ＤＷＤＭ光传输系统应用测试研究

［摘要］DWDM技术的迅速发展推动了基于波长业务的包括光传输、光交换在内的全光网络的出现。文章在分析DWDM测试主要内容的基础上，重点针对实际DWDM光传输网络进行测试研究，目的在于完善传输网的安全性管理，提升业务承载能力。

［关键词］DWDM；光传输系统；应用；测试

［作者简介］邹伟东，广东电信龙川分公司，研究方向：光通信， 广东龙川，517300

［中图分类号］ TP393［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-7723（2008）09-0032-0004

一、引言

多媒体通信业务的出现，个人电脑和因特网的发展以及移动电话等个人通信业务的普及对传输网的容量要求越来越大。为了满足日益增加带宽的需求，DWDM技术应运而生。DWDM技术在传输网中引入了新的层次，进一步增加了网络结构的复杂性。SDH的自愈环的保护作用只局限在SDH的层面，而大部分DWDM传输网并没有采用保护机制。随着DWDM工程大规模地发展，传输网带宽的提高和网络日趋复杂。如何有效测试DWDM光传输系统，切实保障系统安全便成为电信运营商必须面对的重要问题。

二、DWDM系统测试概述

DWDM系统是一种光域的模拟系统，主要包括光中继站、光终端站、光分插复用器等。DWDM传输系统的主要对象包括光传送段、光复用段和光通道。在常规SDH系统中，主要是进行数字信号的性能测量，如误码、抖动性能等，监测的模拟量基本上限制在发送机的发送光功率和接收光功率等。DWDM系统的测试旨在测试验证系统的性能、运行情况。在工程应用中，根据测试目的不同，DWDM系统测试可分为工厂验收测试、工程验收测试和维护测试。工厂验收的测试项目最多最详尽；工程验收的测试项目主要关注的是系统安装后各个参考点的光接口特性参数、系统性能；维护测试的项目相对更少，主要是关注一些能够测试且对系统性能有较大影响的测试项目。

在DWDM系统的不同参考点可以测试的参数是不同的， DWDM系统产品都在OA的输入或输出端口有在线监测端口，可以测量每通路信号的光信噪比、中心波长和光功率。其他可以进行的性能测试，如误码和抖动特性等，都需要对整个系统测试。根据DWDM系统设备资料，在线监测端口分出的光功率约为输入光功率的1%左右，但这个比例并不精确。因此，在日常维护测试时可得到通路中心波长和光信噪比的精确值，但测出的光功率值并不是输入光信号光功率的实际数值，而是分出的小部分光的功率。因此，需要在系统开始投入运行时在每个监测端口都测出一个光功率的值，作为今后维护测试中的基准，将以后维护测试过程中测出的光功率值与之比较就可以大概知道系统光功率的劣化程度。

三、DWDM系统测试主要内容

DWDM系统测试包括多种测试内容，本文重点对主光通道测试和光通道代价测试两部分进行详细阐述，具体测试内容如下。

（一）主光通道测试

DWDM系统的主光通道是指波分复用系统的复用器和功率放大器的输出端参考点MPI-S与接收端前置放大器和解复用器之前的参考点MPI-R之间的通道。

1.MPI-S点每通道输出光功率：每条通道输出光功率指的是每条通道的平均发送光功率，将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-S点测量每条通道输出的光功率。OLS 400G设备的光放大机盘提供有两个监测接口，可以供测试使用。

2.MPI-S点总输出光功率：总发送光功率是指在参考点MPI-S处的所有通道的总发送光功率，将光功率计接入到MPI-S点，测试总的发送光功率。OLS 400G设备OA机盘的监测口为总光信号分光出来的信号，所有实际总光功率=测量值＋23dBm(或20dBm，因监测口不同而采用不同的值)。

3.MPI-S点各通道的光信噪比：光信噪比是将光信道的信号功率Pn和该频率点的噪声功率Ps进行比较，来表示信号质量的好坏，可以用公式表示：OSNR= 1g (Pn/Ps)。将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-S点测量每条通道的光信噪比。

4.MPI-S点各通道信号功率的最大差异：同一时间内在MPI-S点给定的光分辨率带宽内，将各个通道的平均光功率进行比较，最大功率与最小功率的差值，即为MPI-S点各通道信号功率的最大差异。为了达到更好的传输效果，这一值应尽可能小一些。将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-S点测量每条通道的输出光功率，经计算最大与最小功率的差值得出结果。

5.MPI-R点各通道的输入光功率：各通道输入光功率指的是在参考点MPI-R处通道的平均输入光功率，将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-R点测量各通道的输出光功率。

6.MPI-R点总输入光功率：MPI-R点总输入光功率是指在参考点MPI-S处各通道的总接收光功率将光功率计接入到MPI-S点，测试总的发送光功率。OLS 400G设备实际总光功率=测量值＋23dBm(或20dBm ) 。

7.MPI-R点各通道的光信噪比：将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-R点测量每条通道的光信噪比。

8.MPI-R点各通道信号功率的最大差异：将多波长计或光谱分析仪接入到MPI-R点测量每条通道的输出光功率，经计算最大与最小功率的差值得出结果。

（二）光通道代价测试

光通道代价是指光信号在传输过程中由于色散、非线性等因素导致的接收机灵敏度的变化，也就是系统接入光通道和不接入光通道时接收机灵敏度的差值。光通道代价测试示意图如图1 所示。将SDH分析仪、可变衰耗器、光功率计接好后，先将可变衰耗器的衰耗值调至0，此时经光功率计测得功率值P0。然后，逐渐加大可变衰耗器得损耗值，直至SDH分析仪即将出现误码的临界时，经光功率计测得功率值P1，计算得出光通道代价二P0-P1。

四、DWDM系统工程验证测试

DWDM系统参数主要可以分为工程测试参数、维护测试参数，相应整个测试过程共分为两部分，对工程的参数设计验证和维护参数测试。本论文结合某省实际DWDM光传输系统，分别针对工程的参数设计验证和维护参数测试中的关键测试环节进行实际测试，具体测试内容如下。

（一）光放段的长度与光线路放大器设定的增益匹配测试

波分传输系统设有终端站、转接站、再生站和光放站，组成了复用段、再生段与光放段。终端站和转接站根据网络结构和通路组织的安排配置。在该两种站内配置DWDM的合波器、分波器、波长转换器以及SDH的终端复用器或分插复用器等设备。再生站和光放站根据DWDM设备的传输技术要求与所用光纤的技术性能配置。在再生站内配置合波器、分波器、具有3R功能的波长转换器或SDH的再生器。在光放站内配置符合增益要求的光放大器。DWDM系统的光放段配置，多数厂商均按等增益进行设计。以再生段为单元，再生段内各个光线路放大器均设计为等增益工作方式，各光线路放大器的输出功率电平及其接收灵敏度均相同。光放段的长度按光线路放大器设定的增益种类配置。8波、16波DWDM的光放大器的增益有22 dB、30 dB、33 dB、44dB等多种。某省朗讯OLS 400G省内干线传输网工程所用的放大器的增益有24 dB、25 dB、 28 dB。放大器的增益类型可通过下式计算确定：

G=L（ar+ac+as）+Ac （4.1）

上式中：G——光放段放大器增益（dB）；L——光放段光缆长度（KM）； ar——光缆的光纤衰减系数（dB/ KM）；ac——光缆的维修余量（dB/ KM）；as ——光纤接头平均衰减（dB/ KM）； Ac——光纤连接器衰减（dB/ KM）。

工程中使用G.652单模光纤，工作波长1550nm，式（4.1）中个各参数取值如下：ar=0.22 dB/ KM；ac=0.04 dB/ KM；as=0.04 dB/ KM； Ac按1个连接器为0.5 dB。

选取光波段长度为90KM，目前工程设计放大器增益为28 dB。经测试G=27.5<28 dB，满足工程需要。

（二）光信噪比测试

单纯测量每通路信号的光功率并不能完全反映系统的工作情况，有可能信号光功率很高，但ASE噪声也与它相当，实际上信号的劣化已很明显，但光功率反映不出来，所以在DWDM系统中引入了光信噪比的概念。信噪比(SNR)是DWDM系统中最重要的参数之一，它反映通道的整体性能，具体测试结果如表1所示：

（三）增益倾斜测试

增益倾斜反映出大多数光放大器的非线性。由于某些波长会比其他一些波长更为放大，因而调节放大器以保证通过所有的波长都有一个固定的增益是十分重要的。如果波长以不同强度放大，那就会产生一个所谓阴极效应，从而导致较弱放大的信号消失。调节放大器以避免信道被不均衡放大，否则会导致不同的信噪通过信道，并有可能在相邻的信道中产生串音。增益倾斜最好用光谱分析仪来测试。

（四）功率测试

光功率计是光系统的常用测试仪，主要用于测量某个波长区域内的总功率，一般光功率计都有波长区的选择，在WDM系统的测试当中，波长区应选择为1550nm。另外，需要注意的问题是光功率计的输入功率范围。目前使用的光功率计大部分是用来测量+l0dBm以下的总光功率，而WDM系统主光通道上的总光功率一般会达到+14dBm, +17dBm，甚至+20dBm。对于测量这样高功率的系统，应当在测试端口和仪表之间串接光衰耗器，使得仪表的输入光功率低于它能够接收的最大光功率。对于最大接收光功率较高的光功率计，如果系统的最大光总功率低于这个值就可以直接用光功率计进行测试，而无需使用光衰耗器。在用光功率计测量主光通道的总输出光功率时应先了解光功率计的最大接收光功率和系统主光通道上的最大光功率值，以决定是否需要采用光衰耗器，避免对仪表造成伤害。

［参考文献］

［1］郑玉甫.光纤通信原理与技术［M］.兰州:兰州大学出版社,2006.

［2］孙学军,张述军,等.DWDM传输系统原理与测试［M］.北京:人民邮电出版社,2000.

［3］邓忠礼.光同步传送网和波分复用系统［M］.北京:北方交通大学出版社,清华大学出版社,2003.

［4］金明晔,等.DWDM技术原理与应用［M］.北京:电子工业出版社,2003.

［5］辛化梅,李忠.论光纤通信技术的现状及发展［J］.山东师范大学学报,2003,（4）.