DWDM光传输技术简介

DWDM光传输技术

一、DWDM概述

DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing：密集型光波复用），是在WDM（波分复用）的基础上发展出来的一项传输技术，在光纤传输领域有非常广泛的应用。DWDM的特点是在同一根光纤中，传输分布更密集波长相差更少的较多路的光信号，从而实现单根光纤传输速率大幅度的提高。

DWDM多是使用在主干光网上，实现的是超远距离、超大容量的传输。以目前成熟的技术而言，在1550nm波长附近，使用DWDM技术，复用的波长数量可以达到80甚至160个，传输的速率高达3.2Tb/s。使用DWDM技术可以实现少则几百公里，多则数千公里，甚至上万公里无电传输。

二、DWDM工作原理与组网方式

工作原理如下：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。

DWDM系统的构成及光谱示意图如下：

DWDM系统环网示意图如下：

组网形式：

1、单纤单向DWDM原理示意图

2、单纤双向DWDM原理示意图

3、二纤单向通道倒换环

4、二纤双向共享环

三、DWDM 技术优势

1. 超大容量

目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的，但其利用率还很低。使用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍，因此也节省了光纤资源。

2. 数据透明传输

由于DWDM 系统按不同的光波长进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对数据是“透明”的。因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号的综合和分离。

3. 系统升级时能最大限度地保护已有投资

在网络扩充和发展中，无需对光缆线路进行改造，只需升级光发射机和光接收机即可实现，是理想的扩容手段，也是引入宽带业务的方便手段。

4. 高度的组网经济性和可靠性

利用DWDM技术构成的新型通信网络比用传统的电时分复用技术组成的网络要大大简化，而且网络层次分明，各种业务的调度只需调整相应光信号的波长即可实现。由于网络结构简化、层次分明以及业务调度方便，由此而带来网络的经济性和可靠性是显而易见的。

5. 可构成全光网络

可以预见，在未来可望实现的全光网络中，各种电信业务的上下、交叉连接等都是在光层上通过对光信号波长的改变和调整来实现的。因此，DWDM 技术将是实现全光网的关键技术之一，而且DWDM系统能与未来的全光网兼容，将来可能会在已经建成的DWDM 网络的基础上实现透明的、具有高度生存性的全光网络。

四、DWDM的保护机制

DWDM的安全与保护分两类：基于单个波长的保护和光复用段的保护

1、基于单个波长的保护包括：

单个波长，在SDH层实施1+1保护

单个波长，在SDH层实施1：N保护

单个波长，同一WDM系统1：N保护

单个波长，在SDH层实施1+1保护：

这种保护系统机制与SDH系统的1+1MSP类似，所有的系统设备都需要有备份，SDH终端、复用器/解复用器、线路光放大器、光缆线路等，SDH信号

在发送端被永久桥接在工作系统和保护系统，在接收端监视从这两个DWDM系统收到的SDH信号状态，并选择更合适的信号，这种方式的可靠性比较高，但是成本比较高。在一个DWDM 系统内，每一个SDH通道的倒换与其它通道的倒换没有关系，即DWDM系统里的Tx1出现故障倒换至DWDM系统2时，Tx2可继续工作在DWDM系统1上。一旦监测到启动倒换的条件，保护倒换应在50ms完成。

工作原理如下图：

单个波长，在SDH层实施1：N保护：

DWDM 系统可实行基于单个波长，在SDH层实施的1:N保护，如后图图所示，Tx11、Tx21、Txn1共用一个保护段，与Txp1构成1：n的关系保护关系，Tx12、Tx22、Txn2共用一个保持段，与Txp2构成1：n的关系保护关系，依此类推，Tx1m、Tx2m、Txnm共用一个保护段，与Txpm构成1：n的关系保护关系。SDH复用段保护（MSP）监视和判断接收到的信号状态，并执行来自保护段合适的SDH信号的桥接和选择。在一个DWDM系统内，每一个SDH通道的倒换与其它通道的倒换没有关系，即DWDM系统1里的Tx11倒换到DWDM保护系统1时，Tx12、Tx13…Tx1m可继续工作在DWDM工作系统1上。一旦监测到启动倒换条件，保护倒换应在50ms内完成。

工作原理如下图：

单个波长，同一WDM系统1：N保护：

考虑到一条DWDM线路可以承载多条SDH通路，因而也可以使用同一DWDM系统内的空闲波长作为保护通路。下图所示为n+1路的DWDM系统，其中n个波长通道作为工作波长，一个波长通路作为保护系统。但是考虑到实际系统中，光纤、光缆的可靠性比设备的可靠性要差，只对系统保护，而不对线路保护实际意义不是太大。一旦监测到启动倒换时间条件，保护倒换应在50ms内完成。

工作原理如下图：

2光复用段保护

这种技术只在光路上进行1+1保护，而不对终端线路进行保护。在发端和收端分别使用1×2光分路器和开关，或采用其它手段（如glowing状态，指光放大器处于一种低偏置电流，泵浦源工作在低输出情况下，输出信号很小，只能供监测得到，判断是否处于正常工作状态），在发送端对合路的光信号进行分离，在接收端，对光信号进行选路。光开关的特点是插入损耗低，对光纤波长放大区域透明，并且速度快，可以实现高集成和小型化。下图是采用光分路和光开关的光复用段保护方案。在这种保护系统，只有光缆和DWDM的线路系统是备份的，而DWDM系统终端站的SDH终端和复用器则是没有备用的，在实际系统中，人们也可以用N：2的耦合器来代替复用器和1：2分路器。相对于1+1保护，减少了成本，光复用段OMSP保护只有在独立的两条光缆中实施才有真正的实际意义。

工作原理如下图：

五、DWDM相关协议和网络管理

（1）在DWDM光网中, 用户信息的传送、复用、选路、监视等处理功能都要在光域内进行因此光网络的管理方式必须适合光层管理的特点。

（2在DWDM光网中，节点设备由于有OXC和OADM，因此应引入对这些设备的管理实体。

（3）由于DWDM光网的协议透明性，在单一的物理构架中可同时存在多种形式的协议流光网络中的协议无法预知，因此光网络需要自己的网络管理信息结构和开销方案。

（4）由于DWDM光网络要实用，必须支持各种传送业务，那么对WDM光网络管理必须考虑与现已建立的SDH/ATM传送网的兼容、配合问题。根据以上要求，参照电信管理网TMN系统结构来设计DWDM光网的管理系统，

其系统结构如下图所示：

六、使用DWDM技术组网需要注意的要素

使用DWDM技术组网需要注意的要素包括：色散、光功率、光信噪比和光纤的相关特性。1、色散

光波在光纤中的传输会产生色散，DWDM系统中不同光波之间的波长差距很小，色散对整个传输的影响也被相应的放大，如果不能很好的抑制传输中的色散，不同波长光信号之间的干扰将变得十分严重。因此，DWDM系统中应该格外的注意光信号的色散问题。

2、光功率和信噪比

DWDM系统用于远距离超员距离的传输，因此发射端的发射功率应该受到注意。在设计的过程中，不但要保证线路的损耗得到满足，而且要考虑到接头、余量等多个相关因素。信噪比与光功率密切相关，满足光功率的同时还必须保证信噪比在一个较好的水平上。

3、光纤的相关特性

光信号在光纤中传输，光纤本身除了给信号带来损耗以外还有其他的一些影响，还有就是光信号本身的一些特性也对系统的传输产生影响，这些主要包括以下一些内容：受激布里渊散射（SBS）

受激拉曼散射（SRS）

偏振模色散（PMD）

偏振相关损耗（PDL）