傳輸設備專業(yè)L1級傳輸系統(tǒng)WDM基本原理

1、傳輸系統(tǒng)WDM基本原理2課件簡介課件名稱傳輸系統(tǒng)WDM基本原理適用專業(yè)及等級傳輸網WDM系統(tǒng)原理L1級內容簡介WDM原理知識大綱課件大綱版本V_1.1日期2015.11.27主要更新內容不涉及負責人楊有志遺留問題暫無3授課人簡介個人照片基本資料基本資料姓名：楊有志工作單位：遼寧移動公司手機號碼子郵箱：教育及培訓經歷教育及培訓經歷畢業(yè)院校：遼寧工業(yè)大學學歷：本科專業(yè)培訓經歷：2015年由華為公司進入遼寧移動公司專業(yè)特長專業(yè)特長從事華為傳輸產品10年以上，具有豐富的SDH、PTN及WDM的調測及設備故障維護能力。4第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關

2、鍵技術關鍵技術第第4章：章：WDM的網絡單元與影響傳輸因素的網絡單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范5高速路加油站巡邏車什么是波分復用？6l 把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送的方式統(tǒng)稱為波分復用。121 2 nnWDM概念7Page 7l 單向波分復用系統(tǒng)采用兩根光纖，一根光纖只完成一個方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成。 光復用器光復用器光源光源1 光源光源2 光源光源N OA光解復用器光解復用器1N光檢測光檢測器器1 光檢測光檢測器器2光檢測光檢測器器N 光源光源1 光源光源2 光源光源N 光復用器光復用器光解復用器光解

3、復用器OA光檢測光檢測器器1 光檢測光檢測器器2光檢測光檢測器器N 1NOAOAOAOA單向WDM8l 雙向波分復用系統(tǒng)則只用一根光纖，在一根光纖中實現兩個方向光信號的同時傳輸，兩個方向光信號應安排在不同波長上。光光波波長長復復分分光光波波長長復復分分用用光線路放大光線路放大用用器器器器功率/前置放大功率/前置放大東向1-N西向1-N1547.5 1560.5nm1527.51542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC 1510 nmOSC 1625nm雙向WDM9開放式開放式WDM開放式DWDM系統(tǒng)的特點是對復用終端光接口沒有特別的要求，只要求這些接口符合ITU-T 建議的光接口標準。集成

4、式集成式WDM集成式DWDM系統(tǒng)沒有采用波長轉換技術，它要求復用終端的光信號的波長符合DWDM系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復用終端設備發(fā)送不同的符合ITU-T建議的波長，這樣他們在接入合波器時就能占據不同的通道，從而完成合波。WDM應用形式10 N路波長復用的路波長復用的WDM系統(tǒng)的總體結構主要有：系統(tǒng)的總體結構主要有： 光波長轉換單元（OTU）； 波分復用器：分波/合波器（ODU/OMU）； 光放大器（BA/LA/PA）； 光/電監(jiān)控信道（OSC/ESC）。WDM系統(tǒng)組成OSCOSCOSC11 大容量 長距離 高速率 對數據的“透明”傳輸 系統(tǒng)升級時能最大限度地保護已有的投資 高度的組網靈活性、經濟性

5、以及可靠性 可兼容全光網交換lWDM的優(yōu)點的優(yōu)點WDM的優(yōu)勢12CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分復用lCWDM與與DWDM的區(qū)別的區(qū)別：CWDM載波通道間距較寬，因此一根光纖上只能復用2到16個左右波長的光信號。CWDM調制激光采用非冷卻激光，而DWDM采用的是冷卻激光，它需要冷卻技術來穩(wěn)定波長，實現起來難度很大，成本也很高。CWDM避開了這一難點，CWDM系統(tǒng)采用的DFB激光器不需要冷卻，因而大幅降低了成本，整個CWDM系統(tǒng)成本只有DWDM的30%。 稀疏波分復用系統(tǒng)一般工作在從1260nm到1620nm波段，間隔為20nm，可復用

6、16個信道。CWDM簡介13第第1章：波分復用技術概述章：波分復用技術概述第第3章：章：WDM關鍵技術關鍵技術第第4章：章：WDM的網絡單元與影響傳輸因素的網絡單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范14護套包層纖芯n2n1l 光纖是由圓柱形玻璃纖芯和玻璃包層構成，最外層是一種彈性耐磨的塑料護套，整根光纖呈圓柱形。 光纖基本特性155dB/km4dB/km3dB/km2dB/km1dB/kmAttenuation (dB/km)光纖基本特性l 光纖的損耗主要取決于吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種損耗。 l 衰減系數16l 光纖中的色散可分為模式色散和色度色

7、散。 l 由于光源的不同頻率（或波長）成分具有不同的群速度，在傳輸過程中，不同頻率的光束的時間延遲不同而產生色散稱為色度色散。 光纖基本特性17色散系數色散系數(ps/nmkm)正色散系數正色散系數G.655光纖光纖波長波長(nm)負色散負色散系數系數G.655光纖光1550nm波長區(qū)具有最小色散和衰減，適合DWDM系統(tǒng)、高速信號傳輸G.652光纖:大量鋪設，傳高速信號需色散補償G.653光纖:1550nm波長區(qū)混頻嚴重，不適合DWDM光纖的種類18第第1章：波分復用技術概述章：波分復用技術概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第4章：章：WDM的網絡單元與影響傳

8、輸因素的網絡單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范19WDM系統(tǒng)的關鍵技術光電檢測器監(jiān)控技術光復用器和光解復用器光放大器光源技術WDM關鍵技術203.2 光放大器光放大器3.3 光復用器與解復用器光復用器與解復用器 3.4 監(jiān)控技術監(jiān)控技術 3.5 光電檢測器光電檢測器211)比較大的色散容納值比較大的色散容納值 ； 2)標準而穩(wěn)定的波長。標準而穩(wěn)定的波長。WDM的光源要求221、直接調制光源直接調制光源2、間接調制光源間接調制光源電吸收調制光源電吸收調制光源 (EA)馬赫馬赫- -策恩德爾調制光源策恩德爾調制光源 (M-Z)光源23l 優(yōu)點：技術簡單、

9、成本較低；l 缺點：激光器有較大的頻率啁啾；適用于短距離傳輸。調制電流直接調制光源24l 優(yōu)點：頻率啁啾較低，色散受限距離較長；l 缺點：技術較復雜。調制電流電吸收調制光源（EA）25l 優(yōu)點：可忽略啁啾，色散受限距離很長；l 缺點：成本高，技術難度大，不便于集成。調制電流LD馬赫-策恩德爾調制光源（M-Z）26直調光源電吸收調制光源馬赫-策恩德爾調制光源最大色散容限ps/nm12002400720012800大于12800成本適中貴昂貴波長穩(wěn)定性較好好很好光源比較27 3.1 光源技術光源技術 3.3 光復用器與解復用器光復用器與解復用器 3.4 監(jiān)控技術監(jiān)控技術 3.5 光電檢測器光電檢測

10、器28光放大器摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)(EDFA)拉曼放大器拉曼放大器(Raman)29 暫穩(wěn)態(tài) 光子吸收 受激輻射 鉺離子 基態(tài) 980nm 光子 1550nm 光子 隔離器 隔離器 泵浦源 摻鉺光纖 耦合器 信號光入 信號光出 a 原理性結構 b 光放大原理 EDFA組成及原理301. 增益波長范圍固定：在1550nm窗口 ；2.增益帶寬不平坦：EDFA的增益帶寬很寬，但EFDA本身的增益譜不平坦。在WDM系統(tǒng)中應用時必須采取特殊的技術使其增益平坦。3.光浪涌問題：采用EDFA可使輸入光功率迅速增大，但由于EDFA的動態(tài)增益變化較慢，在輸入信號能量跳變的瞬間，將產生光浪涌，

11、即輸出光功率出現尖峰，尤其是當EDFA級聯時，光浪涌現象更為明顯。EDFA應用的問題31前置放大器PA功率放大器BA增益適中適中噪聲系數低適中應用場合接收端發(fā)送端EDFA性能參數32放大器增益不平坦的級聯放大放大器增益平坦的級聯放大EDFA的增益平坦33掉波1dB上波1dB0.5dB0.5dB 無增益鎖定 有增益鎖定EDFA的增益鎖定34SRS(受激拉曼散射)原理，采用分布式放大。增益譜泵浦增益30nm13THz拉曼光纖放大器的原理35其增益波長由泵浦光波長決定；其增益介質為傳輸光纖本身 ；噪聲指數低。PUMP1PUMP313THz 30nmGAINPUMP2EDFASpan 1Raman P

12、ump發(fā)送接收EDFASpan kRaman Pump拉曼光纖放大器的特點363.1 光源技術光源技術 3.2 光放大器光放大器 3.4 監(jiān)控技術監(jiān)控技術 3.5 光電檢測器光電檢測器37nnnn分波器合波器nn分波器合波器光復用器和光解復用器38l這類光柵在制造上要求較精密，不適合于大批量生產，因此在實驗室的科學研究中應用較多。輸入光輸出光光柵光柵型波分復用器3914濾波器濾波器濾波器濾波器自聚焦棒透鏡自聚焦棒透鏡玻璃玻璃l設計上可以實現結構穩(wěn)定的小型化器件，信號通帶平坦，且與極化無關，插入損耗小，通路間隔度好；l通路數不會很多。介質薄膜型復用器40l優(yōu)點：波長間隔小、信道數多、通帶平坦等優(yōu)

13、點，非常適合超高速、大容量的DWDM系統(tǒng)。代表了波分復用器件的發(fā)展方向。陣列波導陣列波導平面耦合波導平面耦合波導輸入波導輸入波導輸出波導輸出波導陣列波導陣列波導平面耦合波導平面耦合波導輸入波導輸入波導輸出波導輸出波導波導陣列（AWG）型復用器413.1 光源技術光源技術 3.2 光放大器光放大器 3.3 光復用器與解復用器光復用器與解復用器 3.5 光電檢測器光電檢測器421）光監(jiān)控技術（）光監(jiān)控技術（OSC）2）電監(jiān)控技術（）電監(jiān)控技術（ESC）監(jiān)控技術43l特點：傳輸有關DWDM系統(tǒng)管理和監(jiān)控信息工作波長優(yōu)選1510nm；速率優(yōu)選2Mb/s，保證不經放大也超長傳輸；線路編碼為CMI，接收側

14、的靈敏度大于48dBm；l 對光監(jiān)控信道的要求：光監(jiān)控通道不限制未來在1310nm波長的業(yè)務； 線路放大器失效時光監(jiān)控通道仍然可用； 光監(jiān)控通道不限制光放大器的泵浦波長； 光監(jiān)控通道不限制兩個光線路放大器之間的距離 。光監(jiān)控技術44OMFIUBAPAODFIUOSC 信息入信息入OSC 信息出信息出設備中的監(jiān)控信道45l波分產品以前對網元進行操作、管理和維護（OAM）都是采用專用的監(jiān)控信道單板OSC實現。隨著城域波分技術的發(fā)展，從降低產品成本的角度出發(fā)，產品提出了利用固定幀結構業(yè)務中的開銷字節(jié)進行DCC通信的思路，這樣就可以直接通過OTU單板的對接實現網元間的通信，這就是電監(jiān)控信道（ESC）。

15、l與OSC不同的是ESC是采用隨路的方式，即監(jiān)控信息隨主業(yè)務信號一起傳送，到對端再將他們分離，這種方式不再另外占用波長資源。電監(jiān)控技術ESC46 3.1 光源技術光源技術 3.2 光放大器光放大器 3.3 光復用器與解復用器光復用器與解復用器 3.4 監(jiān)控技術監(jiān)控技術47l 要求：在工作波長范圍內有足夠高的響應度；在完成光電變換的過程中，引入的附加噪聲應盡可能?。豁憫俣瓤?。線性好及頻帶寬，使信號失真盡量??；工作穩(wěn)定可靠。有較好的穩(wěn)定性及較長的工作壽命；體積小，使用簡便。l 滿足上述要求的半導體光檢測器主要有兩類：PIN光電二極管和 雪崩光電二極管（APD）。通常PIN管收光范圍為0-18dB

16、m；APD管收光范圍為-9-27dBm光電檢測器48FEC技術FEC技術簡單來說就是一種糾錯編碼技術，它具有相當強的糾錯能力。FEC技術的采用，可以糾正信號傳輸過程中產生的誤碼，提高接受端光信號的信噪比容限，延長中繼段距離。主要有2種：帶內FEC,帶外FEC。方案方案帶內帶內FEC帶外帶外FEC標準標準ITU-T707ITU-T975糾錯能力糾錯能力較強較強更強更強速率速率不變不變增加增加7%編碼方式編碼方式BCH3RS8復雜度復雜度簡單簡單略復雜略復雜兼容性兼容性好，可以平滑過渡好，可以平滑過渡不能兼容，需更換設備不能兼容，需更換設備可擴展性可擴展性受受SDH幀格式限制幀格式限制很難擴展很難

17、擴展不受幀格式限制不受幀格式限制可方便擴展可方便擴展互通用性互通用性很好很好差差49第第1章：波分復用技術概述章：波分復用技術概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關鍵技術關鍵技術第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術規(guī)范50WDM網元有如下5種類型:光終端復用設備OTM(Optical Terminal Multiplexer)光線路放大設備OLA(Optical Line Amplifier)光分插復用設備OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer)光均衡設備OEQ(Optical Equalizer)電中繼設備REG(Re

18、generator)WDM的網絡單元OTMOADMOLAREG123451WDM的組網形式點對點OTMOLAOLAOTM客戶客戶設備設備客戶客戶設備設備52客戶客戶設備設備WDM的組網形式鏈型OTMOTMOADM客戶客戶設備設備客戶客戶設備設備53WDM的組網形式環(huán)形OADMOADMOADMOADM1 n1n1n1 n54影響波分傳輸系統(tǒng)主要有3個因素：衰耗、色散及信噪比，單通道達到10G以上速率，事實上還應該考慮非線性等其它因素。實際工程調測中需要綜合考慮以上幾個因素。l衰耗：采用摻餌光纖放大器（EDFA）以及RAMAN放大器解決衰 耗過大問題l色散：采用色散容限較大的光模塊，采用DCM、色散均衡（DSE）l信噪比：采用噪聲系數較小的光放，提高輸出光功率，采用輸出光功率較大的光放l非線性：限制輸出發(fā)送光功率，如果使用高光功率輸出光放，限制跨斷數影響WDM傳輸的因素55第第1章：波分復用技術概述章：波分復用技術概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關鍵技術關鍵技術第第4章：章：WDM的網絡單元與影響傳輸因素的網絡單元