光傳輸技術發展非常迅速，特別是線路系統，其傳輸速率的提升是所有技術中最快的，這主要歸功于WDM系統的快速發展。在過去的5年里，沒有任何一種傳輸技術像WDM發展那么迅速。在1997年之前，很少有人明白WDM這個英文縮寫代表什么，而今天則很少有人不明白這3個字母縮寫的含義。

目前超長距離WDM系統傳輸更是受到制造商、運營商的充分關注。所謂超長距離傳輸是不采用電再生中繼的全光傳輸，從而大大減少了光/電轉換次數，降低傳輸成本，提高了系統的傳輸質量和可靠性。實際應用中，無電中繼傳輸距離達到3000km，在實驗室已經達到10000km。這也是向全光傳輸邁出的重要一步。

本文將從WDM技術特點、RAMAN放大器、超強FEC、色散補償等方面討論最新的發展和關鍵技術。

一、光纖與WDM技術

WDM波分復用并不是一個新概念，在光纖通信出現伊始，人們就意識到可以利用光纖的巨大帶寬進行波長復用傳輸，但是在20世紀90年代之前，該技術卻一直沒有重大突破，其主要原因在于TDM的迅速發展，從155Mbit/s到622Mbit/s，再到2.5Gbit/s系統，TDM速率一直以過幾年就翻4倍的速度提高。人們在一種技術進行迅速的時候很少去關注另外的技術。1995年左右，WDM系統的發展出現了轉折，一個重要原因是當時人們在TDM10Gbit/s技術上遇到了挫折，眾多的目光就集中在光信號的復用和處理上，WDM系統才在全球范圍內有了廣泛的應用。

WDM系統的發展離不開光纖，光纖是目前人們發現的頻率響應最好、帶寬最寬、損耗最小的傳輸媒質。它提供了近似無窮無盡的帶寬。另外該媒質硅元素在自然界存在廣泛，比起銅纜等介質要便宜得多。正是有了這種傳輸媒質，人們才有可能進行波長分割處理。從光纖通信發展的幾個階段看，所應用的技術都與光纖有密切聯系。WDM是在光纖上實行的頻分復用技術，更是與光纖有著不可分割的聯系。目前的WDM系統是在1550nm窗口實施的多波長復用技術，因而在深入討論WDM技術以前，有必要討論一下光纖的特性，特別是光纖的帶寬和損耗特性。

由于單模光纖G.652具有內部損耗低、帶寬大、易于升級擴容和成本低的優點，所以從20世紀80年代末起，我國在國家干線網上敷設的都是常規單模光纖。常規石英單模光纖同時具有1550nm和1310nm兩個窗口。

理論上，WDM技術可以利用的單模光纖帶寬達到300nm，即37THz帶寬，即使按照波長間隔為0.8nm（100GHz）計算，理論上也可以開通400個波長的WDM系統，因而目前光纖的帶寬遠遠沒有利用。WDM技術的出現正是為了充分利用這一帶寬，而光纖本身的寬帶寬、低損耗特性也為WDM系統的應用和發展提供了可能。

二、WDM技術及特點

所謂WDM波長復用就是指不同顏色的光（人眼看不見）在同一根光纖中傳輸，就像在自由空間中赤栓黃綠青藍紫七色光都在傳輸，由于它們的光譜成分不同，在大氣中傳輸是各不干擾的。WDM系統傳送的光是不可見光，但它們都在一根光纖中傳輸，每束光占用了一段帶寬，各自無干擾地傳輸，在接收端采用解復用器（等效于光帶通濾波器）將各種顏色的光信號分開。由于在光域上信號頻率差別比較大，人們更喜歡采用波長來定義頻率上的差別，因而稱為波分復用。WDM本質上是光域上的頻分復用FDM技術。每個波長通路通過頻域的分割實現，每個波長通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統采用的波長都是不同的，也就是特定標準波長，為了區別于SDH系統普通波長，有時又稱為彩色光接口，而稱普通光系統的光接口為“白色光口”或“白光口”。

人們在談論WDM系統時，有時會談到DWDM。WDM和DWDM是在不同發展時期對WDM系統的稱呼。在20世紀80年代初，人們想到并首先采用的是在光纖的兩個低損耗窗口1310nm窗口和1550nm窗口各傳送1路光波長信號，也就是1310nm、1550nm兩波分的WDM系統。隨著1550nm窗口EDFA的商用化，WDM系統的相鄰波長間隔變得很窄（一般小于1.6nm），且工作在一個窗口內，共享EDFA光放大器。為了區別于傳統的WDM系統，人們稱這種波長間隔更緊密的WDM系統為密集波分復用系統。所謂密集，是指相鄰波長間隔而言，過去WDM系統是幾十nm的波長間隔，現在的波長間隔只有0.4-2nm。密集波分復用技術其實是波分復用的一種具體表現形式。如果不特指1310nm、1550nm的兩波分WDM系統外，人們談論的WDM系統就是DWDM系統。

WDM系統除了極大地提高傳送容量外，還可以降低系統成本，其主要特點是：（1）可以節約成本。EDFA的透明性可以同時放大多路波長，從而大大減少SDH再生器的數目，降低系統成本。在國家骨干網的傳輸時，距離越長節省成本越多。特別適合于國土龐大的國家。（2）提高系統的可靠性。由于WDM系統大多數是光電器件，而光電器件的可靠性很高，因此系統的可靠性也可以保證。（3）可以提高承載信號的傳輸性能。由于WDM系統大大減少了電子電路的處理，特別是SDH再生中繼器的使用，因此，減少了抖動的積累，另外WDM系統良好的光路設計可以保證SDH客戶信號無誤碼運行。（4）可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍。（5）波分復用通道對數據格式是透明的，即與信號速率有電調制方式無關。一個WDM系統可以承載多種格式的“業務”信號，ATM，IP或者將來有可能出現的信號，WDM系統完成的是透明傳輸，對于“業務”層信號來說，WDM的每個波長就像“虛擬”的光纖一樣。

三、超長距離傳輸

WDM技術并不能保證信號無限距的全光中繼傳輸，目前，2.5G或10G的WDM信號經過400-600多km傳輸后，還需要進行電再生中繼，依賴電再生設備保證傳輸進行再生后重新進行傳輸，但不可避免的是整個系統結構復雜，成本昂貴。在長距離傳輸系統中，再生中繼是加大成本投入的代名詞。所謂電再生距離指的是在兩個電再生站之間所能傳輸的最長距離。對于普通WDM系統來說，一般每經過80km有1個光放大器EDFA對信號進行光放大，要保持比較長的電再生距離，必須盡可能地容許光傳送段的段數。這樣可以大大減少光電轉換次數，從而減少系統成本。

對于WDM系統傳輸來說，目前對傳輸距離造成限制的主要因素是：光信噪比OSNR、色散和非線性。色散的問題可以通過色散補償光纖完成。光信噪比OSNR的受限是通過RAMAN放大器、超強FEC技術的引進而解決的。

光信噪比OSNR是光纖信號與噪聲的比值。OSNR的大小決定了信號質量的優劣。一般對于10Gbit/s信號接收端要求在25dB以上（沒有前向糾錯編碼FEC技術時），光信噪比在WDM系統發送端一般有35-40dB左右，但是經過第1個光放大器后，信號OSNR將有比較明顯的下降，以后每經過一個光放大器EDFA，OSNR都將繼續下降，但下降的速度會逐漸放慢。劣化主要原因在于光放大器在放大信號、噪聲的同時，還引入了新的ASE噪聲，也就是本放大器的噪聲，使總噪聲水平提高，OSNR下降。下降速度逐步放慢的原因在于隨著線路中級聯的放大器數目增加，“基底”噪聲水平提高，僅增加一個EDFA ASE對總噪聲水平的影響不大。

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