CN100433587C - 色散位移光纤l波段传输系统的确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种色散位移光纤(G.653光纤)L波段传输系统的确定方法，该方法首先确定G.653光纤L波段传输系统中继传输级数，再利用确定的传输系统中继级数，确定G.653光纤放大器单波输入功率和最大单波入纤功率，进而确定每级的最大传输距离以及根据G.653光纤的色散系数以及单级传输距离，确定每1级补偿一次和每2级补偿一次时的色散补偿模块(DCM)的具体色散参数，并根据系统接收模块对色散延迟的容忍度、以及分散补偿减小交叉相位调制(XPM)效应对系统效应影响的要求，确定合适的色散补偿方案，最后调平系统输出信号功率和系统光信噪比(OSNR)。本发明同时还公开了一种依据上方法确定的G.653光纤L波段传输系统。
Description
技术领域
本发明涉及光通信系统中的确定方法，具体地说涉及色散位移光纤(G.653光纤)L波段传输系统的确定方法。
背景技术
目前波分复用信号主要是利用G652光纤和G655光纤进行传输，G.653光纤由于非线性效应严重而主要用于单波信号传输。随着波分复用技术的不断进步，G.653光纤若仍然只用于单波传输则浪费了大量的传输资源。为了充分利用世界上已经铺设的大量G.653光纤资源，开拓G.653光纤传输市场，利用G.653光纤传输密集波分复用(DWDM)信号有着重要的意义。目前大规模用于光纤传输的波长只有两个波段，即C波段和L波段。为了最大程度的利用G.653光纤资源，开发G.653光纤L波段传输系统可以大大提高G.653光纤的利用率。
但是由于G.653光纤有效面积小、非线性系数高，各种非线性效应非常严重，如四波混频(FWM)效应、受激拉曼散射(SRS)效应、交叉相位调制(XPM)效应等，这使得目前的G.653光纤L波段传输系统仍停留在单波信号传输水平，极大地制约了G.653光纤资源的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种色散位移光纤L波段传输系统的确定方法以及依据该方法确定的系统，使用该方法确定的G.653光纤L波段传输系统能够进行DWDM信号的传输，提高G.653光纤的资源利用率。
为达到上述目的，本发明提供的色散位移光纤L波段传输系统的确定方法，包括下述步骤：
步骤1：确定色散位移光纤(G.653光纤)L波段传输系统中继传输级数；
步骤2：利用步骤1确定传输系统中继级数，确定G.653光纤放大器单波输入功率和最大单波入纤功率，进而确定每级的最大传输距离；
步骤3：根据G.653光纤的色散系数以及单级传输距离，确定每1级补偿一次和每2级补偿一次时的色散补偿模块(DCM)的具体色散参数，并根据系统接收模块对色散延迟的容忍度、以及分散补偿减小XPM效应对系统效应影响的要求，确定合适的色散补偿方案；
步骤4：调平系统输出信号功率和系统光信噪比(OSNR)。
步骤2中，根据系统采用的放大器的噪声指数参数以及系统发射模块和接收模块对于系统OSNR的最低要求，确定G.653光纤放大器单波输入功率。
步骤2中，利用系统采用的放大器的放大倍数、最大输出功率确定信号最大单波入纤功率。
步骤4中，根据系统采用的放大器的增益谱、光纤和系统中其它无源器件的衰减谱参数，加入增益平坦滤波器(GFF)或者调节系统中有源器件或无源器件的增益谱或衰减谱，将系统输出信号功率和OSNR调平。
本发明提供的色散位移光纤L波段传输系统，包括合波器(MUX)、分波器(DMUX)、L波段线路放大器、可调光衰减器和位于合波器与分波器之间的中继传输级段，所述中继传输级段包括放大器和可调光衰减器，所述放大器为增益曲线是水平线的放大器或增益曲线是倾斜线的放大器，该增益曲线是倾斜线的放大器对所传输信号光短波长的放大倍数高于长波长的放大倍数；
所述可调光衰减器用于使光纤中所传输的各个波长光信号的功率与每级的最大传输距离保持平衡。
所述中继传输级段还包括色散补偿模块(DGM)。
所述中继传输级段还包括光功率平衡模块(GFF)。
与现有技术相比，依据本发明所述方法确定的G.653光纤L波段传输系统能够进行DWDM信号的传输，大大提高了现有G.653光纤的资源利用率，从而能够极大地提高现有的基于G.653光纤的光传输系统的传输容量，降低信号的传输成本。
附图说明
图1是本发明所述方法实施例流程图；
图2是G.653光纤L波段8级传输系统图；
图3是图2所示系统采用的放大器增益曲线图；
图4是图2所示系统采用的光功率平衡模块相对耗损图；
图5是G.653光纤L波段3级传输系统图；
图6是G.653光纤L波段1级传输系统图。
具体实施方式
由于在G.653光纤传输系统中FWM效应、XPM效应、SRS效应等影响比较严重，在确定设计G.653光纤L波段传输系统的具体参数时必须解决这些问题。在传输码型为非归零(NRZ)码、放大器为EDFA(掺铒光纤放大器)放大器时，解决FWM效应可以采用降低单波功率的方法，这是由于G.653光纤L波段色散系数一般较高，其FWM效应比C波段弱很多，单波功率下降较少。但XPM效应对于L波段短波长影响十分严重，为了尽量减少其影响，需要进行合理的色散补偿，同时在传输系统中进行一定的功率均衡可以解决SRS效应导致的性能恶化。
下面对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明所述方法实施例流程图。按照图1实施本发明，首先在步骤1参考G.652、G.655光纤C波段320G传输系统标准(这样做的目的是为了与现有系统相兼容，避免现有系统作大的改动，降低成本)，确定G.653光纤L波段传输系统中继传输级数，本例中确定的级数为8，当然也可以为其它等级，如3级、1级。接着在步骤2通过实验测试等手段确定系统采用的各个功能器件的具体参数特性，如各个放大器的增益谱、噪声指数、放大倍数、最大输出功率等；各个无源器件的衰减谱；滤波器件带宽、隔离度等；尤其是光纤的色散系数、色散斜率、PMD系数、不同功率下的衰减谱等特性。当确定传输系统中继数和系统采用的功能器件参数后，在步骤3根据所采用的放大器的噪声指数等特性以及系统发射模块和接收模块对于OSNR的最低要求，确定G.653光纤放大器单波输入功率。并由放大器放大倍数、最大输出功率等可以确定信号最大单波入纤功率，进而确定每级的最大传输距离。在步骤4根据光纤的色散系数以及单级传输距离，确定每1级补偿一次和每2级补偿一次时色散补偿模块(DCM)的具体色散参数，并根据系统接收模块对色散延迟的容忍度、以及分散补偿减小XPM效应对系统效应影响的要求确定合适的色散补偿方案。最后在步骤5根据步骤2中得到的放大器的增益谱、光纤和其它无源器件的衰减谱等参数，通过额外加入增益平坦滤波器(GFF)或者调节部分有源器件或无源器件的增益谱或衰减谱，将系统输出信号功率和OSNR调平。
在根据上述方法建立系统时，还要测试和调试系统的性能。如果在色散补偿和功率均衡都已经很好的情况下如果系统性能仍然不佳(如通道代价大于2dB)则需要在保持放大器输入功率不变的前提下进一步降低信号单波入纤功率，来达到减小交叉相位调制(XPM)、四波混频(FWM)等对系统的影响的目的，由次找到系统性能满足要求的临界值。降低功率调整过程中，还可以调整功率均衡器件参数，使得系统接收信号功率平坦度达到要求。
另外，在综合考虑偏振对系统性能影响以及系统对于光纤参数变化的容忍度等因素，应给系统预留合适的余量，初步确定系统的传输规格。当然，根据最终确定的传输规格建立系统，需要进行长期误码测试验证，如果满足要求则最终确定。如果仍然不能满足要求则需要增加系统余量(减小单波入纤功率，或提高放大器输入功率)，并重复验证其长期稳定性。
在系统测试和调试时，还可以采用先进行系统防真，然后进行实验验证的方式进行。也就是说，在系统中各功能器件的参数确定后，系统验证时可以首先利用防真进行，得到合适的系统参数以后，再利用实验进行验证。
按照图1所述方法得到的G.653光纤L波段8级最佳传输系统，适用于不同传输距离的需要。参考图2。图2所示的色散位移光纤L波段传输系统，包括合波器1(MUX)、分波器9(DMUX)、放大器3、衰减器2(即可调光衰减器)和位于合波器1与分波器9之间的8级中继传输级段。图2所示的系统采用的10G光源，为带有FEC(前向纠错)功能采用NRZ码的10G调制光，MUX、DMUX分别为合波器1和分波器9，前者在发送端将多个波长合到一路光纤中进行长距离传输，后者将复用信号分成多个波长信号分别进行处理。图2中，每级光纤长度在80公里以下，各级中继传输级段的衰减器4可以将光功率衰减至需要的范围；此外，各个中继传输级还包括色散补偿模块7(DCM)；在第2、第5个中继传输级还包括增益平坦滤波器8(GFF)。发送端的放大器3为功率放大器，可以单独用一个EDFA放大器，也可以用多波长前置放大器板(WPA)和多波长光功率放大板(WBA)两个EDFA放大器构成。线路中WPA放大器5和WBA放大器6即为两个EDFA放大器共同组成的放大器，当某级无需进行色散补偿时也可以用一个EDFA放大器进行功率放大。本例中的放大器噪声指数在5至6之间，均为L波段放大器。
在图2所示的系统中，各级放大器，无论是由一个EDFA放大器构成还是由两个EDFA放大器构成，其增益曲线可以分为两种：一种是增益曲线为水平线，放大器对各个波长信号放大相同倍数，假设为OAU1；另一种是增益曲线为倾斜线，其对最短波长的放大倍数高于最长波长0.5dB，其相对增益曲线如图3中所示，假设为OAU2。这两种放大器增益曲线均允许有一定的误差，误差最好能够小于0.2dB。在图2所示的系统中的放大器即采用上述两种放大器其中之一。
图2中的GFF是进行系统功率均衡的关键器件，在系统其它各个光器件已经选定不变且系统功率仍然不平坦的情况下，采用GFF进行均衡就成为十分重要和适用的办法。图2中的GFF损耗谱为反向倾斜3±0.5dB，其相对损耗谱如图4所示。
图2中的DCM补偿对于波分信号的损耗谱一般情况下是平坦的，平坦度小于0.2dB。为使在图2所示系统中最终的残余色散量在-300--800ps/nm之间，在图2中规定两种不同色散系数的DCM模块：一是恰好补偿70公里G.653光纤的模块，对1570nm至1603nm波段色散补偿量为100-250ps/nm±10％(DCM1)；二是补偿140公里G.653光纤，对于对1570nm至1603nm波段色散补偿量为200-500ps/nm±10％(DCM2)。
下表显示的是L波段可利用的80波间隔50GHz的信号波长，图2所示的G.653光纤L波段传输系统中使用波长为其中40波间隔100GHz的奇数波或偶数波。实际中，在传输信号少于40波时，尽量使用长波长信号，将短波长信号去除(这是由于短波长信号区光纤色散系数比长波长信号区色散小，更易产生四波混频效应(FWM)、交叉相位调制效应(XPM)等非线性效应)。
L波段编号 标称中心波长 L波段编号 标称中心波长
(nm) (nm)
1 1570.42 41 1587.04
2 1570.83 42 1587.46
3 1571.24 43 1587.88
4 1571.65 44 1588.30
5 1572.06 45 1588.73
6 1572.48 46 1589.15
7 1572.89 47 1589.57
8 1573.30 48 1589.99
9 1573.71 49 1590.41
10 1574.13 50 1590.83
11 1574.54 51 1591.26
12 1574.95 52 1591.68
13 1575.37 53 1592.10
14 1575.78 54 1592.52
15 1576.20 55 1592.95
16 1576.61 56 1593.37
17 1577.03 57 1593.79
18 1577.44 58 1594.22
19 1577.86 59 1594.64
20 1578.27 60 1595.06
21 1578.69 61 1595.49
22 1579.10 62 1595.91
23 1579.52 63 1596.34
24 1579.93 64 1596.76
25 1580.35 65 1597.19
26 1580.77 66 1597.62
27 1581.18 67 1598.04
28 1581.60 68 1598.47
29 1582.02 69 1598.89
30 1582.44 70 1599.32
31 1582.85 71 1599.75
32 1583.27 72 1600.17
33 1583.69 73 1600.60
34 1584.11 74 1601.03
35 1584.53 75 1601.46
36 1584.95 76 1601.88
37 1585.36 77 1602.31
38 1585.78 78 1602.74
39 1586.20 79 1603.17
40 1586.62 80 1603.57
在图2中，在发送端40个波长的信号通过MUX合到一根光纤中进行传输，并且通过衰减器调节到合适的功率输入至EDFA放大器中，经过放大器进行光功率放大后经衰减器调节至合适功率至光纤中进行传输。在光纤中传输的光信号会由于光纤损耗导致光功率下降；色散导致信号脉冲展宽；SRS效应导致短波长信号功率转移至长波长，引起功率不平坦；而XPM效应引起信号相位噪声、并通过色散作用转化为强度噪声影响系统性能；FWM效应由于信号单波功率较低，而影响较小等。当信号达到光中继站，即每个中继级时，如果无DCM和GFF，则经过EDFA放大器放大后直接输入至下一段光纤中进行传输。而当有DCM模块或GFF时，一般信号首先经过一次功率放大，达到一定功率后经过GFF进行功率均衡、经过DCM进行色散补偿并控制信号脉冲形状减小XPM作用。由于GFF和DCM固有损耗引起光功率下降，因而需要再经过一次功率放大后传输至下一段光纤。在接收端，首先利用放大器对波分复用信号进行预放，然后利用DMUX将复用信号分成40路单波信号进行处理。
依据图1所述方法确定的图2的G.653光纤L波段传输系统的具体参数为：各级40波入纤总功率为17dBm(即单波1dBm)，WPA输入总功率为-4dBm，WBA输入总功率为+1dBm，通道功率预算为21dB。光纤损耗按工程上常用0.275dB/km计算，可以传输约8*76km共608公里。当传输系统仅传输32波时入纤总功率可以提高致19dBm(单波功率达到+4dBm)，WPA输入功率为-5dBm，此时每级通道功率预算为24dB。图2中虚线表示可选器件。
需要说明的是：图2所示的系统中，当采用OAU1进行功率放大时，需要按照图2所示加入两个GFF进行功率均衡；而当采用OAU2进行功率放大时则可以不用加入GFF。进行色散补偿时最好每两级进行一次色散补偿，当两级传输距离只有70公里左右时采用DCM1进行色散补偿，而两级达到140公里左右时采用DCM2进行色散补偿，并在接收端保留一定的色散余量，即在最后约有70公里没有补偿时可以不用补偿，若有140公里没有补偿时利用DCM1进行补偿。
按照图1所述方法得到的G.653光纤L波段3级最佳传输系统参考图5。
图5中各级40波入纤总功率为18dBm(单波2dBm)，WPA入纤总功率为-8dBm，WBA输入总功率为+1dBm，通道功率预算为26dB。光纤损耗按工程上常用0.275dB/km计算，可以传输3*95km共约285公里。OAU(光放大单元，光放大器总称，包括掺铒放大器、拉曼放大器等)采用OAU1或OAU2均可，色散补偿模块根据传输距离决定使用DCM1或者DCM2。如果仅仅传输长波长32波，则入纤总功率可以达到20dBm(单波5dBm)，WPA输入功率为-9dBm，功率预算为29dB。
按照图1所述方法得到的G.653光纤L波段1级最佳传输系统参考图6。
图6中40波入纤总功率为20dBm(单波4dBm)，WPA入纤总功率为-13dBm，WBA输入总功率为+1dBm，通道功率预算为33dB。光纤损耗按工程上常用0.275dB/km计算，可以传输约120公里。如果仅仅传输32波，入纤总功率为20dBm(单波5dBm)，WPA输入功率为-14dBm，通道功率预算为34dB。
上述图2、图5和图6所示的G.653光纤L波段传输系统，在传输40波10G信号时的具体参数也可以参考下表：
| 传输级数 | 单波入纤功率(dBm) | 单波入EDFA功率(dBm) | 每段功率预算(dB) | 每段传输距离(km) | 总传输距离(km) |
| m＝1 | 4 | -29 | 33 | 120 | 120 |
| m＝3 | 2 | -24 | 26 | 95 | 285 |
| m＝8 | 1 | -20 | 21 | 76 | 608 |
而如果仅仅传输32波10G信号时的系统参数如下表所示。按这些规格进行系统传输，最后光信噪比(OSNR)均可以大于20dB，通道代价小于2dB，且24小时以上长期无误码。
| 传输级数 | 单波入纤功率(dBm) | 单波入EDFA功率(dBm) | 每段功率预算(dB) | 每段传输距离(km) | 总传输距离(km) |
| m＝1 | 5 | -29 | 34 | 124 | 124 |
| m＝3 | 5 | -24 | 29 | 105 | 315 |
| m＝8 | 4 | -20 | 24 | 87 | 696 |
Claims (10)
1、色散位移光纤L波段传输系统的确定方法，包括下述步骤：
步骤1：确定G.653光纤L波段传输系统中继传输级数；
步骤2：利用步骤1确定的传输系统中继级数，确定G.653光纤放大器单波输入功率和最大单波入纤功率，进而确定每级的最大传输距离；
步骤3：根据G.653光纤的色散系数以及单级传输距离，确定每1级补偿一次和每2级补偿一次时的色散补偿模块DCM的具体色散参数，并根据系统接收模块对色散延迟的容忍度、以及分散补偿减小交叉相位调制XPM效应对系统效应影响的要求，确定合适的色散补偿方案；
步骤4：调平系统输出信号功率和系统光信噪比OSNR。
2、根据权利要求1所述的色散位移光纤L波段传输系统的确定方法，其特征在于：步骤2中，根据系统采用的放大器的噪声指数参数以及系统发射模块和接收模块对于系统OSNR的最低要求，确定G.653光纤放大器单波输入功率。
3、根据权利要求1所述的色散位移光纤L波段传输系统的确定方法，其特征在于：步骤2中，利用系统采用的放大器的放大倍数、最大输出功率确定信号最大单波入纤功率。
4、根据权利要求1所述的色散位移光纤L波段传输系统的确定方法，其特征在于，步骤4中，根据系统采用的放大器的增益谱、光纤和系统中其它无源器件的衰减谱参数，加入增益平坦滤波器GFF或者调节系统中有源器件或无源器件的增益谱或衰减谱，将系统输出信号功率和OSNR调平。
5、色散位移光纤L波段传输系统，包括合波器MUX、分波器DMUX、L波段线路放大器、可调光衰减器和位于合波器与分波器之间的中继传输级段，其特征在于：所述中继传输级段包括放大器和可调光衰减器，所述放大器为增益曲线是水平线的放大器或增益曲线是倾斜线的放大器，该增益曲线是倾斜线的放大器对所传输信号光短波长的放大倍数高于长波长的放大倍数；
所述可调光衰减器用于使光纤中所传输的各个波长光信号的功率与每级的最大传输距离保持平衡。
6、根据权利要求5所述的色散位移光纤L波段传输系统，其特征在于：所述中继传输级段还包括色散补偿模块DCM。
7、根据权利要求6所述的色散位移光纤L波段传输系统，其特征在于：所述中继传输级段还包括增益平坦滤波器GFF。
8、根据权利要求7所述的色散位移光纤L波段传输系统，其特征在于：所述增益曲线是水平线的放大器和增益曲线是倾斜线的放大器的误差都小于0.2db，所述增益曲线是倾斜线的放大器对所传输信号光短波长的放大倍数高于长波长的放大倍数0.5db。
9、根据权利要求8所述的色散位移光纤L波段传输系统，其特征在于：所述色散补偿模块DCM补偿对于波分信号的损耗谱的平坦度小于0.2dB；所述增益平坦滤波器GFF的耗损谱为反向倾斜3±0.5dB。
10、根据权利要求7所述的色散位移光纤L波段传输系统，其特征在于：当中继传输级段为8级、放大器为多波长前置放大器板WPA和多波长光功率放大板WBA两个放大器、所传输的信号为40波时，各级40波入纤总功率为17dBm，WPA放大器输入总功率为-4dBm，WBA放大器输入总功率为+1dBm，通道功率为21dB；
当中继传输级段为3级、放大器为WPA和WBA两个放大器、所传输的信号为40波时，各级40波入纤总功率为18dBm，WPA放大器输入总功率为-8dBm，WBA放大器输入总功率为+1dBm，通道功率为26dB；
当中继传输级段为1级、放大器为WPA和WBA两个放大器、所传输的信号为40波时，各级40波入纤总功率为20dBm，WPA放大器输入总功率为-13dBm，WBA放大器输入总功率为+1dBm，通道功率为33dB。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081112 Termination date: 20191204 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |