光纖通信-DWDM技術(shù)培訓(xùn)課件.ppt

波分復(fù)用 1 概述 2 DWDM技術(shù) 3 DWDM組網(wǎng) 一概述 Internet骨干網(wǎng)的業(yè)務(wù)量幾乎每6 9個月翻一番 比著名的CPU性能進(jìn)展more定律 18個月左右翻番 快2 3倍 話音業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)性增長 容量的需求 250200150100500 115 135 2 IP 23 106 250 話音 話音和IP通信量的增長情況 199619971998199920102020 10 58 Tbit技術(shù)到干線網(wǎng) 21世紀(jì)的傳輸 Gbit技術(shù)到辦公室 家庭 Mbit技術(shù)到個人 擴(kuò)容的選擇 空分復(fù)用SDM SpaceDivisionMultiplexer 時分復(fù)用TDM TimeDivisionMultiplexer 波分復(fù)用WDM WavelengthDivisionMultiplexer TDM和WDM技術(shù)合用 DWDM技術(shù)特點(diǎn) 高容量 可以充分利用光纖的巨大帶寬資源 使傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍低成本 在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器 大大降低傳輸成本透明性 與信號速率 格式無關(guān) 是引入寬帶新業(yè)務(wù) 例如CATV 的方便手段波長路由 利用WDM選路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)從而實(shí)現(xiàn)未來透明的 具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng) 采用WDM前的擴(kuò)容 采用WDM后的擴(kuò)容 TX EDFA EDFA TX TX TX TX TX TX TX 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km TX TX TX TX TX TX TX TX MUX 120km 120km 120km WDM EDFA革新了光纖傳輸 DEM 1310nm 1550nm窗口的波分復(fù)用仍用于接入網(wǎng) 但很少用于長距離傳輸1550nm窗口的密集波分復(fù)用 DWDM 可廣泛用于長距離傳輸 用于建設(shè)全光網(wǎng)絡(luò) 波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展 二DWDM技術(shù) DWDM系統(tǒng)的分類 以信道速率分類 2 5Gbit s 10Gbit s及混合速率 以信道承載業(yè)務(wù)類型分類 PDH SDH ATM IP或混合業(yè)務(wù)等 以信道數(shù)分類 4 8 16 32 等 以系統(tǒng)接口分類 集成式或開放式系統(tǒng) 開放式和集成式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 波長轉(zhuǎn)換 WavelengthConvertion 開放式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) DWDM系統(tǒng)的五大組成部分 合波和分波無源部分信道隔離度高的光解復(fù)用器 發(fā)射和接收有源部分特定波長和波長穩(wěn)定 色散容限大的激光器發(fā)射源能容忍一定SNR信號的光接收機(jī) 光傳輸和光放大小色度色散系數(shù)光纖增益平坦和增益鎖定的EDFA光放大器 光監(jiān)控信道1510nm DWDM系統(tǒng)網(wǎng)管光傳送網(wǎng)分層模型 光纖衰耗 傳輸使用的三種不同類型的單模光纖 G 652單模光纖 NDSF G 653單模光纖 DSF G 655單模光纖 NZ DSF 常規(guī)G 655大有效面積G 655 三種光纖色散情況比較 大多數(shù)已安裝的光纖低損耗大色散分布大有效面積色散受限距離短2 5Gb s系統(tǒng)色度色散受限距離約600km10Gb s系統(tǒng)色度色散受限距離約34kmG 652 DCF方案升級擴(kuò)容成本高結(jié)論 不適用于10Gb s以上速率傳輸 但可應(yīng)用于2 5Gb s以下速率的DWDM G 652單模光纖 NDSF 低損耗零色散小有效面積長距離 單信道超高速EDFA系統(tǒng)四波混頻 FWM 是主要的問題 不利于DWDM技術(shù)結(jié)論 適用于10Gb s以上速率單信道傳輸 但不適用于DWDM應(yīng)用 處于被市場淘汰的現(xiàn)狀 G 653單模光纖 DSF 在1530 1565nm窗口有較低的損耗工作窗口較低的色散 一定的色散抑制了非線性效應(yīng) 四波混頻 的發(fā)生 可以有正的或負(fù)的色散 海底傳輸系統(tǒng)正色散SPM效應(yīng)壓縮脈沖 負(fù)色散SPM效應(yīng)展寬脈沖 為DWDM系統(tǒng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 G 655單模光纖 NZ DSF 結(jié)論 適用于10Gb s以上速率DWDM傳輸 是未來大容量傳輸 DWDM系統(tǒng)用光纖的理想選擇 EDFA在線路中的應(yīng)用 合波器 分波器 功率放大器 前置放大器 線路放大器 增益G 20 25dBPout 17dBm 增益G 20 25dBPin 28dBm 增益G 25 30 33dBPout 17dBm 增益G 30 35dBPout 17dBm OBA OPA OBA OLA OPA 半導(dǎo)體光放大器 SOA 摻鉺光纖光放大器 EDFA 摻鐠光纖光放大器 PDFA 激光拉曼光放大器 SRA 1550 EDFA 增益窗口 30nm 60nm 光 放 大 器 增 益 光 纖 衰 減 除去 OH 峰外 300nm 低損耗窗口 波長 nm 850 1310 PDFA SOA SRA 光放大器技術(shù)的發(fā)展 EDFA 增益窗口 30nm 60nm PDFA SOA SRA 發(fā)射和接收有源部分 中心波長和中心頻率 196 0 199 0 195 0 194 0 193 0 192 0 191 0 1505 1510 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570 OSC信道1510 10nm C Band L Band THz nm 中心頻率 中心波長 偏差 n 5 n為光信道間隔 標(biāo)稱中心頻率或波長是以193 1THz 1552 52nm 為中心 間隔為100GHz的整數(shù)倍 DWDM系統(tǒng)對光發(fā)射和光接收的基本要求 中心波長和中心頻率 光發(fā)送機(jī) 光譜特性 1 2 1 XdB 發(fā)光二極管 LED 1 2 1 XdB 1 2 1 XdB 多縱模激光器 MLM 單縱模激光器 SLM 溫度反饋控制 T C nm 對于1 5 mDFB激光器 波長溫度系數(shù)約為13GHz C 管芯溫度和波長關(guān)系曲線 0 直接調(diào)制方式 輸出功率正比于調(diào)制電流 簡單 損耗小 價(jià)廉 使用FP或DFB激光器二極管 隨調(diào)制速率增高 模數(shù)增加 激光器譜線展寬 啁啾 限制使用在 2 5Gbps速率下 較短距離傳輸 調(diào)制方式 外調(diào)制方式 激光器光源 開關(guān) 復(fù)雜 損耗大 價(jià)格貴 分離外調(diào)制鈮酸鋰 LiNbO3 Mach Zehnder集成外調(diào)制電吸收 EA III V族半導(dǎo)體Mach Zehnder 線性調(diào)頻 啁啾 無或小 用于 2 5Gbps高速率傳輸 調(diào)制方式 溫度波長控制電路 光接收機(jī) 工作波長范圍的響應(yīng)度 對SNR的靈敏度 光接收機(jī) 接收機(jī)必須承受的影響 信號畸變噪聲串?dāng)_ 光轉(zhuǎn)發(fā)器 Transponder 以目前工藝水平的組件比特率可達(dá)40Gbit s 消光比得到改善 并可用外調(diào)制對信號進(jìn)行整形 高SNR 與偏振無關(guān) 操作簡單 O E O波長轉(zhuǎn)換器 合波和分波無源部分 波分復(fù)用器分類 980 1550 1480 1550泵浦 信號波分復(fù)用器 全光纖熔融拉錐型 1310 1550波分復(fù)用器 全光纖熔融拉錐型 1550波段內(nèi)粗波分復(fù)用器 有可能用全光纖熔融拉錐方法實(shí)現(xiàn) 1 粗波分復(fù)用器 2密集波分復(fù)用器DWDM 一 干涉濾光膜型波分復(fù)用器 輸入光纖 1 4 3 2 0 監(jiān)管信道 干涉濾光膜 二 光柵型波分復(fù)用器 輸入光 1 4 3 2 1 體光柵型 2 光纖光柵型 布拉格光柵 1 16 1 15 16 16 16 1 15 16 1 15 16 FBG 環(huán)形器 光纖光柵的應(yīng)用 三 陣列波導(dǎo)光柵型波分復(fù)用器 AWG 光監(jiān)控信道 OSC DWDM系統(tǒng)對光監(jiān)控信道的基本要求 監(jiān)控通路波長1510nm 監(jiān)控速率2Mb s對光監(jiān)控通路的要求 1 監(jiān)控通路不限制光放大器的泵浦波長 2 監(jiān)控通路不限制光放大器之間的距離 3 監(jiān)控通路不限制未來在1310nm波長的業(yè)務(wù) 4 在光放大器失效時監(jiān)控通路仍然可用 5 OSC傳輸是分段的且具有3R功能和雙向傳輸功能 6 應(yīng)有OSC保護(hù)路由 防止光纖被切斷后監(jiān)控信息不能傳送的嚴(yán)重后果 DWDM系統(tǒng)監(jiān)控通道保護(hù)技術(shù) DWDM網(wǎng)管系統(tǒng)示意圖 DWDM網(wǎng)管系統(tǒng) 光傳輸段層 OTS 光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu) SDH分層結(jié)構(gòu) 物理層 FIBER 電路層 網(wǎng)元管理系統(tǒng)管理功能 故障管理 進(jìn)行故障診斷 故障定位 故障隔離 故障改正 以及路徑測試功能 性能管理 性能參數(shù)監(jiān)視等配置管理 設(shè)置和預(yù)配等安全管理 4級授權(quán)等 獨(dú)立的網(wǎng)元管理功能EM層 DWDM的網(wǎng)管應(yīng)與所承載信號的網(wǎng)管分離開 以增加承載多樣性 發(fā)揮 業(yè)務(wù)透明 的特點(diǎn) 三DWDM組網(wǎng) 三DWDM組網(wǎng)考慮 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前瞻性光網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一致性統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理 分級的網(wǎng)元管理網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的開放性可容納不同業(yè)務(wù)和不同種類的傳輸設(shè)備 DWDM系統(tǒng)總體考慮 n為最大通路數(shù)目W字母表示跨距 x表示應(yīng)用代碼中最大允許的光中繼段數(shù) y表示通路信號的最大比特率 STM等級 1 4 16 64z表示光纖類型 L表示長距離80kmV 表示較長距離100kmV表示甚長距離120kmU表示超長距離160km 2表示G 652光纖3表示G 653光纖5表示G 655光纖 應(yīng)用代碼的構(gòu)成 n W x y z 系統(tǒng)應(yīng)用代碼 DWDM應(yīng)用代碼 nL8 16 2 8 80km nV3 16 2 3 120km nV 5 16 2 5 100km 無在線光放大器系統(tǒng)的應(yīng)用代碼 有在線光放大器系統(tǒng)和應(yīng)用代碼 1 80公里跨距 2 120公里跨距 有在線光放大器系統(tǒng)和應(yīng)用代碼 系統(tǒng)衰減范圍 系統(tǒng)目標(biāo)距離的衰減范圍基于光纜在1530 1565nm范圍內(nèi)的衰減系數(shù)為0 28dB km 包括接頭衰減和光纜富余度 目標(biāo)距離40km的光纖衰減為11dB的假設(shè)計(jì)算得到的 G 652光纖目標(biāo)距離的最大色散基于色散系數(shù)為20ps nm km 的假設(shè)計(jì)算得到的 DWDM網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 點(diǎn)到點(diǎn)環(huán)狀 線路保護(hù)主要有兩種保護(hù)方式 SDH層的保護(hù)光網(wǎng)絡(luò)層的保護(hù) WDM系統(tǒng)的保護(hù) m ADM ADM 2纖自愈環(huán) n m ADM ADM 4纖自愈環(huán) m m m n m n m n m DWDM和SDH自愈環(huán)的結(jié)合 WDM WDM 色散限制無電中繼總傳輸距離 OSNR 光纖段跨距 光信噪比 OSNR 限制光纖段跨距和傳輸距離 平滑升級考慮 容量需求 容量需求的遠(yuǎn)期目標(biāo)容量需求的近期目標(biāo) 單信道速率 2 5Gbit s10Gbit s EDFA增益帶寬范圍 全帶 紅帶 藍(lán)帶 光信道間隔 100GHz 200GHz 400GHz EDFA光放大器增益譜曲線 紅帶 藍(lán)帶 全帶 1535nm 1547nm 1560nm 200GHz間隔全帶放大 100GHz間隔紅帶放大 100GHz間隔藍(lán)帶放大 200GHz 200GHz 200GHz 100GHz 未來光網(wǎng)絡(luò)的前景 未來光網(wǎng)絡(luò)的前景 超高速率網(wǎng)絡(luò)中 若繼續(xù)采用原有的SDXC或ATMDXC ADM設(shè)備 節(jié)點(diǎn)設(shè)備將變的十分龐大復(fù)雜 實(shí)現(xiàn)難度越來越大 超高速率傳輸帶來的經(jīng)濟(jì)效益被轉(zhuǎn)接費(fèi)用升高所抵消 唯一的出路是走向光聯(lián)網(wǎng) 要