光纖通信DWDM技術(shù)

1、一一 概概 述述2502001501005001151352IP23106250話音話音話音和話音和IP通信量的增長(zhǎng)情況通信量的增長(zhǎng)情況1996 1997 1998 1999 2010 20201058 SDM(Space Division Multiplexer)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 TDM(Time Division Multiplexer)波分復(fù)用波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexer)采用WDM前的擴(kuò)容采用WDM后的擴(kuò)容TXEDFAEDFATXTXTXTXTXTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1

2、310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX40km40km40km40km40km40km40km40km40km1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1

3、310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTXTXTXTXTXTXTXTXTX120 km120 km120 kmWDM+EDFA WDM+EDFA 革新了光纖傳輸革新

4、了光纖傳輸D DE EM M 1310nm/1550nm1310nm/1550nm窗口的波分復(fù)用窗口的波分復(fù)用 仍用于接入網(wǎng)，但很少用于長(zhǎng)距離傳輸仍用于接入網(wǎng)，但很少用于長(zhǎng)距離傳輸 1550nm1550nm窗口的密集波分復(fù)用窗口的密集波分復(fù)用(DWDM)(DWDM) 可廣泛用于長(zhǎng)距離傳輸，用于建設(shè)全光網(wǎng)絡(luò)可廣泛用于長(zhǎng)距離傳輸，用于建設(shè)全光網(wǎng)絡(luò)OBAOMUOTU1 1 OSCODU 1OPA 2 nEMU OSCOLA OSCOLA OSC OSCOBAOPA 1 2 n OSC OSCOMTILAOMTOMUODUOTU2 2OTUn nOTU1 1OTU2 2OTUn nOWUOSCOSCE

5、MUOWUOSCOWUEMU OSC 開放式開放式4 4波、波、8 8波、波、1616波、波、3232波波WDMWDM系統(tǒng)系統(tǒng)集成式集成式4 4波、波、8 8波、波、1616波、波、3232波波WDMWDM系統(tǒng)系統(tǒng)OBAOMU 1 OSCODU 1OPA 2 nEMU OSCOLA OSCOLA OSC OSCOBAOPA 1 2 n OSC OSCOMTILAOMTOMUODU 2 n 1 2 nOWUOSCOSCEMUOWUOSCOWUEMU OSC 沒沒 有有 互互 操操 作作 性性成成 本本 較較 低低各各 種種 設(shè)設(shè) 備備 供供 應(yīng)應(yīng) 廠廠 家家各各 種種 速速 率率 接接 入入任任

6、 意意 波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 接接 入入各各 種種 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 格格 式式任任 意意 時(shí)時(shí) 刻刻 接接 入入成成 本本 較較 高高開開 放放 式式 系系 統(tǒng)統(tǒng)集集 成成 式式 系系 統(tǒng)統(tǒng)l o 信道隔離度高的光解復(fù)用器信道隔離度高的光解復(fù)用器l o 特定波長(zhǎng)和波長(zhǎng)穩(wěn)定、色散容限大的激光器發(fā)射源特定波長(zhǎng)和波長(zhǎng)穩(wěn)定、色散容限大的激光器發(fā)射源o 能容忍一定能容忍一定SNR信號(hào)的光接收機(jī)信號(hào)的光接收機(jī)l o 小色度色散系數(shù)光纖小色度色散系數(shù)光纖o 增益平坦和增益鎖定的增益平坦和增益鎖定的EDFA光放大器光放大器l o 1510nml o 光傳送網(wǎng)分層模型光傳送網(wǎng)分層模型 光纖衰減(dB)10.05.02.01.

7、00.51982 年1980 年1978 年0.8 1.0 1.3 1.5 1.7波長(zhǎng) (m)光纖衰耗常規(guī)常規(guī)G.655G.655大有效面積大有效面積G.655G.6551550nm1310nm色色散散p ps s/ /n nm m k km m普普通通光光纖纖( (S SM MF F) )非非色色散散位位移移光光纖纖（N ND DS SF F，G G. .6 65 52 2）已已有有光光纖纖的的 9 95 5% %波波長(zhǎng)長(zhǎng) 色色散散位位移移光光纖纖（D DS SF F, ,G G. .6 65 53 3）非非零零色色散散位位移移光光纖纖（N NZ ZD DS SF F, ,G G. .6 6

8、5 55 5）180D DW WD DM M波波長(zhǎng)長(zhǎng)范范圍圍G.653G.653單模光纖（單模光纖（DSFDSF）合合波波器器分分波波器器光線放光線放(OLA)ATT增益增益G=3035dBPout=+17dBm光功放光功放(OBA)光預(yù)放光預(yù)放(OPA)OBAOPAOBAOLAOPAl 半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器 （SOA）l 摻鉺光纖光放大器摻鉺光纖光放大器 （EDFA）l 摻鐠光纖光放大器摻鐠光纖光放大器 （PDFA）l 激光拉曼光放大器激光拉曼光放大器 (SRA)1550EDFA增益窗口增益窗口30nm 60nm光光放放大大器器增增益益光光纖纖衰衰減減除去除去 OHOH 峰外峰外30

9、0nm300nm低損耗窗口低損耗窗口波長(zhǎng)波長(zhǎng)nm8501310PDFASOASRA光放大器技術(shù)的發(fā)展EDFA增益窗口增益窗口30nm 60nmPDFASOASRA196.0199.0195.0194.0193.0192.0191.015051510153015351540154515501555156015651570OSC信道信道1510 10nmC-BandL-Band(THz) (nm)中心頻率中心頻率(中心波長(zhǎng)中心波長(zhǎng))偏差偏差n/5，n為光信道間隔為光信道間隔 標(biāo)稱中心頻率或波長(zhǎng)是以標(biāo)稱中心頻率或波長(zhǎng)是以193193.1.1THzTHz（1552.52nm)1552.52nm)為中為

10、中心、間隔為心、間隔為100GHz100GHz的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。通道號(hào)中心波長(zhǎng)中心頻率4 波系統(tǒng)8 波系統(tǒng)16 波系統(tǒng)32 波系統(tǒng)11535.82195.2*21536.61195.1*31537.40195.0*41538.19194.9*51538.98194.8*61539.77194.7*71540.56194.6*81541.35194.5*91542.14194.4*101542.94194.3*111543.73194.2*121544.53194.1*131545.32194.0*141546.12193.9*151546.92193.8*161547.72193.7*171

11、548.51193.6*181549.32193.5*1 19 91 15 55 50 0. .1 12 21 19 93 3. .4 4*201550.92193.3*2 21 11 15 55 51 1. .7 72 21 19 93 3. .2 2*221552.52193.1*2 23 31 15 55 53 3. .3 33 31 19 93 3. .0 0*241554.13192.9*2 25 51 15 55 54 4. .9 94 41 19 92 2. .8 8*261555.75192.7*271556.55192.6*281557.36192.5*291558.1719

12、2.4*301558.95192.3*311559.79192.2*321560.61192.1* 1 2 1-XdB發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED） 1 21-XdB 1 21-XdB多縱模激光器（多縱模激光器（MLM）單縱模激光器（單縱模激光器（SLM）T( C) (nm)對(duì)于對(duì)于1.51.5 m DFBm DFB激光器，波長(zhǎng)激光器，波長(zhǎng)溫度系數(shù)約為溫度系數(shù)約為13GHz/13GHz/ C C管芯溫度和波長(zhǎng)關(guān)系曲線管芯溫度和波長(zhǎng)關(guān)系曲線 0TEC溫度控制器溫度控制器TEC溫度溫度控制電路控制電路 0激光輸出激光輸出溫度傳感器溫度傳感器激光器管芯激光器管芯l F FP P 或或 D DF F

13、B B 激激光光器器驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電流流l o 線性調(diào)頻（啁啾）無(wú)或小線性調(diào)頻（啁啾）無(wú)或小 用于用于2.5Gbps 高速率傳輸高速率傳輸 馬馬赫赫澤澤德德或或 電電吸吸收收調(diào)調(diào)制制器器 驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電流流 D DF FB B 激激光光器器 溫度波長(zhǎng)溫度波長(zhǎng)控制電路控制電路 工作波長(zhǎng)范圍的響應(yīng)度工作波長(zhǎng)范圍的響應(yīng)度對(duì)對(duì)SNR的靈敏度的靈敏度電電信信號(hào)號(hào)入入射射光光短短程程傳傳輸輸接接收收：PIN長(zhǎng)長(zhǎng)程程傳傳輸輸接接收收：APD接收機(jī)必須承受的影響：接收機(jī)必須承受的影響： 信號(hào)畸變信號(hào)畸變 噪聲噪聲 串?dāng)_串?dāng)_電電 光光 調(diào)調(diào) 制制 器器O O- -E EE E- -O O電電 信信 號(hào)號(hào) 處處 理理D

14、 DF FB B 激激 光光 器器光光 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 發(fā)發(fā) 器器 （ O OT TU U）* 以目前工藝水平的組件比特率可達(dá)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(duì)信號(hào)進(jìn)行整形消光比得到改善，并可用外調(diào)制對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形* 高高SNR* 與偏振無(wú)關(guān)與偏振無(wú)關(guān)* 操作簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單O/E/O波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器波分復(fù)用器分類：波分復(fù)用器分類：980/1550980/1550、1480/15501480/1550泵浦泵浦/ /信號(hào)波分復(fù)用信號(hào)波分復(fù)用器（全光纖熔融拉錐型）。器（全光纖熔融拉錐型）。1310/15501310/1550波分復(fù)用器（全光纖熔融拉錐波分復(fù)用器（

15、全光纖熔融拉錐型）。型）。15501550波段內(nèi)粗波分復(fù)用器（有可能用全光波段內(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)）。纖熔融拉錐方法實(shí)現(xiàn)）。1 1、粗波分復(fù)用器、粗波分復(fù)用器2 2 密集波分復(fù)用器密集波分復(fù)用器DWDM DWDM 一、干涉濾光膜型波分復(fù)用器一、干涉濾光膜型波分復(fù)用器輸入光纖輸入光纖 1 4 3 20 (監(jiān)管信道監(jiān)管信道)干涉濾光膜干涉濾光膜二、光柵型波分復(fù)用器二、光柵型波分復(fù)用器輸入光輸入光 1 4 3 21. 體光柵型體光柵型2. 光纖光柵型光纖光柵型布拉格光柵布拉格光柵 1 16 1 15 16 16 16 1 15、 16 1 15、 16FBG環(huán)形器環(huán)形器光纖

16、光柵的應(yīng)用光纖光柵的應(yīng)用三、陣列波導(dǎo)光柵型波分復(fù)用器三、陣列波導(dǎo)光柵型波分復(fù)用器(AWG)(AWG)DWDM系統(tǒng)對(duì)光監(jiān)控信道的系統(tǒng)對(duì)光監(jiān)控信道的基本要求基本要求 DCCoDCCo高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)器高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)器高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)器高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)器DCN 保護(hù)通道保護(hù)通道（E1）WDMWDM 系統(tǒng)系統(tǒng)光放大中繼器光放大中繼器WDMWDM 系統(tǒng)系統(tǒng)波分復(fù)用終端波分復(fù)用終端WDMWDM 系統(tǒng)系統(tǒng)光放大中繼器光放大中繼器WDMWDM 系統(tǒng)系統(tǒng)波分復(fù)用終端波分復(fù)用終端DWDM系統(tǒng)監(jiān)控通道保護(hù)技術(shù)系統(tǒng)監(jiān)控通道保護(hù)技術(shù)盤管器盤管器盤管器盤管器盤管器盤管器.盤管器盤管器盤管器盤管器盤管器盤管器.盤管器盤管器盤管器盤管器盤

17、管器盤管器.EMUEMU 設(shè)備管理器設(shè)備管理器BCT1BCT1BCT2BCT2BCTmBCTmBCT1BCT1BCT2BCT2BCTmBCTmBCT1BCT1BCT2BCT2BCTmBCTm D C NDCNDCN 保護(hù)路由保護(hù)路由EMSF/QE1LANE1LAN互連器互連器互連器互連器ECCrECCmECCmECCrfffEMUEMU 設(shè)備管理器設(shè)備管理器EMUEMU 設(shè)備管理器設(shè)備管理器DWDM網(wǎng)管系統(tǒng)示意圖網(wǎng)管系統(tǒng)示意圖DWDM網(wǎng)管系統(tǒng)網(wǎng)管系統(tǒng)光復(fù)用段層光復(fù)用段層( (OMS) )光通道層光通道層( (OCH) )光傳輸段層光傳輸段層( (OTS) )光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)通道

18、層通道層段層段層SDHSDH分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)物理層物理層( (FIBER) )電路層電路層三三 DWDMDWDM組網(wǎng)組網(wǎng)三三 DWDMDWDM組網(wǎng)考慮組網(wǎng)考慮DWDM系統(tǒng)總體考慮系統(tǒng)總體考慮n n 為最大通路數(shù)目為最大通路數(shù)目W W 字母表示跨距字母表示跨距x 表示表示應(yīng)用代碼中最大允許的光中繼段數(shù)；應(yīng)用代碼中最大允許的光中繼段數(shù)； y y 表示通路信號(hào)的最大比特率（表示通路信號(hào)的最大比特率（STM等級(jí)）等級(jí)）:1,4,16,64z 表示光纖類型表示光纖類型L L 表示長(zhǎng)距離表示長(zhǎng)距離 80km80kmV V, ,表示較長(zhǎng)距離表示較長(zhǎng)距離 100km100kmV V 表示甚長(zhǎng)距離表示甚長(zhǎng)距離

19、120km120kmU U 表示超長(zhǎng)距離表示超長(zhǎng)距離 160km160km2 2 表示表示G.652G.652光纖光纖3 3 表示表示G.653G.653光纖光纖5 5 表示表示G.655G.655光纖光纖 應(yīng)用代碼的構(gòu)成應(yīng)用代碼的構(gòu)成： n W x - y . z 系統(tǒng)應(yīng)用代碼系統(tǒng)應(yīng)用代碼1:8分 波 器8:1合 波 器80km G.652光 纖.8721.8721應(yīng) 用 代 碼8L-16.2EDFA光前置放大器1:8分波器8:1合波器120km G.652光纖.8721.8721應(yīng)用代碼8V-16.2EDFA光功率放大器EDFA光前置放大器EDFA光功率放大器1:8分波器8:1合波器160

20、km G.652光纖.8721.8721應(yīng)用代碼8U-16.2EDFA光 前 置 放 大 器EDFA光 線 路 放 大 器EDFA光 線 路 放 大 器EDFA光 功 率 放 大 器1:8分 波 器8:1合 波 器80km G.652光 纖.8721.8721應(yīng) 用 代 碼8L5-16.2EDFA光前置放大器EDFA光線路放大器EDFA光線路放大器EDFA光線路放大器EDFA光線路放大器EDFA光功率放大器1:8分波器8:1合波器80km G.652光纖.8721.8721應(yīng)用代碼8L8-16.21) 80公里跨距公里跨距EDFA光 前 置 放 大 器EDFA光 線 路 放 大 器EDFA光

21、線 路 放 大 器EDFA光 功 率 放 大 器1:8分 波 器8:1合 波 器120km G.652光 纖.8721.8721應(yīng) 用 代 碼8V3-16.22) 120公里跨距公里跨距EDFA光前置放大器EDFA光線路放大器EDFA光線路放大器EDFA光功率放大器1:8分波器8:1合波器120km G.652光纖.8721.8721應(yīng)用代碼8V5-16.2有在線光放大器系統(tǒng)和應(yīng)用代碼有在線光放大器系統(tǒng)和應(yīng)用代碼 無(wú)無(wú)在在線線放放大大器器應(yīng)應(yīng)用用編編碼碼的的衰衰減減范范圍圍應(yīng)應(yīng)用用編編碼碼L Lx x- -y y. .z zV Vx x- -y y. .z zU Ux x- -y y. .z

22、z衰衰減減范范圍圍最最大大最最小小2 22 2 d dB B待待定定3 33 3 d dB B待待定定4 44 4 d dB B待待定定有有在在線線放放大大器器應(yīng)應(yīng)用用編編碼碼的的衰衰減減范范圍圍應(yīng)應(yīng)用用編編碼碼n nL Lx x- -y y. .z zn nV Vx x- -y y. .z z衰衰減減范范圍圍 （光光放放大大器器之之間間）最最大大最最小小2 22 2 d dB B待待定定3 33 3 d dB B待待定定在在G G. .6 65 52 2光光纖纖上上應(yīng)應(yīng)用用的的最最大大色色散散應(yīng)應(yīng)用用編編碼碼L LV VU Un nV V3 3- -y y. .2 2n nL L5 5- -

23、y y. .2 2n nV V5 5- -y y. .2 2n nL L8 8- -y y. .2 2最最大大色色散散( (p ps s/ /n nm m) )1 16 60 00 02 24 40 00 03 32 20 00 07 72 20 00 08 80 00 00 01 12 20 00 00 01 12 28 80 00 0點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)環(huán)狀環(huán)狀12345ABCDE12345ABCDE保 護(hù) 通 道工 作 通 道TM11TM22TM77TM88 TM11TM22TM77TM88 TM 11TM 22TM 77TM 88保 護(hù) 通 道工 作 通 道 TM 11TM 22TM 77TM 88 ADM mADMADMADM2纖自愈環(huán)纖自愈環(huán) nADM mA