專利名稱：提高g653光纖傳輸容量的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分復(fù)用傳輸技術(shù)，尤其涉及一種提高G653光纖傳輸容量的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨光放大技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)的傳輸網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。但早期技術(shù)發(fā)展的不足以及方向的偏誤，傳輸光纖經(jīng)歷了G652＝》G653＝》G655的發(fā)展歷程。G652光纖雖然1550窗口插損小，但色散值比較大，在傳輸速率為STM-64或OC-192的系統(tǒng)時，雖然可以通過在激光器上增加啁啾、采取特殊的波形處理等方法提升系統(tǒng)無色散補(bǔ)償?shù)膫鬏斁嚯x，但超過100公里后往往都需要考慮色散補(bǔ)償。G653光纖針對G652光纖的不足，將零色散窗口也移到了1550窗口，因?yàn)檫@一點(diǎn)，G653也被廣泛地稱為色散位移光纖(DSF)。DSF因?yàn)榻档土斯饫w的色散系數(shù)，因此高速光通信系統(tǒng)在其上進(jìn)行傳輸時可以傳輸更長的無色散補(bǔ)償距離。因此，G653在一個時期得到了廣泛應(yīng)用，日本、拉美等地區(qū)已經(jīng)鋪設(shè)了大量的G653光纖。
但DWDM產(chǎn)生后，使得多個光信號被復(fù)用到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，并在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)解復(fù)用完成不同信道的分離成為可能。但是多個光信號進(jìn)入DSF傳輸時，會激發(fā)起強(qiáng)烈的四波混頻(FWM)效應(yīng)，使得不同信道的能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，造成通道間的串?dāng)_，降低了信號傳輸質(zhì)量。因此DWDM系統(tǒng)在DSF光纖上的傳輸面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
目前，在DSF的應(yīng)用中，主有以下幾種方法用來抑制FWM效應(yīng)方法一將DWDM應(yīng)用于DSF光纖上，最早的方法是采取降低入纖功率的方法。因?yàn)槊總€通道的功率降低，而FWM效應(yīng)直接和信號光功率成正比，因此降低光功率可以有效抑制FWM非線性效應(yīng)。
雖然降低入纖功率可以抑制FWM效應(yīng)，但因?yàn)槿肜w功率的降低，光信噪比也劣化得比較厲害。為了保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的光信噪比，往往只能減少跨段數(shù)或減小跨距，減少跨段數(shù)意味著系統(tǒng)需要設(shè)置更多的電中繼設(shè)備，而且光入纖功率每降低3dB，電中繼設(shè)備會增加1倍，從而使得系統(tǒng)造價上升。參見圖1所示，原B處為電中繼，A點(diǎn)為光中繼，當(dāng)光入纖功率降低3dB后，現(xiàn)在A點(diǎn)必須為電中繼。減小跨距可以繼續(xù)保證放大器的入口功率不變，造成每個跨段傳輸距離的減小，一方面使得系統(tǒng)總的傳輸距離減小，另一方面意味著系統(tǒng)的單跨段傳輸距離受限，但在陸地光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，各站點(diǎn)的位置已基本確定，站點(diǎn)之間的距離多是不等間距，如果單跨段傳輸距離受限，要么通過建設(shè)新站點(diǎn)來解決傳輸問題，要么無電中繼傳輸?shù)目缍螖?shù)就會出現(xiàn)和前面一樣的倍數(shù)下降，從而加大了系統(tǒng)整體建設(shè)成本，參見圖2。
方法二為了解決DWDM系統(tǒng)在DSF中傳輸?shù)腇WM限制問題，現(xiàn)在絕大多數(shù)系統(tǒng)供應(yīng)商都采取了不等波長間隔的波長復(fù)用方案。目前從12波到24波都有不同的實(shí)現(xiàn)方式，這種方案的中心思想就是避開FWM最強(qiáng)烈的零色散區(qū)，并且使得不同通道的光信號因FWM產(chǎn)生的串?dāng)_分量不會相互重疊以免FWM份量相互重疊對相鄰信道產(chǎn)生較大串?dāng)_。
參見圖3，通過減少波長及不等間隔的波長復(fù)用方案，可以實(shí)現(xiàn)DSF中的DWDM傳輸。雖然這種方法能夠避免產(chǎn)生FWM效應(yīng)，但是減少波長數(shù)會使得系統(tǒng)能夠承載的最大容量減小，無法最充分地利用DWDM系統(tǒng)帶來的好處。不等間隔的波長復(fù)用方案，使得系統(tǒng)必須采用特殊的波長復(fù)用器，這會增加系統(tǒng)的建設(shè)成本。而且不等間隔波長復(fù)用方式采取了非ITU-T標(biāo)準(zhǔn)波長，必須選用特殊定制的復(fù)用器、解復(fù)用器和激光器(雖然現(xiàn)在的激光器可以小范圍調(diào)整波長，但調(diào)整幅度大仍然會帶來額外的成本)，不同廠家之間的光接口直接對接存在困難，對于今后向更開放的全光網(wǎng)絡(luò)演化會增加額外的障礙。
方法三在DSF的DWDM傳輸上使用L波段。DSF雖然將零色散點(diǎn)移動到了C波段1550處，但是L波段的色散系數(shù)并不為0，其色散系數(shù)多在2ps/nm·km之上，與G655光纖很類似。因此DSF光纖在L波段上的色散系數(shù)足以抑制FWM效應(yīng)的產(chǎn)生，保證DWDM信號的正常傳輸。因?yàn)镈SF光纖L波段上的DWDM傳輸，可以直接應(yīng)用現(xiàn)有的DWDM技術(shù)，因此現(xiàn)在有很多廠家采取了這種方式。
雖然利用DSF的L波段可以傳輸DWDM信號，但也存在兩個方面的缺點(diǎn)一方面是DSF在C波段的帶寬沒有得到充分利用，而且拋棄了DSF在C波段無需色散補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)；另一方面是現(xiàn)在的L波段放大技術(shù)雖然已經(jīng)比較成熟，但是L波段放大器的功率轉(zhuǎn)化效率比較低，在相同條件下實(shí)現(xiàn)相同的增益，L波段放大器必須比C波段放大器要消耗更多的泵浦能量，這意味著L波段放大器的成本要比C波段放大器的成本高，而且在傳輸距離超過一定限度后還需增加色散補(bǔ)償模塊，也會增加額外的成本，這對于應(yīng)用DWDM系統(tǒng)是一個障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高G653光纖傳容量的方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中為了抑制G653光纖傳輸DWDM信號時產(chǎn)生FWM效應(yīng)而存在影響傳輸容量、傳輸距離以及成本高的問題。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案一種提高G653光纖傳輸容量的方法，所述光纖在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間傳輸波分復(fù)用光信號，其中每一個通道信號的入纖功率不大于四波混頻(FWM)門限功率；該方法在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上采用無源增益模塊向傳輸信號提供功率補(bǔ)償，并由第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)向該無源增益模塊提供泵浦能量。
根據(jù)上述方法采用多個無源增益模塊在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上的不同位置向傳輸信號提供功率補(bǔ)償。
所述無源增益模塊和線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲不大于在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間無所述無源增益模塊時線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲。
在無源增益模塊和線路放大器的等效噪聲指數(shù)相同情況下，所述無源增益模塊提供的增益比入纖功率的降低值至少多3dB。
所述FWM門限功率由系統(tǒng)傳輸?shù)目缍螖?shù)、通道間隔和通道數(shù)確定。
一種密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，包括第一站點(diǎn)、第二站點(diǎn)，以及連接第一、第二站點(diǎn)的G653光纖；其中，第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上設(shè)置有無源增益模塊，該無源增益模塊對傳輸通道中的信號進(jìn)行功率補(bǔ)償；所述第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)還包括泵浦源，用于向所述無源增益模塊提供泵浦能量。
所述的無源增益模塊為多個。
本發(fā)明通過降低入纖功率的方式來保證DWDM信號在DSF光纖中傳輸時不受FWM的影響，因此可以保證DWDM的傳輸容量不受影響；光纖線路中插入的無源增益模塊在保證系統(tǒng)功率預(yù)算的同時又能保證系統(tǒng)的光信噪比不會劣化，因而在不減少無電中繼傳輸?shù)那疤嵯聦?shí)現(xiàn)了提高了DWDM的容量。
本發(fā)明在含有長跨段的不等間距DSF光纖組網(wǎng)中，在提高DWDM容量的同時，在相同光信噪比(OSNR)預(yù)算情況下可以為長跨段提供額外的功率預(yù)算(意味著可以傳輸更長的跨段)或者是降低了同樣跨段在系統(tǒng)OSNR預(yù)算中的比重，從而加強(qiáng)了系統(tǒng)在含長跨段方面的組網(wǎng)能力。


圖1為跨段不變功率減少3dB后的功率補(bǔ)償示意圖；圖2為輸入功率減少、跨段減小后的功率補(bǔ)償示意圖；圖3為不等間隔波長復(fù)用示意圖；圖4為本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D；圖5為采用無源增益模塊后的功率補(bǔ)償示意圖；圖6為兩種不同功率補(bǔ)償方式在單跨段中的功率補(bǔ)償示意圖；圖7為前后向同時采取無源增益模塊后的系統(tǒng)拓?fù)鋱D；圖8為雙向增益模塊功率補(bǔ)償方式和傳統(tǒng)補(bǔ)償方式對應(yīng)的功率補(bǔ)償示意圖。
具體實(shí)施例方式
由于DSF(G653光纖)傳輸DWDM信號時，最大的問題就是FWM受限，而FWM效應(yīng)的大小與信號光功率密切相關(guān)，因此降低信號光功率是抑制FWM效應(yīng)的關(guān)鍵步驟。但降低信號光功率會劣化光信號的光信噪比(OSNR)，最終還是限制DWDM信號在DSF上傳輸?shù)木嚯x。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中G653光纖承載DWDM信號的固有缺點(diǎn)，通過采取在線路中預(yù)設(shè)無源增益模塊的方式，在不損失DWDM信號在DSF中無電中繼傳輸距離的前提下保持C波段上承載的信號容量。
參閱圖4所示，第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)通過G653光纖連接，在傳輸時，每一個通道信號的入纖功率不大于四波混頻(FWM)門限功率。在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上設(shè)置無源增益模塊，由該無源增益模塊對傳輸通道中的信號進(jìn)行功率補(bǔ)償。第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)中包括有泵浦源，該泵浦源發(fā)出的光通過光纖傳輸至增益模塊，為該無源增益模塊提供必要的泵浦能量，以使其產(chǎn)生一定的增益，彌補(bǔ)第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)降低入纖光信號功率導(dǎo)致的OSNR劣化。其中，無源增益模塊包括摻鉺光纖，還可包括增益平坦濾波器和/或隔離器。
從圖5中可以看到，雖然降低了入纖功率，但因?yàn)橹虚g的無源增益模塊在泵浦光作用下提供了足夠的增益，使得原來的線路放大器入口功率不僅沒有降低，反而比原來有所提高。這種功率補(bǔ)償方法不僅使得整個DSF中的光信號功率不會超過FWM門限功率，同時提高了放大器的入口功率，保證系統(tǒng)不會因?yàn)閱涡诺廊肜w功率的降低以及放大器個數(shù)的增多而降低了系統(tǒng)的光信噪比。
參閱圖6所示，假設(shè)線路中的無源增益模塊等效后的放大器噪聲指數(shù)為NF1，增益為G1，而線路放大器的噪聲指數(shù)都為NF2，無源增益模塊的入口功率為P1，線放的入口功率為P2，而原來的線路放大器入口功率(即在沒有無源增益模塊時的線路放大器入口功率)為P3。而已知入口功率為Pin的放大器對光信噪比的貢獻(xiàn)可以等效為10^(NF-58-Pin)，所以可知原來的放大器連接情形下線放產(chǎn)生的等效噪聲為10^(NF2-58-P3)。而本發(fā)明的連接方式下線路無源增益模塊和線放產(chǎn)生的等效噪聲分別為10^(NF1-58-P1)和10^(NF2-58-P2)。
假設(shè)入纖功率降低了gdB，則可知在相同跨段下，P2和P3的關(guān)系為P3＝P2+g-G，即P2＝P3+G-g。則無源增益模塊補(bǔ)償方式下，線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲為10^(NF2-58-P3-G+g)，因此本發(fā)明方法中無源增益模塊和線放產(chǎn)生的等效噪聲為10^(NF1-58-P1)+10^(NF2-58-P3-G+g)。
無源增益模塊等效后的放大器噪聲指數(shù)NF1和線放噪聲指數(shù)差別很小，可以近似看成NF1≈NF2。如果要保證本發(fā)明中線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲小于沒有無源增益模塊時線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲，則要求10^(NF1-58-P1)+10^(NF1-58-P3-G+g)＜10^(NF1-58-P3)，對此公式進(jìn)行簡化處理，得10^(P3-P1)+10^(g-G)＜1。
因中間無源增益模塊提供的增益G一般在14dB左右，而原系統(tǒng)單信道入纖功率大約在+4dBm左右，在本發(fā)明的功率補(bǔ)償方法中，為抑制FWM效應(yīng)，單信道入纖功率被控制在-5dBm左右，因此入纖功率降低值為9dB，即g-G在-5dB左右。而為了獲取最佳的信噪比，一般將P1和P2設(shè)定在同一水平線上，此時上公式可以簡化為10^(g-G)*2＜1。很明顯，只要中間無源增益模塊能夠提供比入纖功率多3dB的功率預(yù)算，就可以保證系統(tǒng)在本發(fā)明的功率補(bǔ)償方式下其光信噪比不會出現(xiàn)劣化，而實(shí)際中因?yàn)閮烧卟町愒?dB左右，因此光信噪比比沒有無源增益模塊時的光信噪比還要優(yōu)。
由此可知，本發(fā)明的功率補(bǔ)償方式在解決了原來的功率預(yù)算的前提下，既抑制了DSF中FWM效應(yīng)的產(chǎn)生，同時又不會劣化光信噪比，從而實(shí)現(xiàn)了DWDM信號在DSF光纖上傳輸時不會損失原來的無電中繼傳輸距離的條件下保證DWDM系統(tǒng)傳輸容量。
對于陸地DWDM傳輸系統(tǒng)，面臨的更多情況是不等間距組網(wǎng)，在短跨段中，降低單信道入纖功率也不會使得預(yù)放的入口功率過低，但在長跨段中，因預(yù)放入口功率已經(jīng)非常低，該段在系統(tǒng)整個OSNR預(yù)算中占據(jù)了比較大的比重，為了避免長跨段過多影響系統(tǒng)的OSNR預(yù)算，往往要求提高入纖功率，以保證系統(tǒng)的無電中繼傳輸。但DWDM系統(tǒng)在DSF中同時又受制于入纖功率，因此在不等間距組網(wǎng)時，傳統(tǒng)功率補(bǔ)償方式面臨極大的困難。
參閱圖7，通過在線路中前后向同時設(shè)置無源增益模塊，可以有效避免上述問題。圖7中的第一站點(diǎn)為上游站點(diǎn)，第二站點(diǎn)為下游站點(diǎn)，光信號從第一站點(diǎn)向第二站點(diǎn)方向傳送。現(xiàn)在第一站點(diǎn)后設(shè)置無源增益模塊1，在第二站點(diǎn)前設(shè)置無源增益模塊2，并從第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)分別向無源增益模塊1和無源增益模塊2發(fā)送泵浦功率，泵浦對應(yīng)的無源增益模塊，使之能對光信號進(jìn)行放大，達(dá)到前述的增益放大器目的。實(shí)際應(yīng)用中，還可以根據(jù)需要在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間設(shè)置多于兩個數(shù)量的無源增益模塊，每個無源增益模塊分別由離其最近的站點(diǎn)的泵浦源進(jìn)行泵浦，以最大限度地提高泵浦源的工作效率，此處暫以設(shè)置兩個無源增益模塊作為范例進(jìn)行說明。
由于入纖功率比較低，因此前向的增益模塊同樣可以提供比較大的增益(信號傳輸?shù)綗o源增益模塊1時功率已經(jīng)偏低，因此無源增益模塊1可以提供10dB左右的增益)，而無源增益模塊2又可以提供15dB左右的增益，因此通過這種方式，不僅可以保證入纖功率仍在-5dBm的情況下以及OSNR相同的前提下，無源增益模塊1和無源增益模塊2可以為系統(tǒng)提供10dB左右的功率預(yù)算(意味著可以傳輸更長的跨段)，從而大大加強(qiáng)了系統(tǒng)在長跨段傳輸方面的能力，參閱圖8所示?；蛘咴谙嗤缍吻樾蜗拢扇”景l(fā)明方法，可以大大降低長跨段在系統(tǒng)OSNR預(yù)算中的比重，有效提高系統(tǒng)中繼級聯(lián)級數(shù)，提高系統(tǒng)無電中繼傳輸距離。
權(quán)利要求
1.一種提高G653光纖傳輸容量的方法，所述光纖在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間傳輸波分復(fù)用光信號，其中每一個通道信號的入纖功率不大于四波混頻(FWM)門限功率；其特征在于，在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上采用無源增益模塊向傳輸信號提供功率補(bǔ)償，并由第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)向該無源增益模塊提供泵浦能量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用多個無源增益模塊在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上的不同位置向傳輸信號提供功率補(bǔ)償。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無源增益模塊和線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲不大于在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間無所述無源增益模塊時線路放大器產(chǎn)生的等效噪聲。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在無源增益模塊和線路放大器的等效噪聲指數(shù)相同情況下，所述無源增益模塊提供的增益比入纖功率的降低值至少多3dB。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述FWM門限功率由系統(tǒng)傳輸?shù)目缍螖?shù)、通道間隔和通道數(shù)確定。
6.一種密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，至少包括第一站點(diǎn)、第二站點(diǎn)，以及連接第一、第二站點(diǎn)的G653光纖；其特征在于，第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上設(shè)置有無源增益模塊，該無源增益模塊對傳輸通道中的信號進(jìn)行功率補(bǔ)償；所述第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)還包括泵浦源，用于向所述無源增益模塊提供泵浦能量。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的無源增益模塊為多個。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的無源增益模塊至少包括摻鉺光纖。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的無源增益模塊還包括增益平坦濾波器和/或隔離器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高G653光纖傳輸容量的方法，該光纖在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間傳輸波分復(fù)用光信號，使每一個通道信號的入纖功率不大于四波混頻(FWM)門限功率；然后在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上采用無源增益模塊向傳輸信號提供功率補(bǔ)償，并由第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)向該無源增益模塊提供泵浦能量。本發(fā)明同時還公開了一種密集波分復(fù)分傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)在第一站點(diǎn)和第二站點(diǎn)之間的傳輸通道上設(shè)置有無源增益模塊，所述第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)還包括泵浦源，用于向所述無源增益模塊提供泵浦能量。
文檔編號H04B10/18GK1642041SQ20041000235
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月4日
發(fā)明者李從奇, 易興文, 陳娟, 張樂偉, 雒文斌, 曾棟, 文韜 申請人:華為技術(shù)有限公司