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波分复用在光纤网中的应用（贺葵）
摘 要 本文简述了波分复用的基本概念；介绍了密集波分复用（DWDM）技术的发展；
概要说明了目前光缆通信干线工程中所采用的DWDM技术。
关键词 波分复用 密集波分复用 光缆通信 光纤放大器 同步数字体系
近几年随着多媒体通信的发展和计算机技术的广泛应用，信息交流的领域范围不断
扩大，网络通信容量急剧增加，因而不断增加电信网络容量变得越来越重要。采用密集
波分复用（DWDM）技术可在不投入大量资金的情况下，在原有单模光纤上提供更多的传
输通道，且DWDM系统的建设周期短，能更好地实现信息传输的多元化，以较短的时间实
现对光缆通信传输网的扩容，充分满足社会各界对各种带宽业务的需求。开发式的密集
波分复用（DWDM）网络不仅采用光技术进行传输，而且通过光波长选择器件将不同波长
的不同光信号合并和分离，在节点处实现光复用和光去复用，突破了电路的处理速度，
为实现全光网络奠定了基础。
1 波分复用（WDM）的原理
波分复用（WDM）就是将一系列载有信息的光载波，在光频域内以1至几百纳米的波
长间隔合在一起沿单根光纤传输，在接收端再用一定的方法将各个不同波长的光载波分
开的通信方式。
由于每个不同波长信道的光信号在同一光纤中是独立传输的，因此在一根纤芯中可
实现多种信息的传输，如声音、数据、文本、图形和影像。它能充分利用光纤宽带的传
输特性，使一根光纤起到多根光纤的作用。
WDM扩容方案充分利用了光纤的带宽，可以混合使用各种速率，各种数据格式和各
厂家的设备（开放式系统）；可以通过增加新的波长和特性，非常方便地扩充网络容量
，以满足用户的要求。对于2.5Gbit／S以下速率的WDM，目前的技术已经完全可以克服
由于光纤色散和光纤非线性效应带来的限制，满足对传输距离的各种要求，并且已经在
我国的部分通信干线应用。当然，目前WDM光传输系统只适用于点到点的传输，如何在
网络环路中使用，如何实现光网络层上的保护还需进一步研究。
在光缆通信干线传输网上采用WDM系统具有以下优点。
（1）可充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波传输容量增
加几倍至几十倍。
（2）对于早期敷设的芯数不多的光缆，采用WDM进行扩容可不必对原有系统作较
大的改动。
（3）由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输完全不同特性的信
号，完成各种电信业务（包括数字信号和模拟信号）的综合和分离，以及PDH和SDH信
号的综合与分离。
（4）利用DWDM选择路由技术实现网络交换和恢复，为实现未来透明的、具有高度
生存性的光网络奠定了基础。
2 密集波分复用（DWDM）系统
在一根光纤内同时使用两个窗口的系统（一个为1310nm波长，另一个为1550nm
波长）一般称为宽带波分复用（W－WDM）系统。而在1550nm窗口的1540nm－1565nm波
长范围内，按一定间隔分为多个波道（目前以8波段和16波段为主），每个波道传输一
个系统，称为密集波分复用系统（WDM）。
DWDM系统主要由合波器、分波器和接饵光纤放大器（EDFA）等组成。
EDFA可以对波长在1530nm－1565nm范围内的光信号同时进行放大。在DWDM系统中，
EDFA又可分为功率放大器（BA）、前置放大器（PA）及线路放大器（LA）。
2.1 开放式、集成式密集波分复用系统
波分复用系统可分为两种：开放式DWDM系统和集成式DWDM系统。
开放式DWDM系统采用波长转换器（简称OTU），将目前使用的SDH系统的2.5Gbit／S
光接口，即ITU—T的G.957建议的光接口变换成指定的频率，并符合ITU－T的G.692建议
的光接口。
开放式DWDM系统的主要优点是：目前光缆通信干线传输网上已采用的2.5Gbit/S
SDH设备均可接入DWDM系统中，DWDM系统的生产厂商的产品可以与SDH的多生产厂商的
产品兼容；对于建成后的开放式DWDM系统，在工程中尚未配置2.5Gbit/S SDH传输设备
的光通道，将来扩容时2.5Gbit／s SDH传输设备的选型可以不受限制。随着非话业务
的迅速发展，将来IP路由器、 ATM交换机等均可直接接入。开放式DWDM系统不足之处
是成本较高。
在集成式DWDM系统中，2.5Gbit／S SDH传输设备的光接口符合指定的频率，并符合
ITU－T的G.692建议的光接口，即 2.5Gbit/SSDH传输设备的光接口为符合DWDM系统要
求的光接口。其主要优点是省去了OUT，可以降低成本。集成式8个波长的DWDM系统的
2.5Gbit／S SDH传输设备由于中心波长偏移等指标的限制，仅能用在相关生产厂家8
个波长的DWDM系统上，设备的重复利用性较差。
2.2 EDFA
这里的光纤放大器是指波长1．55μm窗口使用的掺饵光纤放大器。光纤放大器对
于光纤通信来说具有革命性的作用，因为它避免了光／电与电／光转换过程，可以更
好地满足大容量、长距离全光传输的要求。EDFA主要由掺饵光纤、泵浦光源、耦合器
、隔离器等组成。它利用掺饵光纤的非线性效应，泵浦光输入到惨饵光纤中，当有信
号光输入时，辐射光的相位和波长会自发地与信号光保持一致，这样在输出端就可得
到功率较强的光信号，实现了对光信号的放大。EDFA具有高增益、低燥声、频带宽、
不会引起串扰等特点。按其具体应用场合可分为功率放大器（BA），前置放大器（PA）
，线路放大器（LA）。BA是将EDFA放在发射光源之后对信号进行放大。
LA是将 EDFA直接插入到光纤传输链路中对信号进行放大的应用形式。在长距离
光纤传输系统中，线路放大器可代替再生中继器用来进行光功率的补偿。PA也称预放
大器，用于光接收机前对接收到的光信号进行预放大。
3 密集波分复用技术的应用
3.1 国内外应用情况
随着线路放大器的研究、开发，密集波分复用技术逐步趋于成熟，美国的一家电
信公司，1996年4月推出8个波长的DWDM系统，同年10月推出16个波长的DWDM系统；
1998年1月推出40个波长的DWDM系统。目前，实验室的DWDM系统已达到了数百个波长。
美国的长途通信公司和Qwest通信公司联合投资20亿美元采用DWDM技术正在兴建全美
SDH光纤通信网，传输速率在2.5Gbit/s-20Gbit/s之间。预计到2000年，我国将建成一
个以DWDM传输系统为主，沟通各大区交换中心的大容量光缆通信干线传输网。我国光
缆通信干线传输网将采用8X2.5Gbit/S单纤单向的DWDM系统，近几年仍采用G.652光纤，
光监控信道波长取1510nm，监控速率为2Mbit/s。DWDM的线路保护主要有采用在SDH层
面上保护和光网络层的保护两种方式。由于光网络层上的保护目前很难达到，因此目
前的线路保护方式只能采用在SDH层面上的保护。
由于LA仅是对光纤中的光信号进行增益补偿，并不还原成电信号，因此DWDM系统
一般均设置自身独立使用的光监控信道（OSC），将LA的故障数据和运行状态等情况，
通过OSC传送给网管系统，以便对DWDM系统进行实时监视，同时也解决了LA之间的公务
联络问题。另外，应有OSC保护路由，防止光纤被切断后监控信息不能传送的严重后果
。目前采用DWDM系统的工程中首先选用1510nm波长、2Mbit/S信号速率的OSC信号。
3.2 光纤的选择
G.652光纤又称色散未位移光纤，是目前使用最为广泛的单模光纤。G.652是
1310nm波长性能最佳的单模光纤，它同时具有1310nm和1550nm两个窗口。以前的PDH系
统利用的就是1310nm零色散窗口，SDH系统则是利用1550nm最小衰减窗口。由于 G.652
光纤在我国已大量敷设，因此利用原有的光纤采用DWDM技术实现超高速传输是当前的
首选方案。
G.653光纤又称色散位移光纤，零色散窗口为1550nm，它在1550nm窗口同时具有最
小色散和最小衰减，此种光纤在我国也有少量使用，它是单波长系统的最佳选择，但
是由于高速传输的串扰现象使多路WDM系统很难开通，而WDM技术在传输网上的使用将
是大势所趋，因此在我国已不提倡使用G.653光纤。
G.655光纤又称非零色散位移光纤，它是为了克服G.653光纤严重的4波混频而设计
的一种新型光纤。对G.653光纤的零色散点进行了搬移，使1530nm－1550nm区间的色散
值保持较低的水平，从而可方便地开通DWDM系统。G.655成功地克服了G.652的色散受
限和G.653无法开通WDM的缺点，升级非常灵活，既可以采用TDM系统也可以采用WDM技
术，从理论上讲G.655光纤的传输容量可达到1Tbit/S以上。但光纤价格较贵，采用该
光纤的光缆价格为常规光缆的1.5倍。
摘自《电信工程技术与标准化》
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