超长距DWDM关键技术分析及应用

摘要　DWDM|0">DWDM是作为目前主流的长途传输中技术初步解决了传统电信业务大容量和远距离传输的基本问题，超长距离DWDM传输技术由于节省了大量的电中继设备，能够大幅度降低投资成本，提高系统的传输质量和可靠性，具有良好的升级扩容潜力及高效方便的维护特性。分析了ULH DWDM采用的几种主要技术，并分析了其在国内应用的可能性和必要性。

1、引言

根据国内关于WDM系统的行业标准，可以把长途光纤传输系统分为常规长距离传输系统LH（Long Haul＜1 000 km）、亚超长距离传输系统ELH（Enhanced Long Haul 1 000～2 000 km）、超长距离传输系统ULH（Ultra-Long Haul＞2 000 km）。本文主要介绍ULH DWDM系统传输中的几种关键技术，同时同时分析ULH DWDM在国内应用的可能性和必要性。

2、ULH DWDM系统的引入

DWDM（密集波分复用）技术是目前长途干线的主流技术，从1996年应用开始，DWDM技术便以超摩尔定律的速度发展了5年。目前容量已不再是WDM技术的唯一发展方向，运营商降低建网和运营成本的需求驱动着DWDM设备供应商持续关注设备的长距离传送能力和综合运维能力。

直接建设大城市之间的超长距传输系统可以解决对带宽的迫切需要，优化网络结构，同时节省大量的电再生中继站，降低系统的建设成本和维护费用；UHL技术与可配置OADM技术结合，在骨干网上可以实现大城市之间的快速直达车，中间的大城市站点可以采用OADM透明上下业务。目前ULH DWDM已经成为光纤通信领域研究与应用的热点，相信随着业务和技术的进一步发展，ULH WDM系统的应用会越来越多。

3、ULH DWDM系统中的关键技术

ULH DWDM系统采用的主要新技术包括RAMAN与EDFA相结合、SFEC/FEC、光均衡、非线性处理、色散/PMD处理、RZ编码等。

3.1　喇曼放大技术（RAMAN）[1,2]

光纤中的受激喇曼散射效应早在1973年就发现了，并且在实验中证明了光纤喇曼放大技术可以用于数字信号和光孤子系统，但在很长时间内喇曼光纤放大器未能获得广泛应用，甚至在EDFA出现后一度销声匿迹，关键原因在于缺乏合适的大功率半导体泵浦激光器。后来，泵浦激光器技术的成熟大大促进了喇曼放大技术的发展，目前已经可以实现高达114 nm的增益带宽。同时，通过选择合适的泵浦源，喇曼放大技术可使信号在光纤透明窗口内任何位置上放大；利用多波长泵浦，增益谱不但可以覆盖C波段，还可以扩展到L波段和S波段。

对于纯粹基于EDFA的长距离DWDM系统，放大器的自发辐射噪声（ASE）累积导致光信噪比不足是限制无电中继传输距离（600～800 km）的主要因素。喇曼放大器的增益系数较低，属于分布式放大器，比集中放大结构可以获得更高的信噪比，并能减弱有害的非线性效应，因此对于UHL系统喇曼放大是关键技术之一。

3.2　FEC/SFEC技术[3，4]

通过分布式喇曼放大技术可以延缓OSNR的劣化；而FEC技术通过在传输码列中加入冗余纠错码，可降低接收端的OSNR容限，从而达到改善系统性能、降低系统成本的目的。FEC的检测和纠错技术不仅改善了传送系统的误码率，也提高了系统的ONSR，从而延长了传输距离。常规的FEC可将传送系统的信噪比改善5 dB，一些改进的FEC技术（SFEC）甚至可以改善10 dB的信噪比。

从编码角度来说，交织码和级联码都可以用于FEC技术。目前业界提出的实用化FEC主要有以下3种：

（1）带内FEC，即利用SDH帧中的一部分开销字节装载FEC码的监督码元。

（2）带外FEC，ITU-T G.975标准规定利用RS（255,239）码交织编解码，在帧尾插入校验字，编码冗余度为7%。目前带外FEC基本上已成为事实上的FEC编码标准。

（3）超级FEC（SFEC），是下一步的发展方向。

3.3　动态增益均衡[5]

在长距离光纤传输系统中，多级放大器的级联将带来增益谱不平坦的问题，而整个线路上的增益平坦对于超长距离传输是非常重要的。增益均衡用于保证线路上各个波长之间的增益平坦，在主光通道的入口可能各个波长之间的功率电平一样，但由于放大器增益平坦度以及各个波长在线路中衰耗不一致，会导致在接收端各个波长之间的功率差异较大，影响正常的接收。目前通用的方法是在各个光放站放置增益平坦滤波器，此外通过基于各个通道光谱密度的大小，实施反馈控制，可以动态管理平坦进程。

动态增益均衡的优势在于可以增加超长距传输系统的区段数目，可以在级联50个EDFA的情况下，不进行电再生中继；支持动态网络配置，在网络波长数目发生重大差异时不会对OSNR造成损伤；可以替代目前正在使用的可调光衰减器。

3.4　新型ULH编码技术

对于ULH WDM系统，先进的信号调制格式将提高传输的色散、非线性和PMD容限，可