王原麗，嚴(yán)小軍

(武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)是目前能夠充分挖掘光纖寬帶潛力最有效的技術(shù)?，F(xiàn)在，商用DWDM系統(tǒng)的單信道速率已達(dá)到40 Gb/s，信道數(shù)可達(dá)到數(shù)十個(gè)。高速率和長(zhǎng)跨距是光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)展的兩個(gè)方向，目前100 Gb/s的DWDM系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，系統(tǒng)的速率理論上還可以提高，然而光纖本身的色散限制了光纖傳輸系統(tǒng)的發(fā)展[1－3]。色散不僅影響了光纖傳輸系統(tǒng)的速率，也影響了傳輸距離[4－5]。因此如何有效地控制光纖色散成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

SDH是目前光纖通信系統(tǒng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，SDH光接口是其中最具特色的部分，它實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，使得不同網(wǎng)元可以經(jīng)光路直接相連，減少了不必要的光/電轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)損傷(如脈沖變形等)，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本[6]。SDH光接口的標(biāo)準(zhǔn)化是通過(guò)SDH光接口參數(shù)實(shí)現(xiàn)的。目前單路SDH系統(tǒng)中的STM－16光接口參數(shù)是最常用的一組參數(shù)。

在DWDM系統(tǒng)中，各路SDH光信道有其各自的色散，色散不僅影響本信道的信號(hào)傳輸，而且還會(huì)影響相鄰信道的信號(hào)傳輸。雖然目前人們提出了很多色散補(bǔ)償方案，但是對(duì)于這些方案的性能優(yōu)劣，人們卻很少關(guān)心。筆者通過(guò)研究，提出了一種用單信道SDH光接口參數(shù)評(píng)判多信道DWDM系統(tǒng)中色散補(bǔ)償方案的方法。

1 SDH光接口

SDH網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的光接口位置如圖1所示[7]。圖1中，S點(diǎn)為緊挨著發(fā)送機(jī)(TX)活動(dòng)連接器(CTX)后的參考點(diǎn)，R為緊挨著接收機(jī)(RX)活動(dòng)連接器(CRX)前的參考點(diǎn)。

光接口的參數(shù)可以分為3類:①參考點(diǎn)S的發(fā)送機(jī)光參數(shù)(光線路碼型、系統(tǒng)工作波長(zhǎng)范圍、發(fā)送機(jī));②參考點(diǎn)R的接收機(jī)光參數(shù);③S與R點(diǎn)之間的光參數(shù)(光通道)。所有參數(shù)均為最壞值，即在極端的(最壞的)光通道衰減和色散條件下，仍然滿足每個(gè)再生段(光纜段)的誤碼率不大于1 ×10－10的要求[8]。

圖1 光接口示意圖

光接口按照使用場(chǎng)合和傳輸距離可分為局內(nèi)短距離、局間短距離和局間長(zhǎng)距離3種。不同的應(yīng)用場(chǎng)合用不同的代碼表示，如表1所示。

表1 光接口代碼一覽表

表1中所列的工作波長(zhǎng)可以是單波長(zhǎng)，也可以是波分復(fù)用系統(tǒng)中的主工作波長(zhǎng)。如果將DWDM考慮進(jìn)傳統(tǒng)的SDH傳輸系統(tǒng)中，在某一主工作波長(zhǎng)附近，通過(guò)密集波分復(fù)用，將會(huì)有多路光信道，這些信道各自攜帶自身的STM信號(hào)，然后通過(guò)SDH光接口復(fù)用，進(jìn)而在光纖中傳輸。

2 SDH光接口參數(shù)評(píng)判方法

2.1 STM－16光接口參數(shù)

當(dāng)波分復(fù)用技術(shù)運(yùn)用到SDH傳輸中時(shí)，各路光信號(hào)有其各自的色散，同時(shí)各路光信道之間由于傳輸速率和傳輸特性不同，色散會(huì)相互影響，且計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，因此，用傳統(tǒng)的單路SDH系統(tǒng)的光接口參數(shù)來(lái)評(píng)判色散補(bǔ)償方案顯得不切實(shí)際。同時(shí)多路光信號(hào)在發(fā)送端并不會(huì)受到色散的影響，因此，用發(fā)送端光接口參數(shù)來(lái)評(píng)判色散補(bǔ)償方案也不太合適。多路光信號(hào)在接收端解復(fù)用后，攜帶著STM信號(hào)的各路光信道分離，這樣，可以單獨(dú)對(duì)某個(gè)信道進(jìn)行性能測(cè)試。因此，盡管多信道SDH傳輸系統(tǒng)的色散情況很復(fù)雜，但是在接收端可以用單信道SDH光接口參數(shù)對(duì)分離后的各路光信道單獨(dú)進(jìn)行性能測(cè)試。

目前STM－16光接口參數(shù)是單路SDH系統(tǒng)常用的參數(shù)，STM－16接收機(jī)參數(shù)如表2所示。

表2 STM－16接收機(jī)參數(shù)

其中，分類代碼第一位字母表示應(yīng)用場(chǎng)合:I為局內(nèi)通信，S為局間短距離通信，L為局間長(zhǎng)距離通信[9]。字母橫杠后的前兩個(gè)數(shù)字表示STM的速率等級(jí)，此處為STM－16，第3個(gè)數(shù)字表示工作的波長(zhǎng)窗口和所用光纖類型:1和空白表示工作窗口為1 310 nm，所用光纖為G.652光纖;2表示工作窗口為1 550 nm，所用光纖為 G.652或G.654光纖;3表示工作窗口為1 550 nm，所用光纖為 G.653 光纖[10]。

在表2所列的眾多光接收機(jī)參數(shù)中，最主要的參數(shù)是最小靈敏度。接收機(jī)靈敏度定義為R點(diǎn)處為達(dá)到1×10－10的長(zhǎng)期平均誤碼率(BER)值所需要的平均接收功率的最小可接收值。它是光接收機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)，靈敏度會(huì)隨碼率的提高而降低。因?yàn)榇a率越高，每秒鐘輸入到光接收機(jī)中的光脈沖數(shù)量就會(huì)增加，每個(gè)光脈沖皆需要具有一定的光能量(功率)，因此需要光功率值的增加。一般情況下，對(duì)設(shè)備靈敏度的實(shí)測(cè)值要比指標(biāo)最小要求值(最壞值)大3 dB左右(靈敏度余度)[11]。

2.2 實(shí)施辦法

根據(jù)光接收機(jī)靈敏度的定義可知，誤碼率和靈敏度聯(lián)系在一起，其測(cè)試方法也相同。

光纖通信系統(tǒng)的誤碼性能通常用長(zhǎng)期平均誤碼率(BER)、誤碼的時(shí)間百分?jǐn)?shù)(SES)和誤碼秒百分?jǐn)?shù)(ES)表示。其中長(zhǎng)期平均誤碼率簡(jiǎn)稱誤碼率，它表示長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量中誤碼數(shù)目與傳送的總碼元數(shù)之比。顯然誤碼率BER是系統(tǒng)長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)平均的誤碼結(jié)果，雖然它在反映系統(tǒng)是否有突發(fā)性、成群的誤碼存在方面的性能不如SES和ES，但是在測(cè)量靈敏度的過(guò)程中，恰恰需要測(cè)量長(zhǎng)時(shí)間的誤碼性能。因此，在實(shí)際的靈敏度測(cè)量中，系統(tǒng)的誤碼性能常用BER來(lái)表示。

靈敏度的測(cè)試過(guò)程圖如圖2所示。

圖2 光接收機(jī)靈敏度的測(cè)試過(guò)程圖

測(cè)試方法如下:

(1)按圖示接好測(cè)試系統(tǒng)，誤碼儀的發(fā)送部分按規(guī)定送出213－1或215－1偽隨機(jī)碼，用來(lái)調(diào)制光發(fā)射機(jī);

(2)增大光衰減器的衰減量，同時(shí)監(jiān)測(cè)誤碼，計(jì)算相應(yīng)的誤碼率BER，直到誤碼儀指示的誤碼率為某一要求值(如10－10);

(3)斷開光纖連接器，用光功率計(jì)測(cè)量此時(shí)的接收光功率Pmin，即為要求誤碼率下的接收靈敏度(如BER=10－10時(shí)的靈敏度值)。

靈敏度一般采用dBm表示，即:

在圖2所示的測(cè)試裝置中，將光衰減器以長(zhǎng)光纖代替，便可測(cè)量出傳輸一定距離后光接收機(jī)的誤碼率。

在采用某種色散補(bǔ)償方案的光纖傳輸系統(tǒng)中，使用這種方法測(cè)量出最小靈敏度，在采用其他色散補(bǔ)償方案的光纖傳輸系統(tǒng)中，也類似地測(cè)量出最小靈敏度。通過(guò)比較這些最小靈敏度的值，就可評(píng)判出這些色散補(bǔ)償方案的優(yōu)劣。

3 結(jié)論

筆者給出了光接口及光接口參數(shù)類型，以目前常用的STM－16光接收機(jī)參數(shù)為例，提出了在多信道SDH傳輸系統(tǒng)中，可以用SDH光接收機(jī)參數(shù)來(lái)評(píng)判色散補(bǔ)償方案。最后給出了用SDH光接收機(jī)靈敏度這一參數(shù)評(píng)判色散補(bǔ)償方案的可行性和實(shí)施辦法，即在接收端經(jīng)過(guò)解復(fù)用后，對(duì)單路信道用SDH光接收機(jī)的靈敏度測(cè)試系統(tǒng)性能。在密集光波分復(fù)用系統(tǒng)中色散補(bǔ)償方案的評(píng)價(jià)方面，筆者的一些探究性工作頗具參考價(jià)值。

[1] 顧畹儀.WDM超長(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2006:32－87.

[2] 龍響.光纖傳輸系統(tǒng)的色散補(bǔ)償方案技術(shù)及其發(fā)展研究[J].光通信技術(shù)，2009，33(10):58－59.

[3] 李暉，唐留城.40G/100G超高速傳送系統(tǒng)發(fā)展及趨勢(shì)[J].現(xiàn)代電信科技，2010，4(4):28 －31.

[4] 趙懷罡.光傳輸系統(tǒng)中色散補(bǔ)償問(wèn)題的探討[J].光通信研究，2007，33(3):10 －12.

[5] 馮建林.光纖傳輸系統(tǒng)的色散補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用[J].有線電視技術(shù)，2008，14(5):18 －21.

[6] 顧生華.光纖通信技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2008:65－104.

[7] 肖萍萍，吳健學(xué).SDH原理與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社，2008:34－96.

[8] 謝幸初，陳雪，周偉勤，等.G.655光纖DWDM系統(tǒng)的DCF色散補(bǔ)償方案比較[J].光傳通信技術(shù)，2008，14(2):25 －28.

[9] 胡厚偉.DWDM技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].科技資訊，2007(14):4－6.

[10] 張賓，胡庚強(qiáng).高速40Gbit/s DWDM的發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)電信，2008，8(9):44 －46.

[11] 成煜，趙修建，陳偉，等.色散補(bǔ)償方案的研究[J].光學(xué)與光電技術(shù)，2006，4(6):15－17.