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新疆广电光缆干线网技术简介密集波分复用DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing）光放大技术：EDFA具有高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关，以及数据速率与格式透明等一系列优点。DWDM系统对EDFA有一个特殊要求----增益平坦。EDFA在1.55微米波长窗口的工作带宽为30—40纳米，将它用于DWDM系统时，因各信道的波长不同而有增益偏差，经过多级放大后增益偏差累积，低电平信道信号的SNR恶化，高电平信道信号也因光纤非线性效应而使信号特性恶化，最终造成整个系统不能正常工作。1、增益均衡技术：利用损耗特性和放大器的增益波长特性相反的增益均衡器来抵消增益的不均匀性。2、光纤技术：通过改变光纤材料或利用不同光纤的组合来改变掺铒光纤的特性，从而改善EDFA的增益特性。光纤技术除了改善增益特性外，还可改善EDFA的噪声特性和扩宽增益带宽。克服色散的技术：在1550nm波长附近，G.652光纤的色散系数典型值为17ps/nm.km。当光纤的衰减问题得到解决后，色散受限就成为系统长距离传输的主要问题。色散容纳（DA）技术就是通过一些技术手段减小或消除色散的影响，延长传输距离。1、压缩光源的谱线宽度：色散对光脉冲传输的影响主要表现在经过传输的光脉冲将受到展宽，而这种展宽的大小在一定传输距离的情况下，取决于传输光纤的色散系数和光源发送的光波的频谱宽度。光源的频谱越宽（频率啁啾系数越大），光纤色散对光脉冲的展宽越大。频率啁啾是单纵模激光器特有的系统损伤。当单纵模激光器工作于直接调制时，注入电流的变化会引起载流子密度的变化，进而使有源区的折射率发生变化，结果使激光器的谐振腔的光通路长度发生变化，导致波长随时间偏移，发生所谓的频率啁啾现象，表现为光源的波长稳定性差，光谱宽。当光脉冲经过光纤传输后，由于光纤的色散作用，使受频率啁啾影响的光脉冲波形发生展宽。减小频率啁啾系数的一个有效方法是，采用外调制的激光器（即间接调制光源）。它是由一个恒定的光源和一个光调制器组成，通过使用恒定光源，避免了直接调制时激励电流的变化，从而减小了光源发出光波长的偏移，达到降低频率啁啾系数的目的。目前在DWDM系统中，几乎所有的光源均采用外调制激光器。2、色散补偿光纤的使用：色散补偿光纤（DCF）是一种特制的光纤，其色散系数为负值，恰好与G.652光纤相反，可以抵消G.652光纤色散的影响。通常这类光纤的典型色散系数为-90ps/nm.km，因而DCF只需在总线路长度上占G.652光纤长度的1/5，即可使总链路色散值接近于零。通常认为采用DCF来进行色散补偿是一种简单易行的无源补偿方法，这种方法的主要缺点是DCF的衰减较大，约为0.5db/km，需要使用EDFA来补偿其引入的衰减。另外，在设计时，每个中继段的长度与DCF的长度都必须匹配，一旦确定，要改变比较困难。理论上DCF可以放置在光纤线路的任何位置，然而由于DCF的模场直径很小，光传输的有效作用面积小，对强光产生严重的非线性效应，因此，设计时不适宜将其安排在光放大器的输出端，而置于接收机端。3、选用新型光纤：G.655非零色散位移光纤（NZDSF）----其零色散点在1550nm窗口旁边，即在EDFA的有效带宽之外，使该窗口的色散系数和衰减系数均更加适合DWDM技术的应用。大有效面积光纤（LEFA）----在G.655光线的基础上增大了模场直径，从而使光纤的传输有效面积得到了增大。通过这种技术措施，可以减小光纤的非线性效应，得到更好的信噪比。光合波和分波技术：光合波器和分波器在超高速、大容量DWDM系统中起着关键作用，其性能的优劣对系统传输质量具有决定性的影响。合波与分波器的性能指标主要有插入损耗和串扰，DWDM系统对其的要求是：（1）损耗及偏差小；（2）信道间的串扰小；（3）低的偏振相关性。DWDM系统中常用的光合波与光分波器主要有介质膜干涉型、光栅型、熔锥型、阵列波导型等。节点技术：DWDM光传输网中的节点分为光交叉连接（OXC）节点、光分插（OADM）节点和混合节点（同时具有OXC和OADM功能的节点。OXC节点的功能类似于SDH网络中的数字交叉连接设备（DXC），只不过是以光波信号为操作对象在光域上实现的，无需进行光电/电光转换和电信号处理。OXC又分为静态节点和动态节点：在静态节点中，不同光路信号的物理连接状态是固定的，其技术实现的难度比较小。在动态OXC节点中，不同光路信号的物理连接状态是可以根据需要进行实时改变的，它是真正实现DWDM光传输网的许多关键性功能（如动态路由选择、网络实时恢复和重构、网络自愈等）的必要前提。严格讲，OXC对传输的光信号是完全透明的，其操作实现与光信号的调制方式和信号格式无关。OXC主要由光交叉连接矩阵、波长转换接口及管理控制单元等模块组成。光交叉连接矩阵是关键部分，当有多条（例如M条）光纤接入和输出，每条光纤上有N个波长时，为实现无阻塞、低延迟、宽带和高可靠的要求，光交叉连接矩阵实现全交叉的容量应为（M×N）×（M×N）。OXC在未来的全光传输网络中，起着十分重要的作用，甚至可以说，它是真正意义上的网络节点。当光缆中断或节点失效时，OXC能自动完成故障隔离、重选路由、重新配置网络等操作，使传输业务不中断。当业务发展需要对网络结构进行调整时，OXC可以简单迅速地完成网络的调度和升级。同样地，OADM节点的功能类似于SDH网络中的数字分插复用设备（ADM），它可以直接以光波信号为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下。OADM节点也可分为静态OADM节点和动态OADM节点，在静态OADM节点中，使用上下固定波长的光路信号，在动态OADM节点中，可以根据需要选择上下不同波长的光路信号。OXC和OADM的工作模型图。网络管理技术：监测、控制和管理是所有网络运营的最基本问题。对DWDM光传输网，网络管理技术主要包括以下几个方面的内容：（1）网络及其各组成部分的电气特性（或光谱特性）的监测，包括对光信号功率变化和波长（或频率）的稳准度、系统噪声与非线性效应、系统的传输色散与衰减、系统各单元部件的接口状态等的监测，还包括对网络的部分单元工作状态的控制等。（2）网络的故障监测与保护自愈管理，包括局部或全局的故障诊断（故障位置诊断和故障状态诊断）和故障节点或路由隔离、自适应实时保护倒换和网络自愈、重构的实现控制等。（3）网络传输结构管理，包括波长路由管理、波长变换的控制管理等，这是光域内实现网络无阻塞连接和重建的关键。实际上，为保证DWDM系统的安全运营，在物理上，总是将监控系统设计成独立于工作信道与设备的单独体系。例如：在传输过程中使用单独的一个波长（优选1510nm），不依赖于任何一个业务信道；在速率上选用E1的低速率，保证长距离无需进行有源放大，提高可靠性；在中继时不使用EDFA而采用光接收机和光发送机，实现对系统上各网元设备的监视和管理；在软件上，开发智能程序，实现DWDM系统的自动测试与维护管理。光同步传送网SDH一、SDH的产生1、准同步数字体系（PDH—PlesiochronousDigtalHierachy）（1）PDH的复接：PDH在将用户的话路复接为一次群（如30路）时，各话路是在同一个时钟系统的控制下进行的，因此，采用的是同步复接方式。但是，PDH在复接为高次群（如二次、三次、四次群等）时，则采取异步复接方式，异步复接又称为准同步复接。由于参与复接的各支路码流，可能来自不同的设备，而这些设备又各有各的主时钟，于是在复接前要进行码速调整，把参与复接的各支路码流调整为同步码流，然后进行复接。（2）PDH的缺点：①由于历史原因，PDH有两个不同的基础码流速率。美国和日本基础码流速率为1.54Mbit/s，我国和欧洲则为2.048Mbit/s。由此使得这些传输体制间不能互相兼容，不能直接互通。②各种PDH间，光接口不统一。所谓光接口是指线路码型、工作波长范围、发送平均光功率范围、光源谱线宽度、最小消光比、最小接收灵敏度等。由于这些接口不统一，致使不同厂家生产的设备在线路上不能互通，必须环卫标准接口后才能互通，从而增加了设备成本，而且不灵活。③PDH的复接方式基本上是异步复接，低速支路的信号被深深地“埋”在高速支路中，如需将低速支路信号从高速支路中取出，必须将高速支路一步一步地解复用，将低速信号取出，再由低向高一步一步复用上去。显然，无论从经纪上还是设备的复杂性上，都是不利的。④在PDH的帧结构中，没有足够的管理比特，不适应网络管理、运行和维护。⑤PDH无法提供最佳路由选择。2、SDH的提出和基本特点由于PDH的缺点，在光纤通信迅速发展的情况下，如果在原有的PDH技术体制基础上进行改造，将是十分困难和得不偿失的。于是，国际电联（CCITT,现改为国际电信联盟标准部——ITU-T）在美国贝尔实验室提出的SONET（光同步数字网----SynchronousOpticalNetwork）的基础上，于1988年制订了同步数字系列（SDH）这种新的技术体制。从1988年到1995年共通过了16个有关SDH的决议，从而给出了SDH的基本框架。SDH的基本特点如下：①SDH网是一个高度统一的、标准的、智能化的网络。信息在这里同步传输、同步复用、同步交叉连接。②具有统一的接口标准。③有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM-N。④帧结构是块状的，其中安排了丰富的管理比特，可在全程范围内实现管理和操作。⑤SDH可以兼容PDH中的两种（欧洲和北美）码速进入SDH帧结构中。同时还能容纳宽带综合业务网（B-ISDN）中异步传输模块（ATM）信元及容纳各种业务信号。⑥SDH网中采取同步复用方式和复用块结构，因此，在帧结构中各种不同等级的码流是有规律排列的，而且与网络是同步的。可以想象，这样就有可能利用软件从高速信号中一次直接取出低速支路信号。SDH也存在相应的缺点：①SDH的频带利用率不如PDH；②由于SDH中采用的指针调整技术将产生相位跃变，经多次PDH/SDH变化的信号在低频抖动和漂移性能上将受到较大损伤；③由于大规模采用软件管理和集中控制技术，一旦出现人为错误、软件故障或计算机病毒，将会导致全网瘫痪。为此，人们对SDH的软件测试、网络拓扑等问题上提出了更高要求。二、有关SDH的一些基本概念1、SDH的速率：SDH传输网中的信号是以同步传输模块（STM）的形式来传输的。STM具有一套标准化的结构等级STM-N(N=1,4,16,64)。它的特点：一是同步传输；二是以模块化形式传输。根据ITU-T的建议，他们的码速率分别为：STM-1:155520Mbit/s（155M）STM-4:622080Mbit/s（622M）STM-16:2488320Mbit/s（2.5G）STM-64:9953280Mbit/s（10G）2、SDH的帧结构：（如图）图的上一半，表示SDH的信号是由左向右一帧、一帧传输的，图的下一半，是其中一帧的详细结构。①SDH的帧结构是以字节为基础的，一个字节=8比特；一帧中共有9行，270×N列；传输顺序是从上到下，由左向右的；在SDH网中任何等级的STM传输一帧所用的时间均为125μs,这是SDH的一个特点。②信息净负荷（Payload）区：指在帧结构中存放等待传输的各种业务信息的地方。③段开销（SectionOverhead简写为SOH）区：指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷后的字节，用作网络运行、管理和维护。④管理单元指针（AdministrativeUnitPomter简写为AUPTR）区：由一组码构成，这组码对应的值与信息在信息净负荷区中的位置（位置被编了号）相对应。这样，使得接收端能准确地从信息净负荷区分离出信息净负荷来。AUPTR还可用于频率调整，以便实现网络各支路同步工作。3、SDH的复用结构和映射方法：（1）容器C（Container）：容器（如C3,C4,C12）是一种信息结构，用来装载各种速率的业务信号。参与SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调整等适配