光纖通信系統(tǒng)及設(shè)計(jì)

光纖通信系統(tǒng)及設(shè)計(jì)第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日6.1IM-DD數(shù)字光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.1.1總體設(shè)計(jì)考慮

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)一般采用強(qiáng)度調(diào)制、直接檢波的方式，即IM-DD方式。任何復(fù)雜的通信系統(tǒng)，其基本單元都是點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸鏈路。它包括三大部分，即光發(fā)送機(jī)，光接收機(jī)和光纖線路。每一部分都涉及許多的光電器件，所以對(duì)鏈路的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，而每個(gè)元器件的選擇都要經(jīng)過若干次的反復(fù)。這里僅對(duì)原則性的問題作一下介紹。第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日

光纖通信系統(tǒng)的基本要求有以下幾點(diǎn)：

(1)預(yù)期的傳輸距離。

(2)信道帶寬或碼速率。

(3)系統(tǒng)性能（誤碼率，信噪比）。為了達(dá)到這些要求，需要對(duì)以下一些要素進(jìn)行考慮：

光纖：需要考慮選用單模還是多模光纖，需要考慮的設(shè)計(jì)參數(shù)有：纖芯尺寸、纖芯折射率分布、光纖的帶寬或色散特性、損耗特性。光源：可以使用LED或LD，光源器件的參數(shù)有發(fā)射功率、發(fā)射波長(zhǎng)、發(fā)射頻譜寬度等。

檢測(cè)器：可以使用PIN組件或APD組件，主要參數(shù)有工作波長(zhǎng)、響應(yīng)度、接收靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等。第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日6.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、線路路由選擇一般可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)在通信網(wǎng)中的位置、功能和作用，根據(jù)承載業(yè)務(wù)的生存性要求等選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。一般位于骨干網(wǎng)中的、網(wǎng)絡(luò)生存性要求較高的網(wǎng)絡(luò)適合采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌晃挥诔怯蚓W(wǎng)的、網(wǎng)絡(luò)生存性要求較高的網(wǎng)絡(luò)適合采用環(huán)形拓?fù)洌晃挥诮尤刖W(wǎng)的、網(wǎng)絡(luò)生存性要求不高而要求成本盡可能低廉的網(wǎng)絡(luò)適合采用星形拓?fù)浠驑湫瓮負(fù)?。?jié)點(diǎn)之間的光纜線路路由選擇要服從通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的整體規(guī)劃，要兼顧當(dāng)前和未來的需求，而且要便于施工和維護(hù)。選定路由的原則：線路盡量短直、地段穩(wěn)定可靠、與其他線路配合最佳、維護(hù)管理方便。第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.確定傳輸體制、網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)容量的確定

準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)：主要適用于中、低速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。同步數(shù)字系列(SDH)：不僅適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，而且適合于多點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。20世紀(jì)90年代中期，SDH設(shè)備已經(jīng)成熟并在通信網(wǎng)中大量使用，由于SDH設(shè)備良好的兼容性和組網(wǎng)的靈活性，新建設(shè)的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)一般都應(yīng)選擇能夠承載多業(yè)務(wù)的下一代SDH設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)容量一般按網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)運(yùn)行后的幾年里所需能量來確定，而且網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)應(yīng)方便擴(kuò)容以滿足未來容量需求。目前城域網(wǎng)中系統(tǒng)的單波長(zhǎng)速率通常為2.5Gbit/s、骨干網(wǎng)單波長(zhǎng)速率通常為10Gbit/s，而且根據(jù)容量的需求采用幾波到幾十波的波分復(fù)用。

第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日

3.工作波長(zhǎng)的確定

工作波長(zhǎng)可根據(jù)通信距離和通信容量進(jìn)行選擇。如果是短距離小容量的系統(tǒng)，則可以選擇短波長(zhǎng)范圍，即800～900nm。如果是長(zhǎng)距離大容量的系統(tǒng)，則選用長(zhǎng)波長(zhǎng)的傳輸窗口，即1310nm和1550nm，因?yàn)檫@兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)具有較低的損耗和色散。

另外，還要注意所選用的波長(zhǎng)區(qū)具有可供選擇的相應(yīng)器件。第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日

4.光纖/光纜的選擇

光纖有多模光纖和單模光纖，并有階躍型和漸變型折射率分布。對(duì)于短距離傳輸和短波長(zhǎng)系統(tǒng)可以用多模光纖。對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸和長(zhǎng)波長(zhǎng)系統(tǒng)一般使用單模光纖。目前可選擇的單模光纖有G.652，G.653，G.654，G.655等。

G.652光纖/光纜對(duì)于1310nm波段是最佳選擇，是目前最常用的單模光纖。主要應(yīng)用于城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，不需采用大復(fù)用路數(shù)密集波分復(fù)用的骨干網(wǎng)也常采用G.652光纖/光纜。

第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日

G.653光纖/光纜是1550nm波長(zhǎng)性能最佳的單模光纖/光纜；G.653光纖將零色散波長(zhǎng)由1310nm移到最低衰減的1550nm波長(zhǎng)區(qū)。主要應(yīng)用于在1550nm波長(zhǎng)區(qū)開通長(zhǎng)距離10Gbit/s以上速率的系統(tǒng)。但由于工作波長(zhǎng)零色散區(qū)的非線性影響，不支持波分復(fù)用系統(tǒng)，故G.653光纖僅用于單信道高速率系統(tǒng)。目前新建或改建的大容量光纖傳輸系統(tǒng)均為波分復(fù)用系統(tǒng)，G.653光纖基本不采用。

G.654光纖/光纜是1550nm波長(zhǎng)衰減最小的單模光纖，一般多用于長(zhǎng)距離海底光纜系統(tǒng)，陸地傳輸一般不采用。

G.655光纖是非零色散位移單模光纖，適合應(yīng)用于采用密集波分復(fù)用的大容量的骨干網(wǎng)中。第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

光纖/光纜是傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，光纜網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃必須要考慮在未來15-20年的壽命期內(nèi)仍能滿足傳輸容量和速率的發(fā)展需要。另外，光纖的選擇也與光源有關(guān)，LED與單模光纖的耦合率很低，所以LED一般用多模光纖，但1310nm的邊發(fā)光二極管與單模光纖的耦合取得了進(jìn)展。另外，對(duì)于傳輸距離為數(shù)百米的系統(tǒng)，可以用塑料光纖配以LED。第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日5.光源的選擇

選擇LED還是LD，需要考慮一些系統(tǒng)參數(shù)，比如色散、碼速率、傳輸距離和成本等。LED輸出頻譜的譜寬比起LD來寬得多，這樣引起的色散較大，使得LED的傳輸容量較低，限制在2500（Mb/s）·km以下（1310nm）；而LD的譜線較窄，傳輸容量可達(dá)500（Gb/s）·km（1550nm）。典型情況下，LD耦合進(jìn)光纖中的光功率比LED高出10～15dB,因此會(huì)有更大的無中繼傳輸距離。但是LD的價(jià)格比較昂貴，發(fā)送電路復(fù)雜，并且需要自動(dòng)功率和溫度控制電路。而LED價(jià)格便宜，線性好，對(duì)溫度不敏感，線路簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)電路時(shí)需要綜合考慮這些因素。

第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日

6.光檢測(cè)器的選擇

選擇檢測(cè)器需要看系統(tǒng)在滿足特定誤碼率的情況下所需的最小接收光功率，即接收機(jī)的靈敏度，此外還要考慮檢測(cè)器的可靠性、成本和復(fù)雜程度。

PIN-PD比APD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度特性更加穩(wěn)定，成本低廉，低速率小容量系統(tǒng)采用LED+PIN-PD組合。若要檢測(cè)極其微弱的信號(hào)，還需要靈敏度較高的APD，高速率大容量系統(tǒng)采用LD+APD組合。第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

7.估算中繼距離估算中繼距離：根據(jù)影響傳輸距離的主要因素（損耗和色散）來估算。以上是設(shè)計(jì)步驟的主要內(nèi)容，另外還有光纖線路碼型設(shè)計(jì)的問題。

中心問題：確定中繼距離。尤其對(duì)長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)，中繼距離設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)效益影響很大。第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日

6.1.3最大中繼距離光傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方法

光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：最壞值設(shè)計(jì)法和統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)法。

使用最壞值設(shè)計(jì)時(shí)，所有考慮在內(nèi)的參數(shù)都以最壞的情況考慮。用這種方法設(shè)計(jì)出來的指標(biāo)一定滿足系統(tǒng)要求，系統(tǒng)的可靠性較高，但由于在實(shí)際應(yīng)用中所有參數(shù)同時(shí)取最壞值的概率非常小，所以這種方法的富余度較大，總成本偏高。

統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)方法是按各參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布特性取值的，即通過事先確定一個(gè)系統(tǒng)的可靠性代價(jià)來換取較長(zhǎng)的中繼距離。這種方法考慮各參數(shù)統(tǒng)計(jì)分布時(shí)較復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性不如最壞值法，但成本相對(duì)較低，中繼距離可以有所延長(zhǎng)。第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

另外也可以綜合考慮這兩種方法，部分參數(shù)值按最壞值處理，部分參數(shù)取統(tǒng)計(jì)值，從而得到相對(duì)穩(wěn)定，成本適中，計(jì)算簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。(聯(lián)合設(shè)計(jì)法)

中繼距離的設(shè)計(jì)分兩種情況討論：一個(gè)光纖鏈路，如果損耗是限制光中繼距離的主要因素，則這個(gè)系統(tǒng)就是損耗受限的系統(tǒng)；如果光信號(hào)的色散展寬最終成為限制系統(tǒng)中繼距離的主要因素，則這個(gè)系統(tǒng)就是色散受限的系統(tǒng)。

第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

T′,T:

光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接分接設(shè)備的接口；Tx:

光發(fā)射機(jī)或中繼器發(fā)射端；Rx:

光接收機(jī)或中繼器接收端；C1,C2:

光纖連接器；S:

靠近Tx的連接器C1的接收端；R:

靠近Rx的連接器C2的發(fā)射端；S-R:

光纖線路，包括接頭。1.中繼距離受損耗的限制圖示出了無中繼器和中間有一個(gè)中繼器的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)的示意圖:(a)無中繼器；(b)一個(gè)中繼器

第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日

如果系統(tǒng)傳輸速率較低，光纖損耗系數(shù)較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制。在這種情況下，要求S和R兩點(diǎn)之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即

式中，Pt為平均發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm)，αc

為連接器損耗(dB/對(duì))，Me為系統(tǒng)余量(dB)，αf為光纖損耗系數(shù)(dB/km),αs為每km光纖平均接頭損耗(dB/km),αm為每km光纖線路損耗余量(dB/km),L為中繼距離(km)?；虻谑?，共四十三頁，2022年，8月28日

平均發(fā)射光功率Pt取決于所用光源，對(duì)單模光纖通信系統(tǒng)，LD的平均發(fā)射光功率一般為-3～-9dBm,LED平均發(fā)射光功率一般為-20～-25dBm。

光接收機(jī)靈敏度Pr取決于光檢測(cè)器和前置放大器的類型，并受誤碼率的限制，隨傳輸速率而變化。表:示出長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)BERav≤1×10-10時(shí)的接收靈敏度Pr。-30-33PIN-FETAPD13104139.264-37-42PIN-FETAPD1310139.264-41PIN-FET131034.368-49PIN13108.448靈敏度Pr/dBm光檢測(cè)器標(biāo)稱波長(zhǎng)/nm傳輸速率/（Mbs-1）第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日

連接器損耗一般為0.3～1dB/對(duì)。設(shè)備余量Me包括由于時(shí)間和環(huán)境的變化而引起的發(fā)射光功率和接收靈敏度下降，以及設(shè)備內(nèi)光纖連接器性能劣化，Me一般不小于3dB。光纖損耗系數(shù)αf取決于光纖類型和工作波長(zhǎng)，例如單模光纖在1310nm,αf為0.4～0.45dB/km;在1550nm,αf為0.22～0.25dB/km。光纖損耗余量αm一般為0.1～0.2dB/km,但一個(gè)中繼段總余量不超過5dB。平均接頭損耗可取0.05dB/個(gè)，每千米光纖平均接頭損耗αs可根據(jù)光纜生產(chǎn)長(zhǎng)度計(jì)算得到。第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

2.中繼距離受色散(帶寬)的限制

如果系統(tǒng)的傳輸速率較高，光纖線路色散較大，中繼距離主要受色散(帶寬)的限制。

為使光接收機(jī)靈敏度不受損傷，保證系統(tǒng)正常工作，必須對(duì)光纖線路總色散(總帶寬)進(jìn)行規(guī)范。

對(duì)于數(shù)字光纖線路系統(tǒng)而言，色散增大，意味著數(shù)字脈沖展寬增加，因而在接收端要發(fā)生碼間干擾，使接收靈敏度降低，或誤碼率增大。嚴(yán)重時(shí)甚至無法通過均衡來補(bǔ)償，使系統(tǒng)失去設(shè)計(jì)的性能。第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日

g(t)=exp

式中σ為均方根(rms)脈沖寬度。把σ/T=a定義為相對(duì)均方根脈沖寬度，碼間干擾δ的定義如圖所示。得到：

設(shè)傳輸速率為fb=1/T，發(fā)射脈沖為半占空歸零(RZ)碼，輸出脈沖為高斯波形，如圖所示。高斯波形可以表示為：

高斯波形的碼間干擾

第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日

美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室的早期研究中，曾建議采用下列標(biāo)準(zhǔn)來考查光纖線路色散對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的限制。當(dāng)a=0.25時(shí)，碼間干擾δ只有峰值的0.034%，完全可以忽略不計(jì)。當(dāng)a=0.5時(shí)，δ增加到13.5%，此時(shí)功率代價(jià)為7～8dB，難以通過均衡進(jìn)行補(bǔ)償。一般系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取a=0.25～0.35，功率代價(jià)不超過2dB。第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

為確定中繼距離和光纖線路色散(帶寬)的關(guān)系，把輸出脈沖用半高全寬度(FWHM)τ表示，即

式中,τ=σ/0.4247,σ=aT,a為相對(duì)均方根（rms）脈沖寬度，T=1/fb，fb為系統(tǒng)的比特傳輸速率。Δτf為光纖線路脈沖展寬(FWHM)，取決于所用光纖類型和色散特性。第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日對(duì)于多模光纖系統(tǒng)，色散特性通常用3dB帶寬表示()。因此，Δτf=0.44/B,B為長(zhǎng)度等于L的光纖線路總帶寬，它與單位長(zhǎng)度光纖帶寬的關(guān)系為B=B1/Lγ。

B1為1km光纖的帶寬，通常由測(cè)試確定。γ=0.5～1,稱為串接因子，取決于系統(tǒng)工作波長(zhǎng)，光纖類型和線路長(zhǎng)度。把這些關(guān)系代入式：并取a=0.25～0.35，得到光纖線路總帶寬B和速率fb的關(guān)系為：B=(0.83～0.56)fb第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

中繼距離L與1km光纖帶寬B1的關(guān)系為B1=BLγ,所以L=［（1.21～1.78）Ｂ1/fb］1/γ

由此可見，中繼距離L與傳輸速率fb的乘積取決于1km光纖的帶寬(色散)，這個(gè)乘積反映了光纖通信系統(tǒng)的技術(shù)水平?；?qū)懗蒐γfb=(1.21～1.78)B1

第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

對(duì)于單模光纖系統(tǒng)，Δτf=2.355σf,σf為光纖線路均方根（rms）脈沖展寬。

σf=|C0|σλL,C0=C(λ0)為在光源中心波長(zhǎng)λ0光纖的色散(ps/(nm·km))，σλ為光源譜線寬度(nm)，L為光纖線路長(zhǎng)度(km)。

把這些關(guān)系式代入式得到一個(gè)簡(jiǎn)明的公式。設(shè)取a=σ/T=0.25，得到中繼距離：第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日

在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)原CCITT建議，對(duì)于實(shí)際的單模光纖通信系統(tǒng)，受色散限制的中繼距離L可以表示為：

式中,

是線路碼速率(Mb/s)，與系統(tǒng)比特速率不同，它要隨線路碼型的不同而有所變化。C0是光纖的色散系數(shù)(ps/(nm·km))，它取決于工作波長(zhǎng)附近的光纖色散特性。σλ為光源譜線寬度(nm)，對(duì)多縱模激光器(MLM-LD)，為rms寬度，對(duì)單縱模激光器(SLM-LD),為峰值下降20dB的寬度。ε是與功率代價(jià)和光源特性有關(guān)的參數(shù)，對(duì)于MLM-LD,ε=0.115,對(duì)于SLM-LD，ε=0.306。第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日

3.舉例

光纖通信系統(tǒng)的中繼距離受損耗限制時(shí)由式確定；中繼距離受色散限制時(shí)；多模光纖：

單模光纖：確定。

從損耗限制和色散限制兩個(gè)計(jì)算結(jié)果中，選取較短的距離，作為中繼距離計(jì)算的最終結(jié)果。第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日以140Mb/s單模光纖通信系統(tǒng)為例計(jì)算中繼距離設(shè)系統(tǒng)平均發(fā)射功率Pt=-3dBm,接收靈敏度Pr=-42dBm，設(shè)備余量Me=3dB，連接器損耗αc=0.3dB/對(duì)，光纖損耗系數(shù)αf=0.35dB/km,光纖余量αm=0.1dB/km，每km光纖平均接頭損耗αs=0.03dB/km。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，得到中繼距離：第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

又設(shè)線路碼型為5B6B,線路碼速率Ｆb=140×(6/5)=168Mb/s,|C0|=3.0ps/(nm·km)，σλ=2.5nm。根據(jù)這些數(shù)據(jù)得到中繼距離：

在工程設(shè)計(jì)中，中繼距離應(yīng)取74km。在本例中中繼距離主要受損耗限制。但是，如果假設(shè)|C0|=3.5ps/(nm·km)，σλ=3nm，而上述其他參數(shù)不變，計(jì)算得到的中繼距離L≈65km，則此時(shí)中繼距離主要受色散限制，中繼距離應(yīng)確定為65km。第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日6.2WDM+EDFA數(shù)字光纖鏈路

光波分復(fù)用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing）技術(shù)是高速全光通信中傳輸容量潛力最大的一種多信道復(fù)用方式。它可以在一根光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來，耦合到光纜線路中在同一根光纖上傳輸，在接收端將組合的光波長(zhǎng)分開，不同波長(zhǎng)的信號(hào)送入不同的終端。

EDFA是這種多波長(zhǎng)系統(tǒng)走向?qū)嵱没年P(guān)鍵技術(shù)，它可以在幾個(gè)太赫茲的波長(zhǎng)范圍內(nèi)同時(shí)給多個(gè)波長(zhǎng)提供增益。第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日

1.波分復(fù)用系統(tǒng)的基本形式

WDM系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)基本上有以下兩種形式。

1)多路復(fù)用雙纖單向傳輸如圖示，N個(gè)不同波長(zhǎng)的發(fā)送機(jī)經(jīng)過復(fù)用器M耦合到一根光纖中進(jìn)行傳輸。在接收端經(jīng)過解復(fù)用器D把不同波長(zhǎng)分離開，送到不同的光接收機(jī)。

第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

2)光雙向單纖傳輸如圖所示，在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸。MD是具有波長(zhǎng)選路功能的復(fù)用/解復(fù)用器。其中λ1和λ2是兩個(gè)不同方向的光信號(hào)。也可以實(shí)現(xiàn)λ1,…，λn為一個(gè)方向，而λn+1，…,λ2n為另一個(gè)方向的多波長(zhǎng)雙向傳輸。T1R1MDR1T2MDl1l2l1l2l1l2第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日

根據(jù)波分復(fù)用器和系統(tǒng)應(yīng)用需求的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，可分為三類：稀疏或粗波復(fù)用CWDM，通道數(shù)2—8個(gè)，通道間隔10—100nm；密集波分復(fù)用DWDM，通道數(shù)8—32個(gè)，通道間隔1—10nm，現(xiàn)在商用系統(tǒng)較多使用8個(gè)、16個(gè)和32個(gè)復(fù)用通道；致密波分復(fù)用或稱光頻分復(fù)用OFDM，通道數(shù)40—1000個(gè)，通道間隔0.1—1nm，是進(jìn)一步發(fā)展的方向。第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

2.波分復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

(1)提高了光纖的頻帶利用率。過去的通信系統(tǒng)只能在一根光纖中傳輸一個(gè)光波長(zhǎng)的信號(hào)，但光纖本身在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)具有很寬的低損耗區(qū)，而波分復(fù)用技術(shù)提高了低損耗區(qū)的利用率，降低了傳輸成本。

(2)對(duì)不同的信號(hào)具有很好的兼容性。利用WDM技術(shù)，不同性質(zhì)的信號(hào)（音頻、視頻、數(shù)據(jù)、文字、圖像等）可以調(diào)制在不同的波長(zhǎng)上，各個(gè)波長(zhǎng)相互獨(dú)立，對(duì)數(shù)據(jù)格式、速率的傳輸是透明的，因此可以同時(shí)進(jìn)行傳輸。第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

(3)節(jié)約投資?？梢詫?shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸，對(duì)于全雙工通信可以節(jié)約大量的線路資源，并且如果現(xiàn)有線路的富余度允許，可以在現(xiàn)有的線路上方便地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，而不必對(duì)原系統(tǒng)做較大改動(dòng)。

(4)降低光電器件的超高速要求。使用WDM技術(shù)，可適當(dāng)降低對(duì)器件高速響應(yīng)的要求而同時(shí)又實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。

(5)可以靈活組網(wǎng)。使用WDM技術(shù)選路，可以在不改變光纖設(shè)施的條件下，調(diào)整光通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在通信網(wǎng)設(shè)計(jì)中具有靈活性和自由度，便于對(duì)系統(tǒng)功能和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。

第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日

3.WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

實(shí)際的WDM系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如下圖所示。第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日

?光發(fā)射機(jī)位于WDM系統(tǒng)的發(fā)送端。在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備(如SDH端機(jī))輸出的光信號(hào)，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器(OTU)把符合ITU-TG.957建議的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合ITU-TG.692建議的具有穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。

OTU對(duì)輸入端的信號(hào)波長(zhǎng)沒有特殊要求，可以兼容任意廠家的SDH信號(hào)，其輸出端滿足G.692的光接口，即標(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)和滿足長(zhǎng)距離傳輸要求的光源；利用合波器合成多路光信號(hào)；通過光功率放大器(BA：BoosterAmplifier)放大輸出多路光信號(hào)。要求：發(fā)光波長(zhǎng)可調(diào)，穩(wěn)定性高，譜線窄，消光比高，輸出功率可調(diào)控。第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日

?

用摻鉺光纖放大器(EDFA)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行中繼放大。在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體情況，將EDFA用作“線放(LA：LineAmplifier)”,“功放(BA)”和“前放(PA：Preamplifier)”。在WDM系統(tǒng)中，對(duì)EDFA必須采用增益平坦技術(shù)，使得EDFA對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有接近相同的放大增益。與此同時(shí)，還要考慮到不同數(shù)量的光信道同時(shí)工作的各種情況，保證光信道的增益競(jìng)爭(zhēng)不影響傳輸性能。在接收端，光前置放大器(PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號(hào)，分波器從主信道光信號(hào)中分出特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。接收機(jī)不但要滿足一般接收機(jī)對(duì)光信號(hào)靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號(hào)，要有足夠的帶寬。

第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

?光監(jiān)控信道(OpticalSupervisoryChannel)的主要功能是：

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端，插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長(zhǎng)為λs(1510nm)的光監(jiān)控信號(hào)，與主信道的光信號(hào)合波輸出；在接收端，將接收到的光信號(hào)分離，輸出λs(1510nm)波長(zhǎng)的光監(jiān)控信號(hào)和業(yè)務(wù)信道光信號(hào)。

幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳送的。

?

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或接收來自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)相連。第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日

目前國(guó)際上已商用的系統(tǒng)有：4×2.5Gb/s(10Gb/s),8×2.5Gb/s(20Gb/s),16×2.5Gb/s(40Gb/s),40×2.5Gb/s(100Gb/s),32×10Gb/s(320Gb/s),40×10Gb/s(400Gb/s)。

實(shí)驗(yàn)室已實(shí)現(xiàn)了82×40Gb/s(3.28Tb/s)的速率，傳輸距離達(dá)3×100km=300km。

OFC2000(OpticalFiberCommunicationConference)提供的情況有：

①BellLabs:82路×40Gb/s=3.28Tb/s在3×100km=300km的TrueWave