陶智勇 张继军
城域网的需求
当前的城域网主要基于SDH多业务平台，组成环网在每个节点进行电路的交叉，光信号在每个节点进行3R再生。为了适应将来的业务流量，将来城域网络将由对波长透明的光网络组成，波长在每个节点直通和上下，而不必在每个节点进行3R再生。在透明的城域光网络中，必须确保信号在环中传送时不会产生严重的信号劣化。信号中继距离不再是10～40公里，而应确保200公里以上。城域网络必须能支持各种数据速率，各种协议，如以太网、IP、SDH，还有多种业务。光纤通常在1550nm 波长区具有较低的衰减。因为1310nm 激光器便宜，早期的系统多工作在1310nm 波长区，城域网所用的光纤必须同时支持1310nm 和1550nm 。
波长透明的光网络也要求光纤与当前工作在1550nm 波长区的DWDM兼容，以及与其他波长区兼容来提供额外的容量和灵活性。用于城域接入网的不带放大器的短距离的CWDM具有更大的经济性，其波长间隔大约是20nm，允许使用便宜的非制冷的激光器和WDM滤波器，CWDM也需要更宽的波长工作区。
光纤的选型考虑
在已有网络中选择光纤时，有很多因素需要考虑，其中关键的两个是衰减和色散。这两个因素决定了光纤的选择，最终也影响了网络建设的费用。今天城域网的主流光纤是标准单模光纤(SMF) 。SMF在O、S、C、L波段具有可用性，但是在1383nm 区的衰减峰即水峰使其在E波段运用不理想。为了打开光传输的E波段，一种增强单模光纤(E-SMF) 出现了，其显著地降低了1383nm 区水峰的衰减，而没有影响光纤的色散特性，因此E-SMF在1260nm 到1625nm 区，所有的波段都具有可用性。更宽的波长区使增强的单模光纤(E-SMF)在CWDM应用中更合适。
随着将来波长透明光网络在城域网环中的应用，系统将工作在超过信号再生中继距离的范围。由于SMF和E-SMF的色散系数较高，10Gbit/s系统的色散距离限制在70公里左右，较长的环网将需要色散补偿模块，这种色散补偿模块实际上是负色散系数的光纤组成，用来减轻光纤正色散值的积累，当这种模块用于超长距离时，他们会导致系统价格的上升和具有较大的衰减。一个DCM模块的价格与其所补偿的光纤价格几乎相同，导致的衰减将需要在环中增加额外的放大器。这样色散的限制使SMF适用于70公里以下。
非零色散唯一光纤(NZ-DSF) 对于超过70公里的应用是一个较好的选择NZ-DSF其零色散点位置相对于SMF来说在较长的波长点。NZ-DSF在1550nm区其衰减和色散是适合于高性能的传输的。NZ-DSF最初是为长距离优化设计的，新一代的NZ-DSF将具有在城域网中的理想工作性能。
城域网中的NZ-DSF ：一种在1550nm区为8ps/nm.km 的正色散系数，而另一种则具有-8ps/nm.km的负色散系数，两种产品在1550nm区的适度色散系数提供了适于DWDM的传输性能。城域的 NZ-DSF提供了从1440nm到1625nm ，包括C、S、L波段的DWDM可用性，由于城域 NZ-DSF的色散系数小于SMF的一半，所以其可能提供两倍于SMF的色散受限距离，在未来的系统中NZ-DSF光纤将可以达到200公里而不需要额外的色散补偿，当然也不需要色散补偿光纤(DCF)和光放大器。
尽管具有正负色散系数的NZ-DSF都可以让10Gbit/s系统在C波段的工作距离大于200公里，但是推荐使用具有正色散系数的光纤，因其能提供更远的工作距离，且具有兼容40G系统的潜力，并且兼容已有的系统和接入应用，10Gbit/s和40Gbit/s系统需要光纤能被标准的色散模块补偿，而当前的标准的色散补偿模块(DCM)是负色散系数的光纤。他们不能补偿负色散系数的NZ-DSF 。
具有较高正色散系数的SMF可用于补偿负色散系数的NZ-DSF ，但是需要大量的SMF，1公里的SMF仅能补偿2公里的负色散系数的NZ-DSF 。这将显著增加网络的衰减使补偿显得不现实。同时由于色散斜率的不一致，这种补偿将会导致系统不同波长区的色散积累差异较大。在将来的40Gbit/s 系统中色散限制要求更严，所有的光纤色散积累必须得到补偿，考虑到40Gbit/s系统具有较高的色散补偿要求，为了与其它系统的兼容，建议不使用负色散NZ-DSF。建议城域网环境使用具有正色散系数的光纤。
因为正色散系数城域NZ-DSF零色散点大致在1400nm 。它在1310nm 具有相对低的色散系数，其色散系数只相当于是负色散NZ-DSF的1/4，典型值为-6ps/nm.km 。相对于正色散系数NZ-DSF在1310nm的性能， E - SMF 或者SMF在1310nm 区具有零色散点，将具有单信道最长的色散受限距离。
结论
当信号在每个节点具备3R再生功能时，SMF光纤是今天城域网的最佳选择，但对将来的网络基于不同数据速率和传输速率的光纤最佳选择会有所不同。将来城域网络将是透明的光波长网络，将需要更远的传输距离，更高的数据速率，将会使有效传输距离缩短。这些因素将会对将来光纤选择有更严格的要求。建议低于70公里，采用E-SMF是最经济的，因为SMF和E-SMF光纤价格都很低，用于10G的系统也不需要色散补偿。超过200公里，则正色散系数NZ-DSF是最恰当的选择。对于传输距离不确定的透明波长光网络，建议采用混合E-SMF和正色散系数NZ-DSF光纤的光缆，E-SMF适合于今天的经济应用，正色散系数ZN-DSF适合于将来的严格需要。
摘自《通信产业报》
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