第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)

1、第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第第6章章 DWDM/WDM 光傳輸網(wǎng)絡(luò)光傳輸網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n概述概述n密集型波分復(fù)用系統(tǒng)密集型波分復(fù)用系統(tǒng) n DWDM傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì)nDWDM指標(biāo)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)nDWDM的幾種網(wǎng)絡(luò)單元類(lèi)型設(shè)備的幾種網(wǎng)絡(luò)單元類(lèi)型設(shè)備(以華以華為設(shè)備為例為設(shè)備為例) 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)增加傳輸容量的方法：增加傳輸容量的方法： 1)空分復(fù)用空分復(fù)用- 鋪設(shè)多芯新光纜鋪設(shè)多芯新光纜 2)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用-使用更高比特率的時(shí)分多路復(fù)使用更高比特率的時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)（用系統(tǒng)（TDM）。）。 3)波分復(fù)用（波分復(fù)用（WDM）-將不同波長(zhǎng)的光信將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)混合在一起

2、進(jìn)行傳輸。號(hào)混合在一起進(jìn)行傳輸。 4)其它：光時(shí)分復(fù)用（其它：光時(shí)分復(fù)用（OTDM）、光碼分復(fù)）、光碼分復(fù)用等技術(shù)。用等技術(shù)。一、概述一、概述 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)三個(gè)技術(shù)的進(jìn)步使三個(gè)技術(shù)的進(jìn)步使WDM成為可能：成為可能：n光纖如康寧公司生產(chǎn)的非零色光纖如康寧公司生產(chǎn)的非零色散位移大有效面積光纖散位移大有效面積光纖LEAF。n光濾波器如光纖布拉格光柵。光濾波器如光纖布拉格光柵。n光纖放大器如光纖放大器如EDFA。A friend is easier lost than found第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)WDMWDM在電信市場(chǎng)上的應(yīng)用從點(diǎn)到點(diǎn)的在電信市場(chǎng)上的應(yīng)用從點(diǎn)到點(diǎn)的WDMW

3、DM系統(tǒng)開(kāi)始，系統(tǒng)開(kāi)始，逐漸發(fā)展到可上下固定波長(zhǎng)的逐漸發(fā)展到可上下固定波長(zhǎng)的OADMOADM鏈路系統(tǒng)、可上鏈路系統(tǒng)、可上下任意波長(zhǎng)的下任意波長(zhǎng)的OADMOADM鏈路系統(tǒng)、鏈路系統(tǒng)、WDMWDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。 (c) 環(huán)狀及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)狀及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的WDM系統(tǒng)系統(tǒng)OADMOADMOXCOADMOXCOXCOADMOADMOXCOMTOADMOMT(b) 點(diǎn)到點(diǎn)具有分插點(diǎn)到點(diǎn)具有分插/復(fù)用的復(fù)用的WDM系統(tǒng)系統(tǒng)(a) 點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)WDM系統(tǒng)系統(tǒng)OMTOMT第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)由點(diǎn)到點(diǎn)傳輸系統(tǒng)向由點(diǎn)到點(diǎn)傳輸系統(tǒng)向WDM光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)1、DWD

4、M的現(xiàn)狀和發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展 利用利用TDM技術(shù)技術(shù),已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)40Gbit/s的的SDH商用系統(tǒng)，但受電子器件發(fā)展和光纖商用系統(tǒng)，但受電子器件發(fā)展和光纖偏振模色散（偏振模色散（PMD）的限制，要實(shí)現(xiàn)更高）的限制，要實(shí)現(xiàn)更高比特率的系統(tǒng)非常困難比特率的系統(tǒng)非常困難人們開(kāi)始研究光機(jī)制下的復(fù)用技術(shù)，即人們開(kāi)始研究光機(jī)制下的復(fù)用技術(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（波分復(fù)用技術(shù)（WDM），使得一條光纖芯），使得一條光纖芯上可以同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)上可以同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)目前，商用目前，商用DWDM系統(tǒng)已達(dá)系統(tǒng)已達(dá)32(40)2.5Gbit/s、32(40)10Gbit/s第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)2、太比

5、特級(jí)、太比特級(jí)DWDM系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化階段系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化階段 目前，很多公司都已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了大容量目前，很多公司都已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了大容量DWDM的試驗(yàn)。的試驗(yàn)。 如：貝爾實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)成功如：貝爾實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)成功1022個(gè)波長(zhǎng)的個(gè)波長(zhǎng)的HDWDM，阿，阿爾卡特試驗(yàn)成功爾卡特試驗(yàn)成功10 Gb/s 150波長(zhǎng)的系統(tǒng)，西門(mén)子試波長(zhǎng)的系統(tǒng)，西門(mén)子試驗(yàn)成功驗(yàn)成功40 Gb/s80波長(zhǎng)的系統(tǒng)，北電試驗(yàn)成功波長(zhǎng)的系統(tǒng)，北電試驗(yàn)成功10 Gb/s160波長(zhǎng)的系統(tǒng)等。波長(zhǎng)的系統(tǒng)等。 n2001年年3月的世界記錄：月的世界記錄： NEC的實(shí)驗(yàn)容量達(dá)到的實(shí)驗(yàn)容量達(dá)到10.92Tbit/s，采用，采用27340G

6、bit/s方案，傳輸距離方案，傳輸距離117km Alcatel的實(shí)驗(yàn)容量為的實(shí)驗(yàn)容量為10.2Tbit/s，采用，采用25642.7Gbit/s方案，傳輸距離方案，傳輸距離100km第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)3、光交叉連接與波長(zhǎng)路由器已經(jīng)問(wèn)世、光交叉連接與波長(zhǎng)路由器已經(jīng)問(wèn)世 n朗訊的貝爾實(shí)驗(yàn)室使用顯微鏡面朗訊的貝爾實(shí)驗(yàn)室使用顯微鏡面（microscopic mirror）技術(shù)研制出）技術(shù)研制出256256個(gè)端口的全光交叉連接器。個(gè)端口的全光交叉連接器。nMCI等大型的運(yùn)營(yíng)者在期待至少是等大型的運(yùn)營(yíng)者在期待至少是10241024級(jí)的大容量全光級(jí)的大容量全光OXC出現(xiàn)出現(xiàn) 第六章DWDMWD

7、M光傳輸網(wǎng)絡(luò)4.城域城域DWDM處于開(kāi)發(fā)試驗(yàn)階段處于開(kāi)發(fā)試驗(yàn)階段 朗訊、愛(ài)立信等設(shè)備廠商也開(kāi)始專門(mén)為城朗訊、愛(ài)立信等設(shè)備廠商也開(kāi)始專門(mén)為城域網(wǎng)研發(fā)域網(wǎng)研發(fā)DWDM系統(tǒng)。系統(tǒng)。 城域網(wǎng)支持多業(yè)務(wù)接入：城域網(wǎng)支持多業(yè)務(wù)接入：ATM、FDDI、千兆比特以太網(wǎng)等。其中千兆比特以太網(wǎng)千兆比特以太網(wǎng)等。其中千兆比特以太網(wǎng)（GbE）是城域市場(chǎng)應(yīng)用中增長(zhǎng)最快的部）是城域市場(chǎng)應(yīng)用中增長(zhǎng)最快的部分，人們希望城域網(wǎng)設(shè)備能夠盡快支持分，人們希望城域網(wǎng)設(shè)備能夠盡快支持GbE應(yīng)用應(yīng)用 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)5、數(shù)據(jù)與光的結(jié)合、數(shù)據(jù)與光的結(jié)合 由于未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)可能將是把路由器由于未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)可能將是把路由器(IP)或或

8、ATM交換機(jī)直接接到光傳送網(wǎng)上，人們?cè)谔浇粨Q機(jī)直接接到光傳送網(wǎng)上，人們?cè)谔剿魅绾伟迅咚龠x路與交換設(shè)備與光傳送設(shè)備索如何把高速選路與交換設(shè)備與光傳送設(shè)備相結(jié)合。相結(jié)合。 6、中國(guó)、中國(guó)DWDM的現(xiàn)狀和發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展 n北京大學(xué)北京大學(xué)1995年底年底12路路(622Mb/s4+140Mb/s8)+EDFA250公里光公里光纖傳輸系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家科委計(jì)劃纖傳輸系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家科委計(jì)劃317主題專家主題專家組的驗(yàn)收。組的驗(yàn)收。nWDM已實(shí)用化，向已實(shí)用化，向DWDM實(shí)用化發(fā)展。實(shí)用化發(fā)展。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)單模光纖波段單模光纖波段第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)二、密集型波分復(fù)用系統(tǒng)二、密集

9、型波分復(fù)用系統(tǒng)DWDM 1波分復(fù)用基本概念波分復(fù)用基本概念(1)什么是波分復(fù)用（什么是波分復(fù)用（WDM） 把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送（每個(gè)波長(zhǎng)承載一個(gè)送（每個(gè)波長(zhǎng)承載一個(gè)TDM 電信號(hào)）的方式電信號(hào)）的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。統(tǒng)稱為波分復(fù)用。 12n12n圖圖6.1 波長(zhǎng)復(fù)用頻譜圖波長(zhǎng)復(fù)用頻譜圖第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)(2) WDM、DWDM 在波長(zhǎng)間隔上區(qū)別在波長(zhǎng)間隔上區(qū)別 nWDM主要指光纖不同低損耗窗口的光波主要指光纖不同低損耗窗口的光波復(fù)用，復(fù)用，DWDM指同一低損耗窗口的多個(gè)指同一低損耗窗口的多個(gè)

10、光波復(fù)用。光波復(fù)用。nWDM復(fù)用的波長(zhǎng)間隔復(fù)用的波長(zhǎng)間隔30dB ;P1/P2=1000P1為主縱模的平均功率為主縱模的平均功率 P2最顯著的邊模的平均功率最顯著的邊模的平均功率最大最大-20 dB寬度寬度(相當(dāng)于相當(dāng)于LD光譜寬度光譜寬度)最大最大-20dB帶寬為帶寬為:1-2 P1P2第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)激光器波長(zhǎng)穩(wěn)定與控制激光器波長(zhǎng)穩(wěn)定與控制第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTUOTU（optical transponde unitoptical transponde unit）是把某一波長(zhǎng)的）是把某一波長(zhǎng)的輸入光信號(hào)變換為另一個(gè)或是同一個(gè)波長(zhǎng)的輸出光輸入光信號(hào)變換為另一個(gè)或是同

11、一個(gè)波長(zhǎng)的輸出光信號(hào)的功能單元。信號(hào)的功能單元。2.光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元OTU 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器功能示意圖波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器功能示意圖波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 out=F( in, p) in p目前在光網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器有：目前在光網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器有： 光光/電電/光（光（O/E/O）型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器）型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 全光型（全光型（AOWC）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTUOTU的核心部件是波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，理想的波長(zhǎng)的核心部件是波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，理想的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器應(yīng)該具有以下特性：轉(zhuǎn)換器應(yīng)該具有以下特性：對(duì)比特率和信號(hào)格式透明；對(duì)比特率和信號(hào)格式透明；快速的輸出波長(zhǎng)建立時(shí)間快速的輸出波長(zhǎng)

12、建立時(shí)間(10Gbit/s(10Gbit/s以上以上) )可以變換短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)；可以變換短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)；適中的輸入功率（不大于適中的輸入功率（不大于0dBm0dBm）；）；允許輸出波長(zhǎng)與輸入波長(zhǎng)相同允許輸出波長(zhǎng)與輸入波長(zhǎng)相同( (無(wú)變換無(wú)變換) )；對(duì)輸入信號(hào)的偏振不敏感；對(duì)輸入信號(hào)的偏振不敏感；低輸出信號(hào)啁啾，高消光比，大信噪比；低輸出信號(hào)啁啾，高消光比，大信噪比；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)（1）沒(méi)有定時(shí)再生電路的）沒(méi)有定時(shí)再生電路的OTU第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)(2)有定時(shí)再生電路的有定時(shí)再生電路的OTU有定時(shí)再生電路的有定時(shí)再生電路的OTU在進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換

13、的同時(shí)，還在進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，還可以進(jìn)行信號(hào)整形，抑制噪聲，提高光功率，可以可以進(jìn)行信號(hào)整形，抑制噪聲，提高光功率，可以被置于數(shù)字段之上，作為常規(guī)再生中繼器（被置于數(shù)字段之上，作為常規(guī)再生中繼器（REG）使用可簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。使用可簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTU功能圖功能圖TWCRWC第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)（3）全光波長(zhǎng)變換器）全光波長(zhǎng)變換器 AOWC （Wavelength Conversion）n光光/電電/光方法唯一成熟對(duì)光通信整形很光方法唯一成熟對(duì)光通信整形很有效。但對(duì)信號(hào)格式無(wú)透明性有效。但對(duì)信號(hào)格式無(wú)透明性 .nAOWCAOWC在光開(kāi)關(guān)、光交換、波長(zhǎng)路由、在光開(kāi)

14、關(guān)、光交換、波長(zhǎng)路由、波長(zhǎng)再用等技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，波長(zhǎng)再用等技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)其最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)比特率和信號(hào)格式比特率和信號(hào)格式透透明，克服了電子瓶頸，可以在需要再明，克服了電子瓶頸，可以在需要再生或開(kāi)銷(xiāo)處理的節(jié)點(diǎn)選擇生或開(kāi)銷(xiāo)處理的節(jié)點(diǎn)選擇O/E/OO/E/O變換。變換。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)全光波長(zhǎng)變換方法主要有全光波長(zhǎng)變換方法主要有:n基于半導(dǎo)體光放大器（基于半導(dǎo)體光放大器（SOA：Semiconductor Optical Amplifier）中的交叉增益調(diào)制（）中的交叉增益調(diào)制（XGM：CrossGain Modulation）n基于半導(dǎo)體光放大器的交叉相位調(diào)

15、制（基于半導(dǎo)體光放大器的交叉相位調(diào)制（ XPM：CrossPhase Modulation）n四波混頻（四波混頻（ FWM：Four Weve Mixing）這些技術(shù)現(xiàn)階段均不成熟，還處于研究探索之這些技術(shù)現(xiàn)階段均不成熟，還處于研究探索之中。中。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)交叉增益調(diào)制交叉增益調(diào)制SOA型全光波長(zhǎng)型全光波長(zhǎng)變換器變換器s c 同向傳輸同向傳輸?shù)诹翫WDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)光（波長(zhǎng)為信號(hào)光（波長(zhǎng)為s）和連續(xù)光（具有變換所需要）和連續(xù)光（具有變換所需要的光波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)c）入射到）入射到SOA上。上。當(dāng)信號(hào)光為當(dāng)信號(hào)光為“1“碼時(shí)，其功率使碼時(shí)，其功率使S0A達(dá)到飽和，達(dá)到飽和

16、，這時(shí)對(duì)連續(xù)光的增益很小。這時(shí)對(duì)連續(xù)光的增益很小。而當(dāng)信號(hào)光為而當(dāng)信號(hào)光為“0”碼時(shí)，碼時(shí)，SOA不出現(xiàn)飽和，這時(shí)不出現(xiàn)飽和，這時(shí)對(duì)連續(xù)光的增益很大，即對(duì)連續(xù)光的增益很大，即SOA的增益隨信號(hào)光的增益隨信號(hào)光“1”，“0”碼的變化而變化。碼的變化而變化。通過(guò)通過(guò)SOA增益的變化使信號(hào)光的信息加載到連續(xù)增益的變化使信號(hào)光的信息加載到連續(xù)光的振幅上面。在輸出端，用光濾波器濾出光的振幅上面。在輸出端，用光濾波器濾出c，就達(dá)到波長(zhǎng)變換的目的。就達(dá)到波長(zhǎng)變換的目的。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)s cc第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)（c）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換前后波形）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換前后波形ns第六章DWDMWDM光傳輸

17、網(wǎng)絡(luò)交叉相位調(diào)制交叉相位調(diào)制SOA型全光波型全光波長(zhǎng)變換器長(zhǎng)變換器 （a）MZ非對(duì)稱結(jié)構(gòu) 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)XPM的的 SOA型全光波長(zhǎng)變換器的基本原型全光波長(zhǎng)變換器的基本原理是光強(qiáng)度對(duì)折射率形成調(diào)制。理是光強(qiáng)度對(duì)折射率形成調(diào)制。由于入射信號(hào)光在有源區(qū)感應(yīng)受激輻射、由于入射信號(hào)光在有源區(qū)感應(yīng)受激輻射、消耗載流子、引起載流于濃度發(fā)生變化，消耗載流子、引起載流于濃度發(fā)生變化，而載流子濃度的變化又起折射率變化，進(jìn)而載流子濃度的變化又起折射率變化，進(jìn)而使輸入的連續(xù)光的相位得到調(diào)制。而使輸入的連續(xù)光的相位得到調(diào)制。M-Z干涉儀兩臂上的相位調(diào)制信號(hào)在第二干涉儀兩臂上的相位調(diào)制信號(hào)在第二個(gè)耦合器

18、上進(jìn)行相干疊加，將相位信息轉(zhuǎn)個(gè)耦合器上進(jìn)行相干疊加，將相位信息轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度信息達(dá)到波長(zhǎng)變換的目的。換為強(qiáng)度信息達(dá)到波長(zhǎng)變換的目的。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)圖（圖（c）給出折射率）給出折射率N、連續(xù)光相位、連續(xù)光相位和功率隨信號(hào)光功率變化曲線和功率隨信號(hào)光功率變化曲線 。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)qSOA-XGMSOA-XGM的的AOWCAOWC實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、變化速率可達(dá)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、變化速率可達(dá)40Gbit/s,40Gbit/s,但消光比差，一般只有但消光比差，一般只有8dB8dB左右，左右，特別當(dāng)這種波長(zhǎng)變換器用于級(jí)聯(lián)工作方式時(shí)，特別當(dāng)這種波長(zhǎng)變換器用于級(jí)聯(lián)工作方式時(shí)，光信噪比和誤碼性質(zhì)都

19、比較差。光信噪比和誤碼性質(zhì)都比較差。qSOA-XPMSOA-XPM的的AOWCAOWC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸入信號(hào)功率結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸入信號(hào)功率小，消光比高，目前轉(zhuǎn)換速率已達(dá)到小，消光比高，目前轉(zhuǎn)換速率已達(dá)到40Gb/s40Gb/s。SOA-XGMSOA-XGM、SOA-XPMSOA-XPM、非線性光環(huán)型鏡、具有、非線性光環(huán)型鏡、具有飽和吸收的半導(dǎo)體激光器等這類(lèi)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器飽和吸收的半導(dǎo)體激光器等這類(lèi)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是其透明程度有一定限制，只適合數(shù)的缺點(diǎn)是其透明程度有一定限制，只適合數(shù)字信號(hào)。字信號(hào)。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)q基于基于FWMFWM的的AOWCAOWC，當(dāng)多束光在非線性介質(zhì)中傳輸，當(dāng)多束光

20、在非線性介質(zhì)中傳輸時(shí)，場(chǎng)對(duì)介質(zhì)參量的改變，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的波時(shí)，場(chǎng)對(duì)介質(zhì)參量的改變，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的波長(zhǎng)，新波長(zhǎng)的相位和頻率是幾個(gè)輸入光波的線性長(zhǎng)，新波長(zhǎng)的相位和頻率是幾個(gè)輸入光波的線性組合，因此，四波混頻產(chǎn)生的光波可以保留信號(hào)組合，因此，四波混頻產(chǎn)生的光波可以保留信號(hào)光的振幅和相位信息，實(shí)現(xiàn)真正的與調(diào)制格式無(wú)光的振幅和相位信息，實(shí)現(xiàn)真正的與調(diào)制格式無(wú)關(guān)的透明波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。關(guān)的透明波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。2fp-fs2fs- fp2fp-fsfpfsSOA濾波器濾波器fpfs2fp-fs 基于基于FWMFWM的的AOWCAOWC原理原理基于非線性作用基于非線性作用的的AOWCAOWC試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果第六

21、章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)q四波混頻是諸多全波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換中唯一能夠四波混頻是諸多全波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換中唯一能夠提供對(duì)于一組波長(zhǎng)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技提供對(duì)于一組波長(zhǎng)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)。術(shù)。q不足之處是，由于四波混頻效應(yīng)是非線不足之處是，由于四波混頻效應(yīng)是非線性參量過(guò)程，需要滿足嚴(yán)格的相位匹配條性參量過(guò)程，需要滿足嚴(yán)格的相位匹配條件，這導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換效率低，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換范圍件，這導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換效率低，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換范圍小，對(duì)偏振較敏感。小，對(duì)偏振較敏感。q但允許任意的波長(zhǎng)映射，并且轉(zhuǎn)換速度但允許任意的波長(zhǎng)映射，并且轉(zhuǎn)換速度高達(dá)高達(dá)100Gb/s100Gb/s以上，既能轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，又以上，既能轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，又能轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，

22、因此，是一種很有前途能轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，因此，是一種很有前途的全波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。的全波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTUOTU的用途很多，根據(jù)用途、發(fā)送速率、傳輸距離、的用途很多，根據(jù)用途、發(fā)送速率、傳輸距離、是否具有前向糾錯(cuò)（是否具有前向糾錯(cuò)（FECFEC）功能等進(jìn)行分類(lèi)，一般主）功能等進(jìn)行分類(lèi)，一般主要將要將OTUOTU按用途分為：無(wú)再生中繼器功能的按用途分為：無(wú)再生中繼器功能的OTUOTU和有再和有再生中繼器功能的生中繼器功能的OTUOTU兩類(lèi)。前一種兩類(lèi)。前一種OTUOTU只作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換只作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，通過(guò)波長(zhǎng)的再利用擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的容量，實(shí)現(xiàn)靈活組器，通過(guò)波長(zhǎng)的再利用擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的

23、容量，實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)。后一種網(wǎng)。后一種OTUOTU在在ITU-TITU-T建議中，稱作建議中，稱作3R3R（RegenerationRegeneration，ReshapingReshaping，RetimingRetiming）再生器。）再生器。 另外使用具有標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)變換的另外使用具有標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)變換的0TU0TU還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互通，互通，OTUOTU還可被看做一種網(wǎng)絡(luò)定界設(shè)備，通過(guò)提供還可被看做一種網(wǎng)絡(luò)定界設(shè)備，通過(guò)提供網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)信號(hào)和測(cè)試能力來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)的完整性。網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)信號(hào)和測(cè)試能力來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)的完整性。 （4）OTU應(yīng)用應(yīng)用 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第六章DWDM

24、WDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)在 DWDMDWDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用主要指在光分插復(fù)用器（要指在光分插復(fù)用器（OADMOADM）和光交叉連接）和光交叉連接器（器（OXCOXC）中的應(yīng)用。）中的應(yīng)用。 圖9 OTU在OADM節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用OTUOTU在在OADMOADM節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用上路下路OAOA：光放大器：光放大器 OTUOTU：光轉(zhuǎn)發(fā)單元：光轉(zhuǎn)發(fā)單元 OADMOADM：光的分插復(fù)用器：光的分插復(fù)用器第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)基于空間光交換矩陣的基于空間光交換矩陣的OXCOXC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)完全基于波長(zhǎng)光交換的完全基于波長(zhǎng)光交換

25、的OXCOXC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)OTUOTU在在OXCOXC節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)在使用波長(zhǎng)變換的系統(tǒng)中，由于在使用波長(zhǎng)變換的系統(tǒng)中，由于WDMWDM光網(wǎng)絡(luò)可用的光網(wǎng)絡(luò)可用的波長(zhǎng)數(shù)目總是有限的，若發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組波長(zhǎng)數(shù)目總是有限的，若發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組競(jìng)爭(zhēng)，相同波長(zhǎng)的兩個(gè)信道選擇同一輸出端口時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)，相同波長(zhǎng)的兩個(gè)信道選擇同一輸出端口時(shí)，將出現(xiàn)波長(zhǎng)碰撞現(xiàn)象，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信阻塞。將出現(xiàn)波長(zhǎng)碰撞現(xiàn)象，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信阻塞。如果其中一個(gè)分組直通，另一個(gè)分組交換到同一個(gè)如果其中一個(gè)分組直通，另一個(gè)分組交換到同一個(gè)輸出端口，但是采用不同波長(zhǎng)，讓分組沿不同波長(zhǎng)輸出端口，但是采用不

26、同波長(zhǎng)，讓分組沿不同波長(zhǎng)行進(jìn)。行進(jìn)。這種解決方案在競(jìng)爭(zhēng)分組的延遲方面是最佳的，并這種解決方案在競(jìng)爭(zhēng)分組的延遲方面是最佳的，并且以此減少利用光緩沖和降低碰撞機(jī)會(huì)，不會(huì)引起且以此減少利用光緩沖和降低碰撞機(jī)會(huì)，不會(huì)引起附加延時(shí)，但需要快速可調(diào)諧波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。附加延時(shí)，但需要快速可調(diào)諧波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。 OTUOTU在光分組交換技術(shù)中的應(yīng)用在光分組交換技術(shù)中的應(yīng)用第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)四四.光復(fù)用器和光解復(fù)用器（光復(fù)用器和光解復(fù)用器（DWDM） 1光柵型光柵型 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)2.干涉濾光片型干涉濾光片型 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)3熔錐型波分復(fù)用器熔錐型波分復(fù)用器 第六章DWDMW

27、DM光傳輸網(wǎng)絡(luò)4 .陣列波導(dǎo)光柵陣列波導(dǎo)光柵(AWG)波分復(fù)用器波分復(fù)用器 圖 AWG波分復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)Array Waveguide Grating (AWG) 1a 3a 2a 4a 1b 3b 2b 4b 1c 3c 2c 4c 1d 3d 2d 4d 1a 3c 2d 4b 1b 3d 2a 4c 1c 3a 2b 4d 1d 3b 2c 4aRows . translate into . columnsIf only one input is used: wavelength demultiplexer!第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)使用集成光波導(dǎo)

28、波分復(fù)用器較有代使用集成光波導(dǎo)波分復(fù)用器較有代表性的是日本表性的是日本NTT公司制作的陣列公司制作的陣列波導(dǎo)光柵（波導(dǎo)光柵（Arrayed Waveguide Grating）光合波分波器。）光合波分波器。它具有波長(zhǎng)間隔小、信道數(shù)多、通它具有波長(zhǎng)間隔小、信道數(shù)多、通帶平坦等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于超高速、帶平坦等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于超高速、大容量大容量WWDM系統(tǒng)使用。波長(zhǎng)間系統(tǒng)使用。波長(zhǎng)間隔從隔從15 nm 到到0.2nm，信道數(shù)從，信道數(shù)從8擴(kuò)擴(kuò)大到大到128。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)表表7-2 AWG波分復(fù)用器的特性波分復(fù)用器的特性 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)源的無(wú)源的3dB耦合器組成

29、合波器耦合器組成合波器 實(shí)際在實(shí)際在DWDM系統(tǒng)中，當(dāng)波分復(fù)用的光信道數(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)波分復(fù)用的光信道數(shù)小于小于16時(shí)，幾乎所有的公司都采用了無(wú)源的時(shí)，幾乎所有的公司都采用了無(wú)源的3dB耦合器組成合波器。耦合器組成合波器。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)五、光波分復(fù)用器的性能參數(shù)五、光波分復(fù)用器的性能參數(shù) 對(duì)波分復(fù)用器參數(shù)的基本要求是：插入對(duì)波分復(fù)用器參數(shù)的基本要求是：插入損耗小，隔離度大，帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗小，隔離度大，帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗變化陡峭，溫度穩(wěn)定性好，復(fù)用通路損耗變化陡峭，溫度穩(wěn)定性好，復(fù)用通路數(shù)多，尺寸小等。數(shù)多，尺寸小等。1插入損耗插入損耗 插入損耗是指系統(tǒng)增加了插入損耗是

30、指系統(tǒng)增加了DWDM器件后器件后而產(chǎn)生的附加損耗，定義為該無(wú)源器件的而產(chǎn)生的附加損耗，定義為該無(wú)源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比輸入和輸出端口之間的光功率之比第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò) 插入損耗插入損耗:以下圖為例：以下圖為例：1 1， p p1 12 2，p p2 21 1，p p1111DWDM22串入信道串入信道1的的功率為功率為p12p12串?dāng)_串?dāng)_11串入信道串入信道2的的功率為功率為p21p21串?dāng)_串?dāng)_2 2，p p2222信道信道1信道信道2)(lg10dBPPLiiii)(lg101111dBPPL )(lg102222dBPPL 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)2串?dāng)_（

31、隔離度）串?dāng)_（隔離度） 串?dāng)_是指其他信道的光信號(hào)耦合進(jìn)某一信串?dāng)_是指其他信道的光信號(hào)耦合進(jìn)某一信道，有時(shí)也可用隔離度來(lái)表示這一程度。道，有時(shí)也可用隔離度來(lái)表示這一程度。對(duì)于解復(fù)用器對(duì)于解復(fù)用器i對(duì)對(duì)j的隔離度為：的隔離度為： )(lg10dBPPCiijij其中其中Pi是波長(zhǎng)為是波長(zhǎng)為i的光信號(hào)的輸入光功率，的光信號(hào)的輸入光功率，Pij是波長(zhǎng)是波長(zhǎng)為為 j 的光信號(hào)串入到波長(zhǎng)為的光信號(hào)串入到波長(zhǎng)為i信道的光功率。信道的光功率。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)串?dāng)_串?dāng)_Cij（隔離度（隔離度 )n以圖為例：隔離度定義：以圖為例：隔離度定義：nC12=-10Lgp12/p1 dB；nC21=-10L

32、gp21/p2 dB；n串?dāng)_大小串?dāng)_大小-由一個(gè)信道耦合到另一個(gè)信由一個(gè)信道耦合到另一個(gè)信道中的信號(hào)的大小。道中的信號(hào)的大小。 第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)3回波損耗回波損耗 回波損耗是指從無(wú)源器件的輸入端口返回波損耗是指從無(wú)源器件的輸入端口返回的光功率回的光功率Pr與輸入光功率之比與輸入光功率之比Pj 其中其中Pj為發(fā)送進(jìn)輸入端口的光功率，為發(fā)送進(jìn)輸入端口的光功率，Pj為從同一個(gè)輸入端口接收到的返回光功為從同一個(gè)輸入端口接收到的返回光功率。率。 )(lg10dBPPRjrL第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)4反射系數(shù)反射系數(shù) 反射系數(shù)是指在反射系數(shù)是指在WDM器件的給定端口的反射光功器件的給定

33、端口的反射光功率率Pr與入射光功率與入射光功率Pj之比，之比， 即：即：5工作波長(zhǎng)范圍：工作波長(zhǎng)范圍：指指WDM器件能夠按規(guī)定器件能夠按規(guī)定的性能要求工作的波長(zhǎng)范圍（的性能要求工作的波長(zhǎng)范圍（minmax）。）。6信道寬度（信道帶寬）：信道寬度（信道帶寬）：是指各光源是指各光源之間為避免串?dāng)_應(yīng)具有的波長(zhǎng)間隔。信道帶寬是分之間為避免串?dāng)_應(yīng)具有的波長(zhǎng)間隔。信道帶寬是分配給某一特定光源波長(zhǎng)范圍，即配給某一特定光源波長(zhǎng)范圍，即1+，若，若足夠足夠?qū)捒墒瓜噜徆庠磳捒墒瓜噜徆庠?，2之間的隔離效果好，避免不之間的隔離效果好，避免不同光源之間的串?dāng)_。同光源之間的串?dāng)_。)(lg10dBPPRjr第六章DWDM

34、WDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)六、六、 DWDM網(wǎng)絡(luò)中幾種網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中幾種網(wǎng)絡(luò)單元類(lèi)型設(shè)備單元類(lèi)型設(shè)備(以華為設(shè)備為例以華為設(shè)備為例) 波分復(fù)用設(shè)備一般按用途可分為：波分復(fù)用設(shè)備一般按用途可分為：n光終端復(fù)用設(shè)備（光終端復(fù)用設(shè)備（OTM）n光線路放大設(shè)備（光線路放大設(shè)備（OLA）n光分插復(fù)用設(shè)備（光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）n光交叉連接設(shè)備（光交叉連接設(shè)備（OXC）第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)用的實(shí)用的16波波DWDM系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)6.2.1光終端復(fù)用設(shè)備（光終端復(fù)用設(shè)備（OTM）OTM的主要任務(wù)：的主要任務(wù)：p將來(lái)

35、自各終端設(shè)備（如將來(lái)自各終端設(shè)備（如SDH的的TM）輸出的光信）輸出的光信號(hào)分別利用號(hào)分別利用TWC把非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成符把非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合合ITU-T G.692建議的特定波長(zhǎng)光信號(hào)，經(jīng)合波器建議的特定波長(zhǎng)光信號(hào)，經(jīng)合波器M16復(fù)用成多波長(zhǎng)的光信號(hào)放大，并附上波長(zhǎng)為復(fù)用成多波長(zhǎng)的光信號(hào)放大，并附上波長(zhǎng)為s的光監(jiān)控信道，送入光纖傳輸?shù)墓獗O(jiān)控信道，送入光纖傳輸p逆過(guò)程是逆過(guò)程是OTM從光纖中先把光監(jiān)控信道取出，從光纖中先把光監(jiān)控信道取出，然后對(duì)主信道進(jìn)行光放大，解復(fù)用，經(jīng)然后對(duì)主信道進(jìn)行光放大，解復(fù)用，經(jīng)RWC還原還原成原光信號(hào)，送至各終端設(shè)備（如成原光信號(hào)，送至各終端設(shè)備（如

36、SDH的的TM）。）。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTM功能圖功能圖第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OTM組成單元及作用組成單元及作用 TWC發(fā)端波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器發(fā)端波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(OTU)把把G957信號(hào)變?yōu)樾盘?hào)變?yōu)镚692RWC收端波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器收端波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(OTU) 把把G692信號(hào)還信號(hào)還原為原為G957M16/ M3216/32合波器合波器D16/ D3216/32分波器分波器SCC主控板主控板(人機(jī)對(duì)話的橋梁人機(jī)對(duì)話的橋梁)SC1/SC2單向單向/雙向光監(jiān)控板雙向光監(jiān)控板WBA/ WPA光功率光功率/光前置放大器光前置放大器SCA（OSC）光監(jiān)控信道合波光監(jiān)控信道合波/分波板分波板OHP公務(wù)電

37、話板公務(wù)電話板第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)1.TWC組成及功能組成及功能TWC的原理框圖的原理框圖采用采用O/E/O方式，進(jìn)行波長(zhǎng)變換方式，進(jìn)行波長(zhǎng)變換再生中繼功能，完全達(dá)到再生中繼功能，完全達(dá)到ITU-T規(guī)定的抖動(dòng)等指標(biāo)。規(guī)定的抖動(dòng)等指標(biāo)。提供再生段提供再生段B1字節(jié)的監(jiān)測(cè)，定位線路故障字節(jié)的監(jiān)測(cè)，定位線路故障激光器輔助電路監(jiān)測(cè)，收發(fā)光功率監(jiān)測(cè)激光器輔助電路監(jiān)測(cè)，收發(fā)光功率監(jiān)測(cè)第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)2.RWC組成及功能組成及功能RWC板是板是TWC板的逆過(guò)程板的逆過(guò)程3.M16板組成及功能板組成及功能完成完成16光通道的復(fù)用光通道的復(fù)用第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)4.D16板組成

38、及功能板組成及功能完成完成16光通道的分波光通道的分波第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)5.SCA板組成及功能板組成及功能將主信道和光監(jiān)控通道合并或分開(kāi)，核心部分將主信道和光監(jiān)控通道合并或分開(kāi)，核心部分是合波器和分波器。是合波器和分波器。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)6.SC1板組成及功能板組成及功能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)s光監(jiān)控通道信號(hào)的處理光監(jiān)控通道信號(hào)的處理第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)7.SCC板組成及功能板組成及功能對(duì)設(shè)備的管理和相互之間的通信對(duì)設(shè)備的管理和相互之間的通信第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)8.光功率光功率/前置放大前置放大/光線路放大板光線路放大板（WBA/WPA/WLA）WPA一般安裝在一般安裝在OTM的接收端，簡(jiǎn)稱前放，用的接收端，簡(jiǎn)稱前放，用來(lái)提高光接收機(jī)的接收靈敏度，補(bǔ)償光無(wú)源器件來(lái)提高光接收機(jī)的接收靈敏度，補(bǔ)償光無(wú)源器件的插入損耗。的插入損耗。第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)6.2.2光線路放大設(shè)備（光線路放大設(shè)備（OLA）OLA機(jī)框圖機(jī)框圖OLA原理框圖原理框圖第六章DWDMWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)OLA組成單元及作用組成單元及作用SCC主控板主控板(人機(jī)對(duì)話的橋梁人機(jī)對(duì)話的橋梁)SC1/SC2單向單向/雙向光監(jiān)控板雙向光監(jiān)控板WBA/ WPA光功率光功率/光前置放大器光前置放大器SCA（OSC）光監(jiān)控信道合波光監(jiān)