對密集波分復用(DWDM)系統,有的可達上百個通道的應用,要占用一定波段范圍,這個范圍主要是盡可能的不要受到光纖截止波長及衰減與色散特性的影響;要使每個通道的波長應避免波道間的相互影響;還要適應光放大器特性的需要等。為此,密集波分復用(DWDM)系統的中心波長光譜柵格是由ITU-T G.692、G.694.1等建議所規范,我國相關標準結合國內通信網絡的實際情況,參照ITU-T相關建議,也給出了相應的規范要求。
一、G.694.1的要求
ITU-T建議G.694.1《WDM應用的光譜柵格:DWDM頻率柵格》定義了頻率柵格支持從12.5 GHz到100 GHz以及更寬(100 GHz的整數倍數)的各種固定通道間隔以及一個靈活的柵格。不均勻的通道間隔也允許使用其固定格柵。其中對于固定柵格,給出了基于C波段和L波段的,以193.1THz為參考頻率的,通道間隔為12.5GHz、25GHz、50GHz、100GHz或更高的DWDM柵格的標稱中心頻率,可以表示為:
193.1 + n×S THz
式中:n為通道數,是正整數或負整數,包括0;S為通道間隔(spacing),其取值為0.0125 THz、0.025 THz、0.05 THz和0.1 THz或更高(0.1 THz的整倍數)。根據上式,G.694.1的表1分別給出了DWDM柵格的標稱中心頻率的示例,表中所示的端點僅用于說明,并非規范。同時G.694.1還定義了一種靈活的DWDM柵格。若要具體了解標稱中心頻率柵格配置請查閱G.694.1建議原文,見附件1。
另外,波長λ與頻率f間的換算使用下式(c為真空中的光速,取值為2.99792458×108m/s):
λ = c/f
附件1:G.694.1(02/2012)《WDM應用的光譜柵格:DWDM頻率柵格》
二、G.692的要求
ITU-T建議 G.692《帶光放大器的多通道系統的光接口》,依據G.694.1的規范的DWDM柵格規則,選取了S = 0.05 THz和0.1 THz或更高,作為帶光放大器的多通道系統(即DWDM系統)的通道間隔,其標稱中心頻率為:
193.1 + n×0.05 THz 或 193.1 + n×0.1 THz或更高
為此,在G.692的附錄A中給出了摻鉺光纖放大器(EDFA)增益區域的50GHz和100GHz或更高的柵格頻率表,表中所示的端點僅用于說明,并非規范,多通道系統的未來發展預計將包括超過這些限制的頻率。同時,建議在G.652/G.655纖上應用的通道中心頻率的選擇見附件III的表III.1;建議在G.653纖上應用的通道中心頻率的選擇見附件IV的表IV.1。若要具體了解G.692規范的這些柵格頻率或波長的請查閱G.692的原文。
欲詳細了解G.692建議原文的請進入。
為了避免四波混頻效應(FWM)的影響,G.692中采用了等間隔和不等間隔兩種配置方案,不等間隔方案是可以避免FWM的影響的。鑒于使用G.652和G.655光纖的WDM系統中沒有觀察到FWM的明顯影響,因此G.692建議選用等間隔配置的標準中心波長;而使用G.653光纖的WDM系統中,由于FWM而引起信道間的串擾,因此G.692建議選用的標準中心波長為不等間隔配置。
DWDM系統的標稱中心頻率與實際中心頻率之差稱為中心頻率偏差,一般是由光源啁啾、數據速率、SPM(自相位調制)展寬、環境條件變化和老化效應等引起。G.692規范了在系統壽命終結時允許的最大中心頻率偏差要求(分為等間隔和不等間隔兩種情況),詳見下表2。
表2:G.692規范的在WDM系統壽命終結時的最大中心頻率偏差要求
三、我國標準對WDM系統中心波長的分配使用要求
1、YDN 120的要求
我國通信行業現行標準YDN 120-1999《光波分復用系統總體技術要求(暫行規定)》依據G.692等建議,并結合我國網絡的具體情況規定,對于通道間隔我國只選擇等間隔,而不選擇不等間隔。同時規定選用了G.692規定的C波段,以50GHz和100GHz或更高的柵格標稱中心頻率表(YDN 120的表2);和G.692規定的適用于G.652和G.655光纖應用的每個通道的中心頻率(YDN 120的表3)。另外,還規定了16通路和8通路所使用的中心頻率分配(16波為100 GHz通道間隔;8波為200 GHz通道間隔),詳見下表3-1(YDN 120的表4),同時給出了最大中心頻率偏移(壽命終了值)為±20GHz(16波)和±200GHz(8波)。
表3-1:16/8波的WDM傳輸系統的標稱中心頻率
欲詳細了解YDN 120標準原文的請進入。
2、GB/T 51152的要求
我國國家工程建設標準GB/T 51152-2015《光波分復用(WDM)光纖傳輸系統工程設計規范》,依據ITU-T的G.692等建議和YDN 120等通信行業標準,從我國WDM網絡組織建設角度,規定了基于C波段的32/40通路(100GHz通道間隔)和80通路(50GHz通道間隔)的DWDM系統中心頻率與中心波長的分配方案(GB/T 51152的表4.3.1-1和表4.3.1-2),若要詳細了解的請查閱該建設標準的原文。由于實際工程中需要經常使用波長序號,大多數供應商設備均支持從192.3~196.5THz的波道,為了工程應用方便,該建設標準在表中按照波長從小到大的順序對波長序號進行了統一。
欲詳細了解GB/T 51152標準原文的請進入。
四、關于WDM系統中心波長的相關常識
1、為什么選用在C波段
我們知道,光纖有兩個長波長的低損耗窗口,即1310nm窗口和1550nm窗口,均可用于光信號的傳輸。由G.692的附錄A中給出DWDM系統柵格頻率表可知,其目前選用的波長范圍從1528.77nm~1560.61nm,正好在單模光纖傳輸波段的C波段(1530nm~1565nm)。這是因為G.692規范的帶光放大器的多通道系統的光接口,所使用的光放大器常用的是摻鉺光纖放大器(EDFA),而EDFA的工作波長范圍通常是C波段,其在C波段內有較寬范圍的平坦增益曲線,故DWDM系統的工作波長自然選擇在C波段內。在這有限的波長范圍內如何有效地進行通道分配,關系到提高帶寬資源的利用率及減少相鄰通道間非線性影響等。
2、為什么選擇193.1THz參考(絕對頻率參考AFR)
選擇193.1THz作為頻率柵格的參考頻率比基于任何特殊物質的絕對頻率參考(AFR,Absolute frequency reference)(對于不同的應用需要選擇特定的AFR)更好,這是因為193.1THz值處于幾條AFR線附近。一個光頻率參考可以為光信號提供較高的頻率精度和頻率穩定度,具體的頻率精度和頻率穩定度正在研究當中。這兩者都應符合理想的頻率標準,包括碘穩定氦-氖激光器和甲烷穩定氦-氖激光器。AFR可以被用于下表4-2所示的應用。
表4-2:AFR的應用
AFR的要求可以用頻率和真空光波長來表示。AFR精確度指AFR信號對于理想頻率的長期頻率便宜(長期是指AFR預定的工作時間)。頻率精度包括溫度、濕度和其它環境條件可能引起的頻率變化,也包括了理想頻率標準的穩定性、可重復性和跟蹤能力。
3、為什么選擇50GHz和100GHz通道間隔
根據以下考慮,選擇了最小的通道間距為100 GHz,隨后為50 GHz:首先,大家同意信道間距應該是25ghz的倍數。我們確定,100 GHz(隨后是50 GHz)的最小通道間距為滿足各種G.692應用要求提供了靈活性。最小通道間距的倍數可以滿足可用的EDFA增益譜和容量等要求。其次是確定最小通道間距的技術限制(即濾波器和源公差),這種方法試圖充分利用技術,而不是強加與特定應用相關的限制。基于此考慮的最小通道間隔為125 GHz和150 GHz。根據這些技術預測,選擇100GHz,然后選擇50GHz,作為最小通道間距,這意味著這些間隔可能只適用于G.692應用的一個子集。
4、對于間隔系列的選擇
對于間隔系列的選擇應滿足下表4-4所示的5項要求。
表4-4:DWDM系統通道間隔系列的選擇要求