城市軌道交通通信傳輸系統(tǒng)維護(hù) 課件 5.2 DWDM系統(tǒng)

5.2DWDM系統(tǒng)5.2.1DWDM系統(tǒng)介紹基本概念密集波分復(fù)用（DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing）技術(shù)是在波長1550nm窗口附近，在摻鉺光纖放大器（EDFA，ErbiumDopedFiberApplicationAmplifier）能提供增益的波長范圍內(nèi)，選用密集的但相互又有一定波長間隔的多路光載波，這些光載波各自受不同數(shù)字信號的調(diào)制，復(fù)合在一根光纖上傳輸，提高了每根光纖的傳輸容量。這些光載波的波長間隔為0.4-2nm。5.2.1DWDM系統(tǒng)介紹在傳輸網(wǎng)中的定位DWDM是一種能在一根光纖上同時傳送多個攜帶有信息（模擬或數(shù)字）的光載波，可以承載SDH業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)。只需通過增加波長（信道）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)容的光纖通信技術(shù)。它將幾種不同波長的光信號組合（復(fù)用）起來傳輸，傳輸后將光纖中組合的光信號再分離開（解復(fù)用），送入不同的通信終端，即在一根物理光纖上提供多個虛擬的光纖通道，我們也可以稱之為虛擬光纖。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與WDM相似，DWDM系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、光放大器、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)是DWDM系統(tǒng)的核心，由光波長轉(zhuǎn)換器（OTU）、合波器和光功率放大器等組成。在發(fā)送端，首先將來自終端設(shè)備（如SDH端機(jī)）輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器（OTU）把符合ITU-TG.957建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定的特定波長的光信號；利用合波器將各路單波道信號合成多波道通路的光信號；再通過光功率放大器（BA）放大后輸出多通路光信號，送入光纖進(jìn)行傳輸。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光中繼放器光中繼放大器是為了延長通信距離而設(shè)置的，能補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的損耗。經(jīng)過長距離光纖傳輸后（80~120km），需要對光信號進(jìn)行光中繼放大。目前使用的光放大器多數(shù)為摻鉺光纖光放大器（EDFA）。在DWDM系統(tǒng)中，必須采用增益平坦技術(shù)，使EDFA對不同波長的光信號具有相同的放大增益，同時，還需要考慮到不同數(shù)量的光信道同時工作的各種情況，能夠保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接收機(jī)DWDM接收機(jī)的主要板卡是由光放大器（EDFA）、光波轉(zhuǎn)換器（OTU）和光合波/分波器組成。由于光路是可逆的，所以光的合波器與分波器可以由一個器件實(shí)現(xiàn)，發(fā)射端與接收端的光波轉(zhuǎn)換器也可以是同一個器件。在DWDM系統(tǒng)中，將不同光源波長的信號結(jié)合在一起的器件稱為合波器，反之，將經(jīng)同一光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出的器件稱為分波器。接收端，光前置放大器（PA）放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號，采用分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信道。接收機(jī)不但要滿足一般接收機(jī)對光信號靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號，要有足夠的電帶寬性能。上文涉及的功率放大器（BA）、線路放大器（LA）和前置放大器（PA）都可以采用EDFA實(shí)現(xiàn)。但要明確的是，EDFA作為LA時只能放大信號，而不能使信號再生。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況。在發(fā)送端，插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長為λS（1510nm）的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出；在接收端，將接收到的光信號分波，分別輸出λS（1510nm）波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務(wù)信道光信號。幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。5.2.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或接收來自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)（如TMN）相連。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型兩種基本方式光波分復(fù)用通信傳輸系統(tǒng)按照傳輸方向分類可以分為單纖雙向和雙纖單向兩種基本形式。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型雙纖單向傳輸單向WDM是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送，在發(fā)送端將載有各種信息的、具有不同波長的已調(diào)光信號λ1，λ2，…，λn通過光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸，由于各信號是通過不同光波長攜帶的，所以彼此之間不會混淆。在接收端通過光解復(fù)用器將不同光波長的信號分開，完成多路光信號傳輸?shù)娜蝿?wù)。反方向通過另一根光纖傳輸，原理相同。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型單纖雙向傳輸雙向WDM是指光通路在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸，所用波長相互分開，以實(shí)現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò)。單向WDM系統(tǒng)在開發(fā)和應(yīng)用方面都比較廣泛。雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用相對來說要求更高，但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型典型的兩類應(yīng)用結(jié)構(gòu)DWDM按照系統(tǒng)接口分類可以分為集成式或開放式兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。所謂“開放式”是指在同一個DWDM系統(tǒng)中，可以與任何廠商的SDH設(shè)備進(jìn)行對接。因?yàn)殚_放式DWDM系統(tǒng)采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號轉(zhuǎn)換成指定的波長，所以對復(fù)用終端接口沒有特別的要求，只需接口符合ITU-TG.957建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)。而集成式DWDM系統(tǒng)沒有采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，要求復(fù)用終端的光信號的波長符合系統(tǒng)的規(guī)范。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型集成式DWDM系統(tǒng)集成式DWDM系統(tǒng)就是SDH終端設(shè)備具有滿足G.692的光接口：標(biāo)準(zhǔn)的光波長、滿足長距離傳輸?shù)墓庠?。這兩項(xiàng)指標(biāo)都是當(dāng)前SDH系統(tǒng)不要求的，即把標(biāo)準(zhǔn)的光波長和波長受限色散距離的光源集成在SDH系統(tǒng)中。整個DWDM系統(tǒng)構(gòu)造比較簡單，不需要增加多余設(shè)備，但要求SDH與DWDM是同一個廠商設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)管理上很難實(shí)現(xiàn)SDH、DWDM的徹底分開。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型開放式DWDM系統(tǒng)開放式DWDM系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前加入OUT，將SDH非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長。開放是指在同一DWDM系統(tǒng)中，可以接入多家的SDH系統(tǒng)。OTU對輸入端的信號沒有要求，可以兼容任意廠家的SDH信號。OTU輸出端是滿足G.692接口標(biāo)準(zhǔn)的光波長、滿足長距離傳輸?shù)墓庠?。具有OTU的DWDM系統(tǒng)不再要求SDH系統(tǒng)具有G.692接口，可繼續(xù)使用符合G.957接口的SDH設(shè)備；可以兼容過去的SDH系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同廠家SDH系統(tǒng)工作在一個DWDM系統(tǒng)內(nèi)。開放式DWDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，以徹底實(shí)現(xiàn)SDH與DWDM的分離。但OTU的引入可能會給DWDM系統(tǒng)性能帶來一定的負(fù)面影響，使DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。5.2.3DWDM系統(tǒng)類型開放式DWDM系統(tǒng)5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢充分利用光纖的帶寬資源，傳輸容量巨大DWDM系統(tǒng)中的各波長相互獨(dú)立，可透明傳輸不同的業(yè)務(wù)，如SDH、GbE、ATM等信號，實(shí)現(xiàn)多種信號的混合傳輸。多個光信號通過采用不同的波長復(fù)用到一根光纖中傳輸，每個波長上承載不同信號，在一根光纖中傳輸，大大提高了光纖容量，極大的節(jié)約了光纖資源，降低線路建設(shè)成本。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢節(jié)約光纖資源對于單波長系統(tǒng)而言，1個SDH系統(tǒng)就需要一對光纖，而對于DWDM系統(tǒng)來講，不管有多少個SDH分系統(tǒng)，整個復(fù)用系統(tǒng)只需要一對光纖就夠了。例如，對于16個5.2.5Gbits系統(tǒng)來說，單波長系統(tǒng)需要32根光纖，而DWDM系統(tǒng)可利用開通16個波道(每波道5.2.56Gbit/s）的雙纖網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)。另外，DWDM系統(tǒng)還可以利用單根光纖實(shí)現(xiàn)雙向通信，這樣就更加節(jié)約光纖資源。節(jié)約光纖資源這一點(diǎn)也許對于市話中繼網(wǎng)絡(luò)并非十分重要，但對于系統(tǒng)擴(kuò)容或長途干線來說就顯得非常可貴。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢各通路傳輸透明在DWDM系統(tǒng)中各復(fù)用波道通路是彼此相互獨(dú)立的，所以各光通路可以分別透明地傳送不同的業(yè)務(wù)信號，如語音、數(shù)據(jù)和圖像等，彼此互不干擾。這不僅給使用者帶來了極大的便利，而且為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)綜合信息傳輸提供了平臺。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢平滑升級擴(kuò)容當(dāng)需要擴(kuò)容升級時，只要增加復(fù)用光通路數(shù)量與相關(guān)設(shè)備，就可以增加系統(tǒng)的傳輸容量，而且擴(kuò)容時對其他復(fù)用光通路不會產(chǎn)生不良影響。DWDM系統(tǒng)的升級擴(kuò)容是平滑的，而且方便易行，從而最大限度地保護(hù)了建設(shè)初期的投資。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢超長的傳輸距離利用EDFA等多種超長距傳輸技術(shù)，可以對DWDM系統(tǒng)中的各通路信號同時放大，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的長距傳輸。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢對光纖的色散無過高要求對于DWDM系統(tǒng)來講，不管系統(tǒng)的傳輸速率有多高、傳輸容量有多大，它對光纖色度色散系數(shù)的要求基本上就是單個復(fù)用通路速率信號對光纖色度色散系數(shù)的要求。例如，20Gbit/s(8x5.2.5Gbit/s)的WDM系統(tǒng)對光纖色度色散系數(shù)的要求就是單個5.2.5Gbit/s系統(tǒng)對光纖色度色散系數(shù)的要求，一般的G.652光纖都能滿足。但TDM方式的高速率信號卻不同，其傳輸速率越高，傳輸同樣距離所要求的光纖色度色散系數(shù)就越小。以目前敷設(shè)量最大的G.652光纖為例，用它直接傳輸5.2.5Gbit/s速率的光信號是沒有多大問題的，但若傳輸TDM方式10Gbit/s速率的光信號，就需對系統(tǒng)的色度色散等參數(shù)提出更高的要求，同時對光纖的偏振模色散值也提出了較高的要求。5.2.4DWDM的特點(diǎn)和優(yōu)勢可組成全光網(wǎng)絡(luò)全光網(wǎng)絡(luò)是未來光纖傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。在全光網(wǎng)絡(luò)中，各種業(yè)務(wù)的上、下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的，從而消除了E/O或O/E