DWDM原理介紹解析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1DWDM原理介紹解析原理介紹解析2第1頁(yè)/共81頁(yè)了解了解WDM的基本概念、基本原理、組成結(jié)構(gòu)的基本概念、基本原理、組成結(jié)構(gòu)了解了解WDM的傳輸媒質(zhì)的傳輸媒質(zhì)掌握掌握DWDM的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)掌握掌握DWDM的受限因素及解決辦法的受限因素及解決辦法了解波分典型組網(wǎng)了解波分典型組網(wǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)3第2頁(yè)/共81頁(yè)第一章第一章 波分復(fù)用技術(shù)概述波分復(fù)用技術(shù)概述第二章第二章 WDM 的傳輸媒質(zhì)的傳輸媒質(zhì)第三章第三章 DWDM的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)第四章第四章 WDM系統(tǒng)受限因素系統(tǒng)受限因素第五章第五章 典型組網(wǎng)信號(hào)流典型組網(wǎng)信號(hào)流4第3頁(yè)/共81頁(yè)WDM產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景采用采用SDH，鋪設(shè)多芯

2、新光纜，鋪設(shè)多芯新光纜(需考慮時(shí)間與成本需考慮時(shí)間與成本)更高比特率更高比特率TDM。STM-1-STM-64一根光纖上傳輸多個(gè)信號(hào)一根光纖上傳輸多個(gè)信號(hào)各種新業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，需要的帶寬越來(lái)越大如何提高如何提高傳輸容量傳輸容量5第4頁(yè)/共81頁(yè)高速路加油站巡邏車(chē)什么是什么是WDM？小車(chē)/信號(hào) 高速路/光纖 加油站/光放站 巡邏車(chē)/監(jiān)控信道2.5G10GGE6第5頁(yè)/共81頁(yè)把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到同一根光纖中進(jìn)行傳送，這種方式我們把把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到同一根光纖中進(jìn)行傳送，這種方式我們把它叫做波分復(fù)用（它叫做波分復(fù)用（ Wavelength Division Multiplexing ）。

3、WDM的概念的概念121 2 n 稀疏波分復(fù)用（稀疏波分復(fù)用（CWDM）：波長(zhǎng)間隔大，一般為）：波長(zhǎng)間隔大，一般為20nm 密集波分復(fù)用（密集波分復(fù)用（DWDM）：波長(zhǎng)間隔小，小于等于）：波長(zhǎng)間隔小，小于等于0.8nm7第6頁(yè)/共81頁(yè)WDM對(duì)波長(zhǎng)的要求對(duì)波長(zhǎng)的要求 從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)說(shuō)各廠家可以選擇任意波長(zhǎng)進(jìn)行波分復(fù)用 從技術(shù)兼容性的角度來(lái)說(shuō)我們必須對(duì)WDM系統(tǒng)中的光波長(zhǎng)進(jìn)行規(guī)范 ITU-T 對(duì)WDM系統(tǒng)中光波長(zhǎng)的規(guī)定G.692建議、G.694.1建議、G.694.2建議 =波長(zhǎng)頻率分配表 WDM中的光波長(zhǎng)必須嚴(yán)格遵照波長(zhǎng)頻率分配表8第7頁(yè)/共81頁(yè)WDM典型模型典型模型Rx1RxnRx2T

4、x1Tx2TxnOMU OAODU9第8頁(yè)/共81頁(yè)雙纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)采用兩根光纖，每根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸。雙纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)采用兩根光纖，每根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸。 雙纖單向雙纖單向WDM10第9頁(yè)/共81頁(yè)單纖雙向波分復(fù)用系統(tǒng)則只用一根光纖，在這根光纖中同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)的傳輸。單纖雙向波分復(fù)用系統(tǒng)中，兩個(gè)方向的信號(hào)光應(yīng)安排在不同波長(zhǎng)上。單纖雙向單纖雙向WDM光波長(zhǎng)復(fù)分用器光波長(zhǎng)復(fù)分用器功率/前置放大功率/前置放大光線路放大光線路放大東向1-N西向1-N紅帶EDFA1547.5 1560.5nm藍(lán)帶EDFA1527.5 1542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC

5、 1510 nmOSC 1625nm11第10頁(yè)/共81頁(yè)主流WDM系統(tǒng)的劃分系統(tǒng)的劃分 開(kāi)放式WDM系統(tǒng)在終端復(fù)用設(shè)備中，具備光接口變換功能，可以和任何廠家的 SDH 設(shè)備進(jìn)行對(duì)接。 集成式WDM系統(tǒng)在終端復(fù)用設(shè)備中，不具備光接口變換功能，SDH 設(shè)備中的光發(fā)送單元性能必須滿足波分系統(tǒng)的要求：如：波長(zhǎng)精度、光譜特性、發(fā)送光功率等等。 半開(kāi)放式WDM系統(tǒng)在終端復(fù)用設(shè)備中，發(fā)端具備光接口變換功能，可以和任何廠家的 SDH 設(shè)備進(jìn)行對(duì)接。12第11頁(yè)/共81頁(yè)p OTU：完成非標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)信號(hào)光到符合：完成非標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)信號(hào)光到符合G.694.1(2)的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)信號(hào)光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)信號(hào)光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)

6、換功能p OMU/ODU：完成：完成G.694.1(2)固定波長(zhǎng)信號(hào)光的合波固定波長(zhǎng)信號(hào)光的合波/分波分波p OA: OBA（功放）：通過(guò)提升合波后的光信號(hào)功率，從而提升各波長(zhǎng)的輸出光功率OPA（預(yù)放）：通過(guò)提升輸入合波信號(hào)的光功率，從而提升各波長(zhǎng)的接收靈敏度OLA（線放）：完成對(duì)合波信號(hào)的純光中繼放大處理p OSC: 通常采用通常采用1510nm和和1625nm，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送。（后來(lái)出現(xiàn)了，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送。（后來(lái)出現(xiàn)了ESC技技術(shù)術(shù),利用利用OTU光信號(hào)直接攜帶監(jiān)控信息，在光信號(hào)直接攜帶監(jiān)控信息，在ESC方式下不需要方式下不需要OSC，但要求，但要求OTU支持支持E

7、SC功功能）能）開(kāi)放式開(kāi)放式WDM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成OTUOTUOPA1n合波器OTUOTU1nOTMOLAOTMOBAOTUOMUOAODU分波器OSCOSCOSCOSCOTUOTUOLAClientClient13第12頁(yè)/共81頁(yè)14第13頁(yè)/共81頁(yè)第一章第一章 波分復(fù)用技術(shù)概述波分復(fù)用技術(shù)概述第二章第二章 WDM 的傳輸媒質(zhì)的傳輸媒質(zhì)第三章第三章 DWDM的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)第四章第四章 WDM系統(tǒng)受限因素系統(tǒng)受限因素第五章第五章 典型組網(wǎng)信號(hào)流典型組網(wǎng)信號(hào)流15第14頁(yè)/共81頁(yè)光在光纖中傳輸?shù)脑砉庠诠饫w中傳輸?shù)脑鞱 2N 1N 1 N 221N1Sin 1= N2Sin 2

8、Sinc=N2/N1 1 = c折射定律以及全反射定律16第15頁(yè)/共81頁(yè)涂層n2包層n2包層涂層纖芯n1d1d2光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)纖芯的折射率纖芯的折射率n1 和包層的折射率和包層的折射率 n2 哪個(gè)更大一些？哪個(gè)更大一些？ 17第16頁(yè)/共81頁(yè)隨著纖芯直徑的粗細(xì)不同，光纖中傳輸模式的數(shù)量多少也不同。因此光纖按照傳輸模式的數(shù)量多少，分為單模光纖和多模光纖 ： 當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)，光在波導(dǎo)光纖中會(huì)以幾十種或更多的傳播模式進(jìn)行傳播，這樣的光纖叫做多模光纖。多模光纖的纖芯直徑較粗，通常直徑等于50um左右； 當(dāng)光纖的幾何尺寸可以與光波長(zhǎng)相比擬時(shí)，即纖芯的幾何尺寸與

9、光信號(hào)波長(zhǎng)相差不大時(shí)，光纖只允許一種模式在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖叫做單模光纖。單模光纖的纖芯直徑較細(xì)，通常直徑為510um； 從光纖的外觀上來(lái)看，兩種光纖區(qū)別不大，包括塑料護(hù)套的光纖直徑都小于1mm；波分系統(tǒng)里用的都是單模光纖波分系統(tǒng)里用的都是單模光纖18第17頁(yè)/共81頁(yè)光纖的損耗特性光纖的損耗特性光纖的衰減或損耗是一個(gè)非常重要的、對(duì)光信號(hào)的傳播產(chǎn)生制約作用的特性。光纖的損耗限制了光信號(hào)的傳播距離。光纖的損耗主要包含吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種損耗。 光纖吸收損耗是制造光纖的材料本身造成的，包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收； 由于材料的不均勻使光散射而引起的損耗稱為瑞

10、利散射損耗。瑞利散射損耗是光纖材料二氧化硅的本征損耗； 光纖的彎曲會(huì)引起輻射損耗；決定光纖衰減常數(shù)的損耗主要是吸收損耗和散射損耗19第18頁(yè)/共81頁(yè)波段說(shuō)明范圍（nm）帶寬（nm）O波段波段原始原始12601360100E波段波段擴(kuò)展擴(kuò)波段波段短波長(zhǎng)短波長(zhǎng)1460152565C波段常規(guī)波長(zhǎng)1525156540L波段長(zhǎng)波長(zhǎng)1565162560U波段波段超長(zhǎng)波長(zhǎng)超長(zhǎng)波長(zhǎng)1625167550因?yàn)镃波段和L波段這兩個(gè)傳輸窗口的傳輸衰耗最小，所以DWDM系統(tǒng)中信號(hào)光選擇在C波段和L波段。粗波分由于傳輸距離短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系統(tǒng)中信號(hào)光跨越多個(gè)波段（1311

11、1611nm）。20第19頁(yè)/共81頁(yè)光纖中的色散特性光纖中的色散特性光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的群速度不同，因而這些頻率成分和模式到達(dá)光纖終端有先有后，使得光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖的色散。 光纖中的色散可分為模式色散、色度色散、偏振模色散：u模式色散也稱為模間色散，模式色散主要存在于多模光纖中；u色度色散（CD）也稱為模內(nèi)色散，可以分為材料色散和波導(dǎo)色散；u偏振模色散（PMD）是由于信號(hào)光的兩個(gè)正交偏振態(tài)在光纖中有不同的傳播速度而引起的，偏振模色散是由隨機(jī)因素產(chǎn)生的，因而其為一隨機(jī)量，難補(bǔ)償； 色度色散系數(shù)就是單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)光波長(zhǎng)信號(hào)通過(guò)單位長(zhǎng)度光纖所產(chǎn)生的時(shí)延差，用D表示，單位是p

12、s/nm.km。偏振模色散系數(shù)則用PMDQ來(lái)表示，單位是ps/km （n為1/2）21第20頁(yè)/共81頁(yè)從TDM角度上說(shuō)，色散將導(dǎo)致碼間干擾。31313 31 1TT + T 光源是非零譜寬的，光源輸出的光信號(hào)被電脈沖進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制 ，調(diào)制信號(hào)具有調(diào)制光源的每一波長(zhǎng)成分 。 由于各波長(zhǎng)成分到達(dá)的時(shí)間先后不一致，因而使得光脈沖加長(zhǎng)（T+T），這叫作脈沖展寬。光脈沖傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，脈沖展寬越嚴(yán)重。脈沖展寬將使前后光脈沖發(fā)生重疊，稱為碼間干擾。碼間干擾將引起誤碼，因而限制了傳輸?shù)拇a速率和傳輸距離。 但從WDM角度上說(shuō)，色度色散有利于克服光纖的非線性造成的信道間干擾 需要辨證的看待色度色散的影響。22第

13、21頁(yè)/共81頁(yè)由于信號(hào)光的兩個(gè)正交偏振態(tài)在光纖中有不同的傳播速度而引起的色散稱偏振模色散，它也是光纖的重要參數(shù)之一。引起偏振模色散的因素是隨機(jī)產(chǎn)生的，因而偏振模色散是一個(gè)隨機(jī)量。 PMD具有和色度色散相同的影響：引起脈沖展寬23第22頁(yè)/共81頁(yè)u 截止波長(zhǎng)：?jiǎn)文９饫w中光信號(hào)能以單模方式傳播的最小波長(zhǎng)；u 實(shí)際光波長(zhǎng)比截止波長(zhǎng)小時(shí)會(huì)有多個(gè)模式在單模光纖中傳播，并呈現(xiàn)多模特性；u 為避免模式噪聲和模式色散，實(shí)際系統(tǒng)光纜中的最短光纜長(zhǎng)度的截止波長(zhǎng)應(yīng)該小于系統(tǒng)的最低工作波長(zhǎng)，截止波長(zhǎng)條件可以保證在最短光纜長(zhǎng)度上單模傳輸，并且可以抑制高階模的產(chǎn)生或可以將產(chǎn)生的高階模式噪聲功率代價(jià)減小到完全可以忽略的

14、地步；u G.652光纖在22米長(zhǎng)光纜上的截止波長(zhǎng)1260nm，在220米長(zhǎng)的跳線光纜截止波長(zhǎng)1260nm，在短于2米長(zhǎng)跳線光纜上的光纖的截止波長(zhǎng)1250nm；u G.655光纖在22米長(zhǎng)光纜上的截止波長(zhǎng)1480nm，在短于2米長(zhǎng)光纜上的一次涂敷光纖上的截止波長(zhǎng)小于等于1470nm，220米長(zhǎng)跳線光纜上的截止波長(zhǎng)1480nm。24第23頁(yè)/共81頁(yè)u 在光纖中，光能量不完全集中在纖芯中傳輸，部分能量在包層中傳輸，纖芯的直徑不能反映光纖中光能量的分布 ，于是提出了模場(chǎng)直徑的概念。光纖纖芯光纖纖芯MFD光纖纖芯光纖纖芯MFDu 模場(chǎng)直徑就是描述單模光纖中光能集中程度的參量 u 模場(chǎng)直徑越小，通過(guò)光

15、纖橫截面的能量密度就越大。當(dāng)通過(guò)光纖的能量密度過(guò)大時(shí)，會(huì)引起光纖的非線性效應(yīng)，造成系統(tǒng)的光信噪比降低，大大影響系統(tǒng)性能。 思考：此值是越大越好還是越小越好？25第24頁(yè)/共81頁(yè)從本質(zhì)上講，所有介質(zhì)都是非線性的，只是一般情況下非線性特征很小，難以表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)光纖的入纖功率不大時(shí)，光纖呈現(xiàn)線性特征，當(dāng)光放大器和高功率激光器在光纖通信系統(tǒng)中使用后，光纖的非線性特征愈來(lái)愈顯著；單模光纖的非線性效應(yīng)一般可以分：受激非彈性散射（受激拉曼散射SRS、受激布里淵散射SBS）、克爾效應(yīng)（自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)制XPM、四波混頻FWM）注意：非線性效應(yīng)一旦產(chǎn)生，就無(wú)法消除或補(bǔ)償，必須盡量防止非線性效應(yīng)的產(chǎn)

16、生！使用模場(chǎng)直徑大的光纖，可以降低通過(guò)光纖的功率密度，可以抑制非線性效應(yīng)的產(chǎn)生。最主要我們可以通過(guò)降低入纖光功率、采用大有效面積光纖等來(lái)防止非線性效應(yīng)的發(fā)生。非線性效應(yīng)與色散相關(guān)，色散并不是越小越好。單模光纖的非線性效應(yīng)單模光纖的非線性效應(yīng)26第25頁(yè)/共81頁(yè)ITU-T已經(jīng)在G.652、G.653、G.654和G.655建議中分別定義了4種不同設(shè)計(jì)的單模光纖，區(qū)別見(jiàn)下表： 類型類型 定義定義 適用范圍適用范圍 主要指標(biāo)主要指標(biāo)G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF），是指色散零點(diǎn)（即色散為零的波長(zhǎng)）在1310nm附近的光纖。SDH系統(tǒng)、DWDM系統(tǒng)均可。衰耗：1310nm窗口目前一般在0.3-0.4

17、dB/km，典型值0.35dB/km；1550nm窗口目前一般在0.17-0.25dB/km，典型值0.20dB/km；色散：零色散波長(zhǎng)的允許范圍是1300nm到1324nm。在1550nm窗口的色散系數(shù)是正的。在波長(zhǎng)1550nm處，色散系數(shù)D的典型值是17ps/nm-km，最大值一般不超過(guò)20ps/nm-km；G.653色散位移光纖（DSF），是指色散零點(diǎn)在1550nm附近的光纖，它相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（G.652），色散零點(diǎn)發(fā)生了移動(dòng)。SDH系統(tǒng)可以，DWDM一般不采用。衰減：1310nm波段：0.55dB/km，目前沒(méi)有掌握典型值數(shù)據(jù)。1550nm波段：0.35dB/km，目前一般在0.1

18、9-0.25dB/km；色散：G.653的零色散波長(zhǎng)在1550nm附近，在1525-1575nm范圍內(nèi)，最大色散系數(shù)是3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特別是在C_band，色散位移光纖的色散系數(shù)太小或可能為零；G.655非零色散位移光纖（NZDSF），將色散零點(diǎn)的位置從1550nm附近移開(kāi)一定波長(zhǎng)數(shù)，使色散零點(diǎn)不在1550nm附近的DWDM工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)。SDH/DWDM系統(tǒng)均可，但更適合DWDM系統(tǒng)的傳送。衰減：1310nm波段：ITU-T無(wú)規(guī)定。1550nm波段：0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km。色散：當(dāng)1530nm 1565nn，0.1ps/nm-k

19、m |D()| 6.0 ps/nm-km；655光纖色散系數(shù)沒(méi)有典型值，因廠家而異，常見(jiàn)的有4.5ps/nm.km和6pm/nm.km。需要實(shí)地確認(rèn)。G.652/G.653/G.655單模光纖單模光纖27第26頁(yè)/共81頁(yè)G.652/G.653/G.655單模光纖各自的特點(diǎn)單模光纖各自的特點(diǎn)色散系數(shù)色散系數(shù)(ps/nmkm)正色散系數(shù)正色散系數(shù)G.655光纖光纖波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)15501310171550nm波長(zhǎng)區(qū)具有最小色散和衰減波長(zhǎng)區(qū)具有最小色散和衰減，適合，適合DWDM系統(tǒng)、高速信號(hào)傳輸系統(tǒng)、高速信號(hào)傳輸G.652光纖光纖:大量鋪設(shè)，大量鋪設(shè)，傳高速信號(hào)需色散補(bǔ)償傳高速信號(hào)需色散補(bǔ)償G.

20、653光纖光纖:1550nm波長(zhǎng)區(qū)波長(zhǎng)區(qū)混頻嚴(yán)重，不適合混頻嚴(yán)重，不適合DWDM負(fù)色散系數(shù)負(fù)色散系數(shù)G.655光纖光纖G.654于于653類似，截止波長(zhǎng)不同類似，截止波長(zhǎng)不同1530nm全波光纖全波光纖消除了消除了1380nm處的水峰增益處的水峰增益28第27頁(yè)/共81頁(yè)G.652/655光纖各自的特點(diǎn)是什么？29第28頁(yè)/共81頁(yè)第一章第一章 波分復(fù)用技術(shù)概述波分復(fù)用技術(shù)概述第二章第二章 WDM 的傳輸媒質(zhì)的傳輸媒質(zhì)第三章第三章 DWDM的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)第四章第四章 WDM系統(tǒng)受限因素系統(tǒng)受限因素第五章第五章 典型組網(wǎng)信號(hào)流典型組網(wǎng)信號(hào)流30第29頁(yè)/共81頁(yè)DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的

21、關(guān)鍵技術(shù)光放大器光放大器光監(jiān)控技術(shù)光監(jiān)控技術(shù)光源光源/光電檢光電檢 測(cè)器測(cè)器監(jiān)控信道監(jiān)控信道合波分波技術(shù)合波分波技術(shù)31第30頁(yè)/共81頁(yè)DWDM系統(tǒng)的光源具有兩個(gè)最突出的特點(diǎn)：1、比較大的色散容限值；2、標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)；因此選擇半導(dǎo)體激光器（LD）作為光源。對(duì)于應(yīng)用于高速光纖通信系統(tǒng)中LD光源，又分為多縱模（MLM）激光器和單縱模（SLM）激光器兩類 。 幅度波長(zhǎng)主模次模波 長(zhǎng)主 模次 模MLMSLM32第31頁(yè)/共81頁(yè)b、馬赫、馬赫-策恩德?tīng)栒{(diào)制光源策恩德?tīng)栒{(diào)制光源(M-Z)1、直接調(diào)制光源、直接調(diào)制光源a、電吸收調(diào)制光源、電吸收調(diào)制光源(EA)激光器的調(diào)制方式激光器的調(diào)制方式2、間接

22、調(diào)制光源、間接調(diào)制光源33第32頁(yè)/共81頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、成本較低優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、成本較低缺點(diǎn)：因存在缺點(diǎn)：因存在1和和0頻率的變化，不可避免存在啁啾。啁啾的存在展寬了激光器發(fā)射光譜的帶寬，使光源的光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離；適用于短距離傳輸頻率的變化，不可避免存在啁啾。啁啾的存在展寬了激光器發(fā)射光譜的帶寬，使光源的光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離；適用于短距離傳輸直接調(diào)制光源直接調(diào)制光源直接調(diào)制：直接調(diào)就是利用電信號(hào)的直接調(diào)制：直接調(diào)就是利用電信號(hào)的1和和0控制激光器的開(kāi)、關(guān)，使特定波長(zhǎng)的光波攜載電信號(hào)?？刂萍す馄鞯拈_(kāi)、關(guān)，使特定波長(zhǎng)的光波攜載電信號(hào)。34第33頁(yè)/共

23、81頁(yè)間接調(diào)制不直接調(diào)制光源，而是在光源的輸出通路上外加調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制，此調(diào)制器實(shí)際上起到一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用。 恒定光源是一個(gè)連續(xù)發(fā)送固定波長(zhǎng)和功率的高穩(wěn)定光源，在發(fā)光的過(guò)程中，不受電調(diào)制信號(hào)的影響，因此不產(chǎn)生調(diào)制頻率啁啾，光譜的譜線寬度維持在最小。光調(diào)制器對(duì)恒定光源發(fā)出的高穩(wěn)定激光根據(jù)電調(diào)制信號(hào)以“允許”或者“禁止”通過(guò)的方式進(jìn)行處理，而在調(diào)制的過(guò)程中，對(duì)光波的頻譜特性不會(huì)產(chǎn)生任何影響，保證了光譜的質(zhì)量，適用于高速率、長(zhǎng)距離傳輸。常用的間接調(diào)制有兩種：電吸收調(diào)制光源和M-Z光源35第34頁(yè)/共81頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：頻率啁啾較低，色散受限距離較長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：頻率啁啾較低，色散受限距離較長(zhǎng)缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜缺點(diǎn)

24、：技術(shù)較復(fù)雜電吸收調(diào)制光源（電吸收調(diào)制光源（EA）36第35頁(yè)/共81頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：可忽略啁啾，色散受限距離很長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：可忽略啁啾，色散受限距離很長(zhǎng)缺點(diǎn)：技術(shù)難度大，不便于集成缺點(diǎn)：技術(shù)難度大，不便于集成馬赫馬赫-策恩德?tīng)栒{(diào)制光源（策恩德?tīng)栒{(diào)制光源（M-Z）37第36頁(yè)/共81頁(yè)直調(diào)光源電吸收調(diào)制光源馬赫-策恩德?tīng)栒{(diào)制光源最大色散ps/nm12002400720012800大于12800成本適中貴昂貴波長(zhǎng)穩(wěn)定性較好好很好WDM中，我們常用的是電吸收調(diào)制光源和直調(diào)光源中，我們常用的是電吸收調(diào)制光源和直調(diào)光源38第37頁(yè)/共81頁(yè)光電檢測(cè)器的作用是把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。半導(dǎo)體光檢測(cè)器主要有兩

25、類：PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。 PIN管由于其靈敏度比較低（一般為-20dBm左右）、過(guò)載點(diǎn)比較高（一般為0dBm左右）適用于短距離傳送。 APD管由于其靈敏度比較高（一般為-28dBm左右） 、過(guò)載點(diǎn)比較低（一般為-9dBm左右），適用于長(zhǎng)距離傳送。較高的反向偏壓以及較強(qiáng)的輸入光信號(hào)都可能導(dǎo)致反偏電流過(guò)大，使APD管被反向擊穿。因此在現(xiàn)場(chǎng)需要注意操作規(guī)范：1、使用OTDR表等能輸出大功率光信號(hào)的儀器對(duì)光路進(jìn)行測(cè)量時(shí)，注意將對(duì)端通信設(shè)備與光路斷開(kāi)，一面強(qiáng)光損壞接收機(jī)。 2、保證輸入光功率不超過(guò)器件允許的最大值，單板自環(huán)時(shí)注意加適當(dāng)?shù)乃p器。 3、不能采用將光纖連接器插松的形式

26、來(lái)代替光衰減器。 39第38頁(yè)/共81頁(yè)半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器(SOA)拉曼放大器拉曼放大器(Raman)摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)放大器放大器40第39頁(yè)/共81頁(yè) E2 亞穩(wěn)態(tài) 受激吸收 受激輻射 鉺粒子 E1 基態(tài) 980nm 光子 1550nm 光子 隔離器 隔離器 泵泵浦浦源源 摻摻鉺鉺光光纖纖 耦合器 信信號(hào)號(hào)光光入入 信號(hào)光出 1480nm 光子 E3 激發(fā)態(tài) 自自發(fā)發(fā)輻輻射射 EDFA輸出功率的大小與這些因素有關(guān)輸出功率的大小與這些因素有關(guān)輸入信號(hào)光強(qiáng)度輸入信號(hào)光強(qiáng)度鉺纖的長(zhǎng)度鉺纖的長(zhǎng)度泵浦光強(qiáng)度泵浦光強(qiáng)度ASE噪聲噪聲41第40頁(yè)/共81頁(yè)放大器增益平坦的

27、級(jí)聯(lián)放大放大器增益不平坦的級(jí)聯(lián)放大增益控制的兩種方式： 1、摻金屬元素； 2、GFF定制；波 長(zhǎng)1525nm-1565nm 不 摻 鋁 的 EDFA增益增益波 長(zhǎng)1525nm -1565nm 摻 鋁 的 EDFAEDFA增益平坦控制增益平坦控制42第41頁(yè)/共81頁(yè)G波長(zhǎng)1530nmEDFA的增益譜曲線GFF - Gain Flat Filter增益平坦濾波器IL波長(zhǎng)使輸出平坦要求：增益平坦度20dB因此通過(guò)計(jì)算信噪比滿足系統(tǒng)的要求。59第58頁(yè)/共81頁(yè)60第59頁(yè)/共81頁(yè)提高系統(tǒng)的OSNR： 1、采用低噪聲前置光放大器+高增益功率光放大器； 2、采用拉曼放大器，使之與EDFA配合使用，降

28、低NF； 降低系統(tǒng)的OSNR的容限： 1、采用前向糾錯(cuò)技術(shù)FEC or EFEC or AFEC 2、使用特殊碼型技術(shù)如何提高信噪比裕量如何提高信噪比裕量61第60頁(yè)/共81頁(yè)NRZRZ11111110062第61頁(yè)/共81頁(yè)ALLRAMAN system編碼技術(shù)比較編碼技術(shù)比較編碼調(diào)制技術(shù)非線性能力色散容限光譜效率備注RZRZgoodNormal50GHzCSRZgoodNormal50GHzDMSVery excellentGood50GHz工程實(shí)施負(fù)責(zé)，需要工程實(shí)施負(fù)責(zé)，需要RAMAN放大器放大器SuperCRZVery excellentNomal50GHzSuperDRZExcell

29、entGood25GHz在非線性、色散、和光譜效在非線性、色散、和光譜效率三方面取得最佳平衡率三方面取得最佳平衡SuperWDM technology63第62頁(yè)/共81頁(yè)FEC技術(shù)有帶內(nèi)FEC和帶外FEC兩種，DWDM單板主要采用帶外FEC技術(shù)，帶外FEC由ITU-T G.975/709標(biāo)準(zhǔn)支持。 u ITU-T G.975利用RS（255，239）碼對(duì)SDH信號(hào)直接進(jìn)行FEC編/解碼；u ITU-T G.709對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)描述，其中FEC開(kāi)銷(xiāo)被直接定義到了OTN網(wǎng)絡(luò)的OTUk層 。 FEC糾錯(cuò)前的糾錯(cuò)前的BERFEC糾錯(cuò)后的糾錯(cuò)后的BER1.0E-38.6E-82.0E-42.0

30、E-121.0E-45.0E-151.0E-56.3E-241.0E-66.4E-3364第63頁(yè)/共81頁(yè)FEC對(duì)對(duì)OSNR的要求的要求65延長(zhǎng)光信號(hào)傳輸距離延長(zhǎng)光信號(hào)傳輸距離降低接收端降低接收端OSNR要求要求降低降低OBA的輸出功率的輸出功率第64頁(yè)/共81頁(yè)目前降低光纖色度色散的影響主要是采用色散補(bǔ)償補(bǔ)償模塊對(duì)光纖中的色散累積進(jìn)行補(bǔ)償。色散補(bǔ)償主要有兩種方式：1、一種是色散補(bǔ)償光纖（DCF，Dispersion Compensation Fiber）法；2、一種是色散補(bǔ)償光柵法，即啁啾光纖光柵(CFG，Chirped Fiber Grating)法；DWDM系統(tǒng)目前采用DCF來(lái)進(jìn)行色散

31、補(bǔ)償色散補(bǔ)償技術(shù)色散補(bǔ)償技術(shù)66第65頁(yè)/共81頁(yè)色散補(bǔ)償光纖與普通傳輸光纖的不同之處是它在1550nm處具有負(fù)的色散系數(shù)，DCF補(bǔ)償法實(shí)際上就是利用這種負(fù)色散的光纖，接入G652 光纖系統(tǒng)中抵消 G652 光纖的正色散。其色散系數(shù)典型值為-90ps/（nmKm），因而DCF只需在總線路長(zhǎng)度上占G.652 光纖的長(zhǎng)度的1/5,即可使總鏈路色散值接近于零。G .6 5 2普 通 D C F色 散 斜 率 補(bǔ) 償 光 纖 (D S C F )色 散 系 數(shù)波 長(zhǎng)DCF色散補(bǔ)償技術(shù)色散補(bǔ)償技術(shù)67第66頁(yè)/共81頁(yè) 色散受限距離=(色散容限/色散系數(shù))+DCM補(bǔ)償-(1030) (確保系統(tǒng)有1030

32、公里冗余度）10G波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板色散容限為700ps/nm，若在G.652光纖中傳輸，其色散系數(shù)為 17ps/nm.km，考慮到系統(tǒng)的冗余度1030km，無(wú)補(bǔ)償最大傳輸距離L=700/17-(1030)=1030km。也就是說(shuō)：系統(tǒng)傳輸距離超過(guò)30km時(shí)就必須加入DCM進(jìn)行補(bǔ)償；同理，若在G.655光纖中傳輸，其色散系數(shù)為4.5ps/nm.km，無(wú)補(bǔ)償最大傳輸距離L=700/4.5=155km，考慮余量后，傳輸距離超過(guò)100km時(shí)必須加入DCM補(bǔ)償。 G.652光纖中，計(jì)算公式為： DCML-(色散容限/色散系數(shù))-(1030)=L-(700/17)-(1030)=L-(1030) G.655光纖

33、中，計(jì)算公式為： DCML(4.5/17)-(1030) =Lx-(1030)注： 首先將G.655折算成G.652長(zhǎng)度：Lx=L(4.5ps/17ps)DCM色散補(bǔ)償規(guī)格計(jì)算色散補(bǔ)償規(guī)格計(jì)算68第67頁(yè)/共81頁(yè)碼型調(diào)制技術(shù)碼型調(diào)制技術(shù)ODB，CS-RZ，RZ-DPSK，DQPSKFECAFEC色散管理，色散管理，ADC，EDC分布式分布式Raman放大放大OSNR容限容限升高升高6dB色散容限降低色散容限降低16倍（倍（60ps/nm）PMD效應(yīng)的效應(yīng)的危害增加危害增加4倍倍更大的非線性更大的非線性效應(yīng)危害效應(yīng)危害69第68頁(yè)/共81頁(yè)70第69頁(yè)/共81頁(yè)第一章第一章 波分復(fù)用技術(shù)概述波

34、分復(fù)用技術(shù)概述第二章第二章 WDM 的傳輸媒質(zhì)的傳輸媒質(zhì)第三章第三章 DWDM的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)第四章第四章 WDM系統(tǒng)受限因素系統(tǒng)受限因素第五章第五章 典型組網(wǎng)信號(hào)流典型組網(wǎng)信號(hào)流71第70頁(yè)/共81頁(yè)按用途可分為：按用途可分為：光終端復(fù)用設(shè)備光終端復(fù)用設(shè)備(OTM)光線路放大設(shè)備光線路放大設(shè)備(OLA)光分插復(fù)用設(shè)備光分插復(fù)用設(shè)備(OADM)電中繼設(shè)備電中繼設(shè)備(REG)下面以1.6T設(shè)備為例，介紹組網(wǎng)信號(hào)流。72第71頁(yè)/共81頁(yè)SDHOTMOLAOLAOTMSDHSTM-1616個(gè)個(gè)OTM16/16120kmSTM-1616個(gè)個(gè)STM-168個(gè)個(gè)OTM16/16120kmOADM16/8鏈型組網(wǎng)：點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)：73第72頁(yè)/共81頁(yè)環(huán)行組網(wǎng)：OADMOADMOADMOADM1818181874第73頁(yè)/共81頁(yè)OTMREGREGOTMOADM第一階段：n 點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)n 600公里無(wú)電中繼傳輸OADMROADM第二階段：n 環(huán)形組網(wǎng) n20003000公里無(wú)電中繼傳輸能力降低OEO成本第三階段：n 環(huán)形/MESH組網(wǎng) n 支持基于ROADM技術(shù)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)n 40005000公里無(wú)電中繼傳輸能力OADMOADM75第74頁(yè)/共81頁(yè)l低成本l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單l最大16波上下vFOADM I多層介質(zhì)膜技術(shù)多層介質(zhì)膜技術(shù)串行串行OADMvFOADM IIA