望进一步下降。
(2) 客户端接入距离有待延长
路由器与40G波分设备一般不在同一机房, 40G核心路由器采用的是标准G.693光接口, 采用非归零 (NRZ) 方式编码, 色散容限约为50ps/nm, 对G.652光纤的受限传输距离约为2km, 对G.655光纤受限传输距离约为10km, 如何更有效的延长客户端接入的传输距离是一个有待进一步研究的课题。
(3) OSNR测试方式有待确定
由于40G波分采用新型的编码, 使得40G波分信号自身的谱宽较宽, 同时信道间隔只有50GHz, 相邻信号光谱会发生严重的交叠现象, 因此采用传统的带外噪声测试法无法准确测量信道间噪声, 造成传统带外噪声测试法的失效, 传统光谱仪在线测试无法准确测量光信噪比 (OSNR) 。目前测量40G波分系统OSNR的方法有两种:一种是积分法, 另一种是偏振法, 两种测试方法的准确性与一致性还有待确定。
2 40G波分系统的几项关键技术
(1) 与10G波分系统的不同之处
40G波分与10G波分系统相比对光纤提出了更加严格的要求, 在同等物理条件下40G波分系统相对于10G波分系统而言:信号速率提高4倍;色度色散 (CD) 容限降低16倍;偏振模色散 (PMD) 劣化4倍;光信噪比劣化4倍 (相当于OSNR容限降低6dB) ;非线性效应变得更加明显。
(2) 相应的解决方案
在同等物理条件下, 40G波分系统要达到与现有10G波分系统的同等性能, 必须:采用先进的调制码型, 提升传输性能, 降低OSNR、PMD、非线性、色散等各方面的限制;采用新型色散管理技术 (如:自动色散补偿技术ADC) , 提高色散容限, 消除色散窗口代价;提高系统克服噪声的纠错能力, 如采用超强FEC编码 (EFEC) 降低系统OSNR要求。
(1) PMD
PMD的产生及危害:PMD (偏振模色散) 会造成光信号波形失真, 导致波形变粗, 无法进行正确的数据交换。由于PMD受光纤敷设状况及外部环境的影响而随机变化, 所以造成通信品质下降。
PMD的特点:PMD和CD (色度色散) 作用一样, 引起光脉冲的展宽, 峰值功率的降低;PMD和CD相比很小, 通常会少几个数量级;系统的CD一般是确定的, PMD是动态的;研究发现长距离光纤的PMD具有随长度平方根而变化的关系
克服PMD方法通常有以下几种:采用特殊调制码型;采用电色散补偿技术 (如PMD补偿技术) ;提高系统OSNR;增加OTM站等;
(2) CD
CD (色度色散) 对传输系统的影响包括:色度色散使信号脉冲展宽或压缩, 造成信号强度畸变;系统保持一定的色度色散会降低FWM (四波混频) 和XPM (交叉相位调制) 效应;
对色度色散的处理:色度色散在于管理而不是消除, 应将系统残余色散严格控制在OTU (光发送单元) 色散容限窗口范围内;40G系统色散容限通常为±50ps/nm, 可采用线路补偿与通道补偿相结合的方式提高色散容限, 消除色散窗口代价。
(3) OSNR
OSNR (光信噪比) 的劣化对系统提出了更严格的要求, 可采用EFEC (增强型的FEC) 技术, 用于提高克服白噪声的纠错能力, 降低系统OSNR的要求。
(4) 非线性效应
非线性效应的存在将直接制约信号的传输距离, 采用Roman放大技术及新型的编码调制方式, 可有效降低非线性效应对系统的影响。
(3) 介绍几种编码技术
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采用新型的编码调制技术可有效的改善PMD、CD、OSNR劣化及非线性效应对系统造成的负面影响, 当前采用的调制方式有如下几种类型:
(1) 基于强度调制原理的OOK (on-off keying开关键控) 系列
RZ (归零码调制格式) 、CSRZ (载波抑制归零码调制格式) 、ODB (光双二进调制格式) 、PSBT (相位整形二进制传输调制格式) 。
(2) 基于相位调制的PSK (相移键控) 系列
DPSK (差分相移键控调制格式) 、P-DPSK (部分差分相移键控调制格式) 、DQPSK (差分四相相移键控调制格式) 、RZ-DQPSK (归零差分四相相移键控调制格式) 、DP-QPSK (双极化四相相移键控调制格式) 。
(3) 基于偏振调制的PolSK (偏振位移键控) 系列
DPolSK (双二进制调偏振位移键控调制格式) 、IPDM (比特间插调制格式) 。
目前业界较为常用的几种编码方式是:O D B/PSBT、RZ-AMI、P-DPSK、RZ-DQPSK、DP-QPSK等, 现对这几种方式进行重点介绍:
(1) ODB/PSBT
ODB的优势:一级调制, 实现简单、成本低;光谱窄 (是普通NRZ的一半) , 可实现50GHz间隔传输;B2B (背靠背) 的色散容限大;强度调制, 与10G系统可实现无混传代价。
ODB的局限:高功率入纤时色散容限急剧下降, 非线性受限比较明显;PMD容限小, 一般要求低于2ps;ODB编码调制方式适合于城域640km的传输。
(2) RZ-AMI
是一种基础的调制技术, 占空比<1, 接收机灵敏度、OSNR容限、PMD容限及非线性效应等均优于NRZ编码, 频谱宽度较大, 不支持50GHz间隔传输。
(3) P-DPSK
P-DPSK在标准DPSK基础上进行改进, 使之能支持50GHz间隔传输, 与DPSK相比其他特性并无优化。P-DPSK是一种过度性的技术, 这种技术50GHz滤波代价严重, 抵抗PMD效应及非线性效应的能力很弱, 特别是在LEAF (大有效面积光纤) 光纤上有较严重的性能劣化, 传输距离达不到16×22dB的要求。
(4) RZ-DQPSK
RZ-DQPSK特点:RZ编码、差分接收, OSNR比ODB编码高3～4dB;PMD容限高, 可以适配绝大部分光纤;可实现80波, 超过25个ROADM (可重构的光分插复用器) 级联的超长距离传输。
(5) DP-QPSK
DP-QPSK的优势:超大色散容限50 000ps/nm, 不需要色散补偿;PMD容限高, 达到甚至超过10G水平。
DP-QPSK存在的问题:非线性效应能力非常弱, 需要更严格的功率均衡以减少非线性代价;在与10G混传时性能大幅度劣化;目前北电宣传的试验数据是离线处理方式, 实时处理的性能估计OSNR差4dB左右。
几种调制码型的性能对比见下表1。
表1几种调制码型的性能
从表1可看出, 以上几种技术分别有各自的优缺点。在50GHz波长间隔的支持方面, RZ-AMI的调制方式无法满足80波的应用要求;在色散的容忍性方面, 除了使用电域色散补偿的DP-QPSK以外, 各种调制方式的色散容限均难以满足要求, 需要与可调色散补偿技术配合使用, 而DP-QPSK的实现方案在现有技术水平下过于复杂、集成度低, 特别是工程中可用性需要验证。
考虑技术特点、实现难度以及成本, O D B、P-DPSK和RZ-DQPSK这三种调制方式适应40G的不同应用场景。ODB要求较高, 但成本较低、技术成熟, 适用于城域短距的传输;P-DPSK为改进的DPSK调制方式, 具有良好的OSNR容忍性和良好的非线性抑制能力, 在与10G混合传输时几乎没有损伤, 成本也较为适中, 适合80/96波长距离传输;RZ-DQPSK调制方式PMD容限较高, 但是在与10G NRZ混合传输的情况下会受到部分损伤, 实际应用中, 与10G混合传输需要间隔一定的波长, 传输容量受到一定影响, 适用于光纤质量比较差的长距离传输。
综合来讲, P-DPSK是目前技术成熟、性价比高的80/96波长距离传输的首选40G解决方案。目前没有任何一种调制方式能同时克服传输通道中所有的不利因素。
3 40G波分系统的应用
(1) 与10G波分系统的混合传送
40G波分系统是建立在现有10G波分系统基础上的, 必须考虑后向兼容性, 运营商为了节省投资, 也希望在原有的10G平台上进行升级, 以应对业务的发展需求, 灵活地对网络进行配置, 目前的主流设备提供商均支持10G至40G的平滑升级。
10G/40G的混合传送是一种过渡模式, 它的应用通常来自三个方面:
(1) 现网10G波分系统的部分光通道需要升级到40G速率;
(2) 新建波分系统初始采用10G波长, 未来将进行40G波长扩容;
(3) 新建40G波分系统的部分节点采用10G波长。
10G/40G混合传送对系统的影响:
10G波分系统通常采用ASK (幅度调制) 的方式如NRZ调制, 而40G波分系统则广泛采用PSK (相位调制) 的方式。纯粹的PSK系统, 所有比特幅度相同, 因此XPM (交叉相位调制) 损伤较小。而在混合传输系统中10G光通道ASK信号幅度的变化, 对相邻40G光通道PSK信号产生一定的XPM损伤, 导致传输性能劣化。
混合传输需要注意的几个方面:
(1) 混合传送系统需采用更精确的色散管理技术, 如TDCM (动态色散补偿模块) 可有效的减少系统的非线性代价和色散代价。
(2) 10G/40G混合传送系统可通过波长通道分配的优化, 提高系统的OSNR裕量。
现网升级:40G波长通道分配可优先选择远离10G波长通道;次选一侧与10G波长通道相邻;最后选择两侧与10G波长通道相邻。其中DP-QPSK调制格式在G.655光纤中40G波长通道与10G波长通道需要间隔若干波长通道。
新建网络:初始规划可采用10G和40G分段进行连续波长通道分配。
总体而言, 信号光通道与干扰光通道的波长间隔越近, 干扰光功率越高, XPM损伤越大。
(2) 40G不同调制格式的混合传送波分系统
40G系统的不同格式存在混合应用的情形, 主要有两种方式, 如图1、图2。
(1) 不同节点间配置不同的调制格式
实际网络存在不同跨距或不同光纤的应用, 需综合考虑网络性能、成本及功耗, 因此存在不同40G调制格式混合传送的应用。图中AB短跨距的复用段适合ODB等调制格式的应用;BC长跨距或PMD受限的复用段则适合DQPSK等调制格式的应用。
(2) 不同波长通道配置不同的调制格式
实际网络应用中同一节点的波长通道可能存在不同的调制格式, 如在OADM/ROADM系统中, 距离较短的复用段AB间可以采用性能较弱而成本较低的调制格式, 如ODB, 距离里较长的复用段AC可采用性能较好的调制格式, 如DQPSK。
(3) 客户侧拉远的解决方案
目前40G客户侧接口通常配置1 550nm波长的40G NRZ接口, 对G.652光纤客户侧色散容限只有2km, 对G.655光纤客户侧色散容限接近10km, 因此数据中心与传输机房之间的40G接口必须考虑其色散限制, 延长客户端路由器的传送距离有以下解决思路:
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(1) 配置1 310nm波长的客户侧接口, ITU-T最新建议将波长限制在G.652光纤零色散波长附近的1 307～1 317nm, 色散受限距离可望达40km;
(2) 配置1 550nm波长的40G PSBT接口, G.652可达10km, G.655光纤接近40km;
(3) 对于客户侧光口功率受限, 可采用在客户侧波分设备上配置OBA或者OPA来提高入纤光功率和提高接收灵敏度;
(4) 对于客户侧光口色散容限, 可采用在客户侧波分设备上配置DCM或者TDCM来对色散进行补偿或预补偿, 以满足客户侧传输需求。
4 40G波分系统的维护
40G波分系统因采用的技术与10G波分系统有很大的不同, 性能指标有很大的差异, 对光缆的要求也更加严格, 40G波分系统的维护应重点注意以下几个方面。
4.1维护的重点
40G设备及系统维护的重点是光功率和OSNR, 各参考点的总输入/输出光功率可通过网管系统准确测量, 但厂家配置的光谱分析模块 (OPM) 除监测中心波长准确外, 每通道的光功率和OSNR均不能准确监测, 维护中要重点关注各种调制码型相应的性能指标, 根据不同的指标进行相应的维护操作。
(1) 关注线路富余度的变化
线路富余度设定原则:光放段长度小于或等于75km, 衰减富余度≥3d B;光放段长度大于或等于125km, 衰减富余度≥5d B;光放段长度介于75km至125km之间, 衰减富余度按≥光放段长度×0.04dB/km计取, 当线路的富余度不满足条件时应及时整改。
(2) 定期对线路衰耗进行测试, 可通过发送和接收光功率的差值进行估算, 对于不超过该段落余量的线路衰耗, 可通过电可调光衰耗器进行调整, 对于超过该段落余量的线路衰耗, 应尽快整治。
(3) 落实维护作业计划, 40G波分系统目前还不支持带业务测试OSNR, 给40G波分系统采用OSNR指标进行在线维护时带来不便, 有必要引入一种便于在线评估40G系统性能的辅助指标, 以进一步增强40G波分系统的运行维护能力。Rn参考点的纠前误码率pre-FEC BER是满足要求的有效辅助手段, 在日常维护中需做好性能记录:OTU光功率、BER、放大器功率、告警等。
4.2仪表的配置
波分系统的维护测试内容主要包括两方面:一是光层指标:中心波长、光功率、光信噪比等;二是电层指标:误码、抖动等。
(1) 原有仪表的使用和升级
原有仪表包括光功率计、多波长计、光谱分析仪和10G以下信号分析仪等, 在40G波分系统中, 原有仪表可按以下方式使用:
(1) 光功率计可继续使用;
(2) 多波长计可用以测量通路中心波长和峰值功率;
(3) 多波长计、光谱分析仪不能用以测量单波实际功率和OSNR, 而且也难以升级, 由于40G波分系统采用新的码型, 频谱较宽, 峰值功率与实际功率有较大的差异 (相差6～8dB) , 故不能用于测量单波实际功率。
(2) 新仪表的配置
(1) 支持偏振法在线测试OSNR功能的光谱分析仪是40G波分系统维护的关键仪表, 偏振法测试OSNR的准确性和一致性已具备了一定的应用基础, 建议在重要局站配置。
(2) 40G信号分析仪可根据业务的发展情况逐步选配。
4.3光缆的测试
40G系统的性能对PMD变化敏感, 需确保网络的PMD满足40G的应用要求。
维护建议:95年以前铺设的光纤建议定期测试PMD;由于架空光缆的PMD不稳定, 尽量少用于40G传输;ODB和DPSK网络的PMD容限小, 建议定期测试PMD, 尤其是城域光缆;DQPSK对PMD的容忍度高, PMD系数小于0.2ps/km1/2的光纤可以不关注。
40G模块的色散容限很小, 但40G单板内置TDCM, 可自动搜索到模块最佳色散工作范围, 光缆割接只要确保光缆色散差异小于TDCM的调节范围即可。
4.4割接调度
40G波分系统比10G波分系统具有更小的OSNR容限、色散容限和PMD容限, 对割接调度的光缆线路有更严格的要求, 因此, 40G波分系统的调度比10G波分系统更难, 对40G波分系统的割接调度需采取更谨慎的操作, 严格制定割接调度方案, 认真做好割接准备工作。
(1) 割接前对备用纤芯进行评估
需要从衰耗、色散和PMD等三方面严格计算备用纤芯应具备的条件, 总体原则是满足以下三个条件:
(1) 备用纤芯的衰耗必须符合VOA的调节范围;
(2) 引入备用纤芯后光复用段的残余色散必须符合TDC (可调色散补偿) 的补偿范围;
(3) 引入备用纤芯后光复用段的PMD必须符合PMD容限。
需掌握段落的富余度、VOA的调节范围、不同光缆的色散指标及衰耗指标、TDC的补偿范围及当前的TDC值、DCM模块的配置情况, 准备不同规格的DCM模块以备调度, 计算出备用纤芯应符合的条件, 确保调度方案的可行。
(2) 割接方案的制定原则
优先选择同类型光缆实施调度, 如出现G.652和G.655光缆互调的情况, 应注意两条缆上纤芯色散指标的差异, 通过增减色散补偿模块的方法实施调度, 调度应遵循以下原则:
(1) 当同路由方向不同缆有空余纤芯可以利用时, 应优先选择不同缆的纤芯调度;
(2) 当同路由方向不同缆有空余波长可以利用时, 可考虑选择波长调度方式;
(3) 当同路由方向不具备不同缆空余纤芯 (或波长) 或空余纤芯 (或波长) 不足以把所有系统都调出, 同缆具有空余纤芯时, 应选择使用同缆纤芯的调度方式;
(4) 当不具备或没有足够纤芯 (同缆或非同缆) 进行纤芯调度时, 业务电路的端局应设法按照电路调度的优先次序进行重要业务电路的调度。
4.5关于40G波分系统的光线路保护
在目前的10G波分系统的应用中, 为了提高系统的安全性与可靠性, 在很多中继段均配置了OLP (光线路保护) 或光开关保护, 一旦主用通道发生故障, 就会自动倒换到备用通道, 倒换一般在毫秒级内完成, 业务基本不受影响。
10G波分系统配置光线路保护是可行的, 主要是因为:10G系统光模块有+/-800ps/nm的色散容限, 可容忍的主备线路的距离变化为+/-40km (以G.652光纤为例) , 现有的光缆资源一般可以满足要求。主备通道的残余色散配置控制在光模块的色散容限范围内则保护可正常工作, 对线路色散补偿精度要求不高。
40G波分系统光模块固有色散窗口只有+/-100ps/nm (可容忍的主备线路的距离变化为+/-5km) , 如果主备线路残余色散差异大于5km时, 则主备线路倒换, 40G光模块接收到的光信号色散超出其窗口范围, 线路可能出现误码, 此时单板会启动TDC调节, 但是TDC调节速度为秒级, 无法确保毫秒级别的倒换时间, 对业务会产生很大的影响, 因此如果40G系统要配置线路OLP保护, 对主备通道的色散补偿精度有严格的要求, 工程上一般要求主备通道的距离在3km左右, 现有的光缆资源一般不符合要求, 因此在40G波分系统上做光线路保护意义不大, 不具备可行性, 建议40G波分系统不要配置光线路保护。
参考文献
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波分技术 篇9
弹性分组环
RPR(弹性分组环)是适用于多业务分组传送的新型光纤环网传输技术。网络标准正由IEEE802工作组制订，定名为IEEE802.17。该标准的提出源于宽带城域网高效率、低成本传送多业务分组流的需要。标准制订的基本思路是综合传统电信网SDH和计算机以太网的优点，设计一种具有和SDH相当的可靠性(弹性)、面向分组而不是面向电路、带宽利用率更高的光纤传输技术。RPR技术的特点是：网络结构为支持可变长分组交换的多节点环，环内不设主节点，每个节点可独立检测拓扑，即插即用，数据帧设置TTL(生存时间或寿命)字段防止分组无限环行；双环同时工作，不设置单独的保护环，可以通过折回或源重选路由提供故障保护，保护恢复时间不大于50ms；定义新的MAC协议，支持空间资源重用、多播和广播、多达8个优先级的分组分类传送、分布式带宽和拥塞控制；和802结构兼容，节点赋予802地址，数据帧具有802型的源地址和目的地址，支持802.1D/F/Q标准；可以适配现有的SDH和以太网物理层。最有前景的是采用千兆或十千兆以太网帧格式，可望用以太网的成本提供SDH级的健壮性。
IETF(因特网工作任务组)已成立IPoRPR工作组，研究第三层和第二层之间在告警通知、快速恢复、话务工程、服务质量等方面的交互，实现利用弹性分组环网高效传送IP数据包。该项技术可用于城域网、局域网和广域网。□
光纤到局域网
FTTLAN(光纤到局域网)是宽带城域网典型组网技术之一，适用于高密度宽带用户群，如智能小区和商务大楼的接入。其技术特点是：采用以太网技术组建城域网；端用户的以太网数据帧经由交换机和路由器直接汇入城域千兆乃至十千兆以太网；协议简单，无需变换；组网简洁，用户通过网卡接入，即插即用；网络传输采用全光纤连接；在智能小区接入中，光纤敷设到楼，末端五类线入户，实现千兆到小区、百兆到楼宇、十兆到家庭；在商务楼接入中，光纤敷设到楼层，五类线入户，实现千兆到大楼、百兆到楼层、十兆到桌面。由于组网要求光纤到小区，初期建设成本较高，其产生的效益在很大程度上要取决于实装用户的比例。此外，以太网技术用于城域网还必须解决用户信息安全、认证、计费、网络管理和QoS(服务质量)等问题，解决这些问题是FTTLAN实现的关键。
虚拟局域网
VLAN(虚拟局域网)是由软件定义的逻辑子网或广播域，对应由同一物理拓扑内的多个网络节点组成的逻辑组。网络标准为IEEE802.1Q。根据逻辑组划分的依据不同，目前主要有3类VLAN。第1类为基于端口的VLAN，连接在交换机或路由器指定端口组上的一组设备构成一个广播域。其特点是逻辑划分基于交换机的端口交换功能，实现简单，但是同一端口上连接的所有设备只能属于一个虚拟局域网，有一定局限性。第2类为基于MAC(媒体访问控制)地址的VLAN，根据第二层地址组建广播域。这一类型比端口型灵活，只要通过简单的管理操作，就可以将同一端口上的设备任意划归多个局域网。第3类为基于第3层的VLAN，根据子网地址或者不同的网络层协议划分逻辑组。
波分复用技术在电网通信中的应用 篇10
WDM技术问世时间不长, 但由于具有许多显著的优点迅速得到推广应用, 并向全光网络的方向发展。
在电力系统通信中, 对通信要求高可靠性, 高稳定性和高安全性, 对WDM技术的应用还较为少见。本文作者针对WDM技术的特点, 结合工程实践对其进行充分的论证和实验, 在广东电网第一次采用了WDM技术对省网通信业务进行承载, 并在运行中进行长期的监测, 为WDM技术以后广泛应用于电网通信中进行了有益的探索和实践。
2 波分复用技术基本原理及特点
波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号 (携带各种信息) 在发送端经复用器 (亦称合波器, Multiplexer) 汇合在一起, 并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端, 经解复用器 (亦称分波器或称去复用器, Demultiplexer) 将各种波长的光载波分离, 然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术, 称为波分复用。
WDM技术充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源, 根据每一信道光波的频率不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道, 把光波作为信号的载波, 在发送端采用合波器将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端, 再由分波器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立 (不考虑光纤非线性时) , 从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同, 可以复用的波长数也不同, 从2个至几十个不等, 一般商用化是8波长和16波长系统, 这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。
3 波分复用技术在工程中的应用
在实际实用中, 整套波分复用设备包括三部分:OEO波长转换盘, 合波器, 分波器。OEO波长转换盘是将SDH等设备发来的光进行光-电-光转换, 转换成波分系统的其中一个波长, 然后将其送入合波器;合波器的作用就是将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。分波器则是在接收端, 将不同波长承载不同信号的光载波分开, 然后一一送入相对应的SDH光路的接收端。在广东电网的粤东电力外送500k V惠茅甲线单改双工程中, 因改造期间, 会造成惠茅线OPGW光缆长时间中断, 为确保粤东通信网络及通道可靠性, 必须将省通信网业务临时转移, 利用地区通信网线路光缆资源, 将原惠茅线光缆所承载的的业务在施工前全部转移到惠州-联丰-东澎-桂竹-茅湖的迂回路由上。由于地区通信网线路纤芯资源紧张, 不能提供足够的纤芯给省网使用, 故我们采取在惠州站和东澎站安装两套波分复用设备的方法, 将5路省网业务承载在波分复用设备上, 这样只需用到2芯的纤芯资源就可将5路2.5G的光路恢复。波分复用设备安装结构简图如下图1所示。
我们先对波分复用设备先进行了单机测试, 采用先进的SDH数据分析仪来测试其指标是否符合现在电网通信的要求。测试结果如表1、表2、表3。测试结果表明, OEO波长转换盘光接收灵敏度为-28d Bm左右, 合波器和分波器均引入2d Bm左右的插入损耗, 符合工程应用的需要。
在本次工程中, 我们在惠州变和东澎变两个变电站通信机房安装两套波分复用设备, 将5条省网业务分别转移至波分复用设备上去承载, 在现场实测光功率、误码率等各项技术指标, 均符合电网通信的标准。并在长时间的运行中密切观测, 在500k V惠茅线OPGW光缆中断期间运行良好, 未发生过一次业务中断。
4 结束语
此次WDM技术在500千伏惠茅甲线单改双线路工程的应用, 开创了广东电网通信的先河, 经过工程实践检验, 得到了大量的现场数据。而随后在220k V广亚线光缆改造工程、220k V虎亚线光缆改造工程中也进行了类似的应用, 这些有益的探索和实践, 为WDM技术以后广泛应用于电网通信积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]赵泽鑫《.波分复用技术》.
[2]S.V.卡塔洛颇罗斯《.密集波分复用技术导论》.人民邮电出版社.
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