DWDM的技術(shù)規(guī)范

1、DWDM的技術(shù)規(guī)范DWDM的技術(shù)規(guī)范z有關(guān)的國際標準z國家行業(yè)標準z技術(shù)規(guī)范的要求DWDM的技術(shù)規(guī)范有關(guān)的國際標準z ITU-T G.650 Definition and test methods for the relevant parameters of single-mode fibers z ITU-T G.652 Characteristics of a single-mode optical fibre cablez ITU-T G.653 Characteristics of a dispersion-shifted single-mode optical fibre cable

2、z ITU-T G.655 Characterization of a non-zero dispersion single-mode optical fibre cablez ITU-T G.661 Definition and test methods for the relevant generic parameters of optical amplifier devices and subsystemsz ITU-T G.662 Generic characteristics of optical fibre amplifier devices and subsystemsDWDM的

3、技術(shù)規(guī)范有關(guān)的國際標準z ITU-T G.663 Application related aspects of optical fibre amplifier devices and subsystemsz ITU-T G.664 General automatic power shut-down procedures for optical transport systemsz ITU-T G.671 Transmission characteristics of passive optical componentsz ITU-T G.681 Functional characteristi

4、cs of interoffice and long-haul line systems using optical amplifiers, including optical multiplexingz ITU-T G.691 Optical interface for single channel SDH system with optical amplifiers, and STM-64 systemsDWDM的技術(shù)規(guī)范有關(guān)的國際標準z ITU-T G.692 Optical interfaces for multi-channel systems with optical amplif

5、iersz ITU-T G.709 Network Node Interface for the optical transport network z ITU-T G.825 The control of jitter and wander within digital networks which are baser on the synchronous digital hierarchy (SDH)z ITU-T G.826 Error performance parameters and objectives for international,constant bit rate di

6、gital paths at or above the primary ratez ITU-T G.958 Digital line systems based on the synchronous digital hierarchy for use on optical fibre cablesDWDM的技術(shù)規(guī)范國家行業(yè)標準z 光波分復(fù)用系統(tǒng)總體技術(shù)要求(暫行規(guī)定) YDN 1201999： 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布z 光波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）技術(shù)要求32x2.5Gb/s部分 YD/T1060-2000 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布z 光波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）技術(shù)要求16 10Gb/

7、s 、 3210Gb/s部分 YD/T 1143-2001 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布DWDM的技術(shù)規(guī)范國家行業(yè)標準z 光波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）技術(shù)要求160 x10Gb/s部分和 80 x10Gb/s部分（送審稿） 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布z 波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）光安全進程技術(shù)要求 （送審稿） 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布z 城域波分復(fù)用（WDM）光傳送網(wǎng)技術(shù)要求 第1部分：2纖OADM環(huán) 網(wǎng)（送審稿） 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布z 光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測試方法（送審稿） 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 發(fā)布DWDM的技術(shù)規(guī)范DWDM技術(shù)規(guī)范z 光波長區(qū)的分配z 波分復(fù)用器件

8、的基本要求z 光放大器的基本要求z 光纖的選型及基本要求z WDM系統(tǒng)光接口參數(shù)的定義及要求z 波長轉(zhuǎn)換器（OTU）的要求z WDM系統(tǒng)監(jiān)控通路要求z OADM要求z 網(wǎng)絡(luò)管理要求z 網(wǎng)絡(luò)性能z WDM系統(tǒng)的保護z 安全要求DWDM的技術(shù)規(guī)范光波長區(qū)的分配z絕對頻率參考和最小通路間隔 z標稱中心頻率z通路分配表DWDM的技術(shù)規(guī)范絕對頻率參考和最小通路間隔 選擇193.1THz作為頻率柵隔的參考頻率比基于任何特殊物質(zhì)的絕對頻率參考（AFR）更好， 193.1THz值處于幾條AFR線附近。 通路間隔指相鄰?fù)烽g的標稱頻率差，可以是均勻間隔的也可以是非均勻間隔的，非均勻間隔可以用來抑制G.653光纖

9、中的四波混頻效應(yīng)（FWM）。在G.652光纖中為均勻間隔。DWDM的技術(shù)規(guī)范標稱中心頻率z 標稱中心頻率指光波分復(fù)用系統(tǒng)中每個通路對應(yīng)的中心波長。在G.692中允許的通路頻率是基于參考頻率為193.1THz、最小間隔為100GHz的頻率間隔系列。z 頻率間隔系列選擇的原則：1）從經(jīng)濟和技術(shù)角度選擇波長數(shù)，要求至少提供16波。2）所有波長都應(yīng)位于光放大器增益曲線相對比較平坦的部分。3）這些波長應(yīng)與光放大器的泵浦波長無關(guān)。4）所有通路應(yīng)該在這個范圍內(nèi)均勻間隔，它們更應(yīng)該在頻率而不是波長上保持均勻間隔，以便與現(xiàn)存的電磁頻譜分配保持一致并允許使用按頻率間隔規(guī)范的無源器件。DWDM的技術(shù)規(guī)范通路分配表序

10、號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)1192.1*1560.615192.5*1557.369192.9*1554.1313193.3*1550.922192.21559.796192.61556.5510193.01553.3314193.41550.123192.3*1558.987192.7*1555.7511193.1*1552.5215193.5*1549.324192.41558.178192.81554.9412193.21551.7216193.61548.51DWDM的技術(shù)規(guī)范通

11、路分配表序號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)序號中心頻率（THz）波長(nm)17193.71547.7221194.11544.5325194.51541.3529194.91538.1918193.81546.9222194.21543.7326194.61540.5630195.01537.4019193.91546.1223194.31542.9427194.71539.7731195.11536.6120194.01545.3224194.41542.1428194.81538.9832195.21535.82DWDM

12、的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的基本要求z波分復(fù)用器件的作用z波分復(fù)用器件的參數(shù)z波分復(fù)用器件的要求DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的作用 波分復(fù)用器件有光合波器和光分波器。 將不同光源波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為合波器。反之，經(jīng)同一傳輸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分波器。 有時同一器件既可做合波器，也可做分波器。 WDM系統(tǒng)中使用的波分復(fù)用器件的性能應(yīng)滿足ITU-T G.671及相關(guān)建議的要求。 WDM器件有多種制造方法，制造的器件各有特點，目前已廣泛商用的WDM器件可分為四大類，即光柵型WDM器件、干涉濾波器型WDM器件、集成光波導(dǎo)型WDM器件、光纖布喇格光

13、柵型WDM器件。無源耦合器也經(jīng)常被用做合波器。 DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的參數(shù)z插入損耗z回波損耗z工作波長范圍z偏振相關(guān)損耗z遠端串音（隔離度）DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的參數(shù)z插入損耗 插入損耗指無源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比，單位是分貝，定義為：IL=-10lg(P1/P0)其中，P0指發(fā)送到輸入端口的光功率(mW)， P1指從輸出端口接收到的光功率(mW)。DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的參數(shù)z回波損耗 回波損耗指從無源器件的輸入端口返回的光功率與輸入光功率的比例，定義為： RL=-10lg(Pr/Pj)其中， Pj是發(fā)送進輸入端口的光功率(mW)， Pj指從同一輸

14、入端口接收到的返回的光功率(mW)。DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的參數(shù)z工作波長范圍 規(guī)定從min到max的波長范圍為工作波長范圍。在這個波長范圍內(nèi)，WDM器件能夠按照規(guī)定的性能工作。z偏振相關(guān)損耗 偏枕相關(guān)損耗指對于所有的偏振態(tài)，由于偏振態(tài)的變化造成的插入損耗的最大變化值。DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的參數(shù)z 遠端串音（隔離度） WDM器件可以將來自一個輸入端口的n個波長（1、 2、 n）信號分離后送到n個輸出端口，每個端口對應(yīng)一個特定的標稱波長j(j=1,2,n)，遠端串音由以下公式定義： FCj(i)=-10lgPj(i)/Pi( i) i,j=1,n,且jI其中， Pj(i）是從第

15、j個端口發(fā)出的波長為i的信號的光功率， Pi(i)是從第i個端口發(fā)出的波長為i的信號的光功率。DWDM的技術(shù)規(guī)范波分復(fù)用器件的要求z波分復(fù)用器件是波分復(fù)用系統(tǒng)的重要組成部分，為了確保波分復(fù)用系統(tǒng)的性能，對波分復(fù)用器件提出的基本要求為：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)用通路數(shù)多、尺寸小等。DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的基本要求z光放大器的分類z光放大器的參數(shù)z光放大器的安全要求z光放大器的自動增益控制要求DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的分類 光放大器在系統(tǒng)中的應(yīng)用有三種形式。 在發(fā)送端，光放大器可用在光發(fā)送端機的后面作為作為系統(tǒng)餓功率放大器（Optical Boo

16、ster Amplifier），簡稱OBA，用于提高系統(tǒng)的發(fā)送光功率。 在接收端，光放大器可用在光接收端機之前作為系統(tǒng)的預(yù)放大器（Optical Preamplifier），簡稱OPA，用于提高信號的接收靈敏度。 光放大器作為線路放大器時可用在無源光纖段之間以補充光纖損耗，延長中繼距離，稱為線路光放大器（Optical Line Amplifier），簡稱OLA。DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的參數(shù)z噪聲系數(shù)z增益平坦度z最大輸出光功率z輸入/輸出光回波損耗z工作波長范圍DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的參數(shù)z 噪聲系數(shù) 散彈噪聲信號通過光放大器傳輸引起的輸出端光信噪比降低。光放大器的噪聲來自不同方面，

17、如信號-ASE差拍噪聲、ASE-ASE差拍噪聲、內(nèi)部反射噪聲、信號散彈噪聲、ASE散彈噪聲，每種來源的大小都與不同的條件有關(guān)。該參數(shù)對于系統(tǒng)性能，特別是整個光鏈路OSNR光信噪比有重要影響。該參數(shù)的大小與泵浦源的選擇有重要關(guān)系。EDFA利用光纖中摻雜的鉺元素引起的增益機制實現(xiàn)光放大，有980nm和1480nm兩種泵浦光。源。1480nm泵浦源泵浦增益系數(shù)高，可以獲得較大的輸出光功率。采用980nm泵浦源雖然功率較小，但引入的噪聲小，效率更高，可以得到好的噪聲系數(shù)?？刹捎?80nm和1480nm雙泵浦源，980nm的泵浦源工作在放大器的前端，用以優(yōu)化噪聲系數(shù)性能；1480nm泵浦源工作在放大器的

18、后端，以便獲得最高的功率轉(zhuǎn)換效率，既能獲得高的輸出功率，又能得到較好的噪聲系數(shù)。DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的參數(shù)z增益平坦度 增益平坦度是光放大器增益在光放大器工作波段內(nèi)（多通路）最大和最小增益的差值。z最大輸出光功率 光放大器輸出口的最大總發(fā)送光功率。與整個光鏈路的光信噪比有關(guān)。DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器的安全要求z光放大器必須有明顯的安全標志以確保人身安全。z光放大器應(yīng)具有泵浦源自動關(guān)閉功能DWDM的技術(shù)規(guī)范光放大器自動增益控制要求z 在WDM系統(tǒng)中，應(yīng)有光放大器自動增益控制功能。當N路信號中的某些信號失去時，應(yīng)不影響其它通路的正常工作，沒有突發(fā)誤碼產(chǎn)生。在極限情況下，如同時失去N-1個通

19、路，剩余的一個通路還能正常無誤碼工作。（對于32波系統(tǒng)，允許在10ms內(nèi)恢復(fù)正常工作）z 對N路WDM系統(tǒng)，當逐路增加承載的通路數(shù)量時，不應(yīng)影響其它通路的性能；當同時增加多個通路時，系統(tǒng)也應(yīng)不受影響。z 當運行中增加或減少承載的通路數(shù)量時，系統(tǒng)的各項參數(shù)應(yīng)可以進行自動調(diào)整，不需進行其它任何硬件或軟件的改動。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的選型及基本要求z光纖的主要參數(shù)z光纖的非線性效應(yīng)z光纖的種類z光纖的基本要求DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的主要參數(shù)z模場直徑z模場同心度誤差z截止波長z衰減z色度色散DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的主要參數(shù)z模場直徑 單模光纖的纖芯直徑為89m，與工作波長1.31.6 m處于同一量

20、級，由于光的衍射效應(yīng)，不易測出纖芯直徑的精確值。此外，由于基模LP01場強的分布不局限于纖芯內(nèi)，因而單模光纖纖芯直徑的概念在物理上已沒有意義，應(yīng)改用模場直徑2（MFD）的概念。模場直徑是光纖內(nèi)基模場強空間強度分布集中程度的度量。z模場同心度誤差 指光纖模場中心與包層中心之間的距離。該參數(shù)對光纖的接頭損耗有很大影響。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的主要參數(shù)z截止波長 利用光纖波導(dǎo)的邊界條件將光纖的剖面折射率分布代入光纖的標量波動方程，即可解得理論截止波長。但迄今尚未找到一種實驗方法可以準確確定之。另一方面，實際光纖總是成纜使用的，不可避免地經(jīng)歷宏彎曲和微彎曲所引起的差分模衰減，因而更實用的定義是有效截止

21、波長（常簡稱截止波長）。定義為光纖中各階模所攜帶的總功率和基模功率之比降到0.1dB時的波長。 為了避免模式噪聲和色散代價，系統(tǒng)中光纖的截止波長應(yīng)小于系統(tǒng)的最低工作波長，保證在光纖上單模傳輸。 DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的主要參數(shù)z衰減 長度為L的光纖在波長處的衰減A()定義為 A()=10lgP1()/P2()(dB) 式中P1()和P2()為光纖入端口和出端口的光功率。對于均勻 的光纖，單位長度的衰減，即衰減系數(shù)()與長度無關(guān)，可以 表示為 ()= A()/L(dB/km)DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的主要參數(shù)z色度色散 色度色散指光源光譜中不同波長在光纖中的群時延差所引起的光脈沖展寬現(xiàn)象。色度色散

22、由材料色散、波導(dǎo)色散和剖面色散組成。幾種色散以復(fù)雜的關(guān)系聯(lián)系在一起共同決定色度色散的大小，實用中不做區(qū)分。1）色度色散系數(shù)D() D()指單位光源譜寬的單位長度光纖的色度色散，單位為ps/(nm.km)。2）零色散波長0 當波導(dǎo)色散與材料色散在某個波長互相抵消，使總的色度色散為零時，該波長即為零色散波長。3）零色散斜率S0 在零色散波長 0處色度色散隨波長變化曲線的斜率即為S0，單位ps/(nm2.km)。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的非線性效應(yīng) EDFA和WDM的出現(xiàn)改變了光纖通信的面貌，另一方面，隨著信號光功率和信道數(shù)的增加，其與傳輸媒質(zhì)（光纖）的非線性相互作用可能導(dǎo)致信號畸變（包括時域和頻域）

23、、信道間的互調(diào)制、信道功率的額外變化（放大或衰減）等等。 硅基光纖中的非線性效應(yīng)可以歸結(jié)成z非彈性受激散射效應(yīng)z彈性效應(yīng) DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的非線性效應(yīng)z非彈性受激散射效應(yīng) 介質(zhì)對光場的非彈性受激散射引起，光場的部分能量轉(zhuǎn)移至非線性介質(zhì)。非彈性受激散射效應(yīng)包括： 1）受激拉曼散射（SRS） 多個信道的總功率超過一定閾值時，會出現(xiàn)明顯的前向（和背向）散射，造成短波長信道的能量向長波長信道轉(zhuǎn)移。 2）受激布里淵散射（SBS） 當信道功率超過一定閾值時，將出現(xiàn)明顯的背向散射，使傳輸功率降低且疊加了幅度噪聲。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的非線性效應(yīng)z彈性效應(yīng) 由介質(zhì)中的非線性電極化率引起，光場與介質(zhì)間沒

24、有能量交換。非線性電極化率包括非線性折射率和諧波產(chǎn)生。非線性折射率導(dǎo)致 1）自相位調(diào)制（SPM） 2）互相位調(diào)制（XPM或CPM） 諧波產(chǎn)生導(dǎo)致 1） 四波混頻（FWM）DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的非線性效應(yīng)z自相位調(diào)制（SPM） SPM是光纖的折射率隨信道功率而變，從而導(dǎo)致光脈沖前后沿的附加調(diào)相和頻譜展寬（啁啾），經(jīng)光纖色散轉(zhuǎn)化為時域波形畸變。z互相位調(diào)制（XPM或CPM） WDM系統(tǒng)中某一信道的相位受到其它信道功率變化的調(diào)制，經(jīng)光纖色散轉(zhuǎn)化為強度噪聲。z四波混頻（FWM） FWM是WDM系統(tǒng)中信道間相互作用產(chǎn)生新的頻率，當其落入已有信道帶寬內(nèi)時造成強度起伏。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類zG.6

25、52光纖zG.653光纖zG.654光纖zG.655光纖z大有效面積光纖DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類zG.652光纖 這種光纖是我們目前廣泛應(yīng)用的常規(guī)單模光纖，稱之為1310nm波長性能最佳的單模光纖，又稱為色散未移位光纖。 這種光纖可適用于1310nm和1550nm窗口工作。在1310nm波長工作時，理論色散值為零；在1550nm波長工作時，傳輸損耗最低，但色散系數(shù)較大，在單通路功率達到STM-64時，需要采取色散調(diào)節(jié)手段，成本較高。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類zG.653光纖 這種光纖是1550nm波長性能最佳的單模光纖，又辰為色散移位光纖（DSF）。它是通過改變折射率分布，使零色散點從1

26、310nm移至1550nm工作波長區(qū)。 雖然DSF光纖在單波長、長距離通信中具有很大的優(yōu)越性，但當用于WDM系統(tǒng)時，在零色散波長區(qū)將出現(xiàn)嚴重的四波混頻效應(yīng)，限制了WDM技術(shù)的應(yīng)用，成為DSF的主要缺陷。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類zG.654光纖 這種光纖稱之為截止波長移位的單模光纖，它的設(shè)計重點是如何降低1550nm波長處的衰減，其零色散點仍然位于1310nm波長處，而在1550nm波長處的色散值仍然很高。它主要應(yīng)用于需要很長再生段距離的海底光纖通信。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類zG.655光纖 這種光纖稱之為非零色散移位單模光纖，其零色散點不在1550nm，而是移至1570nm或15101

27、520nm附近，從而使1550nm處具有一定的色散值。這種光纖主要應(yīng)用于1550nm工作波長區(qū)，它的色散系數(shù)不大，色散受限距離達數(shù)百公里，而且它能保持最小的色散系數(shù)，在開通光波分復(fù)用系統(tǒng)時，可以有效減小四波混頻的影響。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的種類z大有效面積光纖 這種光纖是為了適應(yīng)更大容量和更長傳輸距離的WDM系統(tǒng)應(yīng)用，其有效面積為72m2，零色散點位于1510nm處，并可承受較大的光功率，在使用EDFA的WDM系統(tǒng)中，可以有效地克服非線性效應(yīng)。DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的基本要求z幾何尺寸z模場同心度誤差z彎曲損耗z衰減常數(shù)z色散系數(shù)z截止波長z光纖篩選張力DWDM的技術(shù)規(guī)范光纖的基本要求z幾何

28、尺寸 G.652光纖在1310nm波長區(qū)的模場直徑標稱值應(yīng)為99.5m范圍，偏差10%； G.655光纖在1550nm波長區(qū)的模場直徑標稱值應(yīng)為811m范圍， 偏差1 m，一般應(yīng)22dB），系統(tǒng)的質(zhì)量可以保證（一般BER10-15）。當OSNR工作在臨界狀態(tài)，例如1517dB時，OSNR就很難定量地評估信號的傳輸質(zhì)量。再考慮到信號脈沖傳輸中出現(xiàn)的波形失真，有時OSNR較高時相應(yīng)的誤碼率有可能較差。因而承載信號的質(zhì)量在很大程度上還需要在電域上進行評估。 在WDM系統(tǒng)的SDH系統(tǒng)中，相對于WDM系統(tǒng)，SDH只是它的承載信號，因而當衡量WDM系統(tǒng)傳輸質(zhì)量時，必須以SDH 2.5Gbit/s的信號作為標準。系統(tǒng)對2.5Gbit/s誤碼和抖動進行測試。測試信號應(yīng)為滿負荷的SDH 2.5Gbit/s成幀信號。z 誤碼性能z 抖動性能DWDM的技術(shù)規(guī)范WDM系統(tǒng)誤碼性能z WDM系統(tǒng)承載的SDH傳輸性能仍滿足SDH的相應(yīng)誤碼性能規(guī)范。z 通道指標是對經(jīng)由多個系統(tǒng)轉(zhuǎn)接的要求，WDM系統(tǒng)在一個光復(fù)用段內(nèi)，沒