CN101615969B

CN101615969B - 一种波分复用网络解复用系统

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Publication number: CN101615969B
Application number: CN 200910162708
Authority: CN
Inventors: 陈德华; 杨兆华; 郭志霞; 徐俊波; 叶荣富
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Current assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2029-08-12
Also published as: CN101615969A

Abstract

一种波分复用网络的解复用系统，涉及40Gb/s波分复用网络的主通道接收点的解复用结构，第一级掺铒光纤放大器EDFA的输出端直接和光功率分配器的输入端连接，若干个信道间插解复用器与光功率分配器并联构成一个解复用器，且每一个信道间插解复用器与光功率分配器间串联有一个第二级掺铒光纤放大器EDFA。本发明所述的波分复用网络解复用系统，对于双向点到点波分复用网络，将接收光转发单元接收用掺铒光纤放大器的数量从2×M(M为系统最大波长数)降低到了2×2^N个(N＝1，2，3，4)，而且没有占用任何波长资源。较大程度的降低了系统成本，减少了系统故障点，提高了系统可靠率，降低了系统耗电量和维护成本。

Description

一种波分复用网络解复用系统

技术领域

本发明涉及40Gb/s波分复用网络的主通道接收点的解复用结构，具体的说是一种波分复用网络解复用系统。

背景技术

伴随着光纤通信技术的发展以及数据业务的驱动，波分复用(WDM)技术及产品得到了迅速发展，通过提高通道速率、增加复用波长数以及扩展波长窗口等手段，WDM系统向超高速率、超长距离和超大容量发展。从光纤通信具有的优点以及未来技术的发展趋势来看，以WDM传输为基础的光通信网络必将在整个骨干网中占据主导地位。

高层业务传送带宽需求的持续剧增，促使网络对大带宽调度的需求产生，路由器纷纷推出40Gb/s接口，以节省端口、简化网络、提高效率、减少等价路由数量。40Gb/s路由器的商用直接推动了对40Gb/s WDM网络的需求，以支持40Gb/s路由器业务的长距离传输。与10Gb/s WDM系统相比，40Gb/s WDM系统除了能够更好地满足IP宽带业务流量增长的需求之外，在节省空间、节省运维成本、提高管理调度的能力等方面均具有较大的优势。

目前40Gb/s WDM系统的单位比特×公里成本还高于10G WDM系统，阻碍了其的推广普及，因此降低40Gb/s WDM系统成本，是其大规模应用的一个重要前提，而降低40Gb/s WDM系统成本的关键之一，是如何减小波分复用网络解复用系统的成本。

在40Gb/s DWDM网络中，常用的解复用方案有两种，一种是采用图1的单级解复用方案，在这种方案中，解复用器ODU一次解下所有的波长，这种方式通常用于100GHz信道间隔；另一种是采用图2的奇偶解复用方案，在这种方案中，先将多波长信号通过奇偶间插解复用器ITL分为奇、偶两组波长，然后奇、偶波长分别用一个解复用器ODU解下波长，这种方案通常用于50GHz信道间隔。

光转发盘OTU的接收灵敏度远低于10Gb/s WDM系统OTU的灵敏度，通常在-6dBm以上，最佳工作点在0dBm以上。对于40波及以上WDM系统，经分波器、可调色散补偿器TDCM以后，接收光转发单元RxOTU的接收光功率通常在0dBm以下，因此业界通用的解决方案是在每个波长的RxOTU前增加一个掺铒光纤放大器EDFA，以将RxOTU的接收光功率提高到最佳工作点，EDFA在解复用装置中的位置如图1和图2所示，该EDFA通常选用小型化mini-EDFA。由于每个波长的RxOTU都需要增加一个mini-EDFA，以一个80波的双向点到点WDM系统为例，就需要增加160块mini-EDFA，不仅提高了系统成本，而且增加了系统故障点、降低了系统可靠率、增加了系统耗电量和维护成本。

为了节省EDFA，可以采用分波带的方案，在这种方案中，将一个WDM波带分为若干个子波带，每个子波带分别放大然后再分波。由于子波带波长数量较整个波带的数量少，不仅降低了分波器插损，而且在同样的EDFA饱和输出功率条件下单波功率也会提高，从而能够满足RxOTU的功率预算。但分波带方案也存在以下缺点：每一个子波带间至少需要一到两个波长间隔作隔离带，浪费了波长资源，特别是在分割子波带的数量较多的情况下，比如分为4个子波带，对80波WDM系统通常至少6个波长做隔离带，可用波长最多只剩74个。图3显示了一个80波解复用器分4个子波带的分波带方案，第1、2、3个子波带的波长数为18，第4个子波带的波长数为20，有6个波长作为子波带间的隔离带，从而使系统实际能承载的波长数下降到了74，减低了系统容量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种波分复用网络解复用系统，省掉了40Gb/s WDM系统中大量的EDFA模块，对于双向点到点波分复用网络，将接收光转发单元RxOTU接收用掺铒光纤放大器EDFA的数量从2×M(M为系统最大波长数)降低到了2×2^N(N＝1，2，3，4)个，而且没有占用任何波长资源。本发明较大程度的降低了系统成本、减少了系统故障点、提高了系统可靠率、降低了系统耗电量和维护成本。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种波分复用网络解复用系统，包括输入端与光缆连接的第一级掺铒光纤放大器EDFA，其特征在于：第一级掺铒光纤放大器EDFA的输出端直接和光功率分配器的输入端连接，若干个信道间插解复用器与光功率分配器并联构成一个解复用器，且每一个信道间插解复用器与光功率分配器间串联有一个第二级掺铒光纤放大器EDFA。

在上述技术方案的基础上，信道间插解复用器的个数为2^N个；N＝1，2，3，4。

在上述技术方案的基础上，信道间插解复用器个数每增加一倍，对于第二级掺铒光纤放大器EDFA的饱和输出光功率的要求降低3dBm。

在上述技术方案的基础上，信道间插解复用器的信道间隔相同，且为波分复用网络信道间隔的2^N倍；N＝1，2，3，4。

在上述技术方案的基础上，信道间插解复用器的输出端口数为M/2^N；N＝1，2，3，4，M为系统最大波长数。

在上述技术方案的基础上，每个信道间插解复用器的起始通道波长依次相差一个波分复用网络的通道间隔。

在上述技术方案的基础上，光功率分配器各个输出端口的分光比相同。

本发明所述的波分复用网络解复用系统，省掉了40Gb/s WDM系统中大量的EDFA模块，对于双向点到点波分复用网络，将接收光转发单元RxOTU接收用掺铒光纤放大器EDFA的数量从2×M(M为系统最大波长数)降低到了2×2^N(N＝1，2，3，4)个，而且没有占用任何波长资源。本发明较大程度的降低了系统成本、减少了系统故障点、提高了系统可靠率、降低了系统耗电量和维护成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1：单级解复用方案

图2：奇偶解复用方案

图3：分波带解复用方案

图4：信道间插解复用器并联方案

图5：40波WDM系统的2间插解复用方案

图6：40波WDM系统的4间插解复用方案

图7：80波WDM系统的单级4间插解复用方案

图8：80波WDM系统的单级8间插解复用方案

图9：80波WDM系统的2级4间插解复用方案

图10：80波WDM系统的2级8间插解复用方案

附图中：EDFA为掺铒光纤放大器；ODU为解复用器；TDCM为可调色散补偿器；RxOTU为接收光转发单元。

具体实施方式

WDM常用波段为C波段，波长数为100GHz间隔40波或者50GHz间隔80波。多波长信号经掺铒光纤放大器EDFA放大以后，EDFA单波输出光功率P_S为：

P_S＝P_sat-10log(M_EDFA)

式中P_sat为EDFA的饱和输出光功率，M_EDFA为放大器放大的波长数。

RxOTU优化接收光功率P_optium与P_S、TDCM插损α_TDCM、间插解复用器的插损α_IMUX的关系式为：

P_S-α_TDCM-α_IMUX≥P_optim

根据器件技术条件，α_TDCM最大值为6dB，20波及以下信道间插解复用器的α_IMUX最大值为5dB。目前光模块的P_optium要求大于等于0dBm，为了达到该优化接收光功率，P_S应在11dBm以上。

可以采用两种支持不同波长数的信道间插解复用器，一种波长数是10、另一种波长数是20。对于波长数为10的信道间插解复用器，前级放大器的P_sat应大于21dBm；对于波长数为20的信道间插解复用器，前级放大器的P_sat应大于24dBm，这两种P_sat值按照现有EDFA技术条件都可以达到。

随着技术条件的进步，P_sat根据α_TDCM、α_IMUX、以及P_optium的降低，可以相应降低。

根据以上计算，下面结合附图和实施例详细说明本发明具体实施方式。

本发明采用多个信道间插解复用器与光功率分配器并联构成一个解复用器，如图4所示，包括输入端与光缆连接的第一级掺铒光纤放大器EDFA，第一级掺铒光纤放大器EDFA的输出端直接和光功率分配器的输入端连接，若干个信道间插解复用器与光功率分配器并联构成一个解复用器，且每一个信道间插解复用器与光功率分配器间串联有一个第二级掺铒光纤放大器EDFA。

本发明的基本原理是采用多个大信道间隔的解复用器(信道间插解复用器)并联，每个解复用器的信道间隔相同。假设波带信道间隔为λ，将一个波带分为2^N(N为非零自然数)个间插解复用器时，则每个间插解复用器的端口数为系统最大波长数M/2^N，信道间隔为2^N×λ。

对于将一个波带分为两个间插波长的1:2间插解复用器，信道按照奇偶间插为2λ：

第一个间插解复用器的波长序列为1、3、5、7...2n+1；

第二个间插解复用器的波长序列为2，4，6，8...2n+2；

2n+2＝系统最大波长数M。

对于将一个波带分为四个间插波长的1:4间插解复用器，每个解复用器信道间隔为4λ：第一个间插解复用器的波长序列为1、5、9...4n+1；

第二个间插解复用器的波长序列为2、6、10...4n+2；

第三个间插解复用器的波长序列为3、7、11...4n+3；

第四个间插解复用器的波长序列为4、8、12...4n+4；

4n+4＝系统最大波长数M。

以此类推，对于将一个波带分为2^N个间插波长的1:2^N间插解复用器，每个解复用器信道间隔为2^N×λ：

第一个间插解复用器的波长序列为1、2^N+1、2×2^N+1...n×2^N+1；

第二个间插解复用器的波长序列为；2、2^N+2、2×2^N+2...n×2^N+2；

...；

第2n个间插解复用器的波长序列为；2n、2^N+2n、2×2^N+2n...n×2^N+2n；

n×2^N+2n＝系统最大波长数M。

由于间插解复用器的波长数降低，在同样的EDFA饱和输出功率条件下单波功率将提高10log(2^N)dBm，同时解复用器的插损也将降低。因此只要选择合适的2^N值，就可以满足RxOTU的功率预算，并且由于采用了间插方式，所有的波长资源都可用，不会浪费波长资源。

光功率分配器可以用1:2^N分光器实现，分光器各个输出端口的分光比相同。

如图5所示，2个间插解复用器并联构成了一个40波WDM系统的解复用器，其中一个间插解复用器解复用40波中的奇数波长，另一个间插解复用器解复用40波的偶数波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于24dBm。

如图6所示，4个间插解复用器并联构成了一个40波WDM系统的解复用器(第三个间插解复用器在图中省略未示出)，第一个间插解复用器解复用波长序列为1、5、9...37的波长，第二个间插解复用器解复用波长序列为2、6、10...38的波长、第三个间插解复用器解复用波长序列为3、7、11...39的波长、第四个间插解复用器解复用波长序列为4，8，12...40的波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于24dBm。

如图7所示，4个间插解复用器并联构成了一个80波WDM系统的单级解复用器，第一个间插解复用器解复用波长序列为1、5、9...77的波长，第二个间插解复用器解复用波长序列为2、6、10...78的波长、第三个间插解复用器解复用波长序列为3、7、11...79的波长、第四个间插解复用器解复用波长序列为4，8，12...80的波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于24dBm。

如图8所示，8个间插解复用器并联构成了一个80波WDM系统的单级解复用器(图中示出的为第一、第二和第八个)，第一个间插解复用器解复用波长序列为1、9、17...73的波长，第二个间插解复用器解复用波长序列为2、10、18...74的波长。以此类推，第8个间插解复用器解复用波长序列为8，16，24...80的波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于21dBm。

如图9所示和图10所示，80个波长经奇偶间插复用器解复用为奇数波长和偶数波长，奇数波长和偶数波长再分别进行间插解复用器，构成了一个2级间插解复用方案。

如图9所示，奇数和偶数波长分别采用了2个间插复用器并联，奇数波长通路中第一个间插解复用器解复用波长序列为1、5、9...77的波长、第二个间插解复用器解复用波长序列为3、7、11...79的波长；偶数波长通路中第一个间插解复用器解复用波长序列为2、6、10...78的波长、第二个间插解复用器解复用波长序列为4、8、12...80的波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于24dBm。

如图10所示，奇数和偶数波长分别采用了4个间插复用器并联，奇数波长通路中第一个间插解复用器解复用波长序列为1、9、17...73的波长、第二个间插解复用器解复用波长序列为3、11、19...75的波长，以此类推，第四个间插解复用器解复用波长序列为7、15、23...79的波长；偶数波长通路中第一个间插解复用器解复用波长序列为2、10、18...74的波长、第二个间插解复用器解复用波长序列为4、12、20...76的波长，一次类推，第四个间插解复用器解复用波长序列为8、16、24...80的波长。在该方案中，前级放大器的P_sat应大于21dBm。

采用类似架构，该方案还可用于48波/96波/160波/192波的40Gb/s或100Gb/s WDM系统。

本发明省掉了40Gb/s WDM系统中大量的EDFA模块，将RxOTU接收用EDFA的数量从系统最大波长数M降低到了2^N个，N＝1，2，3，4，对于一个80波的双向点到点WDM系统，采用8个间插解复用器时，就将EDFA的数量从160块降低到16块，节省了144块EDFA，而且没有占用任何波长资源。本发明较大程度的降低了系统成本、减少了系统故障点、提高了系统可靠率、降低了系统耗电量和维护成本。

Claims

1.一种波分复用网络解复用系统，包括输入端与光缆连接的第一级掺铒光纤放大器EDFA，其特征在于：第一级掺铒光纤放大器EDFA的输出端直接和光功率分配器的输入端连接，若干个信道间插解复用器的输入端分别与光功率分配器的若干输出端连接构成一个解复用器，且每一个信道间插解复用器与光功率分配器间串联有一个第二级掺铒光纤放大器EDFA。

2.如权利要求1所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：信道间插解复用器的个数为2^N个；N＝1，2，3，4。

3.如权利要求2所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：信道间插解复用器个数每增加一倍，对于第二级掺铒光纤放大器EDFA的饱和输出光功率的要求降低3dBm。

4.如权利要求1所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：信道间插解复用器的信道间隔相同，且为波分复用网络信道间隔的2^N倍；N＝1，2，3，4。

5.如权利要求1所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：信道间插解复用器的输出端口数为M/2^N；N＝1，2，3，4，M为系统最大波长数。

6.如权利要求1所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：每个信道间插解复用器的起始通道波长依次相差一个波分复用网络的通道间隔。

7.如权利要求1所述的波分复用网络解复用系统，其特征在于：光功率分配器各个输出端口的分光比相同。