波分系統(tǒng)設計

1、1系統(tǒng)設計的考慮因素系統(tǒng)設計的考慮因素對于對于320G系統(tǒng)，制約系統(tǒng)設計的主要因素有三個：系統(tǒng)，制約系統(tǒng)設計的主要因素有三個：p線路衰減：使用放大器提升功率線路衰減：使用放大器提升功率p色散色散: 1、色度色散：選用色散容限較高的激光器、使、色度色散：選用色散容限較高的激光器、使p 用色散補償技術。用色散補償技術。p 2、PMD：目前沒有比較成熟（商用）補償方式。：目前沒有比較成熟（商用）補償方式。p系統(tǒng)信噪比（系統(tǒng)信噪比（OSNR）：使用帶）：使用帶FEC的的OTU、Raman放大器。放大器。對于對于DWDM系統(tǒng)，在進行系統(tǒng)設計時，盡量簡化設計模型，將系系統(tǒng)，在進行系統(tǒng)設計時，盡量簡化設計模

2、型，將系統(tǒng)看作線性系統(tǒng)，忽略非線性因素（在目前的功率設計要求下，可統(tǒng)看作線性系統(tǒng)，忽略非線性因素（在目前的功率設計要求下，可以不考慮非線性效應）。以不考慮非線性效應）。2一一、衰衰耗耗受受限限距距離離計計算算 采用最壞值法設計：L=（Ps-Pr-C-Mc）/(af+as) 式中： Ps：為光放大器（WBA板）單信道的最小輸出功率，單位為dBm。BWS320G光功率放大器WBA單信道輸出功率取為5dBm。 Pr：為320G 單信道接收端的最小允許輸入功率，單位為dBm。 C： 所有光連接器的衰減和，且每個光連接器的衰減為0.5dB。 Mc：為光纜的富余度，一般取3dB。 af：為光纖損耗系數(shù)（d

3、B/km），對G.652光纖的1550nm波長區(qū)，一般可取0.22dB/km 。 as：為平均每公里光纖接續(xù)損耗（dB/km），一般取0.05/2=0.025dB/km。3A：發(fā)送端的光功率放大器有1種，即WBA02B：線路光放大器有3種，線路放大器1(WPA04+WBA04)可適應較長跨距并可加入DCM線路放大器2(WPA03+WBA04)可優(yōu)化較短跨距的OSNR并可加入DCM線路放大器3(WBA02)可優(yōu)化短跨距的OSNR，不能加入DCMC：接收端的光前置放大器有3種(同線路放大器)，前置放大器1(WPA04+WBA04)可適應較長跨距并可加入DCM前置放大器2(WPA03+WBA04)可

4、優(yōu)化較短跨距的OSNR并可加入DCM三種類型：功率放大器、線路放大器、前置放大器4光放大器單波輸入光功率(dBm)輸入總功率（范圍）/dBm單波最大輸出光功率(dBm)理想增益（dB）*應用系統(tǒng)及版本W(wǎng)BA02-18+52332波系統(tǒng)V3.00R002WPA03+WBA04-23-14-23 +1+51937WPA04+WBA04-32-23-32 -8+52843WPA02+WBA02-38-25*-32 -10+53046*注：WPA02在6波輸入時，輸入單波功率范圍為：-38-25dBm，滿足143dB的系統(tǒng)跨距；在設計時在設計時需要根據(jù)線路衰減來選擇放大器種類，要求輸入單波功率在放大器

5、需要根據(jù)線路衰減來選擇放大器種類，要求輸入單波功率在放大器的輸入功率范圍內的輸入功率范圍內。5一、帶一、帶FEC組網(wǎng)規(guī)格組網(wǎng)規(guī)格8 8 22dB22dB6 6 24dB24dB3 3 31dB 31dB 1 1 36dB36dB對于對于STM-64STM-64信號，接收端的信號，接收端的OSNROSNR應應20dB20dB6 8 82 22 2d dB B (目標距離880km)實際中繼傳輸衰耗=22dB時，規(guī)范為22dB規(guī)格。發(fā)送端配置增益為23dB的光功率放大器WBA，發(fā)送端的單波長輸出功率為+5dBm，接收端配置增益為14dB/20dB前置光放大器WPA，或23dB的光功率放大器，接收端

6、輸入光功率為-17dBm 。 6 62 24 4d dB B (目標距離687km)實際中繼傳輸衰耗=25dB時，規(guī)范為25dB規(guī)格。發(fā)送端配置增益為23dB的光功率放大器WBA，發(fā)送端的單波長輸出功率為+5dBm，接收端配置增益為14dB/20dB前置光放大器WPA，接收端輸入光功率為-19dBm 。 3 33 31 1d dB B (目標距離3113km) 實際中繼傳輸衰耗25dB時，規(guī)范為27dB規(guī)格。發(fā)送端配置增益為23dB的光功率放大器WBA，發(fā)送端的單波長輸出功率為+5dBm，接收端配置增益為14dB/20dB的光前置放大器WPA，接收端輸入光功率為-26dBm。 1 13 36

7、6d dB B (目標距離1130km)實際中繼傳輸衰耗27dB時，規(guī)范為29dB規(guī)格。發(fā)送端配置增益為23dB的光功率放大器WBA，發(fā)送端的單波長輸出功率為+5dBm，接收端配置增益為14dB/20dB的光前置放大器WPA，接收端輸入光功率為-31dBm二、帶FEC組網(wǎng)配置7光纖的色散光纖的色散光纖的色散分為兩種：色度色散、PMD色度色散：由于光纖所傳送信號的不同頻率成分或 模式成分的群速度不同，而引起傳輸信號畸變 的一種物理現(xiàn)象。PMD(偏振模色散）：由于信號光的兩個正交偏振態(tài)有不同的傳播速度而引起的色散稱偏振模色散。 8DCF在系統(tǒng)中實現(xiàn)寬帶補償示意圖TXTXTXTXTXTXMUXDCF

8、WBARXRXRXRXDMUXWPAWLADCFDCFDCF色散補償（色散補償（DCM）91.2.2.11.2.2.1色色散散容限容限配置配置色散受限距離=(色散容限/色散系數(shù))+DCM補償-(1030)(確保系統(tǒng)有1030公里冗余度）色散容限：BWS320G系統(tǒng)提供光發(fā)送端波長轉換板TWF板的色散容限為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，無補償最大傳輸距離L=700/17-(1030)=1030km。也就是說：系統(tǒng)傳輸距離超過30km時就必須加入DCM（色散補償光纖）進行補償；同理，若在G.655光纖中傳輸，其色散系數(shù)

9、為6ps/nm.km，無補償最大傳輸距離L=700/6-(1030)=86106km，因此，傳輸距離超過106km時必須加入DCM補償。色散系數(shù)： G.652光纖在1550nm波長的色散系數(shù)為17ps/nm.km；G.655光纖在1550nm波長的色散系數(shù)為6ps/nm.km。 DCM（色散補償模塊）補償：可以按照實際補償距離分為格四種不同規(guī)的色散補償器：DCM（20）20km補償器、DCM（40）40km補償器、 DCM（60）60km補償器、DCM（80）80km補償器。色散補償（色散補償（DCM）1011對光纖對光纖PMD的考慮的考慮（ITU-T建議：光纖建議：光纖PMD系數(shù)系數(shù)0.5P

10、S/km1/2 ，1dB功率代價下功率代價下PMD時延時延 0.1個信號個信號bit周期。周期。10Gb/s信號的信號的bit周期為周期為100ps）。）。因此，因此，10Gb/s信號受標準限定的信號受標準限定的PMD受限距離：受限距離：10PS/(10PS/(4 400KM00KM) ) 1/2 = 0.5PS/KM= 0.5PS/KM 1/2但但1992年后鋪的光纖、尤其是年后鋪的光纖、尤其是98年后的新光纖年后的新光纖PMD參數(shù)大都參數(shù)大都0.2PS/km1/2 ，部分光纖部分光纖PMD系數(shù)系數(shù)2500KM。單波長為單波長為10Gb/s時，華為的時，華為的PMD設計原則：設計原則：PMD

11、4ps時，不需要考慮光功率代價時，不需要考慮光功率代價4ps=PMD10ps時，時，1dB光功率代價冗余設計光功率代價冗余設計10ps=PMD=14ps時，建議劃分為多個再生段處理。時，建議劃分為多個再生段處理。12不等間距組網(wǎng)要求不等間距組網(wǎng)要求實際組網(wǎng)應用中最常用的是不等間距組網(wǎng)，由于實際組網(wǎng)應用中最常用的是不等間距組網(wǎng)，由于WDM傳輸傳輸是色散和是色散和OSNR受限系統(tǒng)，所以在進行不等間距組網(wǎng)時，在受限系統(tǒng)，所以在進行不等間距組網(wǎng)時，在色散滿足要求的情況下（對于色散滿足要求的情況下（對于OptiX BWS 320G-III，色散受，色散受限距離為限距離為640km），主要考慮），主要考慮

12、OSNR這一參數(shù)。這一參數(shù)。 13一、級聯(lián)放大器信噪比計算單個放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率：一個光放大器產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲功率PASE為PASE=2Nsp(G-1)hvv （mw）式中：Nsp是放大器自發(fā)輻射因子 v 是光中心頻率 h 是普朗克常數(shù) G 是放大器的增益(倍數(shù)) v 是光接收機的帶寬(取0.1nm)。進而可以推導出，一個光放大器產(chǎn)生的以dBm計的自發(fā)輻射噪聲功率： PASE = -58 + NFi + Gi （dBm） (1) 其中：NFi為光放大器噪聲系數(shù)（dB）； Gi為光放大器的增益（dB）。14一、級聯(lián)放大器信噪比計算(2)、復用通路光接收機輸入端的信噪比、 系統(tǒng)模型包括N

13、個級聯(lián)光放大器的WDM系統(tǒng)模型如下圖所示G1G2G3GiGnL1L2LiLn-1Rn圖中：L1、L2、 Ln-1分別是第1、2、 n-1個區(qū)段的衰減(dB)； G1、G2、 Gn 分別是第1、2、 n個光放大器的增益(dB)。 、 各光放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率 利用已經(jīng)推導出的公式，首先分別計算出每個光放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率PASEi (dBm)。15一、級聯(lián)放大器信噪比計算、 計算N個光放大器在光接收機輸入端產(chǎn)生的ASE累積噪聲功率PASE每個光放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率PASE，都既要經(jīng)過其后面的光纖區(qū)段的衰減，又要經(jīng)過其后面的光放大器的放大；然后才能到達光接收機的輸入端Rn點。 因

14、此，系統(tǒng)中N個光放大器在光接收機輸入端Rn點的累積噪聲功率為： PASE= EDFA1 產(chǎn)生的累積自發(fā)輻射噪聲功率 + EDFA2產(chǎn)生的累積自發(fā)輻射噪聲功率 + + EDFAn-1產(chǎn)生的累積自發(fā)輻射噪聲功率 + EDFAn產(chǎn)生的累積自發(fā)輻射噪聲功率 = 10E0.1(PASE1L1+G2Ln-1+Gn + 10E0.1(PASE2L1+ G2Ln-1+Gn) + +10E0.1(PASEn-1Ln-1+Gn) + 10E0.1(PASEn) (mw) (2) 為了便于光信噪比的計算,需把以上計算結果換算成dBm形式：PASE = 10PASE (dBm)16一、級聯(lián)放大器信噪比計算、 計算光接

15、收機輸入端Rn點的光信號功率假定第一個光放大器在每個復用通路的輸出光功率為Pout（dBm）,因光放大器是增益鎖定的，所以后面的光放大器僅起放大作用，其輸出光功率的大小與輸入光功率有關。因此經(jīng)過n-1個區(qū)段的衰減和n-1個光放大器的放大之后，到達Rn點的光信號功率為： PRn= Pout L1+ G2 Ln-1 + Gn-1 (dBm) (3) 、最后可得Rn點的光信噪比 OSNR = PRn PASE (17一、級聯(lián)放大器信噪比計算以129系統(tǒng)的OSNR計算為例：18一、級聯(lián)放大器信噪比計算、 各放大器產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲功率為：由（1）式知，每個光放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率為：PASE =

16、-58 + NFi + Gi 其中：NF等于 5dB （WPA(14)、WPA（20） 5.5dB （WBA、WBA（D） 因此這三段3個光放大器產(chǎn)生的ASE噪聲功率為： PASEA = -58+5.5+23=-29.5dBm ； PASEB = -58+5.0+20=-33dBm ； PASEC = -58+5.5+23=-29.5dBm ；19一、級聯(lián)放大器信噪比計算、 最終OTM站光接收機輸入端Rn點的累積噪聲功率根據(jù)公式（2）可以計算出這7個光放大器在光接收機輸入端的累積噪聲功率： PASE= 10E0.1(PASEAL1+G2L2+G3)+10E0.1 (PASEB-L2+G3)+ +10E0.1(PASEC)= 10E0.1(29.5-29+2014+23)+10E0.1(331423)+10E0.1(29.5)=10E(-2.95)+