專利名稱：一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸，具體涉及一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償裝置
和方法o
背景技術(shù)：
波分復用系統(tǒng)傳輸?shù)墓饷}沖不是單色光，不同波長的光在光纖中的傳播 速度不同，由于光脈沖中各波長成分到達時間先后不一致，從而使疊加后的 光脈沖展寬。傳輸距離越遠，展寬越嚴重，從而產(chǎn)生碼間干擾，限制了系統(tǒng) 傳輸?shù)男盘査俾屎蛡鬏斁嚯x，在高速光通信系統(tǒng)中必須采用色散補償技術(shù)。
參考圖1，為單纖單向的點到點的NxlOGbps的波分復用系統(tǒng)框圖，系 統(tǒng)由發(fā)送單元光終端(OTM， Optical Terminal)、多個光線路放大單元(OLA, Optical Line Amplifier,也叫光中繼單元)、接收單元光終端組成。發(fā)送單元 光終端由N個光轉(zhuǎn)發(fā)器(OTU， Optical Transponder Unit)、光合波器(OM, Optical Multiplexer) 、 2個光i丈大器(OA, Optical Amplifier)、色散補償才莫 塊(DCM, Dispersion Compensation Module)組成；光線^各;^t大單元由2個 OA和1個DCM組成；接收單元光終端由N個OTU、光分波器(OD, Optical Demultiplexer )、 2個OA、 1個DCM組成。傳統(tǒng)色散補償光纖(DCF, Dispersion Compensation Fiber)的插損較大，100km的G.652 DCF的插損典型值為9dB; 并且由于DCF的光纖芯徑小，光纖有效面積約15~20 m2，遠小于G.652光 纖和G.655光纖，非線性效應(yīng)較大，特別需要限制單波的輸入光功率，典型 值為-3dBm/CH。系統(tǒng)通常設(shè)計雙級光放大器，補償線路損耗和DCM的插損， 第一個OA作為光前置放大器，輸出光功率較小，第二個OA作為光功率放 大器，輸出光功率豐支大。
近年來新型色散補償技術(shù)逐漸實用化，比較成熟的新型色散補償器有啁 啾布拉格光柵(CFBG, Chirp Fiber Bragg Grating )和GT標準具(Gires-TournoisEtalon)等等，該類器件的非線性效應(yīng)小，可以容忍較大輸入光功率。10Gbps 傳輸信號由于存在較大的非線性效應(yīng)，例如自相位調(diào)制(SPM， Self Phase Modulation)，導致累積的色散不能過大或過小，從而要求色散補償近似均勻 配置。而40Gbps信號與10Gbps信號不同，10Gbps電吸收調(diào)制的非歸零碼 (NRZ， Non Return to Zero)信號的色散容限典型值為800~1000ps/nm，而 40Gbps信號的色散容限僅為10Gbps信號的1/16，典型值為50ps/ran， 40Gbps 信號屬于準線性系統(tǒng)(Pseudo Linear System)，即信號色散容限小，傳輸過 程中色散效應(yīng)顯著，具體表現(xiàn)為同一個通道內(nèi)的脈沖由于光纖色散迅速展寬， 產(chǎn)生相互交疊的現(xiàn)象。準線性系統(tǒng)的SPM非線性效應(yīng)的影響較小，起主要作 用的非線性效應(yīng)是帶內(nèi)四波混頻(IFWM， Intra-channel Four Wave Mixing) 和帶內(nèi)交叉相位調(diào)制(IXPM， Intra-channel Cross Phase Modulation)。根據(jù) 仿真和實驗結(jié)果，只要40Gbps波分復用系統(tǒng)最終為完全色散補償，系統(tǒng)中間 線路站點可容忍較大的色散欠補償量和過補償量，從而為本發(fā)明的色散補償 配置提供了依據(jù)。10Gbps系統(tǒng)不適合集中色散補償，DCF由亍插損較大，也 不適合集中色散補^。
波分復用系統(tǒng)的光信噪比(OSNR, Optical Signal to Noise Ratio )是高速 波分復用系統(tǒng)保證傳輸性能的關(guān)鍵指標，OSNR理論估算公式為 OWi^尸郵-iVF-101og(W) + 58，其中P。ut表示系統(tǒng)單波入纖光功率，L表示跨 段損耗，WF表示iti文大器的噪聲系數(shù)，iV表示跨段數(shù)。單級OA的噪聲系數(shù) 為5 6dB，而雙級OA的噪聲系數(shù)為7~9dB。由此可見，采用雙級OA會導致 波分復用系統(tǒng)接收端的OSNR差l 4dB。
光通信領(lǐng)域關(guān)于光學色散補償?shù)南嚓P(guān)專利非常多，分固定色散補償和可 調(diào)色散補償技術(shù)，目前固定色散補償技術(shù)都釆用色散均勻配置，這樣增加了 系統(tǒng)中光放大器的個數(shù)，降^^了系統(tǒng)的光信噪比，增加了系統(tǒng)配置復雜性， 提高了系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是如何提供一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色 散補償裝置和方法，在采用固定色散補償基礎(chǔ)上能減少系統(tǒng)中光放大器的個 數(shù)，增加系統(tǒng)的光信噪比，簡化系統(tǒng)配置復雜性，降低系統(tǒng)成本。本發(fā)明的上述第一個技術(shù)問題這樣解決，提供一種40Gbps波分復用系統(tǒng) 的色散補償裝置，主要由多個固定色散補償模塊組成，所述波分復用系統(tǒng)中 光終端包含所述模塊，其特征在于，該模塊不設(shè)置在所述波分復用系統(tǒng)中的 光中繼內(nèi)或者僅集中設(shè)置在少數(shù)光中繼內(nèi)。
按照本發(fā)明提供的色散補償裝置，所述少數(shù)是一個或二個；每個所述模 塊的色散補償量相等或基本相等，相差限制在最小色散補償量以內(nèi)。
按照本發(fā)明提供的色散補償裝置，所述最小色散補償量是10公里或20 公里。
按照本發(fā)明提供的色散補償裝置，所述波分復用系統(tǒng)可以使用但不限制 于使用G.652光纖或G.655光纖。
按照本發(fā)明提供的色散補償裝置，不包括所述模塊的光中繼僅包括一個 光放大器；包含所迷模塊的光中繼包括二個光放大器，對應(yīng)連接在所述模塊 輸入端或輸出端上；光終端中所述才莫塊的輸入端和輸出端分別連4婁一個光》丈 大器。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題這樣解決，提供一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散 補償方法，包括以下步驟
7.1) 根據(jù)光纖類型和傳輸光纖總長度計算出系統(tǒng)總色散；
7.2) 根據(jù)所述總色散在所述傳輸光纖上等距配置二個或二個以上集中固 定色散補償點并將所述總色散在各補償點等量或基本等量分配，相差限制在 最小色散補償量以內(nèi)；
7.3) 在所述傳輸光纖兩端配置含固定色散補償模塊的光終端或光分插復 用器并根據(jù)線路損耗配置所述傳輸光纖內(nèi)的光放大器。
按照本發(fā)明提供的色散補償方法，所述步驟7.2)根據(jù)所述總色散在所述 傳輸光纖上配置二個集中固定色散補償點配置；所述步驟7.3)僅包括在所述 傳輸光纖兩端配置含固定色散補償模塊的光終端并根據(jù)線路損耗配置所述傳 輸光纖內(nèi)的光放大器。
按照本發(fā)明提供的色散補償方法，所述步驟7.2)根據(jù)所述總色散在所述 傳輸光纖上配置三個集中固定色散補償點配置；所述步驟7.3)還包括在所述傳輸光纖中央配置一個含所述固定色散補償模塊的光中繼，其余每個光中繼 僅含一個光放大器。
按照本發(fā)明提供的色散補償方法，所述傳輸光纖分段設(shè)置，中間包括一 個或多個光中繼。
按照本發(fā)明提供的色散補償方法，所述最小色散補償量是10公里或20 公里。
本發(fā)明提供的一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償裝置和方法，色散補 償在低插損器件的基礎(chǔ)上采用少數(shù)站點進行集中固定色散補償，而不是在各 站點進行均勻色散補償，減少了系統(tǒng)中光放大器的個數(shù)，提高了系統(tǒng)的光信 噪比，簡化了系統(tǒng)配置復雜性，降低了系統(tǒng)成本，尤其使用于40Gbps波分系統(tǒng)。


下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明。 圖1是傳統(tǒng)波分復用系統(tǒng)中固定色散補償配置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明色散補償配置方案1示意圖； 圖3是本發(fā)明色散補償配置方案2示意圖； 圖4是本發(fā)明色散補償方法的流程示意圖。
具體實施例方式
首先，說明本發(fā)明思想
在線性系統(tǒng)和低插損器件的基礎(chǔ)上將固定色散補償集中于少數(shù)站點完 成，色散補償量近似等于線路光纖的累積色散，下面結(jié)合兩個具體方案進一 步說明
(-)方案1:參考圖2,本發(fā)明所述的40Gbps波分復用系統(tǒng)包括位于接收 和發(fā)送端的OTM、 M個不含DCM的光中繼2，以及跨段光纖1。其中發(fā) 送端OTM由多個OTU、 OM、 OA、 DCM組成；不含DCM的OLA包括一 個OA;接收端OTM與發(fā)送端OTM類似。與傳統(tǒng)方案不同之處在于DCM不是均勻分布在系統(tǒng)各站點上，大部分OLA站點僅包括一個OA,無DCM; 并且OTM處的DCM色散補償量較大，二個或三個站點的DCM即可完成系 統(tǒng)的色散補償。
發(fā)送端OTM內(nèi)的N個OTU的信號在發(fā)送端OTM內(nèi)經(jīng)過OM合波后， 進入OA進行前置放大，然后進入DCM進行大色散預補償，最后經(jīng)過OA進
的光中繼2進入接收端OTM,在接收端OTM內(nèi)首先進入OA完成前置放大， 然后進入DCM進行大色散后補償，再進入OA進行放大，最后進入OD分波， 分波后的N個光信號輸入相應(yīng)的接收端OTM內(nèi)的'OTU，完成系統(tǒng)傳輸。發(fā) 送端OTM和接收端OTM內(nèi)的DCM總色散補償量近似等于M+l個跨段光纖 的色散量，系統(tǒng)各通道的殘余色散由可調(diào)色散補償模塊完成。
t)方案2:參考圖3,與方案1非常類似，與圖2的區(qū)別是包括一個含 DCM的光中繼3，其余都是不含DCM的光中繼2。在超長距離中，DCM累 積的插損較大，完全將大量DCM集中在發(fā)送端和接收端OTM并不合適，所 以在系統(tǒng)中間位置的OLA站點也配置一個DCM。這樣3個站點的DCM可 完成波分復用系統(tǒng)的復用段固定色散補償。
含光分插復用器OADM (Optical Add and Drop Multiplexer)的系統(tǒng)也可 以參考圖2和圖3的色散配置，將OTM站點替換為OADM站點即可。
第二步，說明本發(fā)明方法，如圖4所示，具體包括以下步驟
401) 計算系統(tǒng)色散。根據(jù)光纖類型和各跨段的傳輸光纖總長度計算出系 統(tǒng)總色散；
402) 配置色散補償。根據(jù)步驟401)計算的色散確定色散補償配置的站 點數(shù)，如果傳輸距離較短，色散補償配置在發(fā)送單元OTM和接收單元OTM， 兩處的色散補償量近似相等，且總色散補償量近似等于線路總色散；如果傳 輸距離較長，色散補償配置在發(fā)送單元OTM、接收單元OTM以及系統(tǒng)中間 位置的光中繼單元OLA，三處的色散補償量近似相等，且總色散補償量近似 等于線路總色散。
403 )配置光放大器。根據(jù)步驟402 ) DCM的插損配置OTM站點以及含 DCM的OLA站點的光放大器，根椐線贈4員耗配置OLA站點的光放大器。第三步，結(jié)合本發(fā)明具體實施細節(jié)對本發(fā)明作進一步的詳細描述
(-)DCM可采用CFBG，插損小，并且沒有非線性效應(yīng)限制，200km的 CFBG DCM的插損為5.5dB，這樣400km色散補償量的CFBG DCM的總插 損也才lldB，對系統(tǒng)的OSNR劣化影響不大；如果釆用傳統(tǒng)的DCF，因為 DCF的插損非常大，400km色散補償量的DCFDCM的插損為36dB,且需考 慮非線性效應(yīng)，限制最大入纖光功率，無法實用，不適合集中色散補償配置； 也可以采用其他插損小的色散補償器件。
t)如果波分復用系統(tǒng)的標準單才莫光纖傳輸距離在800km以內(nèi)，發(fā)送單元 和接收單元2個站點完成色散補償；如果大于800km，釆用3個站點完成色 散補償。如果系統(tǒng)是大有效面積光纖(LEAF, Large Effective Area Fiber)， 由于色散系數(shù)較小，可以采用2個站點完成色散補償。每站點的色散補償量 應(yīng)盡量相等。長距離40Gbps波分復用系統(tǒng)的SPM效應(yīng)造成的色散優(yōu)化中心 的偏移影響較小，系統(tǒng)宜完全色散補償。常用的DCM的最小色散補償量為 10km或20km,由于系統(tǒng)光纖總長度可能不是10km的整數(shù)倍，所以設(shè)計DCM 的總色散補償量近似等于系統(tǒng)光纖總色散量，每通道的殘余色散由通道層接 收才幾之前的可調(diào)色散補償器完成補償。以700km標準單才莫光纖系統(tǒng)為例，可 預補償350km，后補償350km，如果DCM的最小補償量為20krn，可設(shè)計預 補償340km，后補償360km。
G)確定色散補償之后，根據(jù)DCM的插損以及系統(tǒng)設(shè)計的平均入纖光功 率，配置系統(tǒng)所需的光放大器。系統(tǒng)OLA站點的OA需補償前一跨段的線路 損耗，并使得下一跨段的入纖光功率滿足設(shè)計要求。
最后，本說明書所附具體實施例是體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的一種典型方式，并 不排除使用體現(xiàn)本發(fā)明設(shè)計方案的其他實施例。
權(quán)利要求
1、一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償裝置，主要由多個固定色散補償模塊組成，所述波分復用系統(tǒng)中光終端或光分插復用器包含所述模塊，其特征在于，該模塊不設(shè)置在所述波分復用系統(tǒng)中的光中繼內(nèi)或者僅集中設(shè)置在少數(shù)光中繼內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述色散補償裝置，其特征在于，所述少數(shù)是一個 或二個。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述色散補償裝置，其特征在于，每個所述模塊的 色散補償量相等或基本相等，相差限制在最小色散補償量以內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述色散補償裝置，其特征在于，所述最小色散補 償量是10公里或20公里。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述色散補償裝置，其特征在于，所述波分復用系 統(tǒng)使用光纖的類型包括G.652光纖和G.655光纖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述色散補償裝置，其特征在于，不包括所述模塊 的光中繼單元僅包括一個光放大器；包含所述才莫塊的光中繼單元包括二個光 放大器，對應(yīng)連接在所述模塊輸入端或輸出端上；光終端中所述模塊的輸入 端和輸出端分別連"l婁一個光放大器。
7、 一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償方法，其特征在于，包括以 下步驟7.1) 根據(jù)光纖類型和傳輸光纖總長度計算出系統(tǒng)總色散；7.2) 根據(jù)所述總色散在所述傳輸光纖上等距配置二個或二個以上集中 固定色散補償點并將所述總色散在各補償點等量或基本等量分 配，相差限制在最小色散補償量以內(nèi)；7.3) 在所述傳輸光纖兩端配置含固定色散補償模塊的光終端或光分插 復用器并根據(jù)線路損耗配置所述傳輸光纖中的光放大器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述色散補償方法，其特征在于，所述步驟7.2)根據(jù)所述總色散在所述傳輸光纖上配置二個集中固定色散補償點配置；所述步驟7.3)僅包括在所述傳輸光纖兩端配置含固定色散補償模塊的光終端或光分插復用器并根據(jù)線路損耗配置所述傳輸光纖中的光放大器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述色散補償方法，其特征在于，所述步驟7.2)根 據(jù)所述總色散在所迷傳輸光纖上配置三個集中固定色散補償點配置；所述步 驟7.3)還包括在所述傳輸光纖中央配置一個含所述固定色散補償模塊的光中 繼，其余每個光中繼僅含一個光放大器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述色散補償方法，其特征在于，所述最小色散補 償量是10公里或20公里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種40Gbps波分復用系統(tǒng)的色散補償裝置和方法，其中裝置主要由多個固定色散補償模塊組成，該模塊不設(shè)置在所述波分復用系統(tǒng)中的光中繼內(nèi)或者僅集中設(shè)置在少數(shù)光中繼內(nèi)；方法包括根據(jù)光纖類型和傳輸光纖總長度計算出系統(tǒng)總色散；根據(jù)總色散在所述傳輸光纖上等距配置二個或二個以上集中固定色散補償點并將總色散在各補償點等量或基本等量分配；在所述傳輸光纖兩端配置含固定色散補償模塊的光終端并根據(jù)線路損耗配置所述傳輸光纖內(nèi)的光放大器。這種裝置和方法在低插損器件的基礎(chǔ)上進行集中固定補償，而不是均勻補償，減少了光放大器個數(shù)，提高了信噪比，簡化了復雜性，降低了成本，很適用于40Gbps系統(tǒng)。
文檔編號H04B10/18GK101309118SQ200810133089
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者沈百林 申請人:中興通訊股份有限公司