第十三WDM網(wǎng)絡(luò)

1、第十三章第十三章 wdmwdm網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)13.1. dwdm概述概述13.2. dwdm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13.3. 波長計(jì)劃波長計(jì)劃13.1 dwdm技術(shù)技術(shù)光纖通信經(jīng)過30多年的發(fā)展，單信道實(shí)用 化 系 統(tǒng) 的 傳 輸 速 率 從 1 9 7 6 年 的45mbit/s發(fā)展到了10gbit/s，線路的利用率得到了很大提高(但與光纖巨大的帶寬潛力相比這點(diǎn)帶寬還微不足道)。 類似于傳統(tǒng)頻分復(fù)用的概念，在13001600 nm光譜范圍內(nèi)，以一定的間隔隔開的多個波長可以在同一根光纖中獨(dú)立傳播。(200nm窗口，帶寬約窗口，帶寬約30thz）1270 1350148016002c波長間隔和頻率間隔之間的

2、換算關(guān)系例：在15251565 nm頻帶內(nèi)，窄線寬激光器在 0.8 nm譜帶內(nèi)(100 ghz間隔) 發(fā)射信號，則一根光纖可以同時承載50路獨(dú)立的信號。80 nm120 nm相比窗口帶寬，每個波長信道上信號的調(diào)制帶寬很窄電時分復(fù)用面臨的問題：電時分復(fù)用面臨的問題：“電子瓶頸電子瓶頸”限制：限制： 10gb/s40gb/s光纖色散限制光纖色散限制單波長通信系統(tǒng)遠(yuǎn)不能有效利用光纖帶寬單波長通信系統(tǒng)遠(yuǎn)不能有效利用光纖帶寬signal1signal21 0 1 11 0 0 11 1 0 0 1 0 1 1tdm signal 13.1.1dwdm技術(shù)產(chǎn)生背景技術(shù)產(chǎn)生背景 傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方法采用空

3、分多路復(fù)用（sdm）和時分多路復(fù)用（tdm）兩種方式。 （1）sdm靠增加光纖數(shù)量的方式線性增加傳輸系統(tǒng)的容量，傳輸設(shè)備也線性增加。空分多路復(fù)用的擴(kuò)容方式十分受限。 （2）tdm是比較常用的擴(kuò)容方式，從pdh的一次群至四次群的復(fù)用，到sdh的stm-1、stm-4、stm-16至stm-64的復(fù)用。但達(dá)到一定的速率等級時，會受到器件和線路等特性的限制。 dwdm技術(shù)不僅大幅度地增加了網(wǎng)絡(luò)的容量，而且還充分利用了光纖的寬帶資源，減少了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。光波分復(fù)用(wdm)技術(shù)是在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來，并耦合到光纜線路上的同一根光纖

4、中進(jìn)行傳輸，在接收端將組合波長的光信號分開，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端。 13.1.2dwdm原理概述原理概述 dwdm技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在一條光纖內(nèi)同時傳輸。 通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（wdm），而把在同一窗口中信道間隔較小的wdm稱為密集波分復(fù)用（dwdm）。 dwdm系統(tǒng)的構(gòu)成及光譜示意如圖13-1所示。圖13.1 dwdm系統(tǒng)的構(gòu)成及頻譜示意圖點(diǎn)到點(diǎn)的波分復(fù)用系統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)的波分復(fù)用系統(tǒng)波分復(fù)用器100 ghz間隔的wdm信道頻譜 13.1.3dwdm工作方式工作方式 （

5、1）雙纖單向傳輸）雙纖單向傳輸 雙纖單向傳輸指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。如圖13.2所示，圖13.2 雙纖單向傳輸?shù)膁wdm系統(tǒng) （2）單纖雙向傳輸）單纖雙向傳輸 單纖雙向傳輸指在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個方向光信號的同時傳輸，兩個方向的光信號應(yīng)安排在不同波長上。圖13.3 單纖雙向傳輸?shù)膁wdm系統(tǒng) （3）光信號的分出和插入）光信號的分出和插入 通過光分插復(fù)用器（oadm）可以實(shí)現(xiàn)各波長的光信號在中間站的分出與插入，即完成上/下光路，利用這種方式可以完成dwdm系統(tǒng)的環(huán)形組網(wǎng)。圖13.4 光信號的分出和插入傳輸 13.1.4dwdm的應(yīng)用形式的應(yīng)用形式

6、有開放式dwdm和集成式dwdm。 開放式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)換成符合itu-t建議的波長，然后進(jìn)行合波。 集成式dwdm系統(tǒng)沒有采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端的光信號符合itu-t建議的波長，然后進(jìn)行合波。 13.1.5dwdm的優(yōu)越性 (1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬潛力，使一根光纖上的傳輸容量比單波長傳輸增加幾十至上萬倍。 (2) n個波長復(fù)用以后在一根光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量的光纖。(3) 波分復(fù)用通道對傳輸信號是完全透明的，即對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式均具有透明性，可同時提供多種協(xié)議的業(yè)務(wù)，不受限制地提供端到端業(yè)務(wù)。(4) 可擴(kuò)

7、展性好。(5) 降低器件的超高速要求。13. 2 dwdm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1dwdm器件器件 dwdm器件分為合波器和分波器兩種，如圖13-5所示。 合波器的主要作用是將多個信號波長合在一根光纖中傳輸。 分波器的主要作用是將在一根光纖中傳輸?shù)亩鄠€波長信號分離。圖13-5 dwdm器件 2dwdm的幾種網(wǎng)絡(luò)單元類型 dwdm設(shè)備可分為光終端復(fù)用器（otm）、光線路放大器（ola）、光分插復(fù)用器（oadm）和電中繼器（reg）幾種類型。以華為公司的波分320g設(shè)備為例講述各種網(wǎng)單元的作用。 （1）光終端復(fù)用器（otm） 在發(fā)送方向，otm把波長為116（或32）的stm-16信號經(jīng)合波器復(fù)用成d

8、wdm主信道，然后對其進(jìn)行光放大，并附加上波長為s的光監(jiān)控信道。 在接收方向，otm先把光監(jiān)控信道取出，然后對dwdm主信道進(jìn)行光放大，經(jīng)分波器解復(fù)用成16（或32）個波長的stm-16信號。otm的信號流向如圖13-6所示。圖13-6 otm信號流向圖 （2）光放大器（ola） 每個傳輸方向的ola先取出光監(jiān)控信道（osc）并進(jìn)行處理，再將主信道進(jìn)行放大，然后將主信道與osc合路并送入光纖。如圖13-7所示。圖13-7 ola信號流向圖 （3）光分插復(fù)用器（oadm） oadm設(shè)備接收線路的光信號后，先提取監(jiān)控信道，再用wpa將主光通道預(yù)放大，通過mr2單元把含有16或32路stm-16的光

9、信號按波長取下一定數(shù)量后送出設(shè)備，要插入的波長經(jīng)mr2單元直接插入主信道，再經(jīng)功率放大后插入本地光監(jiān)控信道，向遠(yuǎn)端傳輸。以mr2為例，其信號流向如圖13-8所示。圖12-8 靜態(tài)oadm（32/2）信號流向圖 （4）兩個otm背靠背組成的光分插復(fù)用器 用兩個otm背靠背的方式組成一個可上/下波長的oadm，如圖13-9所示。圖13-9 兩個otm背靠背組成的oadm信號流向圖 （5）電中繼器（reg） 以stm-16信號的中繼為例，其的信號流向如圖13-10所示。圖13-10 電中繼器（reg）的信號流向圖 3dwdm網(wǎng)絡(luò)的一般組成 （1）點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng) dwdm的點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)示意圖如圖13-11所

10、示。 （2）鏈形組網(wǎng) dwdm的鏈形組網(wǎng)示意圖如圖13-12所示。 （3）環(huán)形組網(wǎng) dwdm環(huán)形組網(wǎng)示意圖如圖13-13所示。圖13-11 dwdm的點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)示意圖 圖13-13 dwdm的環(huán)形組網(wǎng)示意圖 圖13-12 dwdm的鏈形組網(wǎng)示意圖 4dwdm網(wǎng)絡(luò)的保護(hù) 點(diǎn)到點(diǎn)線路保護(hù)主要有兩種保護(hù)方式 一種是基于單個波長、在sdh層實(shí)施的1+1或1n的保護(hù)； 另一種是基于光復(fù)用段上的保護(hù)，在光路上同時對合路信號進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)也稱光復(fù)用段保護(hù)（omsp）。 另外還有基于環(huán)網(wǎng)的保護(hù)。13.3 波長計(jì)劃波長計(jì)劃分類分類n簡單wdm（簡稱wdm）：1310nm/1550nm，用于pon接入網(wǎng)絡(luò)nc

11、wdm（coarse wdm）：傳統(tǒng)的cwdm: 850nm窗口，主要用于多模光纖的接入網(wǎng)中wwdm (wide wdm): 10ge wan城域cwdm:主要用于城域網(wǎng)ndwdm (dense wdm ）主要用于長距離傳輸系統(tǒng)簡單簡單wdm：主要用于采用單纖雙向傳輸方式的光纖接入網(wǎng)中（如pon），在上下行方向采用不同的波長，1310nm為上行波長（用戶到中心局）；1550nm為下行波長(用戶到中心局)。采用熔融光纖波分復(fù)用器實(shí)現(xiàn)波長的復(fù)用/解復(fù)用downstream 1550nmupstream 1310nmcwdm-傳統(tǒng)傳統(tǒng)cwdmn20世紀(jì)80年代提出，用于850nm傳輸窗口的多模光纖局

12、域網(wǎng)（如：視頻分配網(wǎng)，雙向單纖網(wǎng)絡(luò)等）n波長間隔25nmn20世紀(jì)90年代后期，隨著10g以太網(wǎng)技術(shù)的興起，采用850窗口的4波長傳送10ge被列入10ge lan的標(biāo)準(zhǔn)之一（ieee802.3)cwdm-wwdm：nieee802.3 10ge wan標(biāo)準(zhǔn)之一：l多模光纖，l1310nm窗口，l間隔為25nm的4個光波長信道，l單信道速率3.125gb/s，l傳輸距離10km.cwdm-城域城域cwdmn隨著dwdm技術(shù)在長距離通信中的應(yīng)用。寬帶城域網(wǎng)絡(luò)問題逐漸成為通信網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。寬帶、靈活及低成本是城域網(wǎng)追求的主要目標(biāo)。采用cwdm技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段。nitu-t g.694.2

13、規(guī)定了城域cwdm的波長分配方案cwdm優(yōu)越性：優(yōu)越性：n降低對激光器波長漂移的限制，無制冷激光器（如vcsel）成為其首選器件n降低濾波器件的制作難度及成本dwdmnitu-t g.694.1規(guī)定了dwdm的波長分配方案n波長間隔包括200ghz,100ghz,50ghzn目前長距離系統(tǒng)主要使用c-band(1530nm1565mn)和l-band(1565nm1625nm)的波長wdm系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1. 系統(tǒng)容量可以很容易升級 如果每個波長可以承載40 gb/s的信息，那么一根光纖若同時 傳輸100個波長就能實(shí)現(xiàn)4 tb/s的傳輸2. 可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的透明性 wdm 的信道都可以獨(dú)立地

14、攜帶任意的傳輸格式，它們之間 可以不同步，數(shù)據(jù)速率可以不同，可以是模擬的或者數(shù)字的3. 可以用于構(gòu)造波長路由光網(wǎng)絡(luò) 光網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)除了可以執(zhí)行時間和空間兩個維度的交換之 外還可以利用波長進(jìn)行交換，多維的交換讓光網(wǎng)絡(luò)具有更高 的靈活性wdm實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)記錄1alcatel5.12t12840g2000.092nec6.4t16040g2000.103siemens7.04t17640g2000.104alcatel10.2t25640g2001.035nec10.9t27340g2001.03wdm+tdm會議傳輸距離容量信號研究機(jī)構(gòu)ofc0332x100km160 x42.7gcsrz-dpskofsofc03100 x100km40 x42.7gcsrz-dpskminteraecoc038200km64x42.7gcsrz-dpskkddiofc046120km149x42.7 gdpskalcatelecoc06160km140 x111gcsrz-dqpskntt