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DWDM技术及其典型工程应用
ＤＷＤＭ是在一对或一根光纤中同时传输几十、成百个光信号，可以实现在一个系统中进行
各种信速、多种业务同纤大容量传输，即：按"一纤Ｎ波"工作。ＷＤＭ的优点是充分利用了光纤自
身具有的巨大带宽资源，缺点在于光器件较多，使得系统的故障概率上升，对光纤非线性效应要求
严格等。
当前，全世界电信网络营运商普遍采用的最佳扩容升级方案是在提高系统的单信道传输速率
的时分复用基础上，通过波分复用的方式将传输容量成Ｎ倍增加来对传输网络进行扩容升级。这种
扩容升级方案的主要特点是：提高系统传输速率、降低传输成本；充分利用了光纤的巨大带宽资
源；实现同时传输多种不同类型的业务信号；网络应用形式多样；组网灵活、经济、可靠等。
一、原理
ＤＷＤＭ系统分类方法很多，如以信道速率分为：２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／
ｓ、４０Ｇｂｉｔ／ｓ、及混合速率；以信道承载业务分为：ＰＤＨ、ＳＤＨ、ＡＴＭ、ＩＰ或混
合业务等；以信道数分为：４波、８波、１６波、３２波等；以系统总容量分为：１０Ｇｂｉｔ／
ｓ、２０Ｇｂｉｔ／ｓ、４０Ｇｂｉｔ／ｓ、８０Ｇｂｉｔ／ｓ等；以传输方向分为单向和双向
等；以地理域分为：海底系统、陆地系统等；以网络层次分为：核心网、城域网、局域网等；以系
统接口分为：集成式或开放式。
通常，ＤＷＤＭ系统是由光发射、光接收、光传输、光监控和网管五部分组成。光发射部分
主要指发射机。根据ＩＴＵ－Ｔ建议ＤＷＤＭ系统用作发射机光源的应是特定波长、波长稳定、色
散容限大的激光器。如：发光二极管、多纵模激光器、单纵模激光器、分布反馈激光器、量子激光
器等。光接收部分主要是指用作接收机的光探测器。它们应是能容忍一定信噪比信号的光二极管和
雪崩二极管。合波器和分波器的功能是用对不同波长的光信号进行复合和分离，它们应是信道隔离
度高的无源器件，其性能应满足ＩＴＵ－Ｇ．６７１建议要求。ＤＷＤＭ系统中常用的合波器有：
耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型等；分波器有：光纤光栅型、干涉滤波器等类型。光
传输部分是小色散系数光纤和增益平坦和增益锁定的ＥＤＦＡ共同组成的。小色散系数光纤可以延
长色散受限距离，减少色散补偿成本。ＥＤＦＡ增益平坦使不同波长的光信号具有相同的放大增
益。增益锁定应考虑不同数量光信道同时工作时，各信道增益保持稳定。光监控部分主要为光监控
信道的物理层和帧结构，ＩＴＵ－Ｔ建议监控通道波长１５１０ｎｍ，监控速率２Ｍｂｉｔ／ｓ。
网管部分对ＤＷＤＭ系统进行网元级管理，它包括工作站、设备操作终端上的管理软件，以及在各
子框上的网管理单元机盘和各机盘上的盘控器等。
ＤＷＤＭ系统的工作原理是在发送端将Ｎ个光发射机发出特定波长的光信号，通过合波器合
并起来在一根单模光纤的低衰减区中进行传输；在接收端，再由一个分波器将Ｎ个不同波长的光信
号分开实现一纤Ｎ波大容量传输，达到充分利用单模光纤自身具有的巨大带宽资源的目的。
二、关键技术
波分复用技术和掺铒光纤放大器共同构筑了密集波分复用系统。ＤＷＤＭ系统所涉及到的关
键技术有：波长稳定、信道间串扰、光纤的色散和非线性效应、ＥＤＦＡ的增益与锁定、噪音积累
等。
波长稳定是按ＹＤ／Ｔ１０６０－２０００《光波分复用系统技术要求－３２×２．５Ｇｂ
ｉｔ／ｓ部分》标准规定的波长信道间隔要求，ＤＷＤＭ系统所用的光源波长和信道间隔精确度
高，且配有波长监测与稳定控制装置来对光源的波长和信道间隔进行精确的控制，以防止波长的漂
移，实现系统稳定、可靠的工作。现行的波长控制方法有：温度反馈控制法和波长反馈控制法。温
度反馈控制法是通过激光器芯片所在的热沉上的温度检测控制相应的温度电路，达到控制波长与稳
定波长的目的。波长反馈控制法是通过对光信号的输出端检测光波长，利用相应的输出电压与标准
参考电压的差值来控制激光器的温度，并形成闭环结构来锁定中心波长。
光信道间的串扰是影响接收机灵敏度的主要因素，它主要取决于光纤的非线性和无源光合波
（分波）器件的滤波特性。对２．５Ｇｂｉｔ／ｓ系统光信道间隔为１．６ｎｍ或０．８ｎｍ的情
况，光合波（分波）器的光信道隔离度大于２５ｄＢ满足ＤＷＤＭ系统的要求。
光纤色散和非线性效应是限制高速率和远距离传输的两个障碍。光纤色散对于高速系统十分
明显。例如，Ｇ．６５５光纤传输速率为１０Ｇｂｉｔ／ｓ系统的色散受限距离为２８３０ｋｍ左
右，但传输速率为４０Ｇｂｉｔ／ｓ系统受限距离为１８ｋｍ左右。系统采用ＥＤＦＡ后，光功率
增大，光纤在一定条件下将呈现出非线性效应，极大地限制了系统的传输距离和传输质量。光纤的
非线性效应主要有：受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制、交叉相位调制和四波混频。目
前，ＤＷＤＭ系统巳找到一些克服光纤色散和光纤非线性效应的方法。解决光纤色散的方法是通过
调整光纤折射率剖面结构参数来制造出色散位移光纤、非零色散位移光纤、色散补偿光纤等。解决
光纤非线性效应的方法是限制注入光纤总光功率、使用外调制技术、采用Ｇ．６５５光纤、增大
Ｇ．６５５光纤有效面积等等。
ＥＤＦＡ的增益和锁定，是指在ＤＷＤＭ系统中ＥＤＦＡ的增益必须平坦，即使各个信道上
的增益偏差处在允许的范围内。ＥＤＦＡ锁定技术是考虑到ＤＷＤＭ系统某些光信道完全断路时剩
下的信道增益使泵浦功率中的ＥＤＦＡ应具有锁定功能。
噪音积累是指ＤＷＤＭ系统中光信号经ＥＤＦＡ放大后，信噪比劣化程度。通常，级连的Ｅ
ＤＦＡ数量越多，ＥＤＦＡ之间光纤段越长，信噪比就越严重。因此，在系统色散受距离确定的情
况下，应使ＥＤＦＡ之间的光纤段跨距控制在８０～１２０ｋｍ之间，以保证系统传输性能对信噪
比的要求。
三、典型工程应用
烽火公司自１９９７年承担国家第一条拥有自主知识产权的ＤＷＤＭ工程（济南－青岛８×
２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）以来，经过４年的发展，现已形成了大规模的产业能力，能提供集成式、半
开放式和全开放式全系列的ＤＷＤＭ产品。基于２．５Ｇｂｉｔ／ｓ速率的８波、１６波和３２波
系统巳在中国电信、广电、铁路、军用等干线工程获得广泛的应用。
烽火公司在自主研发的同时，随时跟踪国际ＤＷＤＭ系统研究领域的新技术动态，力求使自
己的ＤＷＤＭ产品始终保持国内同行领先地位。创造了许多国内第一：第一个国家一级干线（济
南－青岛８×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）ＤＷＤＭ工程中应用的国产ＤＷＤＭ设备。该设备自１９９８
年开通以来一直运行良好，并能与其他国内外厂家ＤＷＤＭ和ＳＤＨ设备互通，其良好的开放性使
得在互通测试中无任何问题和故障；第一个全部开满３２波的国家一级干线（贵阳－兴义３２×
２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）ＤＷＤＭ工程。在该工程中率先应用光分插复用器，实现光通道在链路带点
的业务上下，同时还采用"光通道层保护"技术，可以在同一ＤＷＤＭ系统内实现光通道的波长保护
和在不同的ＤＷＤＭ系统内实现光通道的路由保护；国内第一个ＤＷＤＭ设备出口美国的厂家，２
０００年烽火公司是第一个将国产ＤＷＤＭ设备出口到美国硅谷的厂家，这是国产光通信产品首次
出口发达国家。该１６×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＷＤＭ系统作为宽带接入应用的大容量传输平台
已安装在美国硅谷所在地旧金山湾区一带的圣何塞，该系统采用可选的中英文双语种网管。
烽火公司为中国铁通ＤＷＤＭ传输干线提供的１６×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＷＤＭ系统已
装备京九线"北京－商丘－武汉"段和陇海线"郑州－徐州"段。京九线"北京－商丘－武汉"段ＤＷ
ＤＭ通信干线全长１０２４ｋｍ，是连通京广线、京哈线、陇海线、浙赣线的重要信息通道；陇海
线"郑州－徐州"段全长３９４ｋｍ，是贯穿东西的大动脉。该工程连接北京、武汉、郑州等省会城
市及８个区级城市，设备包括１２套光波复用终端机、１０套光线放中继机和７套ＡＤＭ ＳＤＨ
系统，同时配置ＥＭＳ２．０网管系统，对ＳＤＨ、ＤＷＤＭ系统进行分层管理。工程将采用具有
３Ｒ功能的中继设备，使ＤＷＤＭ系统的传输距离超过６４０ｋｍ。对于"十"字交叉型网络结构，
应局方要求，工程没有采用传统的链形或环状组网，而是对波长进行灵活配置，为各省会城市及重
要交叉点提供通道，同时便于将来各点之间形成自愈保护。
烽火公司承建的江苏联通１６×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＷＤＭ工程是江苏联通网络中第一次
应用国产设备。这个工程包括两个城市环，即在南京和苏州本地传输网的骨干层上各新建一套１６
×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＷＤＭ系统，以满足江苏联通南京和苏州两市ＧＳＭ六期工程的改造及
扩容需要。南京ＤＷＤＭ系统由三乐、联通、明故宫、长乐、新局五个节点组成；苏州ＤＷＤＭ系
统由怡园、吴县、新区、园区管理四个节点组成。在发送和接收端１６波都将采用光转发器ＯＴ
Ｕ单元，构成全开放式结构。该系统主要用于连接２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ＳＤＨ设备和ＡＴＭ交
换机、千兆比特路由器等，以满足用户的各种要求。针对本地传输网络中继距离短、业务种类多、
互联程度高等特点，该工程采用光复用终端ＯＭＴ设备进行组网，组成两纤双向线路保护环，
并使支路盘能够支持ＳＤＨ环网和点到点的应运而生用。
烽火公司将采用３２波 ＤＷＤＭ／１０Ｇ系统承建广西电信宽带传输网。该传输网的南环、
北环干线全长２２００多公里，由２８套光终端复用单元和光线路放大单元组成，设计系统容量达
３２０Ｇｂｉｔ／ｓ，覆盖广西十个地区，承担全区宽带数据业务的传输任务。本工程采用２．５
Ｇ／１０Ｇ混和传输ＤＷＤＭ系统，充分保证特大城市之间的通信需求，尤其适合我国地区经济发
展不平衡的现状，不仅可解决目前数据传输通道紧张的问题，并且为广西电信今后宽带业务的发展
预留了充足的扩展空间。南、北环大部分站点间跨距接近１００公里，因此，采用独特的色散管理
技术和信噪比处理技术，选用噪声指数小的ＥＤＦＡ功率放大器，使得３２×１０Ｇｂｉｔ／ｓ
ＤＷＤＭ系统在长途传输后，光信噪比依然满足大于２０ｄＢ的要求，不仅可以实现１０Ｇ等高速
信号的超长距离传输，而且能保证系统的在线升级能力。该网采用先进的统一网管，大大方便了网
络的维护管理。网管通道采用额外２Ｍ路由保护，即使在光缆发生断裂时，网管通道仍能保证正常
通信。 (烽火通信科技股份有限公司 胡先志)
