和DWDM网络发展的初期相比，光网络工程师面对的DWDM网络技术发生了很大的变化。仅仅是三年前，DWDM系统还在使用较低数据速率的收发器和掺铒光纤放大器（EDFA）。
如今，DWDM系统生产商可以提供的技术包括：10Gbit/s/信道（可能升级到40Gbit/s/信道）的超密集系统，可调谐激光器，前向纠错技术，拉曼放大器，以及动态光分插复用器（OADM）。另外，虽然L波段（1570到1620nm）和S波段（1480到1520nm）通信取得了巨大的进步，但是DWDM系统生产商还是在不断增加C波段（1525到1565nm）的信道数。总之，新技术的应用使光网络呈现新的特点。
四因素网络设计模型
建造一个DWDM网络，网络设计工程师必须考虑许多问题。这些问题有些像一个填字游戏的不同词条，每一个词条只包含有限的信息。然而，假如把所有的词条放在一起，谜底就会清楚显现。建造DWDM网络时，四因素网络模型可以帮助网络设计工程师更清楚地熟悉相互作用着的各个因素。
在设计光网络时，工程师必须考虑的四个因素是：资本预算、网络基础结构、传输容量和业务模式、升级思路。
图1
资本预算。资本预算包括两个部分：初期预算和远期预算。毫无疑问，运营商应该提供初期预算的纲要。纲要中包括所要建造的网络的基本要求和限制条件。很多时候，运营商并不真正知道网络将如何升级，或者随着时间的发展，业务模式会有怎样的变化。出于这些原因，本质上远期预算更难以猜测。
网络基础结构。网络基础结构方面要非凡注重运营商采用的光纤类型以及再生、分插、终端间的距离。例如，运营商将采用何种光纤，是非色散位移光纤、非零色散位移光纤、还是色散位移光纤？还有，运营商要求网络能带来多大的利润。此类问题的答案决定了DWDM网络的传输能力。
传输能力和业务模式。在很大程度上传输能力决定终端和上／下路的位置。总的传输能力可能由单一速率的多信道提供（例如：10Gbit/s×160信道）或者是由2.5Gbit/s、10Gbit/s甚至40Gbit/s信道混合实现的。
图2
图3
图4
网络设计工程师需要知道网络运行的初期以及接下来的几年中，运营商打算传输什么样的业务，传输多少业务。例如，运营商是否要提供千兆以太网或10G以太网服务，需要有保护的业务还是无保护的业务，是否提供虚波长业务。另外，运营商是否要建立一个真正的动态网络。也就是说，OADM是否可以支持信道交换或带宽交换。这些问题的答案会帮助网络设计工程师设计建造一个合适的DWDM网络。
升级思路。对于运营商来说，有两种传统的升级思路：一是在有高密度收发器的系统中，进一步使用C波段（或L波段）的空闲信道，或者在已有的系统（C波段+L波段）上开发新的波段。
在这两种升级方案中，运营商们更倾向于填充原有的空闲信道。其主要原因还在于成本。例如，假如运营商想在DWDM网络中开发新的波段，他们需要购买光线路放大器（OLA）和OADM来支持新的波段。然而，填充空闲信道可以继续利用已有的设备。高密度收发器的应用使这种升级方案更具吸引力。
扩容技术
密集波分复用系统生产商提供一套增强技术来支持更多的信道数以及更长的终端和线路放大器间距。这些技术已经为运营商描绘了DWDM的新图景。
超高密度。超高密度系统是将10Gbit/s的收发器用于间隔为25或12.5GHz的信道上。类似的，使用了高密度集成技术的40Gbit/s的信道的间隔可为100或50GHz。这些高密度收发器的应用使C波段和L波段能够支持更多的信道数。
在高密度系统出现之前，C波段最多能够支持96个10Gbit/s的信道，信道间隔为50GHz。然而，随着高密度10Gbit/s收发器的应用，DWDM系统生产商能够在C波段或者L波段实现320个信道。换句话说，高密度技术使运营商在一个单一波段中使用10Gbit/s信道实现3.2Tbit/s的传输容量。由于可以利用已有的OLA和OADM，因此节省了运营商的成本。高密度系统不仅延缓了采用新波段升级的方案（需要新的OLA和OADM），而且也会推迟40G信道的应用，除非其成本进一步降低。
可调谐激光器。DWDM产业人士预计可调谐激光器作为一个新兴技术将会使运营商降低光网络成本。成本的节约最初主要有三点：减少备用设备，系统器件的标准化，节约运营成本。
假如收发器的频带是可调谐的，那么12个10Gbit/s的收发器就可以覆盖整个C波段（否则，10Gbit/s的收发器以25GHz的间隔需要160个）。由于购买和治理较少的备用设备，运营商能够减少资金和运营支出。从运营角度出发，可调谐激光器可以减少不同信道配置的数目。
除了能够节约成本，可调谐激光器还可以使运营商增加网络的灵活性和可扩展性，并且支持动态带宽分配。例如，假如用户需要更多带宽，由于使用了可调谐激光器运营商可以很轻易的打开额外的信道。这个例子说明了可调谐激光器是如何快速按需提供带宽并同时使网络更加灵活的。假如使用动态OADM或者下一代光交叉连接设备，可调谐激光器可以根据波长重新为光信号选路，从而可以实时重新配置DWDM网络。
前向纠错技术。前向纠错技术就是利用一些统计算法来减少DWDM系统的比特错误。也就是说，这个技术使DWDM信道能够容忍更低的光信噪比（OSNR），于是信号可以传得更远了。因此，DWDM系统生产商利用FEC技术来增加系统的信道数和电再生器的间距。
动态OADM。光分插复用器（OADM）使运营商在终端间的特定节点上/下光信道。因此使DWDM的灵活性提高了。
总的来说，OADM分为两种类型：静态和动态。静态OADM在改变上/下路的配置时，需要物理地改变它的硬件。动态OADM可以远程交换光信道来确定信号是直通还是在该节点上/下路。
由于动态OADM是灵活的，网络设计工程师必须在网络设计的初期阶段考虑到这一特点。例如，动态网络的色散补偿方案和静态网络的是不同的。另外，上/下路的信道数和直通的信道数可能是不同的。
对于动态OADM，DWDM系统生产商为了获得更多的上/下路的信道数可能以降低OSNR为代价，因为在终端间上/下路的信号要比直通信号传得短。因此，网络设计工程师必须保证每个信道有足够高的OSNR可以支持直通模式。
总之，当信号传输经过的距离越长，经过的OLA/OADM越多，OSNR损失越大。因此假如信号可以支持上/下路模式，却不一定能够支持直通模式。所以，网络设计工程师从一开始就要好好规划动态网络。
高性能放大器。在很大程度上，光线路放大器及它们之间的距离决定了DWDM网络所支持的总传输容量。现在，DWDM系统生产商提供的两种放大器是EDFA和拉曼放大器。很多DWDM系统生产商在高损耗段或超长应用中，将拉曼放大器和EDFA组合在一起进行EDFA-拉曼的混合放大。
图5
最普遍的光放大器是EDFA。泵浦激光器将EDFA中的铒掺杂电子激发到更高的能级（或轨道）。当微弱的入射信号进入放大器时，电子跃迁到较低的能级（轨道），同时，释放光子。就这样，EDFA 增强了DWDM信道的信号能量。在1550nm窗口，EDFA是宽带放大器。
对于多数长距离的放大器来说，光增益对于所有波长是不均衡的。这种不均衡的增益现象被称为增益倾斜。增益倾斜是超长传输面对的一个问题，在多个放大器级联时问题尤其突出。当光信道经过更多的放大器时，增益倾斜恶化。
为了克服增益倾斜现象，很多EDFA采用了增益平坦滤波器，DWDM系统生产商也使用动态增益均衡器来减小增益倾斜（和增益倾斜积累）。这种增益倾斜减小技术使DWDM系统生产商可以实现高信道数的长距离和超长距离传输。
拉曼放大器。拉曼放大器是当今的热点之一，它利用拉曼散射放大微弱的光信号，现有的光纤可以用做增益介质。拉曼放大器用泵浦激光器激发光纤中原子的振动模式。在特定的波长窗口，处于激发态的光纤原子在入射的微弱信号光的激发下释放光子。就这样，拉曼放大器增强了信道的光功率。
拉曼放大器的一个优点是，它的放大带宽比EDFA要大。另外，DWDM系统制造商在超长和/或高损段（30dBm）使用拉曼放大和EDFA放大相结合的放大方案。
色散补偿。光信号在传输过程中会引起色散。色散导致光脉冲的展宽，使信号间产生相互干扰。在高速率和/或较长距离（在终端和OLA之间）应用中，色散成为比较重要的一个问题。
由于色散限制了DWDM系统的信息传输能力，系统制造商使用色散补偿设备来减少色散的影响。群速度色散补偿器和偏振模色散补偿器是两种常见的补偿器。
核心网络的发展非常快，非凡是当光纤系统制造商不断使用新的扩容技术来降低传输成本时。有一点是可以确定的，那就是新的技术使信道数量的增加以及再生间距的加长成为可能。随着新技术的不断涌现，运营商将收获光传输成本降低带来的收益。
图6
作者：GabrielOdeh
新闻热点
疑难解答
