城域网波分复用技术及应用.doc

城域网波分复用技术及应用 由于Internet的驱动及IP业务的长足发展，促使长途骨干网WDM的容量一再扩大和IP接入带宽爆发增长，从而将城域光传送网的发展推到一个交叉路口。在激烈竞争的城域市场环境下，要提高竞争力需要全面的解决方案，如提供所需带宽、不同等级的服务、降低成本等。显然，在整个传输网结构建设上，既要寻求在短期内扩大通信网容量、充分利用现有光缆资源，又要降低成本的网络扩容方案，城域网WDM技术成为每个网络运营商追求的目标。 一、城域网WDM技术 　　目前在城域网中应用的WDM技术主要有两种：DWDM和CWDM（Coarse WDM，粗波分复用）技术。 　　城域DWDM在系统结构上部分继承了长途骨干网DWDM的技术特点，采用16/32（40）波光分插复用（OADM）系统，同时在业务的接入种类和组网的灵活性上做了大量的改进，使之适合于城域网的环网应用。目前城域DWDM技术已经非常成熟，而且在国内外已经广泛应用，因此本文仅就CWDM作详细讨论。 　　CWDM技术考虑了城域网传输距离短的特点，无须选择价格昂贵的高波长稳定度和高色散容限的激光器一般提供4/8/16波，其具有综合成本低廉和安装的方便等特点，已在欧美及日、韩等国得到大量的工程应用。国内也正在积极开展CWDM的应用研究。 　　CWDM技术诞生于20世纪80年代初，当时的Quante公司推出了一个工作在800nm窗口、每信道的速率为140Mbit/s的四波系统，它首先应用在利用多模光纤传输数字视频信号的有线电视的广播链路。 　　与DWDM系统不同，CWDM系统采用的是不带冷却器的分布式反馈（DFB）激光器和宽带光滤波器，因此CWDM系统具有以下优点：功率损耗低、尺寸小，大大降低了城域网建设的综合成本。 　　DWDM系统的工作波长是依据国际电信联盟（ITU）的标准定义的，其波长间距一般为200GHz（1.6nm），100GHz（0.8nm）或50GHz（0.4nm）。在DWDM系统中，采用DFB激光器作为光源，DFB激光器的温度漂移系数为0.08nm/ °C，它需要采用冷却技术来稳定波长，以防止由于温度变化波长漂移到复用器和解复用器的滤波器通带之外。 　　CWDM系统采用不需要冷却的DFB激光器，当CWDM系统工作在0°到70°的温度范围内，其激光器的波长漂移一般有6nm。这个波长漂移再加上激光器生产过程造成的±3nm波长变化，总共大约有12nm的波长漂移变化。这样就要求光滤波器的通带和激光器信道间距必须足够宽。CWDM系统信道间距一般为20 nm。 　　当复用的信道数等于或小于16时，CWDM系统在成本、功耗和设备尺寸方面比DWDM系统更具优势。这两种技术进行比较如下： 　　CWDM和DWDM系统之间的成本差别主要是由于波长间隔宽、传输距离短等原因。CWDM大幅度降低成本的途径： 由于使用无致冷和对波长误差放宽的廉价激光器，如DWDM激光器的波长容差的典型值为±0.1nm，然而CWDM激光器的波长容差却高达±2～3nm。　　在复用器和解复用器方面，由于CWDM的滤波器包含的层数少（大约有50层），故CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本低50％。CWDM只需选择廉价的粗波分复用器和解复用器。 　　由于器件成本和系统要求的降低，使得CWDM系统的造价比DWDM系统大幅下降。 　　光传输系统的运营成本取决于系统的维护和系统消耗的功率。DWDM系统的功耗要比CWDM系统的功耗高得多。例如，四波CWDM光传输系统大约消耗10－15W的功率，而类似的DWDM系统却要消耗的功率高达30W。 　　CWDM激光器要比DWDM激光器小得多，不带冷却器的激光器一般是由激光片和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的。DWDM激光发射机的尺寸大约是CWDM激光发射机体积的五倍。 　　如今，厂家已能够提供2到8个波长的商用CWDM系统，将来这些系统有望在1280nm到1625nm的频谱内扩展到16个复用波长。目前，大多数CWDM系统工作在从1470nm到1625nm的范围内，其信道间距为20nm。此外，在1310nm窗口附近系统也在开发之中。 　　目前，美国的1400nm商业利益组织正在制定CWDM系统标准。建议草案考虑的CWDM系统波长栅格分为三个波段。分别是：“O波段”包括四个波长：1290、1310、1330和1350nm；“E波段”包括四个波长：1380、1400、1420和1440nm；“S＋C+L”波段包括从1470nm到1610nm的范围，间距为20nm的八个波长：1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590, 1610nm。20nm的信道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器，同时，它也躲开了1270nm高