这篇文章主要是为DWDM网络的设计和规划人员而作，因为他们需要估算整个链路、跨段或网络中各种输入和输出点的光功率水平。这些信息对实际部署或调试是非常重要的。
理想情况，我们希望是理论值和实际值能够匹配得非常好，偏差极小，系统在功率值方面保持平衡。否则，调试网络和确定不平衡原因将导致整个网络的部署和开通变得非常困难。在正式开讲之前，我们先来了解一下什么是DWDM，这个在我们之前的文章中多有提到。
DWDM简介
DWDM是一种基于光纤的技术，通过在光纤内部多路复用多个波长来承载不同的通信通道（每个波长即是一个通道）。这种在单个物理光纤上使用多个虚拟光纤通道的方法，提供了一种与SDH相比更为经济高效的解决方案，通过减少对光缆和昂贵设备的需求来节省资源。
图1
DWDM在发射端使用多路复用器（Mux），在接收端使用解复用器（DeMux），以及介于两者之间的光放大器，这些光放大器有各种类型和饱和输出及增益值。
同时，DWDM系统的输入和输出通常需要光转发器，因为入口信号通常来自SDH等client信号，需要将通道波长从标准SDH波长（1,310 nm或1,550 nm）转换为DWDM系统使用的工作频段。如下图所示：
图2
同时在链路末端将执行相反过程，以恢复原始波长，然后进入到SDH设备。DWDM系统的大多数组件都是无源的（不需要外部电源和电子电路），与SDH相比，DWDM系统更具成本效益。
光功率均衡是什么？
如上所述，DWDM网络设计人员/规划人员的一个重要任务是估计系统各个入口/出口点的光功率值，并在推出之前提出一个理论上功率平衡的端到端系统，现场部署期间只需进行微小调整。计算越接近真实情况，验收测试阶段调试系统就越容易，因为实际值将与估计值紧密匹配，不过前提是现场调查准确无误。
图3
在以前的工作期间，我有幸与经验丰富的设计师和规划师合作，他们对一个从巴基斯坦南部到北部跨越约2000公里的系统进行了非常准确的设计。在深入研究之前，我们必须了解通道功率差、功率单元、光放大器额定值以及Mux和DeMux的插入损耗等概念。
通道功率差异
DWDM系统是一种多波系统，意味着多个波通过光纤传输。因此，每个波的光功率必须匹配。建议将任意两个波长之间的光功率差保持在3dB以下（收发端可有较小差异要求）。当然，差异越小，结果越好，因为这有助于避免使用复杂的解决方法。
功率单元
dB是输出功率与输入功率之间的对数比。
dB = 10log10 (POUTPUT / PINPUT)
dBm是物理单位，也称为绝对功率。它是以1 mW作为参考点的功率测量值，单位为分贝。
dBm = 10log10 (P / 1 mW)
光放大器
如图3所示，DWDM系统设计中常见的三种类型的放大器是光增强放大器（OBA）、光前置放大器（OPA）和光线路放大器（OLA）。
其中，OLA主要用于长途部署，并且可以在多个单元中使用，具体取决于光纤长度。它有助于减少跨度损耗，并通过增强传输过程中的光信号来提高传输线的噪声性能。
例如，如果你看到OBA2420，前两位数字（如24）表示以dB为单位的放大器的增益，而后两位数字（如20）表示放大器的最大输出功率，以dBm为单位。
同样，对于OPA1512，前两位数字（如15）表示前置放大器的增益（以dB为单位），后两位数字（如12）表示前置放大器的最大输出功率（以dBm为单位）。
Mux和DeMux的插入损耗
关于插入损耗，可以观看下面的视频了解：
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在进行系统调试时，Mux的插入损耗可以通过以下公式计算：
Moutput = 10logPm – Insertion Loss& 10logPm = 10logPi + 10logN …………. {Pm = Pi x N}
这里的：
- Moutput = Mux的输出
- Pm = 插入损耗前Mux的总多路复用输入功率
- Pi = 每个波长的光功率（来自光转发器OTU）
- N = 输入波长数
同样，DeMux的插入损耗可以计算如下：
Doutput = 10logPm – Insertion Loss
这里的：
- Doutput = DeMux输出
- Pm = 插入损耗前DeMux的总多路复用输入功率
光功率均衡示例
为了便于学习，我们来计算衰减器的值及其位置，以均衡32波长系统中的功率为例。目前，该系统使用5个波长（共32个）。使用APD型接收灵敏度，在-14 dBm时运行最佳。光转发器OTU的输出功率为-3 dBm。
图4
在具有32个通道的系统中，当前使用5个通道。目标是确定衰减器的值和位置。
系统参数
- OTU输出功率：-3 dBm
- Mux插入损耗：7 dB
- DeMux插入损耗：7 dBm
- OTU接收灵敏度：-14 dBm
- OBA1620：增益=16 dB，最大输出功率=20 dBm
- OPA1412：增益=14 dB，最大输出功率=12 dBm
- 站点X和Y之间的距离：20公里
- 光纤损耗率：1dB/km
对数计算
- 10log32=15
- 10log5=7
Mux计算
Mux的输入功率：
- Pm = Pi x N 或 10logPm = 10logPi + 10logN
- 10logPi = -3 dBm & 10log5 = 7dBm （N=5）
因此，10logPm = -3+7 = 4 dBm
Mux的输出功率：
- Moutput= 10logPm
因此，插入损耗；Moutput = 4-7 = -3 dB
OBA计算
- OBA的输入功率：
- OBA的输入功率 = 最大输出功率 – 增益
- OBA的输入功率 = 20 – 16 = 4 dBm
通道功率：
- 32通道OBA的功率 = 1通道OBA的功率 + 10log32
- 1通道OBA的功率 = 32通道OBA的功率 – 10log32
- 1通道OBA的功率 = 4 – 15 = -11 dBm
- 5通道OBA的功率 = 1通道OBA的功率 + 10log5 = -11+7 = -4 dBm
OBA输入需要-4 dBm，而Mux输出提供-3 dBm，因此我们需要一个值为1 dB的OBA输入衰减器。
OPA计算
- OPA输入功率 = OBA输出功率 – 线损
- OPA输入功率 = 20 -20 = 0 dBm
- OPA输入功率 = OPA输出功率 – OPA增益 = 12 – 14 = -2 dBm
因此，所需的OPA输入功率为-2 dBm，但我们有0 dBm，因此我们需要一个值为2 dB的OPA输入衰减器。
OPA输出：
此12 dBm OPA输出功率适用于32个通道，因此对于一个通道：
- 32通道OPA的功率 = 1通道OPA的功率 + 10log32
- 1通道OPA的功率 = 12-15 = -3 dBm
- 5通道OPA的功率 = 1通道OPA的功率 + 10log5 = -3+7 = 4 dBm
- DeMux计算
- DeMux的输出功率 = 5通道OPA的功率 – 插入损耗
- 解复用输出功率 = 4-7 = -3 dBm（对于5个通道）
- DeMux的输出功率（5个通道）= DeMux的输出功率（1个通道）+ 10log5
- 解复用输出功率（1个通道）= -3-7 = -10 dBm
但APD需要-14 dBm，因此解决方案可以有如下：
解决方案
- 方案1：在每个OTU接收端的输入端插入一个4 dB衰减器。
- 方案2：在DeMux的输入端插入一个4 dB衰减器。
建议：第2个方案更好，因为它省去了对多个衰减器的需求。
关于DWDM/OTN/ROADM/WSON系统，可以学习下面的课程：
- 课程：波分系统原理与应用
- 课程：OTN中的ROADM与WSON技术
