傳輸設(shè)備專業(yè)L1級(jí)傳輸系統(tǒng)WDM基本原理

1、傳輸系統(tǒng)WDM基本原理2課件簡(jiǎn)介課件名稱傳輸系統(tǒng)WDM基本原理適用專業(yè)及等級(jí)傳輸網(wǎng)WDM系統(tǒng)原理L1級(jí)內(nèi)容簡(jiǎn)介WDM原理知識(shí)大綱課件大綱版本V_1.1日期2015.11.27主要更新內(nèi)容不涉及負(fù)責(zé)人楊有志遺留問題暫無3授課人簡(jiǎn)介個(gè)人照片基本資料基本資料姓名：楊有志工作單位：遼寧移動(dòng)公司手機(jī)號(hào)碼子郵箱：教育及培訓(xùn)經(jīng)歷教育及培訓(xùn)經(jīng)歷畢業(yè)院校：遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)歷：本科專業(yè)培訓(xùn)經(jīng)歷：2015年由華為公司進(jìn)入遼寧移動(dòng)公司專業(yè)特長(zhǎng)專業(yè)特長(zhǎng)從事華為傳輸產(chǎn)品10年以上，具有豐富的SDH、PTN及WDM的調(diào)測(cè)及設(shè)備故障維護(hù)能力。4第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關(guān)

2、鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)第第4章：章：WDM的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范5高速路加油站巡邏車什么是波分復(fù)用？6l 把不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。121 2 nnWDM概念7Page 7l 單向波分復(fù)用系統(tǒng)采用兩根光纖，一根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸，反向光信號(hào)的傳輸由另一根光纖來完成。 光復(fù)用器光復(fù)用器光源光源1 光源光源2 光源光源N OA光解復(fù)用器光解復(fù)用器1N光檢測(cè)光檢測(cè)器器1 光檢測(cè)光檢測(cè)器器2光檢測(cè)光檢測(cè)器器N 光源光源1 光源光源2 光源光源N 光復(fù)用器光復(fù)用器光解復(fù)用器光解

3、復(fù)用器OA光檢測(cè)光檢測(cè)器器1 光檢測(cè)光檢測(cè)器器2光檢測(cè)光檢測(cè)器器N 1NOAOAOAOA單向WDM8l 雙向波分復(fù)用系統(tǒng)則只用一根光纖，在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向光信號(hào)的同時(shí)傳輸，兩個(gè)方向光信號(hào)應(yīng)安排在不同波長(zhǎng)上。光光波波長(zhǎng)長(zhǎng)復(fù)復(fù)分分光光波波長(zhǎng)長(zhǎng)復(fù)復(fù)分分用用光線路放大光線路放大用用器器器器功率/前置放大功率/前置放大東向1-N西向1-N1547.5 1560.5nm1527.51542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC 1510 nmOSC 1625nm雙向WDM9開放式開放式WDM開放式DWDM系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)復(fù)用終端光接口沒有特別的要求，只要求這些接口符合ITU-T 建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)。集成

4、式集成式WDM集成式DWDM系統(tǒng)沒有采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合DWDM系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復(fù)用終端設(shè)備發(fā)送不同的符合ITU-T建議的波長(zhǎng)，這樣他們?cè)诮尤牒喜ㄆ鲿r(shí)就能占據(jù)不同的通道，從而完成合波。WDM應(yīng)用形式10 N路波長(zhǎng)復(fù)用的路波長(zhǎng)復(fù)用的WDM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要有：系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要有： 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）； 波分復(fù)用器：分波/合波器（ODU/OMU）； 光放大器（BA/LA/PA）； 光/電監(jiān)控信道（OSC/ESC）。WDM系統(tǒng)組成OSCOSCOSC11 大容量 長(zhǎng)距離 高速率 對(duì)數(shù)據(jù)的“透明”傳輸 系統(tǒng)升級(jí)時(shí)能最大限度地保護(hù)已有的投資 高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性

5、以及可靠性 可兼容全光網(wǎng)交換lWDM的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)WDM的優(yōu)勢(shì)12CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分復(fù)用lCWDM與與DWDM的區(qū)別的區(qū)別：CWDM載波通道間距較寬，因此一根光纖上只能復(fù)用2到16個(gè)左右波長(zhǎng)的光信號(hào)。CWDM調(diào)制激光采用非冷卻激光，而DWDM采用的是冷卻激光，它需要冷卻技術(shù)來穩(wěn)定波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)起來難度很大，成本也很高。CWDM避開了這一難點(diǎn)，CWDM系統(tǒng)采用的DFB激光器不需要冷卻，因而大幅降低了成本，整個(gè)CWDM系統(tǒng)成本只有DWDM的30%。 稀疏波分復(fù)用系統(tǒng)一般工作在從1260nm到1620nm波段，間隔為20nm，可復(fù)用

6、16個(gè)信道。CWDM簡(jiǎn)介13第第1章：波分復(fù)用技術(shù)概述章：波分復(fù)用技術(shù)概述第第3章：章：WDM關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)第第4章：章：WDM的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范14護(hù)套包層纖芯n2n1l 光纖是由圓柱形玻璃纖芯和玻璃包層構(gòu)成，最外層是一種彈性耐磨的塑料護(hù)套，整根光纖呈圓柱形。 光纖基本特性155dB/km4dB/km3dB/km2dB/km1dB/kmAttenuation (dB/km)光纖基本特性l 光纖的損耗主要取決于吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種損耗。 l 衰減系數(shù)16l 光纖中的色散可分為模式色散和色度色

7、散。 l 由于光源的不同頻率（或波長(zhǎng)）成分具有不同的群速度，在傳輸過程中，不同頻率的光束的時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生色散稱為色度色散。 光纖基本特性17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)負(fù)色散負(fù)色散系數(shù)系數(shù)G.655光纖光1550nm波長(zhǎng)區(qū)具有最小色散和衰減，適合DWDM系統(tǒng)、高速信號(hào)傳輸G.652光纖:大量鋪設(shè)，傳高速信號(hào)需色散補(bǔ)償G.653光纖:1550nm波長(zhǎng)區(qū)混頻嚴(yán)重，不適合DWDM光纖的種類18第第1章：波分復(fù)用技術(shù)概述章：波分復(fù)用技術(shù)概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第4章：章：WDM的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳

8、輸因素的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范19WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)光電檢測(cè)器監(jiān)控技術(shù)光復(fù)用器和光解復(fù)用器光放大器光源技術(shù)WDM關(guān)鍵技術(shù)203.2 光放大器光放大器3.3 光復(fù)用器與解復(fù)用器光復(fù)用器與解復(fù)用器 3.4 監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控技術(shù) 3.5 光電檢測(cè)器光電檢測(cè)器211)比較大的色散容納值比較大的色散容納值 ； 2)標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。WDM的光源要求221、直接調(diào)制光源直接調(diào)制光源2、間接調(diào)制光源間接調(diào)制光源電吸收調(diào)制光源電吸收調(diào)制光源 (EA)馬赫馬赫- -策恩德爾調(diào)制光源策恩德爾調(diào)制光源 (M-Z)光源23l 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、

9、成本較低；l 缺點(diǎn)：激光器有較大的頻率啁啾；適用于短距離傳輸。調(diào)制電流直接調(diào)制光源24l 優(yōu)點(diǎn)：頻率啁啾較低，色散受限距離較長(zhǎng)；l 缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜。調(diào)制電流電吸收調(diào)制光源（EA）25l 優(yōu)點(diǎn)：可忽略啁啾，色散受限距離很長(zhǎng)；l 缺點(diǎn)：成本高，技術(shù)難度大，不便于集成。調(diào)制電流LD馬赫-策恩德爾調(diào)制光源（M-Z）26直調(diào)光源電吸收調(diào)制光源馬赫-策恩德爾調(diào)制光源最大色散容限ps/nm12002400720012800大于12800成本適中貴昂貴波長(zhǎng)穩(wěn)定性較好好很好光源比較27 3.1 光源技術(shù)光源技術(shù) 3.3 光復(fù)用器與解復(fù)用器光復(fù)用器與解復(fù)用器 3.4 監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控技術(shù) 3.5 光電檢測(cè)器光電檢測(cè)

10、器28光放大器摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)(EDFA)拉曼放大器拉曼放大器(Raman)29 暫穩(wěn)態(tài) 光子吸收 受激輻射 鉺離子 基態(tài) 980nm 光子 1550nm 光子 隔離器 隔離器 泵浦源 摻鉺光纖 耦合器 信號(hào)光入 信號(hào)光出 a 原理性結(jié)構(gòu) b 光放大原理 EDFA組成及原理301. 增益波長(zhǎng)范圍固定：在1550nm窗口 ；2.增益帶寬不平坦：EDFA的增益帶寬很寬，但EFDA本身的增益譜不平坦。在WDM系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)必須采取特殊的技術(shù)使其增益平坦。3.光浪涌問題：采用EDFA可使輸入光功率迅速增大，但由于EDFA的動(dòng)態(tài)增益變化較慢，在輸入信號(hào)能量跳變的瞬間，將產(chǎn)生光浪涌，

11、即輸出光功率出現(xiàn)尖峰，尤其是當(dāng)EDFA級(jí)聯(lián)時(shí)，光浪涌現(xiàn)象更為明顯。EDFA應(yīng)用的問題31前置放大器PA功率放大器BA增益適中適中噪聲系數(shù)低適中應(yīng)用場(chǎng)合接收端發(fā)送端EDFA性能參數(shù)32放大器增益不平坦的級(jí)聯(lián)放大放大器增益平坦的級(jí)聯(lián)放大EDFA的增益平坦33掉波1dB上波1dB0.5dB0.5dB 無增益鎖定 有增益鎖定EDFA的增益鎖定34SRS(受激拉曼散射)原理，采用分布式放大。增益譜泵浦增益30nm13THz拉曼光纖放大器的原理35其增益波長(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定；其增益介質(zhì)為傳輸光纖本身 ；噪聲指數(shù)低。PUMP1PUMP313THz 30nmGAINPUMP2EDFASpan 1Raman P

12、ump發(fā)送接收EDFASpan kRaman Pump拉曼光纖放大器的特點(diǎn)363.1 光源技術(shù)光源技術(shù) 3.2 光放大器光放大器 3.4 監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控技術(shù) 3.5 光電檢測(cè)器光電檢測(cè)器37nnnn分波器合波器nn分波器合波器光復(fù)用器和光解復(fù)用器38l這類光柵在制造上要求較精密，不適合于大批量生產(chǎn)，因此在實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究中應(yīng)用較多。輸入光輸出光光柵光柵型波分復(fù)用器3914濾波器濾波器濾波器濾波器自聚焦棒透鏡自聚焦棒透鏡玻璃玻璃l設(shè)計(jì)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號(hào)通帶平坦，且與極化無關(guān)，插入損耗小，通路間隔度好；l通路數(shù)不會(huì)很多。介質(zhì)薄膜型復(fù)用器40l優(yōu)點(diǎn)：波長(zhǎng)間隔小、信道數(shù)多、通帶平坦等優(yōu)

13、點(diǎn)，非常適合超高速、大容量的DWDM系統(tǒng)。代表了波分復(fù)用器件的發(fā)展方向。陣列波導(dǎo)陣列波導(dǎo)平面耦合波導(dǎo)平面耦合波導(dǎo)輸入波導(dǎo)輸入波導(dǎo)輸出波導(dǎo)輸出波導(dǎo)陣列波導(dǎo)陣列波導(dǎo)平面耦合波導(dǎo)平面耦合波導(dǎo)輸入波導(dǎo)輸入波導(dǎo)輸出波導(dǎo)輸出波導(dǎo)波導(dǎo)陣列（AWG）型復(fù)用器413.1 光源技術(shù)光源技術(shù) 3.2 光放大器光放大器 3.3 光復(fù)用器與解復(fù)用器光復(fù)用器與解復(fù)用器 3.5 光電檢測(cè)器光電檢測(cè)器421）光監(jiān)控技術(shù)（）光監(jiān)控技術(shù)（OSC）2）電監(jiān)控技術(shù)（）電監(jiān)控技術(shù)（ESC）監(jiān)控技術(shù)43l特點(diǎn)：傳輸有關(guān)DWDM系統(tǒng)管理和監(jiān)控信息工作波長(zhǎng)優(yōu)選1510nm；速率優(yōu)選2Mb/s，保證不經(jīng)放大也超長(zhǎng)傳輸；線路編碼為CMI，接收側(cè)

14、的靈敏度大于48dBm；l 對(duì)光監(jiān)控信道的要求：光監(jiān)控通道不限制未來在1310nm波長(zhǎng)的業(yè)務(wù)； 線路放大器失效時(shí)光監(jiān)控通道仍然可用； 光監(jiān)控通道不限制光放大器的泵浦波長(zhǎng)； 光監(jiān)控通道不限制兩個(gè)光線路放大器之間的距離 。光監(jiān)控技術(shù)44OMFIUBAPAODFIUOSC 信息入信息入OSC 信息出信息出設(shè)備中的監(jiān)控信道45l波分產(chǎn)品以前對(duì)網(wǎng)元進(jìn)行操作、管理和維護(hù)（OAM）都是采用專用的監(jiān)控信道單板OSC實(shí)現(xiàn)。隨著城域波分技術(shù)的發(fā)展，從降低產(chǎn)品成本的角度出發(fā)，產(chǎn)品提出了利用固定幀結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)中的開銷字節(jié)進(jìn)行DCC通信的思路，這樣就可以直接通過OTU單板的對(duì)接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元間的通信，這就是電監(jiān)控信道（ESC）。

15、l與OSC不同的是ESC是采用隨路的方式，即監(jiān)控信息隨主業(yè)務(wù)信號(hào)一起傳送，到對(duì)端再將他們分離，這種方式不再另外占用波長(zhǎng)資源。電監(jiān)控技術(shù)ESC46 3.1 光源技術(shù)光源技術(shù) 3.2 光放大器光放大器 3.3 光復(fù)用器與解復(fù)用器光復(fù)用器與解復(fù)用器 3.4 監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控技術(shù)47l 要求：在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)有足夠高的響應(yīng)度；在完成光電變換的過程中，引入的附加噪聲應(yīng)盡可能?。豁憫?yīng)速度快。線性好及頻帶寬，使信號(hào)失真盡量?。还ぷ鞣€(wěn)定可靠。有較好的穩(wěn)定性及較長(zhǎng)的工作壽命；體積小，使用簡(jiǎn)便。l 滿足上述要求的半導(dǎo)體光檢測(cè)器主要有兩類：PIN光電二極管和 雪崩光電二極管（APD）。通常PIN管收光范圍為0-18dB

16、m；APD管收光范圍為-9-27dBm光電檢測(cè)器48FEC技術(shù)FEC技術(shù)簡(jiǎn)單來說就是一種糾錯(cuò)編碼技術(shù)，它具有相當(dāng)強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。FEC技術(shù)的采用，可以糾正信號(hào)傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，提高接受端光信號(hào)的信噪比容限，延長(zhǎng)中繼段距離。主要有2種：帶內(nèi)FEC,帶外FEC。方案方案帶內(nèi)帶內(nèi)FEC帶外帶外FEC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ITU-T707ITU-T975糾錯(cuò)能力糾錯(cuò)能力較強(qiáng)較強(qiáng)更強(qiáng)更強(qiáng)速率速率不變不變?cè)黾釉黾?%編碼方式編碼方式BCH3RS8復(fù)雜度復(fù)雜度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單略復(fù)雜略復(fù)雜兼容性兼容性好，可以平滑過渡好，可以平滑過渡不能兼容，需更換設(shè)備不能兼容，需更換設(shè)備可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性受受SDH幀格式限制幀格式限制很難擴(kuò)展很難

17、擴(kuò)展不受幀格式限制不受幀格式限制可方便擴(kuò)展可方便擴(kuò)展互通用性互通用性很好很好差差49第第1章：波分復(fù)用技術(shù)概述章：波分復(fù)用技術(shù)概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)第第5章：章：WDM光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范50WDM網(wǎng)元有如下5種類型:光終端復(fù)用設(shè)備OTM(Optical Terminal Multiplexer)光線路放大設(shè)備OLA(Optical Line Amplifier)光分插復(fù)用設(shè)備OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer)光均衡設(shè)備OEQ(Optical Equalizer)電中繼設(shè)備REG(Re

18、generator)WDM的網(wǎng)絡(luò)單元OTMOADMOLAREG123451WDM的組網(wǎng)形式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)OTMOLAOLAOTM客戶客戶設(shè)備設(shè)備客戶客戶設(shè)備設(shè)備52客戶客戶設(shè)備設(shè)備WDM的組網(wǎng)形式鏈型OTMOTMOADM客戶客戶設(shè)備設(shè)備客戶客戶設(shè)備設(shè)備53WDM的組網(wǎng)形式環(huán)形OADMOADMOADMOADM1 n1n1n1 n54影響波分傳輸系統(tǒng)主要有3個(gè)因素：衰耗、色散及信噪比，單通道達(dá)到10G以上速率，事實(shí)上還應(yīng)該考慮非線性等其它因素。實(shí)際工程調(diào)測(cè)中需要綜合考慮以上幾個(gè)因素。l衰耗：采用摻餌光纖放大器（EDFA）以及RAMAN放大器解決衰 耗過大問題l色散：采用色散容限較大的光模塊，采用DCM、色散均衡（DSE）l信噪比：采用噪聲系數(shù)較小的光放，提高輸出光功率，采用輸出光功率較大的光放l非線性：限制輸出發(fā)送光功率，如果使用高光功率輸出光放，限制跨斷數(shù)影響WDM傳輸?shù)囊蛩?5第第1章：波分復(fù)用技術(shù)概述章：波分復(fù)用技術(shù)概述第第2章：章：WDM傳輸媒介傳輸媒介第第3章：章：WDM關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)第第4章：章：WDM的網(wǎng)絡(luò)單元與影響傳輸因素的網(wǎng)絡(luò)單元