VIAVI 如何实现 DWDM 系统

在过去的 40 年中，随着制造技术的突破消除了限制性能的水峰，同时波长利用率和调制格式继续以指数级增加承载能力，单模光纤的物理特性持续发展。密集波分复用 (DWDM) 是光纤传输技术发展的重要里程碑。

在网络生命周期的开始阶段，出现了无源 DWDM 设备的制造和新开发，其中验证波长相关性能的完整特征至关重要。随着有线和电信服务提供商继续发展其网络，将光纤推向更深的位置，使网络元素更接近用户，并为较小的用户群提供服务（以提高服务速度和增加产品）。DWDM 正在成为这些 HFC 分布式接入体系结构 (DAA) 和 xDSL/gFast 网络的重要推动因素。

虽然无线提供商将集中式的无线接入网 (C-RAN) 作为一项关键的架构功能，但他们也意识到了 DWDM 的优势，这将是 5G 采用进一步提高容量需求所必需的。无源光网络 (PON) 所有者/运营商已经开始利用覆盖在现有 E-PON 和 G-PON 网络上的 DWDM 技术的优势，实现光纤入户 (FTTH)。最后，大量超大规模和多租户数据中心 (MTDC) 运营商正在其光纤数据中心互联 (DCI) 网络中部署高容量 DWDM 解决方案。

通过走在密集波分复用技术的前沿，VIAVI 为行业提供了测试解决方案，以应对无源 DWDM 网络的激活、维护和故障排查挑战。

什么是 WDM？

波分复用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM) 是一种允许在同一光纤上同时传输多个频率（或波长）的技术。这是通过使用输出调谐到单独和特定波长的光发射机或收发机来实现的，从而存在不同且不重叠的传输信道。

粗波分复用 (CWDM) 使用 1260 纳米到 1670 纳米之间的波长（O、E、S、C、L 和 U 传输波段），并允许在此区域内创建多达 18 个单独的信道，承载语音、数据或视频的任意组合，信道间隔为 20 纳米。对于相对低带宽的部署，CWDM 是一种经济高效的解决方案，但是，由于 CWDM 信号无法放大，没有能够支持该范围的宽带光放大器，因此距离被限制为 80 千米。

密集波分复用 (DWDM) 通过将信道间隔减小到 0.8 纳米或更小，并缩小工作波长范围，将 WDM 带到了一个新的水平。这可以产生 80 个或更多的流量信道或通道，为更多的高速、高带宽应用打开大门。

令人惊讶的是，所有 DWDM 波长都位于被称为 C 波段的 1525 纳米到 1565 纳米的狭窄区域内。由于与 O 或 E 等波段中的较低波长相比，信号损耗（光纤衰减）相对较低（0.25dB/千米），因此利用了该区域。由于信道间隔窄，需要更高精度的激光器和滤波过程来保持信道完整性并将干扰降至最低。

DWDM 架构

无源 DWDM 网络架构开始于转发器或收发器接受各种流量类型和协议的数据输入。该转发器执行将输入数据映射到单独 DWDM 波长的基本功能。每个单独的波长被馈送到光学多路复用器 (MUX)，该多路复用器将多个波长滤波并组合到单个输出端口上，以便通过主要/核心/公共 DWDM 光纤传输。然后，在接收端，可以通过使用光解复用器 (De-MUX) 来分离波长以隔离各个信道，然后通过附加的波长匹配转发器将每个信道路由到适当的客户端输出。

由于 DWDM 技术与 CWDM 频段重叠，因此也可以选择“混合”解决方案。这种类型的混合系统保留了 CWDM 复用器和解复用器硬件，在 1530 到 1550 纳米范围内的现有信道上插入 DWDM 波长，从而创建多达 28 个额外信道。混合 CWDM/DWDM 系统无需安装新光纤或大规模更改基础设施，即可大幅提升容量。

光纤分插复用器 (OADM) 是 DWDM 架构的可选组件，可以添加到无源或有源网络，以便于从主要/核心/公共 DWDM 光纤的中游位置添加或减去指定波长。双向架构包括电路两端的发送器和接收器以及组合复用器/解复用器设备。

对于长途网络，DWDM 架构增加了补偿光损耗所需的有源系统组件，从而增加了复杂性，这将使信号接收和数据恢复变得不可能。掺铒光纤放大器 (EDFA) 可用作升压器或发射放大器，以使光功率电平在离开多路复用器时提高，而前置放大器在进入解复用器之前执行相同的功能。还可以包括附加的内联放大器。没有 EDFA 的无源网络将这种复杂性降至最低。

如何增加网络带宽？

随着对带宽需求的不断扩大，问题不再是是否需要，而是提供商将如何满足这些要求。光纤容量的倍增意味着更高的服务数量和多样性、更多的端点/用户以及无数的盈利机会。铺设额外的光纤是一个显而易见的策略，但通常是解决带宽限制的最具破坏性和最昂贵的选择。那么，为什么不努力改进已经铺设的现有资产（光纤）呢？

CWDM 和 DWDM 在 2002 年分别由 ITU-T G.694.2 和 G.694.1 标准化。直到最近，与 DWDM 激光器、转发器、复用、解复用和 OADM 组件相关的安装和持续运营费用已经抵消了相对的经济效益。随着规模经济和效率的提高继续降低 DWDM 网络的成本，密集波分复用的情况变得更加引人注目。

为什么要考虑 DWDM？

如果 CWDM 在某些情况下能够满足带宽需求，DWDM 部署或转换的好处/理由可能不会立即显现。随着互联网流量以每年 300% 的速度增长，提供商的带宽需求每六到九个月翻一番。随着这一增长速度的不断加快，更多的流量将进入低延迟类别，如网络电话、UHD 实时视频流、云托管游戏和新兴的 5G 前端/后端应用，如自动驾驶汽车，这些都产生了类似的容量需求。通过该技术优化和最大化光纤带宽是解决容量难题的一种主动、经济高效的解决方案。

DWDM 会带来哪些挑战？

密集波分复用固有的相邻信道的紧密接近性带来了挑战，需要智能维护和测试实践。为了保持信道的完整性，需要精确的激光器温度控制和可靠的 DWDM 复用器/解复用器设备。即使是最微小的波长漂移也会产生偏移，干扰相邻通道并降低信号质量。SPF/SFP+ 收发器具有价位较低的优势，但在管理波长完整性方面可能效率较低。

噪声是用于城域部署的主动式 DWDM 网络面临的额外挑战。EDFA 和也包含放大器的可重配置光纤分插复用器 (ROADM) 可能会增加网络噪声，并且需要保持良好的光信噪比 (OSNR)，以便最大限度地提高 DWDM 信道的带宽利用率，并将可能导致数据丢失和重传的比特误码降至最低。

接入网络中更常见的无源 DWDM 应用不会受到噪声问题的影响，没有放大器产生噪声，距离越短意味着更重要的是将光功率损失（衰减）降到最低，并在接收转发器/SPF/SPF+ 获得良好的光功率电平，因此光纤和连接器的损耗和反射是非常重要的问题。

DWDM 使用案例解决方案

密集波分复用将尖端的激光光学、电子和调制技术结合在一起，最大限度地提高了光纤数据传输的效率。这种成功的组合是开发、安装、测试和维护实践的端到端协调方法的副产品。

在网络的所有这些阶段，对光纤端面和连接器进行生命周期检查对于确保可靠运行至关重要。为了成为高效的检测工具，不仅要让您看到光纤端面，还必须实现整个测试过程的自动化，FiberChek Probe 显微镜是一款手持式解决方案，能够自动对焦、自动进行通过/失败分析、自动进行数据存储和自动完成纤检测工作流。

光纤测试在网络建设过程中至关重要，无论是在安装复用器/解复用器设备之前还是之后，都是为了确保第一时间开通业务和可靠的网络。传统的光纤测试工具，例如 VFL 和光纤末端检测工具，可以与传统的 OTDR 测试设备一起使用，该设备使用标准的 1310/1550 纳米测试波长，以对连接/接合点之间的距离和损耗进行特征分析，并发现诸如 DWDM 网络中的主要/核心/普通光纤中的过度光损耗和弯曲等问题。

一旦复用器/解复用器连接完成，标准/传统 OTDR 工具就变得不那么有用了，因为复用器/解复用器设备的本质就是阻挡（过滤掉）1310 和 1550 纳米的波长。端到端 DWDM 链路的特征分析需要更专业的 OTDR，这些 OTDR 在精确的 DWDM 服务波长上运行，以便它们可以验证特定的路由。例如，VIAVI DWDM OTDR 模块是一个可调的 C 波段 OTDR，它可以做到这一点，并允许通过复用器和解复用器对 DWDM 链路进行端到端的特征分析。具有集成的可调谐激光源（通过 OTDR 测试端口）还可以在服务开通之前进行基本的连续性测试。智能链路映射 (SLM) 功能提供了基于图标的 OTDR 跟踪视图，以简化测试结果的解释，并清楚地识别常见的 DWDM 链路组件/元件和任何故障。

DWDM 开通测试

为了验证实时城域/接入链路上的信道性能和波长配置，可以使用 DWDM 光信道检查器模块来准确评估整个频谱的波长和功率。

光谱分析仪 (OSA) 是有源系统的附加工具，可以验证传输波长和功率电平，最重要的是验证 OSNR。OSA-110 系列 OSA 模块是紧凑型 CWDM 和 DWDM 测试解决方案，与 MTS-6000A 和 -8000 平台兼容。OSA-110 具有全波段测量能力、高光学分辨率和 ±.05 纳米的内置校准精度。

利用远程光纤测试系统和 DWDM 进行网络监控

硬件：远程光纤测试系统可以在机架安装式解决方案中提供全天候 OTDR 监控。自动化的机架安装式光纤测试单元可用于通过扫描例程测试或按需测试来测试承载 DWDM 传输的光纤，以便针对 5G、FTTH 和高速商业服务的特定故障排查和恢复使用案例进行测试。

VIAVI 测试设备（例如 1625-1650 纳米的 OTU-5000）旨在测试不干扰活动 DWDM 传输的带外波长。这些波长保留用于测试。带有可调谐 DWDM 模块的 OTU-8000 能够测试 DAA 网络中的多个分支，从而可以在分配给解复用器之外的节点的特定传输波长的带内进行测试，或者在为测试保留的波长的带外进行测试。凭借超过 1000 个端口的可扩展性，两个光学测试头都释放了宝贵的技术资源，同时通过集成的地图功能提供详细、即时的故障警报和位置详细信息。

软件：用于核心网、接入网、城域网和 FTTH 应用的 ONMSi 远程光纤测试系统是控制和跟踪 OTU 获得的所有数据的软件。它旨在让您的团队在整个网络范围内查看光纤运行状况和团队解决进度，将其作为基本测试解决方案，为整个网络完整性数据建立一个集中化、高可见性的门户。这包括构建测试、长期性能监控和入侵检测（安全）。

对于网络中的较小、专用或单一链路，例如数据中心和工业场所，SmartOTU 软件是一个独立的解决方案，可用于连续的在线光纤或暗光纤监控和故障检测。SmartOTU 开箱即可部署，无需服务器或进行培训。

DWDM 故障排查

定位和修复故障密集波分复用 (DWDM) 在不中断现有流量的情况下快速连接网络，是避免过度停机或 SLA 损失的关键。特定波长的 OTDR 测试可以在实时网络上进行，以避免服务中断。光通道检查器 (OCC) 和 OSA 也可以通过使用功率和波长分析来精确定位异常，从而成为有价值的故障排查工具。测试解决方案包括验证 SFP/SFP+ 收发器的附加功能，甚至对可调收发器设备进行编程，将显著缩短平均维修时间 (MTTR)。

VIAVI 的 DWDM 解决方案

VIAVI 的端到端测试解决方案出现在制造和实验室环境的早期阶段，并在整个网络生命周期中持续增值。在现场，远程光纤测试和监控解决方案（例如 ONMSi 和 XPERTrak）通过报警帮助定位问题、区分光纤与网络元件以及根据特定波长的需求进行故障排查，从而帮助最大限度地减少持续的服务问题、OPEX 和 MTTR。

由于能够快速准确地评估任何通道，运营商可以在正确安装的网络链路和承包商验收中获得信心，这与持续的性能保证相一致。DWDM OTDR 模块、信道检查器和 OSA 测试解决方案共同增强了这种确定性，并提高了首次开通成功率。

通过安装 DWDM 复用器/解复用器验证光纤和信道完整性，并验证新的波长配置，可以满足任何 DWDM 网络拓扑的操作要求。不同波长的光谱和漂移测试是额外的功能，从实验室到服务启动，最终延伸到成功的 DWDM 网络部署的监控、维护和实时网络故障排查实践。