光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SDH與DWDM第5章課件

第五章DWDM技術(shù)概述第五章DWDM技術(shù)概述本章內(nèi)容簡介

DWDM技術(shù)提出的背景DWDM技術(shù)的概念及其技術(shù)特點DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備DWDM系統(tǒng)的分類本章內(nèi)容簡介

DWDM技術(shù)提出的背景學習重點與要求重點和難點：WDM復用方式；DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；標稱中心頻率的選定；DWDM分層結(jié)構(gòu)學習重點與要求重點和難點：WDM復用方式；DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；5.1DWDM技術(shù)概述1．光纖通信發(fā)展的過程第一代：短波長波段,

850nm；多模光纖傳輸(階躍)；光源為砷化鋁鎵半導體激光器;光電檢測器為硅材料的PIN光電二級管或半導體雪崩光電二級管APD。低碼速(2M),短距離;用于市話中繼,PDH系統(tǒng),L=10km第二代：長波長,1310nm，多模光纖傳輸(漸變)；低損耗低色散；光源:長波長InGaAsP/InP半導體激光器；光電檢測器用Ce材料.長途通信,PDH系統(tǒng),L=50km5.1.1DWDM技術(shù)提出的背景5.1DWDM技術(shù)概述1．光纖通信發(fā)展的過程5.1.1第三代：長波長,1310nm;損耗低,色散幾乎為零；單模光纖傳輸。多用于長途通信,跨洋通信;SDH系統(tǒng),L=80km第四代：長波長,工作波長1550nm;最低低損耗,色散最小；單模光纖傳輸；EDFA問世;用于長途干線網(wǎng)SDH,WDM系統(tǒng),L=640Km2．為什么要提出WDM技術(shù)信息快速發(fā)展的需求:由于數(shù)據(jù)量不斷增大,所需頻帶寬度越寬,要求信道具有高速率,大容量的特性充分利用光纖具有的巨大帶寬資源:理論上研究證明:在1550nm窗口光纖帶寬大約為25Tbit/s。時分復用（TDM）技術(shù)存在的缺陷:TDM(PDH,SDH)隨著速率提高對電子器件開關(guān)速率要求越來越高。光器件的迅速發(fā)展促進了DWDM的商用化:解決了全光放大的問題,實現(xiàn)了光傳輸?shù)娜庵欣^.第三代：長波長,1310nm;損耗低,色散幾乎為零；單模光纖1.波分復用（DWDM）的定義利用一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波特點，把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分為若干個波段，每個波段用做一個獨立的通道傳輸一種預定波長。波分復用實質(zhì)上就是光域的頻分復用。DWDM系統(tǒng)中的光波信號頻分復用與同軸電纜系統(tǒng)中頻分復用的區(qū)別：5.1.2DWDM技術(shù)的定義1.波分復用（DWDM）的定義5.1.2DWDM技術(shù)的定2.WDM與DWDMDWDM是WDM的一種形式。一般情況下，如果不特指1

310

nm/1

550

nm的兩波長WDM系統(tǒng)，人們談?wù)摰腤DM系統(tǒng)就是DWDM系統(tǒng)。DWDM（密集波分復用）技術(shù)：工作在1

550

nm窗口；通路間隔則只有0.8～2

nm，甚至小于0.8

nm；多用于長途通信系統(tǒng)。CWDM（粗波分復用）技術(shù)：通路間隔則為10

nm；多用于接入網(wǎng)絡(luò)。2.WDM與DWDM3.光纖的波段劃分由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技術(shù)主要應(yīng)用在C波段上3.光纖的波段劃分由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技4．提高信道傳輸容量的復用方式空分復用（SDM）:靠增加光纖數(shù)量的方式線性增加傳輸?shù)娜萘浚瑐鬏斣O(shè)備也線性增加。但線路投資大;帶寬利用率低;擴容方式受限.時分復用（TDM）：通過時域切割達到多路復用，通過提高速率等級從而提高傳輸容量。目前有:PDH(1-5次群)和SDH(STM-1到STM-256)。但速率升級難；對器件開關(guān)速率要求高；更高速率的復用設(shè)備成本較高。波分復用（WDM）光碼分復用（OCDMA）：在光域中，通過對目的地址采用正交編碼的方式，提高傳輸質(zhì)量。解碼可以異步進行;傳輸保密性好，但用戶數(shù)量和調(diào)治速率受到限制。目前主要采用的復用方式：TDM與WDM的合用方式。電域TDM實現(xiàn)PDH和SDH的高速率傳輸；光域WDM提高單根光纖的傳輸容量.4．提高信道傳輸容量的復用方式5.實現(xiàn)DWDM的關(guān)鍵技術(shù)光源技術(shù)：單縱模激光器。要求光源發(fā)出的波長要準確,穩(wěn)定,偏差小；可靠性高；成本低。光合波/分波技術(shù)：光合波器:將多路單波長信號合成一路多波長信號；光分波器:將一路多波長信號分解成多路單波信號。要求插入損耗少、通帶內(nèi)的損耗平坦、通路間的隔離度高,偏振相關(guān)性小、溫度穩(wěn)定性好。光放大器：可實現(xiàn)多波長信號的全光放大(無需分波合波)。要求高增益、通頻帶內(nèi)增益平坦、寬頻帶,低噪聲、增益特性與偏振不相關(guān)。光纖技術(shù)：單模光纖。要求損耗小、色散小但不能為零。5.實現(xiàn)DWDM的關(guān)鍵技術(shù)6.DWDM的發(fā)展與應(yīng)用（１）DWDM發(fā)展的三個階段第一代DWDM設(shè)備已經(jīng)成為長途網(wǎng)的首選技術(shù)。第二代DWDM設(shè)備為城域網(wǎng)（MAN）的業(yè)務(wù)提供商提供DWDM的容量。第三代DWDM網(wǎng)絡(luò)提供可升級的、全光的、分布式的波長交換。（2）DWDM的發(fā)展方向以WDM為基礎(chǔ)的全光網(wǎng)絡(luò)→全光智能網(wǎng)。光分插復用器（OADM）：在光網(wǎng)絡(luò)中,能實現(xiàn)中間站的光波道信號靈活上下光交叉連接器OXC:在光網(wǎng)絡(luò)中,能對各光波道信號進行靈活的交叉連接.6.DWDM的發(fā)展與應(yīng)用可變波長激光器:在工作波段范圍內(nèi),實現(xiàn)可調(diào)諧的激光器;即能根據(jù)需求,發(fā)出任意波長的光的激光器。全光再生器:在光域中實現(xiàn)對信號的放大,再生,定時提取.目前EDFA只能對光放大,不能對光信號再生由于色散和EDFA級聯(lián)噪聲影響,使光傳輸距離受限?？勺儾ㄩL激光器:在工作波段范圍內(nèi),實現(xiàn)可調(diào)諧的激光器;即能根超大容量傳輸節(jié)約光纖資源各通路透明傳輸、平滑升級擴容充分利用成熟的TDM技術(shù)利用EDFA實現(xiàn)超長距離傳輸對光纖色散無過高要求可組成全光網(wǎng)絡(luò)5.1.3DWDM技術(shù)的主要特點超大容量傳輸5.1.3DWDM技術(shù)的主要特點5.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.2.1DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.2DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.2.1DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.光發(fā)射機是WDM的核心光轉(zhuǎn)發(fā)器（OTU）將非特定波長光信號轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定特性波長的光信號。光合波器將各路單波道光信號合成為多波道通路的光信號。光功率放大器（BA）放大后輸出多通路光信號送入光纖進行傳輸。2.光中繼器主要用來對光信號進行補償放大要求光中繼放大器對不同波長信號具有相同的放大增益。目前使用最多的是摻鉺光纖放大器（EDFA）。3.光接收機前置放大器（PA）放大經(jīng)傳輸而衰減的主信號。光分波器從主信號中分出各特定波長的各個光信道，經(jīng)OTU轉(zhuǎn)換成原終端設(shè)備所具有的非特定波長的光信號。1.光發(fā)射機是WDM的核心4．光監(jiān)控信道用于放置監(jiān)視和控制系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況的監(jiān)控光信號。發(fā)送端：插入本節(jié)點產(chǎn)生的光監(jiān)控信號與主信道光信號合波輸出。接收端：從主信道中分離出的光監(jiān)控信道。的光監(jiān)控信號。光監(jiān)控信道傳送幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)、和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)。注：不能通過EDFA（EDFA工作波段：1530~1565nm）。4．光監(jiān)控信道發(fā)送端：插入本節(jié)點產(chǎn)生的光監(jiān)控信號與主信道1．實現(xiàn)波長標準化的意義橫向兼容的第一步。為不同廠家的產(chǎn)品在物理層上互聯(lián)提供可能。為全光網(wǎng)絡(luò)的虛波長通路的選路技術(shù)打下基礎(chǔ)。2．DWDM系統(tǒng)選擇波長的原則至少應(yīng)提供16個波長。波長數(shù)量不能太多，從經(jīng)濟和技術(shù)的角度予以限定。所有波長應(yīng)位于光放大器增益曲線相對比較平坦的部分，使光放大器提供均勻增益。波長與泵浦波長無關(guān)。通路在頻率上保持均勻間隔。5.2.2標稱波長的確定1．實現(xiàn)波長標準化的意義5.2.2標稱波長的確定3．ITU-T給出的標稱頻率（1）絕對頻率參考指WDM系統(tǒng)標稱中心頻率的絕對參考點。G.692建議，WDM絕對頻率參考點為193.1THZ，波長1552.52nm。(2)標稱中心波長每個通路對應(yīng)的中心波長。目前國際上規(guī)定通路頻率參考頻率為193.1THZ，最小間隔為100GHZ。(3)中心頻率偏差標稱頻率和實際中心頻率之差.間隔100GHZ:±20GHZ(16路系統(tǒng));間隔200GHZ:±20GHZ(8路系統(tǒng));影響因素:光源啁秋,信號信息帶寬,光纖字相位調(diào)制引起的脈沖真納寬及溫度和老化的影響等.3．ITU-T給出的標稱頻率(4)常用16/8通路的DWDM系統(tǒng)中心頻率與對應(yīng)波長16路系統(tǒng)：頻率間隔100GHZ（波長間隔0.8nm）8路系統(tǒng)：頻率間隔200GHZ（波長間隔1.6nm）波道頻率/THz波長/nm波道頻率/THz波長/nm1192.61

548.519193.41

554.942192.71

549.3210193.51

555.753192.81

550.1211193.61

556.554192.91

550.9212193.71557.365193.01

551.7213193.81

558.176193.11

552.5214193.91558.987193.21

553.3315194.01

559.798193.31

554.1316194.11

560.61(4)常用16/8通路的DWDM系統(tǒng)中心頻率與對應(yīng)波長波1．DWDM系統(tǒng)的兩種基本形式（1）雙纖單向傳輸需要兩根光纖實現(xiàn)雙向傳輸；在同一根光纖上所有光通道的光波傳輸方向一致；對于同一個終端設(shè)備，收、發(fā)波長可以占用一個相同的波長。5.3DWDM系統(tǒng)分類5.3.1DWDM兩類基本系統(tǒng)1．DWDM系統(tǒng)的兩種基本形式5.3DWDM系統(tǒng)分類5.3光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SDH與DWDM第5章課件（2）單纖雙向傳輸只需要一根光纖實現(xiàn)雙向通信；在同一根光纖上，光波同時向兩個方向傳輸；對于同一個終端設(shè)備，收、發(fā)需占用不同的波長；為了防止雙向信道波長的干擾，一是收、發(fā)波長應(yīng)分別位于紅波段區(qū)和藍波段區(qū)，二是在設(shè)備終端需要進行雙向通路隔離，三是在光纖信道中需采用雙向放大器實現(xiàn)兩個方向光信號放大。（2）單纖雙向傳輸5.3.2DWDM系統(tǒng)典型的兩類應(yīng)用結(jié)構(gòu)1．集成式DWDM系統(tǒng)把標準的光波長和波長受限色散距離的光源集成在SDH系統(tǒng)中。DWDM設(shè)備簡單，不需要OTU；對SDH設(shè)備要求高，設(shè)備接口必須滿足G.692標準；每個SDH信道不能互通；SDH與DWDM設(shè)備應(yīng)是同一個廠家生產(chǎn)，才能達到波長接口的一致性；不能橫向聯(lián)網(wǎng)，不利于網(wǎng)絡(luò)的擴容。5.3.2DWDM系統(tǒng)典型的兩類應(yīng)用結(jié)構(gòu)1．集成式DWD2．開放式DWDM系統(tǒng)在波分復用器前加OTU，將SDH非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)換為標準波長。OTU滿足G.692接口要求。DWDM設(shè)備復雜，需要增加OTU器件，復用波數(shù)越多，增加的OTU器件越多；對SDH設(shè)備無特殊要求，SDH終端設(shè)備只要符合G.957標準即可；利于橫向聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)的擴容。2．開放式DWDM系統(tǒng)

集成式DWDM系統(tǒng)開放式DWDM系統(tǒng)集成式DWDM系統(tǒng)開放式DWDM系統(tǒng)5.3.3DWDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)1．SDH與WDM的關(guān)系SDH與WDM是客戶層與服務(wù)層的關(guān)系。5.3.3DWDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)1．SDH與WDM2．DWDM的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)目前DWDM系統(tǒng)主要是點—點的線形結(jié)構(gòu)（光電混合器）；隨著OADM和OXC的發(fā)展技術(shù)成熟，將組成環(huán)形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)，以提高網(wǎng)絡(luò)的生存性和可靠性。3．DWDM系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)2．DWDM的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)3．DWDM系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SDH與DWDM第5章課件5.3.4DWDM的監(jiān)控技術(shù)DWDM系統(tǒng)的監(jiān)控對象光器件：OTU、分波/合波器、EDFA；光纖線路運行狀況：運行質(zhì)量、故障定位、告警等。1.帶外波長監(jiān)控技術(shù)采用一個特定波長作為光監(jiān)控信道，該信道能在每個光中繼器/放大器處一足夠低的誤碼率進行分插?？蛇x1

310

nm，1

480

nm，1

510

nm或1

625

nm，優(yōu)選1510±10nm。速率低