波分復(fù)用課件

第6章波分復(fù)用6.1波分復(fù)用的基本概念6.2波分復(fù)用技術(shù)6.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.4基于WDM的光傳送網(wǎng)第6章波分復(fù)用6.1波分復(fù)用的基本概念16.1波分復(fù)用的基本概念光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為：光波復(fù)用和光信號(hào)復(fù)用兩大類。光波復(fù)用包括波分復(fù)用(WDM)和空分復(fù)用(SDM)，光信號(hào)復(fù)用包括光時(shí)分復(fù)用(OTDM)和光頻分復(fù)用(OFDM)，此外還有光碼分復(fù)用(OCDMA)。6.1波分復(fù)用的基本概念光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為：光波復(fù)用21．光波復(fù)用(1)波分復(fù)用（WDM）光波分復(fù)用是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合，并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端通過解復(fù)用器對(duì)各種波長(zhǎng)的光載波信號(hào)進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步的處理，使原信號(hào)復(fù)原，這種復(fù)用技術(shù)不僅適用于單?；蚨嗄９饫w通信系統(tǒng)，同時(shí)也適用于單向或雙向傳輸。(2)空分復(fù)用（SDM）空分復(fù)用就是利用空間分割，根據(jù)需要構(gòu)成不同的信道進(jìn)行光復(fù)用的一種復(fù)用技術(shù)。1．光波復(fù)用(1)波分復(fù)用（WDM）32．光信號(hào)復(fù)用(1)光頻分復(fù)用（OFDM）當(dāng)光載波之間的間隔較小時(shí)，用波長(zhǎng)來衡量其間隔就很不方便，所以對(duì)于波長(zhǎng)間隔小于1nm的系統(tǒng)習(xí)慣稱為OFDM系統(tǒng)。(2)光時(shí)分復(fù)用（OTDM）OTDM是指可以將多個(gè)高速電調(diào)制信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為等速率的光信號(hào)，然后在光層上利用超窄光脈沖進(jìn)行時(shí)域復(fù)用。(3)OCDMA在OCDMA通信系統(tǒng)中，每個(gè)用戶都擁有一個(gè)惟一的地址碼，該碼是一組光正交碼中的一個(gè)。2．光信號(hào)復(fù)用(1)光頻分復(fù)用（OFDM）46.2光波分復(fù)用技術(shù)6.2.1WDM、DWDM和CWDM6.2.2WDM的特點(diǎn)6.2.3WDM與光纖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求6.2光波分復(fù)用技術(shù)6.2.1WDM、DWDM和CWDM56.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM和CWDM技術(shù)實(shí)際上它們是同一種技術(shù)，只是通道間隔不同。WDM系統(tǒng)的通道間隔為幾十納米以上，例如最早的1310/1550nm兩波長(zhǎng)系統(tǒng)，它們之間的波長(zhǎng)間隔達(dá)兩百多納米，這是在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下所能實(shí)現(xiàn)的WDM系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是EDFA（摻鉺光纖放大器）的商用化，使WDM系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。6.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM和CWDM技術(shù)66.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-1WDM系統(tǒng)的頻譜分布圖6.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-1WDM系統(tǒng)的76.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM是密集波分復(fù)用的英文縮寫。DWDM系統(tǒng)是一種波長(zhǎng)間隔更緊密的WDM系統(tǒng)。所謂密集是針對(duì)波長(zhǎng)間隔而言的，而且DWDM技術(shù)其實(shí)是WDM技術(shù)的一種具體表現(xiàn)形式。為了滿足接入網(wǎng)應(yīng)用的要求，因而近來流行一種稱為粗波分復(fù)用的技術(shù)，即CWDM技術(shù)。6.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM是密集波分復(fù)用86.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-21550nmDWDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖6.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-21550nm96.2.1WDM、DWDM和CWDMCWDM系統(tǒng)是在1530～1560nm的頻譜范圍內(nèi)每隔10nm分配一個(gè)波長(zhǎng)。無論是DWDM，還是CWDM，它們的本質(zhì)都是相同的，即都是建立在頻譜分割基礎(chǔ)之上的不同表述形式。WDM系統(tǒng)中光波長(zhǎng)區(qū)的分配問題。6.2.1WDM、DWDM和CWDMCWDM系統(tǒng)是在15106.2.2WDM的特點(diǎn)（1）光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高（2）提高光纖的頻帶利用率（3）降低對(duì)器件的速率要求（4）提供透明的傳送通道（5）可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng)（6）存在插入損耗和串光問題6.2.2WDM的特點(diǎn)（1）光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小116.2.3WDM與光纖圖6-3WDM與光纖特性6.2.3WDM與光纖圖6-3WDM與光纖特性126.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求1．對(duì)光源的要求(1)激光器的輸出波長(zhǎng)保持穩(wěn)定(2)激光器應(yīng)具有比較大的色散容納值(3)采用外調(diào)制技術(shù)2．對(duì)光檢測(cè)器的要求光檢測(cè)器應(yīng)具有多波長(zhǎng)檢測(cè)能力。6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求1．對(duì)光源的要求136.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-4溫度反饋控制原理示意圖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-4溫度反饋146.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-5波長(zhǎng)反饋控制原理示意圖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-5波長(zhǎng)反饋156.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式6.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道6.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)166.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖（單向）6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意176.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式1．單向結(jié)構(gòu)2．雙向結(jié)構(gòu)6.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式1．單向結(jié)構(gòu)181．單向結(jié)構(gòu)圖6-7單向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)1．單向結(jié)構(gòu)圖6-7單向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)192．雙向結(jié)構(gòu)圖6-8雙向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)2．雙向結(jié)構(gòu)圖6-8雙向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)206.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道隨著EDFA的商用化進(jìn)程的發(fā)展，在WDM系統(tǒng)中通常使用EDFA作為中繼器，這樣使無電中繼距離大大提高，因而在WDM系統(tǒng)中的監(jiān)控內(nèi)容增加了對(duì)EDFA的監(jiān)控與管理的內(nèi)容。在WDM系統(tǒng)中是通過增加一個(gè)新的波長(zhǎng)來對(duì)EDFA的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。除監(jiān)控線路中的EDFA之外，WDM系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)完成對(duì)各波道工作狀態(tài)的監(jiān)控。監(jiān)控信號(hào)所傳信息包括幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等。6.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道隨著EDFA的商用化進(jìn)216.4基于WDM的光傳送網(wǎng)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)6.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制6.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXC6.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路6.4.5WDM網(wǎng)絡(luò)的生存性6.4基于WDM的光傳送網(wǎng)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)226.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的231．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系圖6-9通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系圖6-9通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)242．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)(1)分層結(jié)構(gòu)(2)光通道網(wǎng)絡(luò)①光通道層的邏輯功能模型②光復(fù)用段層的邏輯功能塊模型(3)WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)(1)分層結(jié)構(gòu)252．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-10WDM光傳送網(wǎng)的功能分層模型圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-10WDM光傳送網(wǎng)的功能分262．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-11WDM光傳送網(wǎng)的邏輯功能模塊圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-11WDM光傳送網(wǎng)的邏輯功272．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-12VWP機(jī)制的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換過程示意圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-12VWP機(jī)制的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換過282．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-13WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-13WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單296.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式2．波長(zhǎng)路由機(jī)制6.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制1．WDM網(wǎng)301．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式(1)光路交換(2)分組交換(3)光突發(fā)交換(4)光分組流交換1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式(1)光路交換311．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-14廣播式星形光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-14廣播式星形光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意321．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-15光分組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-15光分組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)331．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-16光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-16光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)341．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-17光分組流交換數(shù)據(jù)包格式1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-17光分組流交換數(shù)據(jù)包格式352．波長(zhǎng)路由機(jī)制圖6-18WDM網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)通路2．波長(zhǎng)路由機(jī)制圖6-18WDM網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)通路366.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXCWDM已經(jīng)成為光纖通信的主要發(fā)展方向，因而光分插復(fù)用器(OADM)和光數(shù)字交叉連接器OXC將成為光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵器件，其性能直接對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的性能構(gòu)成影響。6.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXCWDM已經(jīng)成371．OADM(1)OADM的功能波長(zhǎng)上、下話路的功能。具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能。具有光中繼放大和功率平衡功能。提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能，支持各種自愈環(huán)。具有多業(yè)務(wù)接入功能。1．OADM(1)OADM的功能381．OADM(2)OADM的基本結(jié)構(gòu)①由分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM②由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM③電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM④由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OADM1．OADM(2)OADM的基本結(jié)構(gòu)391．OADM圖6-19OADM節(jié)點(diǎn)主光通道的體系結(jié)構(gòu)框圖1．OADM圖6-19OADM節(jié)點(diǎn)主光通道的體系結(jié)構(gòu)框圖401．OADM圖6-20基于分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM1．OADM圖6-20基于分波器、空間交換單元和合波器組成411．OADM圖6-21由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)1．OADM圖6-21由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的O421．OADM圖6-22由電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)1．OADM圖6-22由電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)431．OADM圖6-23由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OADM的結(jié)構(gòu)圖1．OADM圖6-23由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OA442．OXC(1)OXC的功能①與SDH網(wǎng)絡(luò)中的DXC設(shè)備的功能相比，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的地位和作用相同，但功能上存在下列區(qū)別。OXC是在光域完成交叉連接功能的，而DXC是在電層上進(jìn)行交叉連接。OXC可以對(duì)不同速率和采用任何傳輸格式的信號(hào)進(jìn)行交叉連接操作；DXC設(shè)備針對(duì)不同傳輸格式和不同傳輸速率的信號(hào)的處理方式不同。DXC受電子速率的限制，交叉連接速率較低；OXC無論在交叉連接速率、接入速率以及總?cè)萘康确矫妫純?yōu)于DXC。OXC中無需進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開銷處理，便于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)(無需更換設(shè)備)，而DXC必須進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開銷處理，在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)必須更換設(shè)備。2．OXC(1)OXC的功能452．OXC(1)OXC的功能②OXC的實(shí)現(xiàn)方式OXC共有三種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長(zhǎng)交叉連接和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換交叉連接。2．OXC(1)OXC的功能462．OXC圖6-24OXC的實(shí)現(xiàn)方式2．OXC圖6-24OXC的實(shí)現(xiàn)方式472．OXC(1)OXC的功能③OXC的主要功能OXC可以在光纖和波長(zhǎng)兩個(gè)層面上為網(wǎng)絡(luò)提供帶寬管理，如動(dòng)態(tài)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)、提供光信道的交叉連接以及本地上、下話路操作、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各個(gè)光纖中的流量分布等。同時(shí)在出現(xiàn)繼纖故障時(shí)，OXC還能提供1+1光復(fù)用段保護(hù)。2．OXC(1)OXC的功能482．OXC(2)OXC結(jié)構(gòu)①基于WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)的OXC②基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC③基于分送耦合開關(guān)的第一類和第二類OXC④基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC⑤完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC(2)OXC結(jié)構(gòu)492．OXC圖6-25OXC的一般結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-25OXC的一般結(jié)構(gòu)502．OXC圖6-26WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的OXC的結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-26WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的OXC512．OXC圖6-27基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-27基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC522．OXC圖6-28基于分送耦合開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-28基于分送耦合開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)532．OXC圖6-29基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-29基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)542．OXC圖6-30完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-30完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)556.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路1．影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素2．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題6.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路1．影響波分561．影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素(1)制作技術(shù)和成本限制(2)串?dāng)_影響(3)穩(wěn)頻(4)阻塞特性1．影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素(1)制作技術(shù)和成本限制572．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題（1）WDM系統(tǒng)中的最小和最大光功率①最小光功率②最大光功率（2）信噪比、通道間隔、總通道數(shù)傳輸距離的影響（3）最大中繼距離的計(jì)算2．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題（1）WDM系統(tǒng)中的最小582．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題圖6-31典型WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題圖6-31典型WDM系統(tǒng)592．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題圖6-32SNR與EDFA級(jí)聯(lián)數(shù)K的關(guān)系2．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題圖6-32SNR與EDF606.4.5WDM網(wǎng)絡(luò)的生存性1．網(wǎng)絡(luò)生存性的概念2．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)6.4.5WDM網(wǎng)絡(luò)的生存性1．網(wǎng)絡(luò)生存性的概念611．網(wǎng)絡(luò)生存性的概念網(wǎng)絡(luò)的生存性是指網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)受各種故障(網(wǎng)絡(luò)失效和設(shè)備失效)后能夠維持可接受業(yè)務(wù)質(zhì)量的能力。經(jīng)常出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障包括以下幾種。設(shè)備故障鏈路故障軟件故障1．網(wǎng)絡(luò)生存性的概念網(wǎng)絡(luò)的生存性是指網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)受各種故障(網(wǎng)絡(luò)622．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)為了保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作，必須建立一個(gè)具有快速、可靠的交叉連接機(jī)制和重選路由技術(shù)的保護(hù)倒換方案。就網(wǎng)絡(luò)生存性而言，它包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：保護(hù)和恢復(fù)。(1)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)分類(2)網(wǎng)絡(luò)生存性性能指標(biāo)2．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)632．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)（1）保護(hù)恢復(fù)技術(shù)分類按網(wǎng)絡(luò)中所使用的協(xié)議層次進(jìn)行劃分：IP層恢復(fù)技術(shù)ATM層恢復(fù)技術(shù)SDH層恢復(fù)技術(shù)光層恢復(fù)技術(shù)WDM網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)方案又可分為保護(hù)倒換和利用OXC重新選路進(jìn)行業(yè)務(wù)恢復(fù)兩種。2．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)（1）保護(hù)恢復(fù)技術(shù)分類642．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)(2)網(wǎng)絡(luò)生存性性能指標(biāo)冗余度是指網(wǎng)絡(luò)中總的空閑容量與總工作容量之比?；謴?fù)率是指已恢復(fù)的通道數(shù)占原來失效的總通道數(shù)的比例?；謴?fù)時(shí)間是與恢復(fù)率有關(guān)的指標(biāo)，它是指在以一定恢復(fù)率為目標(biāo)的情況下，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)所需要的時(shí)間。2．網(wǎng)絡(luò)生存性策略——保護(hù)和恢復(fù)(2)網(wǎng)絡(luò)生存性性能指標(biāo)653．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)(1)WDM系統(tǒng)線路保護(hù)方式①基于單個(gè)波長(zhǎng)的、在SDH層上實(shí)現(xiàn)的1+1或1∶n保護(hù)②光復(fù)用段保護(hù)(OMSP)(2)WDM環(huán)網(wǎng)的保護(hù)①WDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的分類②兩纖環(huán)(3)網(wǎng)狀網(wǎng)的OXC保護(hù)3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)(1)WDM系統(tǒng)線路保護(hù)方式663．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-33采用分路器和光開光復(fù)用段保護(hù)(OMSP)3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-33采用分路器和光開光復(fù)用段保護(hù)673．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-34兩纖單向配置環(huán)3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-34兩纖單向配置環(huán)683．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-35兩纖雙向配置環(huán)(集中波長(zhǎng)產(chǎn)生)3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-35兩纖雙向配置環(huán)(集中波長(zhǎng)產(chǎn)生693．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-36OXC節(jié)點(diǎn)的保護(hù)示意圖3．WDM網(wǎng)絡(luò)保護(hù)圖6-36OXC節(jié)點(diǎn)的保護(hù)示意圖70第6章波分復(fù)用6.1波分復(fù)用的基本概念6.2波分復(fù)用技術(shù)6.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.4基于WDM的光傳送網(wǎng)第6章波分復(fù)用6.1波分復(fù)用的基本概念716.1波分復(fù)用的基本概念光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為：光波復(fù)用和光信號(hào)復(fù)用兩大類。光波復(fù)用包括波分復(fù)用(WDM)和空分復(fù)用(SDM)，光信號(hào)復(fù)用包括光時(shí)分復(fù)用(OTDM)和光頻分復(fù)用(OFDM)，此外還有光碼分復(fù)用(OCDMA)。6.1波分復(fù)用的基本概念光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為：光波復(fù)用721．光波復(fù)用(1)波分復(fù)用（WDM）光波分復(fù)用是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合，并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端通過解復(fù)用器對(duì)各種波長(zhǎng)的光載波信號(hào)進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步的處理，使原信號(hào)復(fù)原，這種復(fù)用技術(shù)不僅適用于單?；蚨嗄９饫w通信系統(tǒng)，同時(shí)也適用于單向或雙向傳輸。(2)空分復(fù)用（SDM）空分復(fù)用就是利用空間分割，根據(jù)需要構(gòu)成不同的信道進(jìn)行光復(fù)用的一種復(fù)用技術(shù)。1．光波復(fù)用(1)波分復(fù)用（WDM）732．光信號(hào)復(fù)用(1)光頻分復(fù)用（OFDM）當(dāng)光載波之間的間隔較小時(shí)，用波長(zhǎng)來衡量其間隔就很不方便，所以對(duì)于波長(zhǎng)間隔小于1nm的系統(tǒng)習(xí)慣稱為OFDM系統(tǒng)。(2)光時(shí)分復(fù)用（OTDM）OTDM是指可以將多個(gè)高速電調(diào)制信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為等速率的光信號(hào)，然后在光層上利用超窄光脈沖進(jìn)行時(shí)域復(fù)用。(3)OCDMA在OCDMA通信系統(tǒng)中，每個(gè)用戶都擁有一個(gè)惟一的地址碼，該碼是一組光正交碼中的一個(gè)。2．光信號(hào)復(fù)用(1)光頻分復(fù)用（OFDM）746.2光波分復(fù)用技術(shù)6.2.1WDM、DWDM和CWDM6.2.2WDM的特點(diǎn)6.2.3WDM與光纖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求6.2光波分復(fù)用技術(shù)6.2.1WDM、DWDM和CWDM756.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM和CWDM技術(shù)實(shí)際上它們是同一種技術(shù)，只是通道間隔不同。WDM系統(tǒng)的通道間隔為幾十納米以上，例如最早的1310/1550nm兩波長(zhǎng)系統(tǒng)，它們之間的波長(zhǎng)間隔達(dá)兩百多納米，這是在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下所能實(shí)現(xiàn)的WDM系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是EDFA（摻鉺光纖放大器）的商用化，使WDM系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。6.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM和CWDM技術(shù)766.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-1WDM系統(tǒng)的頻譜分布圖6.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-1WDM系統(tǒng)的776.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM是密集波分復(fù)用的英文縮寫。DWDM系統(tǒng)是一種波長(zhǎng)間隔更緊密的WDM系統(tǒng)。所謂密集是針對(duì)波長(zhǎng)間隔而言的，而且DWDM技術(shù)其實(shí)是WDM技術(shù)的一種具體表現(xiàn)形式。為了滿足接入網(wǎng)應(yīng)用的要求，因而近來流行一種稱為粗波分復(fù)用的技術(shù)，即CWDM技術(shù)。6.2.1WDM、DWDM和CWDMDWDM是密集波分復(fù)用786.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-21550nmDWDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖6.2.1WDM、DWDM和CWDM圖6-21550nm796.2.1WDM、DWDM和CWDMCWDM系統(tǒng)是在1530～1560nm的頻譜范圍內(nèi)每隔10nm分配一個(gè)波長(zhǎng)。無論是DWDM，還是CWDM，它們的本質(zhì)都是相同的，即都是建立在頻譜分割基礎(chǔ)之上的不同表述形式。WDM系統(tǒng)中光波長(zhǎng)區(qū)的分配問題。6.2.1WDM、DWDM和CWDMCWDM系統(tǒng)是在15806.2.2WDM的特點(diǎn)（1）光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高（2）提高光纖的頻帶利用率（3）降低對(duì)器件的速率要求（4）提供透明的傳送通道（5）可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng)（6）存在插入損耗和串光問題6.2.2WDM的特點(diǎn)（1）光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小816.2.3WDM與光纖圖6-3WDM與光纖特性6.2.3WDM與光纖圖6-3WDM與光纖特性826.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求1．對(duì)光源的要求(1)激光器的輸出波長(zhǎng)保持穩(wěn)定(2)激光器應(yīng)具有比較大的色散容納值(3)采用外調(diào)制技術(shù)2．對(duì)光檢測(cè)器的要求光檢測(cè)器應(yīng)具有多波長(zhǎng)檢測(cè)能力。6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求1．對(duì)光源的要求836.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-4溫度反饋控制原理示意圖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-4溫度反饋846.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-5波長(zhǎng)反饋控制原理示意圖6.2.4WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求圖6-5波長(zhǎng)反饋856.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式6.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道6.3波分復(fù)用系統(tǒng)6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)866.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖（單向）6.3.1波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意876.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式1．單向結(jié)構(gòu)2．雙向結(jié)構(gòu)6.3.2WDM系統(tǒng)的基本應(yīng)用形式1．單向結(jié)構(gòu)881．單向結(jié)構(gòu)圖6-7單向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)1．單向結(jié)構(gòu)圖6-7單向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)892．雙向結(jié)構(gòu)圖6-8雙向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)2．雙向結(jié)構(gòu)圖6-8雙向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)906.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道隨著EDFA的商用化進(jìn)程的發(fā)展，在WDM系統(tǒng)中通常使用EDFA作為中繼器，這樣使無電中繼距離大大提高，因而在WDM系統(tǒng)中的監(jiān)控內(nèi)容增加了對(duì)EDFA的監(jiān)控與管理的內(nèi)容。在WDM系統(tǒng)中是通過增加一個(gè)新的波長(zhǎng)來對(duì)EDFA的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。除監(jiān)控線路中的EDFA之外，WDM系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)完成對(duì)各波道工作狀態(tài)的監(jiān)控。監(jiān)控信號(hào)所傳信息包括幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等。6.3.3WDM系統(tǒng)中的光監(jiān)控信道隨著EDFA的商用化進(jìn)916.4基于WDM的光傳送網(wǎng)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)6.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制6.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXC6.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路6.4.5WDM網(wǎng)絡(luò)的生存性6.4基于WDM的光傳送網(wǎng)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)926.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)6.4.1WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的931．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系圖6-9通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1．光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系圖6-9通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)942．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)(1)分層結(jié)構(gòu)(2)光通道網(wǎng)絡(luò)①光通道層的邏輯功能模型②光復(fù)用段層的邏輯功能塊模型(3)WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)(1)分層結(jié)構(gòu)952．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-10WDM光傳送網(wǎng)的功能分層模型圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-10WDM光傳送網(wǎng)的功能分962．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-11WDM光傳送網(wǎng)的邏輯功能模塊圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-11WDM光傳送網(wǎng)的邏輯功972．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-12VWP機(jī)制的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換過程示意圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-12VWP機(jī)制的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換過982．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-13WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元連接模型圖2．WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)圖6-13WDM光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單996.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式2．波長(zhǎng)路由機(jī)制6.4.2WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長(zhǎng)路由機(jī)制1．WDM網(wǎng)1001．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式(1)光路交換(2)分組交換(3)光突發(fā)交換(4)光分組流交換1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式(1)光路交換1011．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-14廣播式星形光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-14廣播式星形光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意1021．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-15光分組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-15光分組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1031．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-16光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-16光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1041．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-17光分組流交換數(shù)據(jù)包格式1．WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式圖6-17光分組流交換數(shù)據(jù)包格式1052．波長(zhǎng)路由機(jī)制圖6-18WDM網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)通路2．波長(zhǎng)路由機(jī)制圖6-18WDM網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)通路1066.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXCWDM已經(jīng)成為光纖通信的主要發(fā)展方向，因而光分插復(fù)用器(OADM)和光數(shù)字交叉連接器OXC將成為光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵器件，其性能直接對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的性能構(gòu)成影響。6.4.3WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM和OXCWDM已經(jīng)成1071．OADM(1)OADM的功能波長(zhǎng)上、下話路的功能。具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能。具有光中繼放大和功率平衡功能。提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能，支持各種自愈環(huán)。具有多業(yè)務(wù)接入功能。1．OADM(1)OADM的功能1081．OADM(2)OADM的基本結(jié)構(gòu)①由分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM②由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM③電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM④由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OADM1．OADM(2)OADM的基本結(jié)構(gòu)1091．OADM圖6-19OADM節(jié)點(diǎn)主光通道的體系結(jié)構(gòu)框圖1．OADM圖6-19OADM節(jié)點(diǎn)主光通道的體系結(jié)構(gòu)框圖1101．OADM圖6-20基于分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM1．OADM圖6-20基于分波器、空間交換單元和合波器組成1111．OADM圖6-21由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)1．OADM圖6-21由耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的O1121．OADM圖6-22由電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)1．OADM圖6-22由電聲光可調(diào)濾波器構(gòu)成的OADM結(jié)構(gòu)1131．OADM圖6-23由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OADM的結(jié)構(gòu)圖1．OADM圖6-23由波長(zhǎng)光柵路由器(WGR)構(gòu)成的OA1142．OXC(1)OXC的功能①與SDH網(wǎng)絡(luò)中的DXC設(shè)備的功能相比，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的地位和作用相同，但功能上存在下列區(qū)別。OXC是在光域完成交叉連接功能的，而DXC是在電層上進(jìn)行交叉連接。OXC可以對(duì)不同速率和采用任何傳輸格式的信號(hào)進(jìn)行交叉連接操作；DXC設(shè)備針對(duì)不同傳輸格式和不同傳輸速率的信號(hào)的處理方式不同。DXC受電子速率的限制，交叉連接速率較低；OXC無論在交叉連接速率、接入速率以及總?cè)萘康确矫妫純?yōu)于DXC。OXC中無需進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開銷處理，便于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)(無需更換設(shè)備)，而DXC必須進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)同步與開銷處理，在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)必須更換設(shè)備。2．OXC(1)OXC的功能1152．OXC(1)OXC的功能②OXC的實(shí)現(xiàn)方式OXC共有三種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長(zhǎng)交叉連接和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換交叉連接。2．OXC(1)OXC的功能1162．OXC圖6-24OXC的實(shí)現(xiàn)方式2．OXC圖6-24OXC的實(shí)現(xiàn)方式1172．OXC(1)OXC的功能③OXC的主要功能OXC可以在光纖和波長(zhǎng)兩個(gè)層面上為網(wǎng)絡(luò)提供帶寬管理，如動(dòng)態(tài)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)、提供光信道的交叉連接以及本地上、下話路操作、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各個(gè)光纖中的流量分布等。同時(shí)在出現(xiàn)繼纖故障時(shí)，OXC還能提供1+1光復(fù)用段保護(hù)。2．OXC(1)OXC的功能1182．OXC(2)OXC結(jié)構(gòu)①基于WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)的OXC②基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC③基于分送耦合開關(guān)的第一類和第二類OXC④基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC⑤完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC(2)OXC結(jié)構(gòu)1192．OXC圖6-25OXC的一般結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-25OXC的一般結(jié)構(gòu)1202．OXC圖6-26WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的OXC的結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-26WDM技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的OXC1212．OXC圖6-27基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-27基于空分技術(shù)和可調(diào)光濾波器技術(shù)的OXC1222．OXC圖6-28基于分送耦合開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-28基于分送耦合開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)1232．OXC圖6-29基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-29基于平行波長(zhǎng)的開關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)1242．OXC圖6-30完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)2．OXC圖6-30完全基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)1256.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路1．影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素2．與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)問題6.4.4采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路1．影響波分1261．影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素(1)制作技術(shù)和成本限制(2)