WDM系統(tǒng)原理課件

WDM系統(tǒng)原理n前言目前光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)熱點(diǎn)在于三個(gè)方面nnnASON技術(shù)基于

SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)

(MSTP)

超長距W

DM＋

OADMnWDM

作

為

各

種

新

技

術(shù)

的

承

載

平

臺(tái)

，

在

不

斷

增

加

承載波長通道數(shù)目，

延伸傳輸距離

。前言nOvum-RHK

公

司

公

布

了

2005年

全

年

以

及

第

四

季

度

全

球

光

網(wǎng)

絡(luò)

設(shè)

備

分

析

報(bào)告

，

在

2005年

的

第

四

季

度

里

，

全

球

光

網(wǎng)

絡(luò)

設(shè)

備

市

場

收

入

比

去

年

同

期

增

長

7%

，

比

上

一

季

度

增

長

8%

，

達(dá)

到

了

30億

美

元

，

而

2005年

全

年

的

光

網(wǎng)

絡(luò)

設(shè)

備市場的總體收入達(dá)到了

110億美元。n按

產(chǎn)

品

線

來

劃

分，

MSTP

設(shè)

備

市

場

達(dá)

到

50億

美

元

，城

域

WDM

設(shè)

備

達(dá)

到

14億美元

。

2005年光網(wǎng)絡(luò)市場的增長來自寬帶多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的需求。n2006年

一

季

度

光

網(wǎng)

絡(luò)

設(shè)

備

市

場

總

額

26億

美

元，

相比去

年同期

增長

5%

，但是比上個(gè)季度減少

14%

。nOvum-RHK

公

司

指

出

略

有

下

降

是

因

為

通

常

四

季

度

都

是

銷

售

高

峰

。本季度的

市

場

相

比

去

年

同

期

的

增

長

，

可

預(yù)

測

2006年

的

全

年

光

網(wǎng)

絡(luò)

設(shè)

備

市

場

可

以

達(dá)到

120億美元。目錄n光傳送網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢nWDM基本原理nWDM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化趨勢n美

歐

的

數(shù)

據(jù)

加

專

線

占

總

業(yè)

務(wù)

量

比

例

將

分

別

從

2000年

的61%

和

74%

增

加

到

現(xiàn)

在

的

93%

和

97%

，

相

應(yīng)

話

音

的

比

例將分別從

2000年的

39%

和

26%

降

至

7%和

3%。n我

國

網(wǎng)

絡(luò)

業(yè)

務(wù)

量

變

化

的

數(shù)

據(jù)

化

趨

勢

，

省

際

干

線

的

數(shù)

據(jù)帶

寬

至

少

是

話

音

5

倍

，

流

量

是

6

倍

，

預(yù)

計(jì)

以

后

是

10—15

倍，過去三年的年增長率

260%

。n今

后

5年

寬

帶

增

長

率

約

100%

，

省

內(nèi)

干

線

趨

勢

類

似

，

比例

略

小

。

多

數(shù)

城

城

網(wǎng)

的

話

音

流

量

仍

高

于

數(shù)

據(jù)

，

但

少

數(shù)

城城網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量已經(jīng)高于話音。光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢n3T網(wǎng)

絡(luò)

，

即

傳

輸

鏈

路

、傳

送

節(jié)

點(diǎn)

以

及

業(yè)

務(wù)

節(jié)

點(diǎn)

都

具

有

Tb/s

級(jí)

或多

Tb/s級(jí)的巨大容量。預(yù)計(jì)未來10年骨干網(wǎng)所需的容量將至少是

目

前

容

量

的

數(shù)

十

倍

上

百

倍

，

容

量

問

題

將

成

為

網(wǎng)

絡(luò)

的

最

大

挑

戰(zhàn)

，

超

大

容

量

將

成

為

下

一

代

網(wǎng)

絡(luò)

的

基

本

特

征，

解

決

網(wǎng)

絡(luò)

容

量

問

題

將

是開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)的中心。n就具體業(yè)務(wù)應(yīng)用而言，

主要有

3大類：第

一

類，大量低延時(shí)的數(shù)據(jù)

業(yè)

務(wù)

應(yīng)

用

（

諸

如

Web瀏

覽

）

需

要

高

帶

寬

。

其

中

，

Web

瀏

覽

的

典

型

帶

寬

可

從

數(shù)

百

kb/s

到

數(shù)

Mb/s

，

LAN的

典

型

帶

寬

可

從

10Mb/s

到

1000Mb/s；

第

二

類

，

本身

帶寬

窄

，

但

通

信

量

極

大

的

業(yè)

務(wù)

應(yīng)

用

（諸如電話、

E-mail）也需要很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬；第三類，固有的

寬帶應(yīng)用更需要高帶寬。WDM技術(shù)發(fā)展趨勢目

前

商

用

的

W

DM系

統(tǒng)

已

經(jīng)

實(shí)

現(xiàn)

1600Gb/s

容

量

（

160

波

、

每

波

道

速

率

10Gb/s）

、

3000km

超

長

距

離

傳

輸

。

主

要

的

技

術(shù)

發(fā)

展

趨

勢

是：n①

擴(kuò)

展

傳

輸

光

纖

的

可

用

帶

寬

。隨

著

光

纖

制

造

技

術(shù)

的

進(jìn)

步

和

激

光

源制造技術(shù)的發(fā)展，可用于光通信的波長帶已經(jīng)由最常用的C波帶發(fā)

展到

L波帶、

S波帶乃至全波段。n②

壓

縮

相

鄰

光

波

長

之

間

的

間

隔。

大

容

量

密

集

波

分

復(fù)

用

系

統(tǒng)

相

鄰

波長

間

的

間

隔

在

短

短

的

幾

年

時(shí)

間

內(nèi)

經(jīng)

歷

了

由

200GHz、

100GHz、

50GHz乃

至

25GHz的

演

變

，

每

前

進(jìn)

一

步

系

統(tǒng)

可

容

納

的

波

長

數(shù)

就

可

以增加一倍。n③

單

波

長

傳

輸

速

率

不

斷

提

高

。電

時(shí)

分

復(fù)

用

的

速

率

在

短

短

的

不

到

10年的時(shí)間內(nèi)從155Mb/s到

10Gb/s乃至

40Gb/s發(fā)展。n④采用

ULH（超長距離）技術(shù)，延長無再生中繼距離。傳輸網(wǎng)絡(luò)容量的擴(kuò)展光纖應(yīng)用區(qū)間由

C_band擴(kuò)展到

C+L_band，波長間隔由100GHZ縮小到

50GHZ，

單波長速率向

10Gb/s

甚至

40Gb/s

發(fā)展

…我國在光傳送網(wǎng)方面制定的標(biāo)準(zhǔn)WDMnYDN

120-1999

《

光

波

分

復(fù)

用

系

統(tǒng)

總

體

技

術(shù)

要

求》nYD/T

1060-2000

《

光

波

分

復(fù)

用

系

統(tǒng)

(WDM)

技

術(shù)

要

求

－32×

2.5Gb/s部

分

》nYD/T

1143-2001

《

光

波

分

復(fù)

用

系

統(tǒng)

(WDM)

技

術(shù)

要

求

－16×

10Gb/s、

32×

10Gb/s部

分

》nYD/T

1274-2003

《

光

波

分

復(fù)

用

系

統(tǒng)

(WDM)

技

術(shù)

要

求

－160×

10Gb/s部

分

和

80×

10Gb/s部

分

》我國在光傳送網(wǎng)方面制定的標(biāo)準(zhǔn)nYD/T

1205-2002

《

以

WDM

為

基

礎(chǔ)

的

城

域

網(wǎng)

技

術(shù)

要

求

-OADM

環(huán)

網(wǎng)

》nYD/T

1326-2004

《

粗

波

分

復(fù)

用

（

CWDM

）

系

統(tǒng)

技

術(shù)

要求

》nYD/T

1159-2001

《

光

波

分

復(fù)

用（

WDM

）

系

統(tǒng)

測

試

方

法》這

些

標(biāo)

準(zhǔn)

的

制

定

對(duì)

于

國

內(nèi)

WDM

技

術(shù)

的

應(yīng)

用

、

發(fā)

展

和

產(chǎn)

品

開

發(fā)

起

到

了

重

大

推

動(dòng)

作

用

，對(duì)于下一代

Tb/s

WDM

系

統(tǒng)

的

傳

輸

和

光

網(wǎng)

絡(luò)

節(jié)

點(diǎn)

技

術(shù)

也

將

有

重

大

的

影

響。目錄n光

傳

送

網(wǎng)

技

術(shù)

發(fā)

展

趨

勢nWDM基本原理nWDM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)

現(xiàn)

透

明

的

、

具

有

高

度

生

存

性

的

全

光

通

信

網(wǎng)

是

寬

帶

通信網(wǎng)未來發(fā)展目標(biāo)

，要實(shí)現(xiàn)這樣

的目標(biāo)

需要有

先進(jìn)的

技術(shù)來支撐：n1、光層開銷處理技術(shù)該

技

術(shù)

是

用

信

道

開

銷

等

額

外

比

特

數(shù)

據(jù)

從

外

面

包

裹

Och客

戶

信

號(hào)

的

一

種

數(shù)

字

包

封

技

術(shù)

，

它

能

在

光

層

具

有

管

理光信道（

Och）的

OAM

（操作、管理

、維護(hù)）信

息

的

能力和

執(zhí)行光

信道性

能監(jiān)測

的能力

，該技術(shù)同時(shí)

為光網(wǎng)

絡(luò)提供所有

SDH網(wǎng)所具有的強(qiáng)大管理功能和高可靠性保

證。全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n2、光監(jiān)控技術(shù)在

全

光

通

信

系

統(tǒng)

中

，

必

須

對(duì)

光

放

大

器

等

器

件

進(jìn)

行

監(jiān)

視

和

管

理

。

一般技術(shù)采用額

外波長監(jiān)視技術(shù)

，即

在

系

統(tǒng)

中

再

分

插

一

個(gè)

額

外

的

信

道

傳

送

監(jiān)

控

信

息

。

光監(jiān)控技術(shù)通常采用

1510nm波長。全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n3、動(dòng)態(tài)路由和波長分配技術(shù)光通路

可以分

為波長

通道

（

WP）

和虛波

長通道

（

VWP）。nn在

波

長

通

道

網(wǎng)

絡(luò)

中

，

由

于

給

信

號(hào)

分

配

的

波

長

通

道

是

端

到

端

的

，

每

個(gè)

通

路

與

一

個(gè)

固

定

的

波

長

關(guān)

聯(lián)，

因

而

在

動(dòng)

態(tài)

路

由

和

分

配

波

長

時(shí)

一

般

必

須

獲

得

整

個(gè)

網(wǎng)

絡(luò)

的

狀

態(tài)，

在

掌

握

了

整

個(gè)

網(wǎng)

絡(luò)

所

有

波

長

復(fù)

用

段

的

占

用

情

況

后

，才

可

能

為

新

呼

叫

選

一

條合適的路由。動(dòng)態(tài)路由和波長分配所需時(shí)間相對(duì)較長。

在

虛

波

長

通

道

網(wǎng)

絡(luò)

中

，波

長

是

逐

個(gè)

鏈

路

進(jìn)

行

分

配

的，

可

以

進(jìn)

行

分

布

式

控

制，

可

以

降

低

光

通

路

層

選

路

的

復(fù)

雜

性

和

選

路

所需的時(shí)間，但卻增加了節(jié)點(diǎn)操作的復(fù)雜性。nn全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)由

于

波

長

選

路

所

需

的

時(shí)

間

較

長

，

近

期

提

出

了

一

種

基

于

波

長

作

為

標(biāo)

記

的

多

協(xié)

議

波

長

標(biāo)

記

交

換

（

MPLS

）的方案，

它將光交叉互聯(lián)設(shè)備視為標(biāo)記

交換路由器，進(jìn)行光網(wǎng)絡(luò)波長級(jí)的控制和管理。

在基于

MPLS

的光波長標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中的光路由器

有

兩

種

：

邊

界

路

由

器

和

核

心

路

由

器

。

邊

界

路

由

器

用

于

與

速

率

較

低

的

網(wǎng)

絡(luò)

進(jìn)

行

業(yè)

務(wù)

接

入

，

同

時(shí)

電

子

處

理

功

能

模

塊

完

成

MPLS

中

較

復(fù)

雜

的

標(biāo)

記

處

理

功

能

，

而

核

心

路

由

器

利

用

光

互

聯(lián)

和

波

長

變

換

技

術(shù)

實(shí)

現(xiàn)

波

長

標(biāo)

記

交

換

和

上

下

路

等

比

較

簡

單

的

光

信

號(hào)

處

理功能

。全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n4、光突發(fā)數(shù)據(jù)交換技術(shù)nnn光

突

發(fā)

數(shù)

據(jù)

交

換

技

術(shù)

(OBS)是

為

了

滿

足

業(yè)

務(wù)

爆

炸

式

增

長

的

需

要

不

斷

成

長

起

來

的，具

有

延

時(shí)

小，帶寬利用率高，

效率高，

交換靈活、數(shù)據(jù)透明、交換容量大等特點(diǎn)，可以達(dá)到

Tbit/s級(jí)

的交換容量。包含路由信息的控制分組技術(shù)和承載業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組技術(shù)。

控

制

與

業(yè)

務(wù)

在

時(shí)

間

和

空

間

上

分

離，控

制

分

組

提

前

發(fā)

送，且在

中

間

節(jié)

點(diǎn)

經(jīng)

過

電

信

息

處

理，為數(shù)據(jù)分組預(yù)留資源，

而數(shù)據(jù)分

組

隨

控

制

分

組

之

后

傳

送

，

在

中

間

節(jié)

點(diǎn)

通

過

預(yù)

留

好

的

資

源

直

通，無需光/電

/光處理。OBS網(wǎng)

絡(luò)

可

以

支

持

傳

統(tǒng)

業(yè)

務(wù)

，

如

電

話

、

SDH、

IP

、

FDDI和

ATM等

，也可以支持未來具有較高突發(fā)性和多樣性的業(yè)務(wù)，

如數(shù)據(jù)文件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽、視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)。全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n5、光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)nnn在全光通信系統(tǒng)中，

對(duì)光信號(hào)的波長、色散和功率等都有特

殊

的

要

求

，

為

了

滿

足

ITU-T標(biāo)

準(zhǔn)

規(guī)

范

，必

須

采

用

光

-電

-光

的

光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)對(duì)輸入的信號(hào)光進(jìn)行規(guī)范，同時(shí)采用外調(diào)制技術(shù)

克服長途傳輸系統(tǒng)中色散的影響。光纖傳輸系統(tǒng)所用的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要有直接調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模

塊和外調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊兩種。外調(diào)制的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括電

吸收（

EA）調(diào)制和

LiNbO3調(diào)制等。在全光通信系統(tǒng)中，

可以采用多種調(diào)制類型的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊，

色

散

容

限

有

1800/4000/7200/12800ps/nm等

諸

多

選

擇

，滿

足

不

同

的

傳

輸

距

離

的

需

求

，為用戶提供從

1km至

640km各

種

傳

輸

距離的最佳性能價(jià)格比解決方案，并且光轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)射部分

的波長穩(wěn)定度在0~60°

C范圍內(nèi)小于±3GHz。全光通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n6、光放大技術(shù)nn為

了

克

服

光

纖

傳

輸

中

的

損

耗

，

每

傳

輸

一

段

距

離，都要對(duì)信號(hào)

進(jìn)

行

電

的

“再生

”。

隨著傳輸碼率的提高

，

“再生

”的難度也隨

之提高，成了信號(hào)傳輸容量擴(kuò)大的

“瓶頸

”。光

放

大

技

術(shù)

的

出

現(xiàn)，例如摻鉺光纖放大器的實(shí)用化實(shí)現(xiàn)了直

接

光

放

大，

節(jié)省了大量的再生中繼器

，使得傳輸中的光纖損

耗

不

再

成

為

主

要

問

題，同時(shí)使傳輸鏈路

“透明化

”，

簡化了系

統(tǒng)

，成

幾

倍

或

幾

十

倍

地

擴(kuò)

大

了

傳

輸

容

量，促進(jìn)了真正意義上

的密集波分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展。n光

纖WDM基本原理內(nèi)容n波長轉(zhuǎn)換器n光復(fù)用

/解

復(fù)

用

器n光

放

大

器nWDM技

術(shù)

新

發(fā)

展nWDM系

統(tǒng)

的

平

滑

升

級(jí)

設(shè)

計(jì)衰減(dB/km)色散(ps

/nm.km)不同光纖類型的衰減和色散0.60.50.4衰減(所有)G.652EDFA頻帶G.653201000.30.2G.655100.111001200

1300

1400

15001600

170020輸入脈沖輸出脈沖+DispG.652光纖n可

應(yīng)

用

在

1310nm和

1550nm兩

個(gè)

波

長

區(qū)n零

色

散

點(diǎn)

位

于

1310nm窗

口

，最小

衰減

點(diǎn)位

于

1550nm窗

口n性

能

成

熟、

價(jià)格低廉

，已

在

我

國

現(xiàn)

有

網(wǎng)

上

廣

泛

采

用n1550nm窗

口

的

色

散

系

數(shù)

為

(15～

20)ps/nm.km，

限

制

了

高

速

光纜

系

統(tǒng)

的

開

通n當(dāng)

單

通

路

速

率

達(dá)

到

10Gbit/s時(shí)

，

需

要

采

取

色

散

補(bǔ)

償

和

調(diào)

節(jié)

技

術(shù)G.655光纖n非

零

色

散

單

模

光

纖n應(yīng)

用

于

1550nm

波

長

區(qū)

，

該

窗

口

同

時(shí)

具

有

最

小

色

散

和

最

小

衰減

，色散系

數(shù)

的

絕

對(duì)

值

為

1.0-6.0ps/nm.km

，

比

G.652光

纖

小n可

開

通

單

波

長

的

高

比

特

率

系

統(tǒng)n1550nm區(qū)

較

小

的

色

散

系

數(shù)

有

效

避

免

了

四

波

混

頻

效

應(yīng)

的

影

響

，適

于

開

通

WDM

系

統(tǒng)nG.655成

功

地

克

服

了

G.652的

色

散

受

限

和

G.653無

法

進(jìn)

行

波

分

復(fù)用

的

缺

點(diǎn)

，

既

解

決

了

光

纖

的

線

性

色

散

受

限

問

題，

又

解

決

了

光纖

的

非

線

性

問

題

。

升

級(jí)

也

比

較

靈

活

，

而

且

不

需

要

其

它

補(bǔ)

償

措施

，滿足了

TDM和

WDM

兩

種

發(fā)

展

方

向

的

要

求。22G655、

G652光纖色散與有效面積的比較如下：

兩類光纖的對(duì)比G652

光

纖

和

G655

光

纖

的

最

大

差

別

表

現(xiàn)

在

兩

個(gè)

方面：光有效面積和色散。有

效

面

積

在

一

定

程

度

上

反

映

了

可

允

許

的

入

纖

功率，有效面積越大，

容許的入纖功率越高。色

散

的

大

小

影

響

到

系

統(tǒng)

的

傳

輸

距

離

，

色

散

越

大

，需要采取的色散補(bǔ)償措施越頻繁，

從而影響系統(tǒng)性能及造

價(jià)

。

但

是

色

散

過

小

(3ps/nm.km

以

下

)

，

又

會(huì)

出

現(xiàn)

四

波混頻

(FWM)現(xiàn)

象。光纖種

類

G652有效面

積

80μm色散系

數(shù)@1550nm

18~20ps/nm.kmG65550~75μm1~6ps/nm.km設(shè)備制造商的實(shí)驗(yàn)結(jié)果n基

于

G.655光

纖

的

非

線

性

效

應(yīng)

復(fù)

雜

，

以

及

無

法

開

發(fā)

利

用

S波

段方面上

，有

的

廠

家

認(rèn)

為

G.652光

纖

更

適

合

于

大

容

量

的

系

統(tǒng)

。n基

于

40Gb/s

以

上

系

統(tǒng)

的

應(yīng)

用

，

有

的

廠

家

認(rèn)

為

G.655光

纖

的

傳輸性能優(yōu)于

G.652光

纖。n設(shè)

備

制

造

商

在

使

用

G.652和

G.655光

纖

上

意

見

不

一

，

但

是

有

一點(diǎn)

卻

是

共

同

的，

即

大

的

有

效

面

積。我們的建議n對(duì)

基

于

2.5Gb/s

及

以

下

的

WDM

系

統(tǒng)

，

G.652光

纖

是

最

佳

選擇

；n對(duì)

基

于

10Gb/s及

以

上

的

WDM

系

統(tǒng)

，

G.652和

G.655光

纖

均能

夠

支

持；n對(duì)

于

通

路

非

常

密

集

的

WDM

系

統(tǒng)

，

在

考

慮

綜

合

性

能

及

成

本上

，

G.652光

纖

承

載

的

系

統(tǒng)

在

技

術(shù)

有

較

好

的

優(yōu)

勢

；n技

術(shù)

進(jìn)

一

步

發(fā)

展

，

將

誕

生

出

更

適

于

未

來

光

網(wǎng)

絡(luò)

發(fā)

展

的

新

型光

纖。影響信號(hào)傳輸?shù)膬蓚€(gè)因素及解決方法n傳

輸

距

離

增

加

，

信

號(hào)

傳

輸

損

耗

加

大

，

接

收

機(jī)

輸

入

光

功

率

過低

，影響

信號(hào)

的接

收

。n解

決

辦

法：

加

光

放

大

器n使

用

理

想

激

光

源

時(shí)

，

在

典

型

色

散

值

限

制

下

，

G.652光

纖

上

承載

STM-64系

統(tǒng)

的

色

散

受

限

距

離

為

40km

左

右

。n解

決

辦

法：

采用色散容納技術(shù)n兩

個(gè)

方

法

結(jié)

合

使

用WDM基本原理n在

發(fā)

送

端，

各

個(gè)

光

發(fā)

射

機(jī)

發(fā)

出

波

長

不

同

且

精

度

和

穩(wěn)

定

度

滿

足一

定

要

求

的

光

信

號(hào)，

經(jīng)

過

復(fù)

用

器

合

在

一

起；n在

上

線

路

前

，

合

路

信

號(hào)

送

入

摻

鉺

光

纖

功

率

放

大

器

，放

大

以

后的

多

路

光

信

號(hào)

送

入

光

纖

傳

輸

;n中

間

經(jīng)

過

若

干

光

線

路

放

大

器；n在

接

收

端，

合

路

信

號(hào)

到

達(dá)

接

收

端

經(jīng)

光

預(yù)

放

大

器

放

大

以

后，

送入

解

復(fù)

用

器

分

解

出

原

來

的

各

路

光

信

號(hào)。n分

離

出

來

的

各

路

光

信

號(hào)

再

經(jīng)

各

個(gè)

波

長

轉(zhuǎn)

換

器

進(jìn)

入

到

各

個(gè)

終

端設(shè)備中

。MPI-S的

OSNR

測試MPI-R的

OSNREDFA

平坦度光信

號(hào)

ＡＳＥ噪

聲串?dāng)_WDM基本原理分波器重復(fù)周期放大器帶寬分

波

器

輸

出

光

譜

分

布

示

意

圖WDM基本原理復(fù)用器１分用器２分用器１復(fù)用器２合波器分波器光發(fā)送合波器合波器分波器分波器光接收公務(wù)電話網(wǎng)絡(luò)管理其他通道公務(wù)電話網(wǎng)絡(luò)管理其他通道公務(wù)電話網(wǎng)絡(luò)管理其他通道公務(wù)電話網(wǎng)絡(luò)管理其他通道反向傳輸波長變換SDH1S

參考點(diǎn)λ1功率放大MPI-S

參考點(diǎn)R

’參考點(diǎn)線路放大S

’參考點(diǎn)線路放大MPI-R

參考點(diǎn)前置放大R

參考點(diǎn)SDH1波長變光纜光纜光纜λ1換光接收

光發(fā)送光接收

光發(fā)送λ1λ1波分復(fù)用終端設(shè)備光中繼設(shè)備光中繼設(shè)備波分復(fù)用終端設(shè)備WDM基本原理?

WDM設(shè)備使用的特殊器件：nnn波長變換器WDM

用

光

復(fù)

用

、解

復(fù)

用

器

摻鉺

光纖

放大

器

(EDFA)?

專用技術(shù)包括:nnn克

服

光

纖

衰

耗、

非

線

性

克

服

線

路

偏

振

特

性

克

服

線

路

色

散

特

性WDM基本原理-OTUn為

了

使

波

分

復(fù)

用

設(shè)

備

和

其

它

通

用

設(shè)

備

(

如

SDH

、

PDH

、ATM

等

)

互

聯(lián)

，

在

一

些

條

件

下

需

要

光

接

口

變

換

。

光

波

長

變

換

器

應(yīng)

當(dāng)

滿

足

以

下

基

本

要

求：nnn比特率透明

；不

降

低

消

光

比

：

輸

出

具

有

高

的

光

信

噪

比

和

良

好

的

譜

特

性

(超

低

啁

啾

聲、

適

宜

的

光

譜

寬

度

)，

以便保證足夠的無

再

生

傳

輸

距

離；對(duì)

輸

入

信

號(hào)

的

偏

振

狀

態(tài)

不

敏

感

。O/EE/OWDM基本原理-OTUn基于光

→電

→光的變換器

。n對(duì)

輸

入

信

號(hào)

的

偏

振

狀

態(tài)

不

敏

感，

技

術(shù)

也

十

分

成

熟，

目前這一方

案

廣

泛

應(yīng)

用

于

波

分

復(fù)

用

設(shè)

備

中

。

在

某

些

情

況

下

(

如

傳

輸

距

離

不

太

長

的

點(diǎn)

對(duì)

點(diǎn)

應(yīng)

用

)，

定時(shí)再生電路

可以省去

。n由

于

O/E、

E/O和

定

時(shí)

再

生

電

路

通

常

是

針

對(duì)

某

一

比

特

率

設(shè)

計(jì)的

，

所

以

比

特

率

透

明

性

會(huì)

受

到

影

響

。成

本

和

功

耗

也

伴

隨

比

特

率

的

升

高

迅

猛

增

大。定時(shí)再生光輸入光輸出WDM基本原理-OTUn高

性

能

的

激

光

器

是

WDM

系

統(tǒng)

中

關(guān)

鍵

因

素

，

對(duì)

于

每

個(gè)

波

長

而言

，

激

光

器

必

須

提

供

中

心

波

長

穩(wěn)

定

、

窄

譜

線

的

發(fā)

射

光

源

，

以

避

免

在

傳

送

過

程

中

波

長

之

間

的

相

互

干

擾。n波

長

穩(wěn)

定

性

要

求

基

本

取

決

于

信

道

間

隔

。

為

使

系

統(tǒng)

正

常

工作

，

光

源

波

長

必

須

在

相

應(yīng)

光

濾

波

器

有

效

帶

寬

內(nèi)

。

考

慮

最

壞

工

作

條

件

下

、

壽

命

終

了

時(shí)

，

對(duì)

于

G.652

、

G.655光

纖

上

、

均

勻

信

道

間

隔

為

n(GHz)

的

系

統(tǒng)

，

中

心

波

長

的

精

度

應(yīng)

該

在

±

n/5(GHz)

左

右

。WDM基本原理-OTUnWDM的

光

源

有

兩

個(gè)

基

本

要

求：

較大的

色散容

納值以

及標(biāo)準(zhǔn)

而穩(wěn)定

的

波

長。nWDM系

統(tǒng)

光

源

采

用

外

調(diào)

制

技

術(shù)

，間接建

立

電

信

號(hào)

和

激

光

的

調(diào)

制關(guān)系。n實(shí)

現(xiàn)

波

長

穩(wěn)

定

的

基

本

原

理

是

穩(wěn)

定

激

光

器

的

溫

度

(通

過

向

制

冷

器

驅(qū)動(dòng)

電

流

并

利

用

熱

敏

電

阻

作

為

反

饋

,

激光器芯片的溫度可以被穩(wěn)定在一個(gè)恒定的溫度上

)。WDM基本原理-OTUn直

接

調(diào)

制

，

高

速

電

信

號(hào)

直

接

調(diào)

制

激

光

器

，

但

由

此

引

起

的

啁

啾（

Chirp）

噪

聲

已

成

為

限

制

其

傳

輸

距

離

的

主

要

因

素

。

在

G.652

光

纖

上

傳

輸

2.5Gb/s的

色

散

受

限

距

離

也

只

有

120km左

右

。

這

對(duì)

于

國

家

干

線

WDM系

統(tǒng)

要

求

的

500

～

600km是

不

夠

的

。

從

原

理

上

講

，

很難消除直接調(diào)制帶來的Chirp噪聲。n在

外

調(diào)

制

情

況

下

，高

速

電

信

號(hào)

不

再

直

接

調(diào)

制

激

光

器

，

而

是

加

載在

某

一

媒

介

上

，

利

用

該

媒

介

的

物

理

特

性

使

通

過

的

激

光

器

信

號(hào)

的

光

波

特

性

發(fā)

生

變

化

，

從

而

間

接

建

立

了

電

信

號(hào)

與

激

光

的

調(diào)

制

關(guān)

系。n在

外

調(diào)

制

情

況

下

，激

光

器

產(chǎn)

生

穩(wěn)

定

的

大

功

率

激

光，

而

外

調(diào)

制

器以

低

啁

啾

對(duì)

它

進(jìn)

行

調(diào)

制

，

從

而

獲

得

遠(yuǎn)

大

于

直

接

調(diào)

制

的

色

散

受

限

距離。WDM基本原理-OTUn電吸收外調(diào)制器（

EML激

光

器）nnn將

激

光

器

和

調(diào)

制

器

集

成

到

一

片

芯

片

上

。激

光

器

芯

片

的

激

光

器

段

工

作

于

恒

定

功

率。

輸

入

信

號(hào)

加

在

調(diào)

制

器

上

，因

此

調(diào)

制

器

像

一個(gè)開關(guān)，讓光通過或把光關(guān)斷。產(chǎn)

生

的

信

號(hào)

的

啁

啾

聲

非

常

小

，

可

以

在

標(biāo)

準(zhǔn)

的

光

纖

上

傳

播

非

常

長

的

距

離，

并

且

信

號(hào)

的

失

真

很

小

，典型的

EML激光器支持超

過

600km的距離。電

吸

收

外

調(diào)

制

器

的

最

突

出

的

優(yōu)

點(diǎn)

是

體

積

較

小

，集

成

度

好

。

另

外驅(qū)動(dòng)電壓低，耗電量小，在已有的

WDM系統(tǒng)中，絕大部分

公司的產(chǎn)品都采用了這種類型的外調(diào)制器。WDM基本原理-OTUn馬赫

-曾德爾

（Mach一

Zehnder）

外調(diào)制器n使用單獨(dú)的一個(gè)單縱模

D

FB激光器和一個(gè)外調(diào)制器。激光器也工

作

于

連

續(xù)

波

狀

態(tài)，在外加調(diào)制電場的情況下，通過波導(dǎo)的光

的強(qiáng)度相應(yīng)發(fā)生變化

，實(shí)現(xiàn)對(duì)波導(dǎo)輸出的光進(jìn)行幅度調(diào)制。n原理上啁啾參數(shù)可以為零，

因而調(diào)制速率極高，幾乎不受光纖色散的限制，調(diào)制線寬很窄，消光比高。n在

1

0G以

上

超

高

速W

DM系統(tǒng)

傳輸

時(shí)，

MZ外調(diào)制器成為克服光纖色散影響的主要手段?；?/p>

片CW

激光源外調(diào)制器分波器偏置控制電驅(qū)動(dòng)器WDM基本原理-OTUC

W

激

光

器

、

背

向

二電

吸

收極

管

、

溫

度

傳

感

器調(diào)

制

器調(diào)

制

光

輸

出調(diào)

制

電

信

號(hào)光

功

率

、溫

度

控

制

電

路

電

驅(qū)

動(dòng)

器E

M

L

激

光

器保偏光纖調(diào)制光輸出數(shù)字電信號(hào)馬赫-曾德爾調(diào)制器WDM基本原理-OTUn更嚴(yán)格的波長穩(wěn)定技術(shù)nnnEA和

MZ外調(diào)制激光源的波長穩(wěn)定性均是依靠穩(wěn)定激光器的

溫度和偏流保證的。

對(duì)于激光器老化、溫度變化引起的波長

變化無法解決。使用波長敏感器件對(duì)可調(diào)制連續(xù)波光源的波長進(jìn)行控制。波

長敏感器的輸出電壓隨激光器發(fā)射光波長變化而變化，這一

電壓變化信息可用來直接或間接控制激光器發(fā)射的光波長，

使其穩(wěn)定在規(guī)定的波長上。使

用

這

一

技

術(shù)

可

滿

足

波

長

間

隔

為

0.8nmWDM的

需

要

。

長

期

波長精度可達(dá)±0.01nm。LD波長敏感器件信號(hào)處理接口LD

控制電路WDM基本原理-OTU傳輸信號(hào)光輸出用于波長控制用于波長監(jiān)測WDM基本原理-復(fù)用器件n波

分

復(fù)

用

器

件

將

不

同

光

源

波

長

的

信

號(hào)

結(jié)

合

在

一

起

經(jīng)

一

根

傳

輸

光

纖

輸出

的

器

件

稱

為

合

波

器

。反

之

，經(jīng)

同

一

傳

輸

光

纖

送

來

的

多

波

長

信

號(hào)

分解

為

個(gè)

別

波

長

分

別

輸

出

的

器

件

稱

分

波

器

。

有

時(shí)

同

一

器

件

既

可

作

分

波器，又可以作合波器

。nWDM復(fù)用器件可分為：角色散器件、干涉濾波器、熔錐型波分復(fù)用器和集成光波導(dǎo)型。WDM基本原理-復(fù)用器件n角色散器件（光柵型波分復(fù)用器）當(dāng)入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同

波長的光信號(hào)以不同的角度出射，然后經(jīng)透鏡會(huì)聚到不同的輸出

光纖，從而完成波長的選擇作用，1

4WDM基本原理-復(fù)用器件n干涉濾波器通

過

介

質(zhì)

模

結(jié)

構(gòu)

的

不

同

選

擇

可

以

構(gòu)

成

長

波

通

、短

波

通

和

帶

通

濾光器。對(duì)波長在通帶寬度內(nèi)的光有很高的透射率，而對(duì)波長在

阻帶內(nèi)的光有很高的反射率，可以作為波長敏感元件來構(gòu)成復(fù)用/解復(fù)用器件。λ

—自聚焦棒透

鏡λ２玻璃λ４λ１濾波器λ１λ３

λ３濾波器響應(yīng)波長WDM基本原理-復(fù)用器件n熔

錐

型

波

分

復(fù)

用

器nnn將

多

根

光

纖

在

熱

熔

條

件

下

拉

成

錐

形

，

稍

加

扭

曲

，

熔

融

在

一

起

。由于不

同光纖

的纖芯

非?？?/p>

近，

可以通過錐形區(qū)的消失

波

耦

合

達(dá)

到

所

需

的

耦

合

功

率

。

適

合

于

窗

口

開

在

1310nm

和

1550nm的光纖。其突出優(yōu)點(diǎn)是插入損耗非常低，并且便于生產(chǎn)、造價(jià)低廉。

缺

點(diǎn)

：

尺

寸

大

，復(fù)

用

波

長

數(shù)

目

少

(典

型

為

雙

波

長

復(fù)

用

)，

對(duì)

溫

度敏感，隔離度差。WDM基本原理-復(fù)用器件n集

成

光

波

導(dǎo)

型n典型的器件是平面波導(dǎo)選路器，由兩個(gè)星形耦合器經(jīng)

M個(gè)

非耦合波導(dǎo)構(gòu)成，耦合波導(dǎo)不等長從而形成光柵

。1

2N1導(dǎo)S

lab

波陣

列

波

導(dǎo)N2硅

基

片WDM基本原理-復(fù)用器件器件類型批量生

產(chǎn)通

路

間

隔

（

nm）通路數(shù)串

音（

dB）插

入

損

耗（

dB）主

要

缺

點(diǎn)角色散器一

般0.5～

104～

131≤

-303～

6溫

度

敏

感干涉濾波

器一

般1～

1002～

32≤

-252～

6通

路

數(shù)

較少熔錐型較容易10～

1002～

16≤

-(15～45)0.2～

1.5通

路

數(shù)

少集成光波導(dǎo)型容

易1～

54～

32≤

256～

11插

入

損

耗大WDM基本原理-復(fù)用器件n在

復(fù)

用

器

上，

8～

16路

W

DM系

統(tǒng)，幾乎所有的公司都采用了無源

的

熔

錐

型

器

件

作

為

波

分

復(fù)

用

器

的

合

波

器

，

有

的

采

用

1：

n，有

的

出

于

線

路

保

護(hù)

的

考

慮，

采

用

了

2：

n耦合器

，一路輸出接工作

通路，另一個(gè)接保護(hù)通路。n在

解

復(fù)

用

器

上

，對(duì)

于

8～

16路

的W

DM系

統(tǒng)，

現(xiàn)在的廠家大部分選用了

DTF干涉濾波器解復(fù)用器或平面波導(dǎo)型解復(fù)用器。n對(duì)

于

16

路

以

上

的

W

DM系

統(tǒng)

，

復(fù)

用

器

和

解

復(fù)

用

器

大

多

都

選

用

集成光波導(dǎo)型復(fù)用器，因?yàn)樵擃愋蛷?fù)用器的損耗與通路數(shù)無關(guān)。泵浦源WDM基本原理-摻鉺光纖放大器一個(gè)摻鉺光纖放大器由摻鉺光纖、泵譜源和耦合

器組成。其中摻鉺光纖提供放大，泵浦源提供足夠

強(qiáng)的泵浦功率，耦合器將信號(hào)與泵浦光混合。隔離器耦合器隔離器信號(hào)光入摻鉺光纖信號(hào)光出a原理性結(jié)構(gòu)WDM基本原理-摻鉺光纖放大器n高

功

率

泵

譜

源

激

勵(lì)

摻

鉺

光

纖

時(shí)，

使

鉺

離

子

處

于

暫

穩(wěn)

態(tài)

的

電子

數(shù)

多

于

基

態(tài)。n波

長

為

1550nm

的

信

號(hào)

光

通

過

同

一

耦

合

器

進(jìn)

入

摻

鉺

光

纖時(shí)

，

感

應(yīng)

誘

發(fā)

鉺

離

子

使

產(chǎn)

生

受

激

輻

射，

使鉺離子由暫穩(wěn)態(tài)

返

回

基

態(tài)

，

同

時(shí)

發(fā)

出

增

強(qiáng)

的

光

信

號(hào)

(

產(chǎn)

生

與

信

號(hào)

波

長

相

同

的額外光子

)。鉺

原

子b光

放

大

原

理●●●●

○衰

變○

●

○暫

穩(wěn)

態(tài)980nm光

子○

●○●●●●地

電

平1550nm光

子光

子

吸

收受

激

衰

變WDM基本原理-摻鉺光纖放大器n泵浦源有兩種，

即

980nm和

1480～

1550nm。

980nm泵浦源可以保持

較

低

的

噪

聲

系

數(shù)

，

而

1480

～

1550nm泵

浦

源

有

著

更

高

的

泵

浦

效

率，可以獲得較大的輸出功率（相對(duì)于980nm，大

3dB左右）。n在

實(shí)

際

的

線

路

放

大

器

應(yīng)

用

中

，

對(duì)

于

8

路

WDM

系

統(tǒng)

，

大

多

采

用980nm，

這是因?yàn)?/p>

G.652光纖的

W

DM系統(tǒng)主要是色散受限，

而非

損耗受限。n對(duì)

于

16路

以

上

的

W

DM系

統(tǒng)，則采用了

1480～

1550nm的

泵

浦

源。這是由于較大的分路比減少了可用功率范圍，

必須采用功率更大

的泵浦源。n采

用

兩

級(jí)

泵

浦

，

一

級(jí)

采

用

980nm，

一

級(jí)

采

用

1480～

1550nm泵

浦源

。既改善了噪聲系數(shù)

，又增大了輸出功率。

但是，出于激光安

全

性

和

光

纖

非

線

性

的

考

慮

，

輸

出

光

功

率

一

般

限

制

在

＋

17dBm以

下，這也是激光器3A的安全要求。WDM基本原理-摻鉺光纖放大器n特點(diǎn)nnn在

1550nm附近有很寬的增益帶寬

(30～

40nm)

能提供很高的增益

(30～

50dB)且受偏振的影響極小

飽和輸出功率很高

(幾百個(gè)毫瓦

)n優(yōu)勢nnnn擴(kuò)展再生段距離比特率透明成本低擴(kuò)大用

戶數(shù)量

：

在

接

入

網(wǎng)

環(huán)

境

中，增加光功率預(yù)算，增加分路比，擴(kuò)

大

用

戶

數(shù)。WDM基本原理-摻鉺光纖放大器摻

鉺

光

纖

放

大

器

的

幾

個(gè)

注

意

事

項(xiàng)：n輸

出

光

功

率

：

希

望

有

較

大

的

輸

出

光

功

率

。

但是

，

出

于

激

光

安全

性

和

光

纖

非

線

性

的

考

慮

，

輸

出

光

功

率

一

般

限

制

在+17~+20dBm以

內(nèi)

。n噪

聲

：

對(duì)

摻

鉺

光

纖

放

大

器

，

噪

聲

的

主

要

來

源

是

放

大

的

自

發(fā)

輻射噪聲

(ASE)

。WDM基本原理-摻鉺光纖放大器n帶

寬

：

普

通

EDFA

增

益

平

坦

區(qū)

僅

在

1549nm

～

1561nm

之

間

，

為12nm。

通

常

將

纖

芯

摻

雜

其

他

材

料

以

改

進(jìn)

波

長

范

圍

。

目

前

摻

鉺

光

纖放大器的有效工作帶寬可達(dá)30～

40nm。n增益平坦度：摻鉺光纖放大器的增益隨波長特性不平坦，導(dǎo)致不同波長的接收光功率差異，對(duì)于多級(jí)級(jí)連的摻鉺光纖放大器鏈路尤其重要。n飽

和

特

性

：

對(duì)

于

工

作

于

深

飽

和

區(qū)

的

摻

鉺

光

纖

放

大

器，

輸

出

光

功率近似保持恒定的，

不隨輸入光功率的變化而變化。WDM基本原理

-其它有關(guān)

OA的特性噪

聲

積

累n在對(duì)信號(hào)光放大的同時(shí)，伴隨對(duì)噪聲的放大，會(huì)消耗大量能量，限制了放大器的增益和功率。n在具有若干個(gè)級(jí)聯(lián)

OA的傳輸系統(tǒng)中，產(chǎn)生于

OA的

ASE噪聲將同信號(hào)

光

一

樣

重

復(fù)

一

個(gè)

衰

減

和

放

大

周

期。

進(jìn)

來

的

ASE噪

聲

在

每

個(gè)

OA中

均

經(jīng)

過

放

大

，

并

且

疊

加

在

本

地

OA所

產(chǎn)

生

的

ASE上

，

所以總

ASE噪

聲功

率就

隨

OA數(shù)

目

的

增

多

而

大

致

按

比

例

增

大

，

而信號(hào)功率則隨之

減小。噪聲功率可能超過信號(hào)功率

。nASE噪聲積累對(duì)系統(tǒng)的

SNR有影響，因?yàn)榻邮招盘?hào)

SNR劣化主要是與

ASE有

關(guān)

的

噪

聲

。噪聲隨

OA的

數(shù)

目

的

增

加

而

以

線

性

形

式

增

加

，

誤碼率隨

OA數(shù)目的增加而劣化。WDM基本原理-摻鉺光纖放大器n增益平坦度nnn濾

波

型

是

在

EDFA中

內(nèi)

插

無

源

濾

波

器

將

1530nm

的

增

益

峰

降

低

，

或

專

門

設(shè)

計(jì)

其

透

射

譜

與

摻

鉺

光

纖

增

益

譜

相

反

的

光

濾

波

器

將

增

益

譜

削

平，

但

結(jié)

構(gòu)

工

藝

都

較

復(fù)

雜，

附

加

損

耗

大，

通

常

以

犧牲輸出功率為代價(jià)

。預(yù)均衡方式：在輸入端選擇性的衰減某些信號(hào)的幅度。

本

征

型

是

采

用

高

鋁

摻

雜

光

纖

或

氟

化

物

光

纖

等

寬

增

益

譜

光

纖

，

增

益

平

坦

區(qū)

擴(kuò)

展

到

整

個(gè)

鉺

通

帶

(1525nm~1560nm)，

這

類

方

法

的最大優(yōu)點(diǎn)是無需制作和引入附加元件。WDM基本原理-增益鉗制技術(shù)n對(duì)于不

具備增

益鉗制

功能的

光纖放

大器

，當(dāng)部分其它

波長

輸

入

光

信

號(hào)

不

存

在

時(shí)

，

其

能

量

會(huì)

轉(zhuǎn)

移

到

存

在

的

信

號(hào)

上。n使

得

存

在

的

信

號(hào)

光

功

率

過

強(qiáng)，

導(dǎo)致接收機(jī)過載

、光

纖

非線性影響加重

(特別是自相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng)

)等。n為了解決這一問題，

需要采取增益鉗制技術(shù)nn電

-光鉗制方案

全光鉗制方案WDM基本原理-增益鉗制技術(shù)n

控制泵浦源增益n

EDFA內(nèi)部的監(jiān)測電路通過監(jiān)測輸入和輸出功率的比值來控制泵

浦

源

的

輸

出

。

當(dāng)

輸

入

波

長

某

些

信

號(hào)

丟

失

時(shí)

，輸

入

功

率

會(huì)

減

小

，

輸

出

功

率

和

輸

入

功

率

的

比

值

會(huì)

增

加，

通過反饋電路

，降

低

泵

浦

源的輸出功率，保持

(輸出

/輸入

)增益不變，從而使

EDFA的總輸

出功率減少，保持輸出信號(hào)電平的穩(wěn)定。WDM基本原理-增益鉗制技術(shù)n飽和波長技術(shù)nnnn在

發(fā)

送

端，

除

了

工

作

波

長

外，

系

統(tǒng)

還

發(fā)

送

另

一

個(gè)

波

長

作

為

飽和波長。在

正

常

情

況

下

，該

波

長

的

輸

出

功

率

很

小

，當(dāng)

線

路

的

某

些

信

號(hào)

失

去

時(shí)，

飽

和

波

長

的

輸

出

功

率

會(huì)

自

動(dòng)

增

加

，用

以

補(bǔ)

償

丟

失

的

各

波

長

信

號(hào)

的

能

量

，

從

而

保

持

EDFA輸

出

功

率

和

增

益

保持恒定。當(dāng)

線

路

的

多

波

長

信

號(hào)

恢

復(fù)

時(shí)，

飽

和

波

長

的

輸

出

功

率

會(huì)

相

應(yīng)

減

少

，

這

種

方

法

直

接

控

制

飽

和

波

長

激

光

器

的