密集波分复用系统测试分析方法

李志增 刘磊 张志辉 张冰

摘要：光纤通信技术具有成本低、损耗低、高安全及不受电磁干扰等特点，密集波分复用（DWDM）充分挖掘光纤带宽能力，在5G组网中应用广泛。DWDM系统是实现大容量、高速通信、长距离的最佳手段，应用极广。DWDM系统的信噪比指标直接影响着信号传输容量和质量。本文阐述了一种基于光谱分析仪的DWDM系统测试分析方法，详细介绍了DWDM光谱测试方法。

关键词：波分复用；DWDM；波长；电平

引 言

光纤通信技术具有成本低、损耗低、高安全及不受电磁干扰等特点，现在已经成为主流的通信媒介^[1][2]。5G时代，虽然有正交频分复用等技术的提出^[3]，但实现400Gbit/s光通信传输系统的技术主要有两种，基于单波模式和基于多波模式^[4][5]。现阶段，多波技术得到了广泛以及深入的研究，并且发展极其迅速。

1 DWDM系统

光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统发展，并且逐步向全光网络演进。DWDM是充分挖掘光纤带宽能力，实现大容量、高速通信、长距离的最佳手段。DWDM系统信号传输质量的性能是DWDM系统设计者必须考虑的因素，同时也是衡量DWDM系统性能的标准。

DWDM系统的输入信号都是波长固定的光信号，即各个通路的光信号波长是不同的，但是每个通路的中心波长是固定的。各通路的中心波长是有严格规定的。中心偏移过大不仅会对相应通路信号造成影响，还会对其他通路信号造成串扰。信道间隔即为各通道之间的波长间隔，此间隔也是严格定义的，此指标保证了各通路之间信号传输的质量，避免串扰。

2 系统测试及分析

2.1 信号波长及功率

波分复用系统对于激光器输出波长的稳定要求很高，波长输出不稳定会引起复用时相邻信道的串扰，增加系统的误码率。

针对DWDM系统波长稳定性测试指标，我们设计了两种信号波长及电平求解方式，及点电平及总功率电平方式，

_（2-1）

其中， 是探测信号波长的峰值电平， 是探测信号的噪声电平。

_（2-2）

2.2 噪声功率

光通道中，信号的光功率与自发辐射噪声功率的比值称为信噪比。在波分复用光网中，光信号的信噪比是反应光信号质量的一个重要参数。在光的接收端，追求的正是高信噪比和低误码率。

下面主要问题是计算噪声电平，我们设计了区域噪声电平模式，即使用曲线拟合的方法在信号波长处得到信号的噪声电平。区域噪声电平需要设置噪声电平计算区域（噪声电平的波长位置就在信号波长处）和计算方法。计算方法是曲线拟合，共有5种方法：线性；高斯；三次多项式；四次多项式；五次多项式。

曲线拟合是把平面上的一些已知数据点，找到一条满足一定的曲线，使它与这些点最接近，拟合并不要求曲线通过所有点，这是与插值法不同点。我们选取最小二乘法多项式曲线拟合方式对用户选择的拟合方式进行曲线拟合。

3 试验与验证

6362A光谱分析仪适用于600～1700nm波段范围的LED、LD、FP-LD、DFB-LD、EDFA、光纤、光纤光栅、光学滤波器、光纤放大器、波分复用器等光源、光电子器件及有关系统的测试。基于6362A光谱仪，应用上述测试分析方法，对DWDM系统进行了测试，测试及分析结果如图1所示。

图1自定义测量方式测试及分析结果

通过测试和分析结果与WDM系统厂家出厂报告以及计量结果比对，信噪比分析结果一致。

4结束语

本文介绍了DWDM发展趋势、系统构成及影响系统的指标。同时，提出了三种不同的核心参数测试分析方法，最后基于6362A光谱分析仪实现对DWDM系统的光谱测试。通过对信号波长和功率及噪声功率的测量方法的设计，能够真实有效的反映出被测DWDM系统的性能。

参 考 文 献

[1] Agrawal G P.Fiber-Optic Communication Systems,Fourth Edition[J].2012.

[2] 顾婉仪. 光纤通信系统[M]. 人民邮电, 2006.

[3] Bao H, Shieh W. Transmission simulation of coherent optical OFDM signals in WDM system[J].Optics Express,2007,15(8):4410-8.

[4] Zhang J,Yu J,Yuan F. High Speed All Optical Nyquist Signal Generation and Full-band Coherent Detection[J].Scientific Report,2013,4:28-38.

[5] Ke J H,Gao Y,Cartledge J C. 400Gbit/s single-carrier and 1Tbit/s three-carrier superchannel signals using dual polarization 16-QAM with look-up table correction and optical pulse shaping[J].Optics Express, 2014,22(1):71-83.

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