CN1489304A - 色散位移光纤c波段波分信号传输波长选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了色散位移光纤(G.653光纤)C波段波分信号传输波长选择方法，该方法首先将需要传输的密集波分复用(DWDM)信号分组，将每个信号组设置在远离色散位移光纤零色散波长的波带内，设置时，使上述每个信号组中的每一个信号的信道呈完全不等间隔分布，然后确定每组中每一个信号信道的波长，在确定波长时，可以在希望与之兼容的系统，例如G.652光纤或G.655光纤C波段320G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长；采用上述方案进行光信号的传输需要的总带宽较小，传输的波分信号较多、成本低且易于实现，与现有系统兼容性好。

Description

色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法

技术领域

本发明涉及光通信系统中的光信号波长的选择方法，具体地说涉及色散位移光纤(G.653光纤)C波段波分信号传输波长选择方法。

背景技术

在光传输系统中，四波混频(FWM)效应会给光信号的传输带来不良影响。所谓四波混频(FWM)效应，是指两个或三个不同波长的光波相互作用而导致在其它波长上产生混频产物或边带的新光波的效应，这些新产生的光频成分和由此引起的光能量在频率上的转移会影响正常的通信。

在一个密集波分复用(DWDM)系统中，如果有三个频率分别为F₁、F₂和F₃的信号光，则通过FWM效应产生的新的光波的频率为f_ijk＝F_i+F_j-F_k，公式中i、j和k可以分别表示1、2和3中的任何一个值。由此可见，通过FWM效应会产生大量的新的光波，降低了原有的信号光的功率。如果这三个信号光的信道间隔相等，如图1所示，这些新产生的光波就会有部分和原有的三个信号光重合，对信号光产生严重的同频串扰，从而严重影响光传输系统的性能。

对于G.653光纤来说，由于该光纤C波段(192.1-196.1THz)色散系数在零附近，有效面积很小、非线性系数高，因此C波段波分DWDM信号在G.653光纤中进行传输时会产生严重的四波混频FWM效应，通过四波混频效应产生的新的光波一方面落在原有的DWDM信号上，导致严重的同频串扰或异频串扰，另一方面，大大降低了原有的DWDM信号的功率，导致系统光信噪比(OSNR)的降低，最终导致波分信号在接收端无法接收，因而在G.653光纤上传输C波段DWDM信号非常困难。由于在全球范围内，有大量的运营商铺设了大量的G.653光纤，并且波分复用是提高传输带宽的主要方式，因此为了充分利用已经铺设的G.653光纤，需要解决G.653光纤C波段波分信号传输问题，同时要求G.653光纤C波段波分系统和G.652及G.655光纤C波段波分系统具有良好的兼容性。

事实上，对于图1所示的三个信号光来说，只要信道间隔完全不相等，参考图2，这些新产生的光波中的任何一波都不可能原有的三个信号光重合，不会对信号光产生严重的同频串扰，从而对系统的性能影响较小。在DWDM光传输系统中，对于N个光信号波长，由于FWM作用，可能产生 $M=\frac{1}{2}{N}^2(N-1)$ 个频率分量，因此，FWM效应对DWDM系统的影响随传输的波长数量增加迅速增大，因而在G.653光纤上传输C波段DWDM信号非常困难。

从图2中可以看出，如果DWDM信号信道完全不等间隔分布，则不会对信号光产生严重的同频串扰，从而使FWM对系统的性能影响较小。目前国际上解决在G.653光纤上传输C波段DWDM信号的方案，是通过信道完全不等间隔法在G.653光纤中传输8波DWDM信号，其信道频率分配参考国际电信联盟电信标准部(ITU-T)的ITU-T G.692 APPENDIX V标准。这种利用信道的完全不等间隔分布的方法，使得新产生的光波不落在原有8波信道上，这样就可以减小串扰的影响同时抑制FWM效应的强度，提高DWDM信号的OSNR，从而提高系统性能。在ITU-T G.692 APPENDIX V标准中，给出了C波段8波DWDM信号的三种信道间隔方案，第一种方案的信道间隔为25GHz的整数倍，此时系统需要的总带宽最小为56*25GHz即1400GHz；第二种方案的信道间隔为50GHz的整数倍，此时系统需要的总带宽最小为43*50GHz即2150GHz；第三种方案的信道间隔为100GHz的整数倍，此时系统需要的总带宽最小为39*100GHz即3900GHz。第一种和第二种方案的需要的带宽小，但是由于信道间隔不是100GHz的整数倍，无法和现有的ITU-T G.692及我国的YD/T 1143-2001中规定的320G系统兼容，需要专用的波分复用/解复用器，并且需要更改波长转换设备，实现起来也比较困难。而第三种方案的信道间隔虽然是100GHz的整数倍，但是此时系统需要的总带宽为3900GHz，而在G.652及G.655光纤C波段320G DWDM系统中，总带宽只有3100GHz，只有部分信道可以实现重合，因此也无法完全兼容，也需要专用的波分复用/解复用器和更改波长转换设备，和更改放大器性能参数，实现起来同样也比较困难。同时，在ITU-T G.692 APPENDIXV标准的信道完全不等间隔方案中，只有G.653光纤的8波的DWDM传输系统信道间隔参考，没有12波G.653光纤的DWDM传输系统信道间隔参考。

由上可知，现有的G.653光纤C波段波分信号传输波长选择方案使得能够在G.653光纤上进行C波段8波的DWDM传输，但是需要的带宽大，无法和现有的G.652及G.655光纤C波段320G系统兼容，还需要专用的波分复用/解复用器和波长转换设备和更改放大器性能参数，实现起来困难并且成本高，同时，上述方案没有给出在G.653光纤上进行更多波的DWDM传输方案，例如12波，这导致光资源没有被更充分地利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，使用该方法进行光信号的传输需要的总带宽较小，传输的波分信号较多、成本低且易于实现，与现有系统兼容性好。

为达到上述目的，本发明提供的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，包括下述步骤：

步骤1：将需要传输的密集波分复用(DWDM)信号分组，使上述每个信号组中的每一个信号的信道呈完全不等间隔分布；

步骤2：确定每组中每一个信号信道的波长。

在步骤1中，将每个信号组设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的波带内。具体说，在步骤1中，将所述信号组相对于系统总带宽的中心对称设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长两侧的蓝波带和红波带内。也可以将所述信号组设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的蓝波带或红波带内。

步骤1中还包括，根据系统的性能要求确定信号组之间的最小信道间隔以及每个信号组的最小带宽。

步骤2所述确定每组中每一个信号信道的波长，是在普通单模光纤(G.652光纤)或非零色散位移光纤(G.655光纤)C波段320G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长，也可以是在普通单模光纤(G.652光纤)或非零色散位移光纤(G.655光纤)C波段400G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长。

与现有技术相比，由于本发明通过将DWDM信号组设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的波带内，即零色散波长两侧的蓝波带和红波带内，且信号组中的每一个信号的信道呈不等间隔分布，既解决了FWM效应对光传输系统性能的影响，又在需要的总带宽尽可能小的同时，传输更多的波分信号；同时，在希望与之兼容的系统中确定满足条件的波长的方法，可以解决系统兼容问题，例如与现有G.652或G.655光纤C波段320G系统完全兼容，这样，在现有的320G系统上可以不做任何修改，就可以充分利用现有的G.653光纤资源传输波分信号，实验表明，在上述两个光纤的320G系统中按照本发明的方法选择传输波长，可以分别达到80Gb/s*520km和120Gb/s*464km传输能力，因此系统成本低且易于实现。由于采用上述方案可以充分利用现有的大量铺设的G.653光纤资源，不需要再铺设新的光纤光缆，传输系统的带宽也很大，传输距离也较长，因此系统总成本非常低廉，使用方便灵活。

附图说明

图1是信道等间隔分布的三个信号光产生的四波混频图；

图2是信道完全不等间隔分布的三个信号光产生的四波混频图；

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细的描述。

为解决现有技术存在的问题，本发明采用了下述方案：

由于G.653光纤的零色散波长在1550nm左右，为了抑制FWM效应，要尽量避免使用1550nm附近的波长区域，而要使用色散尽量大的波长区域，也就是1550nm两端的蓝波带和红波带，并且蓝波带和红波带要尽量远离零色散波长。因此，把需要传输的DWDM信号分组，并根据系统的性能要求确定信号组之间的最小信道间隔以及每个信号组的最小带宽，例如可以按照信号传输距离和误码的要求，以实验或经验决定，也可以说这个最小间隔是在满足信号正常传输的条件下给出的。上述设置每个信号组的最小带宽，是由于在信号组内部要完全不等间隔，而实现完全不等间隔的方法很多，为了信号组之间的考虑，信号组之间应该有一个最小带宽。在每组的带宽最小的条件下，信号组要相对于系统总带宽的中心对称设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的波带内，即尽可能对称设置在尽量远离零色散波长的蓝波带和红波带内，以充分利用光纤资源，同时要满足信号组中的每一个信号的信道呈完全不等间隔分布，也就是每组内部信道之间产生的新波长不落在每组原有的信道上，同时在系统总带宽允许的要求下，力求各组之间的信道间隔最大，并且使每个信号组中的每一个信号的信道呈完全不等间隔分布；这样，由于FWM效应和信道间隔成平方反比关系，因此各组之间的FWM效应可以很小。需要说明的是，各组之间的信道间隔指的是各组最相邻的波长间隔。当然，也可以将所述信号组以不对称的方式设置，即设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的蓝波带或红波带内。

实际中，在信号组之间的最小信道间隔确定后，只要信号组之间的间隔大于上述最小信道间隔，就能够满足系统的需求，因此信号组之间的信道间隔可以是不固定的，即信号组之间的信道间隔可以在最大信道间隔和最小间隔之间整体移动。由于系统兼容的需要，这里所述的最大信道间隔有总带宽的限制。

按照上述方案可以确定每组中每一个信号信道的波长。这样确定的波长可以有很多组。但是如果考虑到与现有系统的兼容性，例如，与G.652或G.655光纤C波段320G DWDM波分系统完全兼容，也就是各个波长完全相同，并且总带宽为3100GHz。则在确定每个信号组中每一个信号信道的波长时，就可以在G.652光纤或G.655光纤C波段320G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长。当然也可以是在G.652光纤或G.655光纤C波段400G DWDM系统中的波长中选择适合的波长。

本例中希望与之兼容的320G系统为一个每波速率为10G共32波(32波*10G/波)的密集波分复用系统，每两波之间的频率间隔为100GHz，它的波长满足ITU-T G.692建议。由于ITU-T G.692建议有奇数波长和偶数波长，他们之间相邻的每两波相差50GHz。在本例的波长选择方案中，我们所用的是偶数波长，但对于奇数波长也同样实用。也就是在320G密集波分复用(DWDM)系统中的偶数波长中选择，通过上述分组不等间隔方案，G.653光纤C波段8波最佳DWDM系统的波长可以确定为：

第一组(单位：THz)	195.2	195	194.7	194.3
					第二组(单位：THz)	192.1	192.3	192.6	193

第一组与第二组是相对于系统总带宽的中心对称分布的，波长间隔分别为200G、300G、400G，第一组可以统称为蓝波带，第二组可以统称为红波带，两组之间的相邻信道间隔为1200GHz，由于这个间隔非常大，第一组和第二组之间的FWM效应非常小，同时由于第一组和第二组各组内部信道都是完全不等间隔，由于上述各组内部通过FWM效应产生的新波就不会落在各组原有的信道上，从而可以大大抑制FWM效应对系统性能的影响。同时，蓝波带和红波带两组之间的信道间隔为1200GHz，这是和C波段320G系统完全兼容时可以得到的最大间隔。假设事先根据系统的性能要求确定信号组之间的最小信道间隔为800GHz，则实际上述两个信号组之间的信道间隔可以在800GHz到1200GHz变动，也就是说，蓝波带可以向红波带，而红波带可以向蓝波带进行整体的平移，只要保证蓝波带和红波带之间的信道间隔不小于800GHz，都可以满足系统要求，但是在蓝波带和红波带之间的信道间隔为1200GHz时也就是按照上表的波长方案时可以得到最佳的8波系统性能。

采用本发明的分组不等间隔方案，得到的G.653光纤C波段12波最佳DWDM系统的波长为：

第一组(单位：THz)	195.2	195.1	194.9
				第二组(单位：THz)	194.5	194.3	194.2
第三组(单位：THz)	193.1	193	192.8
				第四组(单位：THz)	192.4	192.2	192.1

上表中的第一组与第二组是对称分布的，波长间隔分别为100G、200G，两组之间的相邻信道间隔为400GHz，可以统称为蓝波带；第三组与第四组也是对称分布的，波长间隔分别为100G、200G，两组之间的相邻信道间隔为400GHz，可以统称为红波带，同时，第一组与第二组组成的6个波和第三组与第四组组成的6个波相对于系统总带宽的中心也是对称分布的，两个6波之间的相邻信道间隔为1100GHz，由于两个6波之间的相邻信道间隔已足够大，因此，这两个6波之间的FWM影响很小，同时由于各组内部的三波是完全不等间隔，加上每组只有3波，而第一组与第二组和第三组与第四组相邻信道间隔各有400GHz，因此可以有有效的抑制FWM效应对系统性能的影响。

上表蓝波带和红波带两组之间的信道间隔为1100GHz，这是和C波段320G系统完全兼容时可以得到的最大间隔，假设事先根据系统的性能要求确定信号组之间的最小信道间隔也为800GHz，实际这个信道间隔也可以在800GHz到1100GHz变动，也就是说，蓝波带可以向红波带，而红波带可以向蓝波带进行整体的平移动，只要保证蓝波带和红波带之间的信道间隔不小于800GHz。同时，蓝波带的两个小组和红波带的两个小组之间的信道间隔为400GHz，这个信道间隔是最小间隔，只要满足不小于400GHz的条件，并且蓝波带和红波带之间的信道间隔不小于800GHz，这些都是可以变化的，并且都可以满足系统要求，但是在蓝波带和红波带之间的信道间隔为1100GHz时也就是按照上表的波长方案时可以得到最佳的12波系统性能。

实验表明，在本发明的G.653光纤C波段8波和12波系统中，在同步数字系列(SDH)系统中信号为10Gb/s并且使用FEC(前向纠错)功能时，每个信道的通道代价都小于2dB，并且满足长期稳定运行的要求，在SDH为2.5G b/s信号时，每个信道的通道代价同样都小于2dB，都完全符合估计电联电信标准部(ITU-T)和我国等各种国际国内标准。

可见，如果采用与现有的G.652或G.655光纤C波段320G系统完全兼容的的要求设置信号组的波长，能够成功解决下述问题：

1、和现有的G.652及G.655光纤C波段320G系统完全兼容的在G.653光纤上的8波DWDM传输方案，无需任何专用的波分复用/解复用器、波长转换设备和放大器等，对现有的320G系统不作任何改动。

2、和现有的G.652及G.655光纤C波段320G系统完全兼容的在G.653光纤上的12波DWDM传输方案，无需任何专用的波分复用/解复用器、波长转换设备和放大器等，对现有的320G系统不作任何改动。

Claims (9)

1、色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，包括下述步骤：

步骤1：将需要传输的密集波分复用(DWDM)信号分组，使上述每个信号组中的每一个信号的信道呈完全不等间隔分布；

步骤2：确定每组中每一个信号信道的波长。

2、根据权利要求1所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：在步骤1中，将所述信号组相对于系统总带宽的中心对称设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长两侧的蓝波带和红波带内。

3、根据权利要求1所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：在步骤1中，将所述信号组设置在远离色散位移光纤(G.653光纤)零色散波长的蓝波带或红波带内。

4、根据权利要求2所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：步骤1中还包括，根据系统的性能要求确定信号组之间的最小信道间隔以及每个信号组的最小带宽。

5、根据权利要求4所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：信号组之间的信道间隔在最大信道间隔和最小间隔之间整体移动。

6、根据权利要求1、2或4所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：步骤2所述确定每组中每一个信号信道的波长，是在普通单模光纤(G.652光纤)或非零色散位移光纤(G.655光纤)C波段320G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长。

7、根据权利要求1、2或4所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于：步骤2所述确定每组中每一个信号信道的波长，是在普通单模光纤(G.652光纤)或非零色散位移光纤(G.655光纤)C波段400G密集波分复用(DWDM)系统中的波长中选择适合的波长。

8、根据权利要求6所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于，所述选择适合的波长，是在320G密集波分复用(DWDM)系统中的偶数波长中选择，具体为：

第一组波长：195.2THz、195THz、194.7THz、194.3THz；

第二组波长：192.1THz、192.3THz、192.6THz、193THz。

9、根据权利要求6所述的色散位移光纤C波段波分信号传输波长选择方法，其特征在于，所述选择适合的波长，是在320G密集波分复用(DWDM)系统中的偶数波长中选择，具体为：

第一组波长：195.2THz、195.1THz、194.9THz；

第二组波长：194.5THz、194.3THz、194.2THz；

第三组波长：193.1THz、193THz、192.8THz；

第四组波长：192.4THz、192.2THz、192.1THz。

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