02 DWDM色散补偿和光功率调试24P文档格式.docx

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图1.1-3偏振模色散

偏振模色散具有随机性，与具有确定性的色度色散不同，其值与光纤制作工艺、材料、传输线路长度和应用环境等因素密切相关。

一.1.2色散对DWDM系统的影响

图1.1-4色度色散的影响

图1.1-5偏振模色散的影响

光纤的色散现象对光纤通信极为不利。

图1.1-4和图1.1-5表示了色度色散和偏振模色散对光脉冲信号的影响。

数字信号的频谱在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰。

为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，减少传输复用波道数，从而限制了系统的通信容量。

另一方面，光脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而增加。

为了避免出现误码，光纤的传输距离会受到限制。

光模块本身在设计时对色散都有一定的容限范围，系统色散如果超出该范围，业务就会产生误码。

一.2DWDM系统对色散的要求

光纤的色散用色散系数来衡量，色散系数的单位为pass/nm/km，表1.2-1列举了不同类型单模光纤的色散系数。

色度色散大小与系统速率的平方成正比，并且具有累积性。

对于G.652光纤来说，如果采用800ps/nm的光模块，10Gbit/s信号的色散受限距离约为40km，而40Gbit/s信号的色散受限距离仅有不到10km；

2.5G速率的光模块色散容限值比较大，传输距离往往比较远，一般不需要进行色散补偿，以12800ps/nm的光模块来说，2.5Gbit/s系统允许超长无电中继的传输距离可以达到640km。

10G速率以上的光模块色散容限值都比较小，必须在信号传输一段距离后进行色散补偿。

PMD色散是一个随机量，系统本身无法通过什么方法来减少或者消除其影响。

PMD色散对信号速率低于10G的系统影响不大，超过10G的系统在开局时必须对PMD色散进行测量。

表1.2-1色散系数

光纤类型

色散系数推荐值（ps/nm·

km）

@1530nm

@1550nm

@1560nm

G.652

15.9

17

17.6

G.655（LEAF）

2.5

4.2

5.1

一.3DWDM色散补偿原则

色散补偿必须根据光纤类型、传输距离等精确配置。

从光传输原理来看，允许系统存在一定色散可以有效防止四波混频现象，因此，系统色散补偿要求是欠补偿。

以下是不同类型光纤、不同类型光模块（NRZ和RZ）系统对色散补偿的要求：

系统色散：

G.652系统

NRZ码：

最佳欠补长度约10～30km

RZ码：

最佳欠补长度约0～20km

G.655系统：

最佳欠补长度约90km～110km

最佳欠补长度约40km～60km

局部色散

G.652系统：

尽可能不超过100km

不超过50km为宜

尽可能不超过400km

不超过200km为宜

传输距离超过800km的系统建议用色散仪重新确认一下系统的色散情况。

色散补偿按照以下原则进行配置：

1.单站点DCM个数尽量越少越好。

2.系统补偿一般是欠补偿。

3.必须保证进入DCM的单通道入纤光功率不能太强，参数见表1.3-1。

4.链路中的色散分布随传输链路分布应尽可能平均，局部色散不宜过大，对于NRZ码的系统来说，局部色散分布尽可能不超过100km，而对RZ码的系统以不超过50km为宜。

5.链路中的色散分布随传输链路分布以围绕0ps/nm上下分布为宜，且最好做到上下均匀分布。

6.在必要的时候可以考虑预补偿，建议预补偿一般不要超过30km。

表1.3-1DWDM系统单波入纤光功率

G.652光纤入纤功率

DCM入纤功率

40波

4dBm/通道

0dBm/通道

80波

1dBm/通道

-3dBm/通道

受非线性影响，进入光缆的单波光功率不能太高，DWDM系统对入纤光功率要求详见表1.3-1。

对于距离比较长的跨段，为了保证光信噪比符合要求，往往会采用饱和输出光功率比较高的光放板，这种情况下，入纤功率可在表1.3-1基础上适当提高一些。

例如在采用HOBA2424时，单波入纤光功率可允许达到5dBm。

不管采用何种型号的OA单板，DCM的单波入纤功率必须严格控制，这是因为DCM光纤的有效面积更小，非线性效应更大。

以某工程的配置为例，看一下系统的色散补偿：

图1.3-1波分工程配置举例

图1.3-2发送端DCM配置（承德路发涟水米厂方向）

图1.3-3接收端DCM配置（涟水米厂收承德路方向）

●该工程配置为40×

10G系统，采用G.652类型的光纤传输，业务单板群路口光模块采用NRZ编码。

对照色散补偿原则，系统最佳欠补长度约10~30km。

单个跨段的距离最远为承德路-涟水米厂之间，而这一段的色散补偿为70km（DCM10+DCM20+DCM40）。

●在满足色散补偿要求的情况下，DCM个数越少越好。

如果没有合适的DCM模块和跨段距离相匹配，可以允许两个不同型号的DCM级联在一起使用，但是级联的DCM数量一定不能太多。

如图1.3-3所示，用DCM（20）+DCM（40）来替换DCM（60）。

距离比较远时一般采用色散预补偿+线路补偿的方式，如图1.3-2在承德路预补偿了一块DCM（10），在涟水米厂采用DCM（20）+DCM（40）进行线路补偿。

●DCM的单波入纤光功率<

-3dBm。

在业务发送端，进入DCM的单波入纤光功率一般都在-8dBm以下，本身就是满足要求的。

在业务接收端，如果为一级放大，DCM放置在OA之前，经过光缆的损耗，单波光功率往往会比较低，是否低于-3dBm，需要实际测量一下；

如果为二级放大，DCM放在LAC和二级OA之间，调整LAC控制好二级OA输出光功率的同时，进入DCM的单波光功率也会低于-3dBm。

●现在可以将各个站点的色散补偿情况绘制成表格，用色散距离来代表色散值，看看整个系统的色散分布情况是否合理。

图中统计的是A向顺时针的色散补偿情况，从图中可以看到色散还是比较均匀的分布于0km上下，局部色散控制在80km以下，系统色散最终控制在欠补偿6.33km。

图1.3-4系统色散补偿统计图

色散问题是影响密集波分系统的一个很重要的因素，特别是在高速率大容量的系统中，这种影响往往会成倍增长。

为了解决传输距离受限问题，往往需要进行色散补偿；

色散补偿不合理会造成波分系统出现误码，影响业务的正常开通。

思考题：

1．色散的定义？

单模光纤的色散分哪两种？

会对DWDM系统造成什么影响？

DWDM系统如何解决G.652光纤色散大的问题？

2．G.652光纤对系统色散和局部色散在补偿时有什么要求？

3．色散补偿的原则有那些？

答案：

1．色散是指光脉冲信号进入光纤中经过长距离传输，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，从而引起码间干扰。

单模光纤主要存在色度色散和偏振模色散。

色度色散主要是因为不同频率的光脉冲的传输速率不同引起，波分系统的业务通道就是按照波长来区分的，色度色散的影响是非常明显的，工程中可以采用色散补偿措施（色散补偿模块DCM、色散补偿光纤DCF）对其进行控制；

偏振模色散指光脉冲信号沿X轴和Y轴两个方向的偏振模在接收机接收时出现了时间差，偏振模色散往往与光纤的制作工艺、自然因素等有关，是一个随机值，我们无法对它的产生和影响进行预见和控制。

2．G.652光纤是目前国内大规模铺设的单模光纤，按照光器件编码模式不同，对系统的色散补偿值也有不同的要求，总的补偿原则就是系统欠补偿，因为留有一定的系统色散可以有效防止系统的非线性效应，比如四波混频现象。

对于G.652光纤来说，NRZ编码时要求系统欠补偿10KM-30KM，RZ编码要求欠补偿0KM-20KM；

局部色散补偿时，NRZ编码要求补偿最多不超过100KM，RZ编码要求最多不超过50KM。

3．色散补偿的原则主要有以下几个方面：

4．DCM个数尽量少，单节点个数不超过2个；

系统补偿一般是欠补；

必须保证进入DCM的单通道入纤光功率不能太强；

链路中的色散分布随传输链路分布应尽可能平均，局部色散不宜过大；

链路中的色散分布随传输链路分布以围绕0ps/nm上下分布为宜，且最好能尽可能做到上下均匀分布；

在必要的时候可以考虑预补偿，即信号经过OMU后先补偿一定的DCM，然再经OBA进入光纤中传输。

建议预补偿一般不要超过30km。

第二章DWDM系统光功率调试

lDWDM系统对光功率的要求

lDWDM系统光功率调试方法

二.1DWDM系统对光功率的要求：

如图2.1-1DWDM系统基本构成，包括光发送机OTUT、合分波单元、OA光放单元、光接收机OTUR，同时还应包括监控单元和网管系统。

为了便于理解和描述，图中只画出了单方向的业务流，反方向的业务流向定义也是一样的。

图2.1-1DWDM系统构成

先介绍一下DWDM系统功率控制点的定义：

1.S点为光发送机OTUT输入光连接器前的光纤上的参考点；

S1…Sn点分别为通道1…n的发送端OTU和作再生器用的OTU输入光连接器前的光纤上的参考点；

2.RM1…RMn点分别为通道1…n在OM/BA输入光连接器前的光纤上的参考点；

3.MPI-S点为OM/OBA输出光连接器后的光纤上的参考点；

4.R’点为线路光纤放大器输入光连接器前的光纤上的参考；

5.S’点为线路光纤放大器输出光连接器后的光纤上的参考点；

6.MPI-R点为PA/OD输入光连接器前的光纤上的参考点；

7.SD1…SDn点为PA/OD输出光连接器处的参考点；

8.R点为输入接收端OTU前的光纤上的参考点。

R1…Rn点为输入接收端OTU和作再生器用OTU前的光纤上的参考点。

二.1.1光功率方面的要求：

●系统增益配置要能够满足线路衰减的要求，并留有适当的余量；

●对发送端来说，激光器输出光功率要稳定且符合指标要求；

●对接收端来说，光模块接收的光功率要控制在一个比较理想的范围，不能出现强光、弱光或输入无光告警；

●对于OA单板，需要将光功率控制在理想值，保证系统运行正常。

OA的理想值需要按照OA单板的型号和系统波道情况来计算，如果控制不好，很可能造成接收端业务单板OCH侧输入光功率及信噪比出现不合理的情况，影响业务。

同时，OA单板的输出光功率控制偏高会影响后期的系统扩容。

二.1.2功率平坦度要求：

多个单波信号由合波板复用成主光发送到对端的过程中，由于信号经过的合分波单板的通道插损不同、OA增益不平坦导致的多级OA级联效应、尾纤质量以及光缆非线性等因素的影响，导致MPI-R点接收光功率不平坦。

如果通道功率差异太大，可能影响到业务。

因此，工程开局时必须对功率平坦度进行严格控制。

功率均衡目标如下：

●保证MPI-R和MPI-S点的通道平坦度，指标如表2.1-1所示；

●保证MPI-S点上路功率和直通功率的平坦度，指标如表2.1-1所示；

●保证R点光功率在最佳指标范围，指标如表2.1-2所示。

表2.1-1平坦度指标

测试点

功率差异要求

MPI-S

<

4dB

MPI-R

6dB

表2.1-2光接收模块光功率指标

速率

模块类型

2.5G

10G

PIN

0～-18dBm

0-～14dBm

APD

-9～-28dBm

-9～-21dBm

二.2DWDM系统功率控制方法介绍：

基本原则：

从业务集中的站点开始，沿着顺时针方向依次控制各个站点的通道光功率实现均衡，OA单板的输出光功率控制在理想值，最终回到第一个站点。

然后逆时针方向再调试一遍。

二.2.1M800城域波分系统光功率控制

城域波分系统站点之间光缆长度较短，OA单板级联数目相对较少，可以先将发送端MPI-S光功率的平坦度控制好。

由于受光缆非线性及OA增益不平坦的累积因素影响比较小，接收端MPI-R的光功率平坦度也是符合要求的。

二.2.22.2.1.1OTM站点端到端开通业务：

图2.1-2画出了OTM站点常见的组网类型，环上节点两两之间对开业务，站点内无直通波。

此类站点的光功率调试比较简单，只需要控制好网元A、B侧发送端MPI-S平坦度和OBA的输出达到理想值，并控制好接收端OPA的输出也在理想值即可。

图2.1-2OTM站点端到端信号流示意图

1.发送端业务单板的输出光功率调试

发送端业务单板的输出光功率会有一定的差异，通常在－3dBm左右，我们一般以－3dBm为参考点调试业务单板的输出光功率，可以容忍的输出功率范围在－3±

1.5dBm内。

高出上限的可以在业务单板的群路输出口添加光衰减器，低于下限的可以试着对单板群路口砝兰、单板内纤接头进行清洁，如果确认激光器本身或者内纤存在问题，可以考虑更换单板来解决。

2.合波板OMU的调试

OMU的功能主要是将各个业务单板输出的单波信号进行合波。

在单站测试时需要对OMU的通道插损进行测试，要求其通道插损最大差异小于3dB。

可以用下列公式估算出OMU的输出光功率。

输出光功率＝单波输入光功率＋10㏒N－OMU通道插损

现在以40波系统开通3波业务为例，OMU的通道插损按6dB计算，OMU的输出光功率：

P（OUT）=-3+10log3-6=-4.3dBm

3.功率放大板OBA的光功率调试

光信号进入功率放大器OBA进行功率放大后，可以大规模提高单波信号的光功率和信噪比，从而使信号经过线路损耗、非线性影响以后，到达接收端业务单板的光功率、信噪比指标符合要求。

每块OBA单板都有一个型号标识，例如OBA2220，22表示OBA的标称增益为22dB，20表示OBA的饱和输出光功率为20dBm。

开局时通道配置数目比较少，往往不会达到满配置，此时必须对OBA的输入光功率加以控制，保证OBA的输出光功率控制在理想值。

如果这一步工作做好了，后期系统扩波后，OBA的输出光功率会随着波道数增加而增加。

当系统的波道数达到满配置时，OBA的输出光功率刚好增加到20dBm左右。

OA单板光功率的计算公式为：

P（OUT）＝P（单波输出）＋10㏒N（N为在用波道数）

P（单波输出）=OA饱和输出光功率-10logM（M为系统波道数）

继续以40波系统开3波业务为例，OBA型号为2220，OBA的输入和输出光功率应该控制在多少？

P（单波输出）=OA饱和输出光功率-10log（40）

=20-10log（40）

=20-16

=4dBm

P（OUT）=P（单波输出）+10log（3）

=4+10log（3）

=8.7dBm

P（IN）=P（OUT）-OA增益=8.7-22=-13.3dBm

以3波计算出来的OMU的输出是-4.3dBm，此时OBA2220的输入应该控制在-13.3dBm左右，这时就需要加适当光衰减器来进行控制。

OBA的光功率控制完成后，发送端的光功率调试基本完成，此时还应重点监测MPI-S功率平坦度。

平坦度的测量可以使用光谱分析仪，也可使用我司的OPM单板。

平坦度指标要求如表2.1-1所示，测试时可以使用MPI-S的主光信号，也可从OBA的MON口接入仪表来测量。

4.前置放大板OPA的光功率调试

业务信号经过光缆长距离传输以后，到达MPI-R的光功率已经变得很低。

为了保证接收端业务单板正常接收业务信号，需要配置前置放大板OPA来补充业务信号的能量衰减。

OPA的功率控制方法和OBA相同，此处不作累述。

5.分波板ODU的光功率调试

ODU的功能是进行分波，将不同波长的单波信号输送给对应的业务单板来接收。

ODU除了通道插损以外，还需要关注它的通道隔离度，性能好的ODU应该具有插损小、隔离度高的特点。

ODU各端口的功率关系满足下面的公式：

P（IN）－10logN－通道插损＝P（单波输出）

以40波系统开通3波业务为例，前置放大器OPA的型号为2217，ODU的插损按照6dB来计算。

OPA2217输出光功率控制在理想值以后，此时ODU的输入应该就在5.7dBm左右（暂不考虑尾纤插损），按照上面的计算公式：

P（单波输出）＝P（IN）－10㏒N－ODU通道插损

＝5.7-10log3-6

＝-5dBm

如果MPI-R的平坦度指标符合要求，ODU的通道插损基本一致，经ODU分波后的单波光功率基本上就会在-5dBm左右，接收端OTU的输入光功率也就在-5dBm左右。

接收端OTUR的输入光功率

接收端OTU用于线路侧信号的接入以及客户侧信号的发送。

接收端OTU的输入部分用于线路信号的光电转换，主要的器件是光电转换器。

业务单板OCH侧光接收机最常见的有PIN管和APD管，需要根据不同的接收机类型，将来自ODU的单波信号光功率控制在指标范围，不能出现无光、弱光或者光功率过载。

二.2.32.2.1.2OADM站点上下波与直通波的功率均衡控制

图2.2-3OADM站点结构

从图2.2-3看到，该站点既有2波业务直通，又有1波业务上下。

OADM站点的功率控制就是使直通波与本地上路波道实现功率均衡。

以40波系统为例，OMU、ODU的通道插损都按6dB计算。

OPA2217的单波输出为1dBm，直通波经过ODU、OMU通道插损后的到达A点的光功率为-11dBm，OTUT发送光功率一般控制在-3dBm，经过OMU的通道插损后到A点的光功率为-9dBm。

直通波道比本地上路波道光功率整体低了2dB，这时可在OTUT单板的OUT口加2dB衰耗器，保证上路波道和直通波道实现功率均衡。

下路通道的光功率要看OUTR接收机的类型，必要时可在OTUR的IN口加衰减器，将OTUR接收光功率控制在最佳值。

中兴工程规范要求将PIN管输入光功率控制在-7dBm，将APD管的输入光功率控制在-14dBm。

二.2.42.2.1.3OADM站点配置保护通道和未配置保护通道的光功率均衡

图2.2-4OADM配置保护单板

从图2.2-4看到，该站点除了有2波直通业务，B侧还有两波上路业务，其中一波配置了OPCS保护。

以40波系统为例，OMU、ODU的通道插损按照6dB来计算，OPCS单板的上路插损按照3dB计算。

站点A侧OPA2217的单波输出为1dBm，直通波道经ODU、OMU插损后到A点的光功率为-11dBm。

OTUT的输出一般控制在-3dBm。

在站点B侧，配置有OPCS保护的OTUT经过OPCS、OMU的插损，到达A点的光功率为-12dBm，而未配置OPCS保护的OTUT经过OMU的插损，到达A点的光功率为-9dBm。

此时在A点这4波的光功率明显变的不均衡。

为了使B侧MPI-S点的光功率均衡，可以在未配置保护的OTUT的OUT口加3dB的衰减器，此时在A点的通道光功率基本上被控制在-11dBm至-12dBm之间，MPI-S光功率平坦度符合表2.2-1要求。

工程开局时可能会碰到这种情况，新开波道均未配置保护，此时在进行光功率调试时，就需要按照上述方法来进行分析，把保护因素考虑进来，为日后系统扩容做好准备，这点十分重要。

工程开局时，我司工程规范要求在所有未配置OP/OPCS保护的OTUT的OUT口加3dB的衰减器。

二.2.52.2.1.4OAD单板的功率均衡

OAD单板为分插复用板，可以实现固定波长的上下，同时将其他波道整体进行光口的直通，常用于OADM站点。

M800/M900中常见的OAD单板有OAD4和OAD8等，具体需要实现哪些波道的业务上下可以由用户来选配。

图2.2-5OAD单板

OAD单板的插入损耗如下：

4路上下：

●下路插损（IN-DROP）：

≤4dB

●上路插损（ADD-OUT）：

●直通（IN-OUT）：

≤2.4dB

8路上下：

≤6dB

≤6.5dB

图2.2-6OADM站点配置OAD单板

OAD板内部的插损是不均匀的，波道均衡主要是将直通波道和本地上路波道的光功率调平。

如图2.2-6所示，一块OAD单板分别接收和发送来自上下游站点的业务，同时实现其他业务通道的直通。

以40波系统为例，前置放大器为OPA1717，这时OPA的单波输出为1dBm。

直通波道经过OAD4单板内部以及M1和M2间的尾纤损耗，到达A光功率为-2dBm左右，OTUT发送光功率一般控制在-3dBm，经OAD4单板自身的上路插损到A点的光功率为-7dBm，此时A点的通道功率差为5dB。

为了实现A点的通道功率均衡，就需要在OAD4单板的M1和M2之间加5dB的衰减器。

图2.2-7OADM站点配置OAD单板

OADM站点的OAD单板也可配置为图2.2-7的情况，两块OAD单板分别收发两个不同方向的业务。

实现功率均衡的控制方法和图2.2-6类似，控制好直通波道和本地上路通道的功率实现均衡即可。

二.2.6M900干线波分系统光功率控制

M900干线波分系统光功率控制方法和M800的基本相同。

调试时也是先控制好发端的光功率和平坦度，然后再去控制收端。

M900干线波分系统因为跨段距离相对较远，站点之间往往配置多个OLA站点，OA单板级联数目比较多。

如果此时MPI-S通道光功率已经控制均衡，受光缆非线性效应以及OA增益不平坦的累积效应等的影响，MPI-R站点的光功率很可能不满足平坦度要求。

此时需要在接收端用光谱仪测试通道平坦度，对不平坦的通道在发端站点进行控制。

这种情况的发生一般都是因为光缆质量太差造成，可以通过更换纤芯解决。

二.2.7M600粗波分系统光功率控制

M600的应用场所主要是在小区、楼宇和乡镇，站点之间光缆距离