WDM基礎(chǔ)理論-課件

WDM基礎(chǔ)理論WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/261WDM基礎(chǔ)理論WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/261波分復(fù)用技術(shù)

光放大與色散補(bǔ)償技術(shù)解決了傳輸距離問題，但還需要解決光波承載信息容量問題，這就要求我們研究多信道復(fù)用技術(shù)。解決這個問題有許多方案，可以從光信號和光波兩個方面來考慮，主要有光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)、光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)、副載波復(fù)用(SCM)技術(shù)、波分復(fù)用(WDM)技術(shù)等。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/262波分復(fù)用技術(shù)

光放大與色散補(bǔ)償技術(shù)解決了傳輸距離1.光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)1）比特間插OTDM

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2631.光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)1）比特間插OTDMWDM基2）分組間插OTDMWDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2642）分組間插OTDMWDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2.光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)光碼分復(fù)用(OCDM)通信是將碼分多址通信技術(shù)與大容量光纖通信技術(shù)相結(jié)合的一種通信方式，它是在OCDM通信系統(tǒng)中，每個用戶都擁有一個唯一的地址碼。在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸時，首先用該地址碼數(shù)據(jù)信息進(jìn)行光調(diào)制，同樣，在接收端用與發(fā)射端相同的址碼進(jìn)行光解碼，從而實現(xiàn)用戶間的通信。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2652.光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)光碼分復(fù)用(OCDM)通信3．副載波復(fù)用(SCM)副載波復(fù)用（SCM）的概念源于微波頻分復(fù)用通信技術(shù)，它利用光纖在光載波上傳輸多信道微波信號。如圖所示，在副載波復(fù)用技術(shù)中，包含兩次調(diào)制，第一次是電調(diào)制，即將多個基帶信號分別調(diào)制到具有不同的微波頻率的電載波上；然后再進(jìn)行光調(diào)制，即將這些經(jīng)頻分復(fù)用的群信號調(diào)制到光載波，從而形成光信號，使之進(jìn)入光纖。同樣在接收端先進(jìn)行光解調(diào)，再進(jìn)行電解調(diào)，恢復(fù)為原各路基帶信號。由于通常稱電載波為副載波，因此該復(fù)用方式簡稱為副載波復(fù)用方式。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2663．副載波復(fù)用(SCM)副載波復(fù)用（SCM）的概念源于微波頻光波分復(fù)用原理1.OWDM原理波分復(fù)用（OWDM）是在一根光纖中同時傳輸兩種或多種不同波長的光波信號，WDM原理如圖所示。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/267光波分復(fù)用原理1.OWDM原理WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2最初的WDM系統(tǒng)為1310/1550nm兩波長系統(tǒng)，它是利用光纖的兩個低損耗窗口1310nm和1550nm各傳送一路光波信號的系統(tǒng)，主要用于對原來1310nm系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，兩個波長之間的間隔達(dá)兩百多納米，通常稱為粗波分復(fù)用（CWDM）系統(tǒng)。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/268最初的WDM系統(tǒng)為1310/1550nm兩波長系統(tǒng)，它是利用目前的WDM系統(tǒng)復(fù)用的波數(shù)很多，而通道間隔則更小，只有0.8~2nm，甚至小于0.8nm，因此這樣的系統(tǒng)習(xí)慣上稱為密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/269目前的WDM系統(tǒng)復(fù)用的波數(shù)很多，而通道間隔則更小，只有0.8WDM系統(tǒng)的特點WDM系統(tǒng)具有以下的主要特點：(1)充分利用光纖的巨大帶寬資源(2)同時傳輸多種不同類型的信號(3)節(jié)約線路投資(4)多種應(yīng)用形式(5)降低器件的超高速要求(6)高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2610WDM系統(tǒng)的特點WDM系統(tǒng)具有以下的主要特點：WDM基礎(chǔ)理論WDM對光源和光電檢測器的要求

（1）對光源的要求①激光器輸出波長保持穩(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）對光檢測器的要求WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2611WDM對光源和光電檢測器的要求WDM基礎(chǔ)理論pp光波分復(fù)用技術(shù)1.WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)WDM系統(tǒng)是由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器和光監(jiān)控與管理系統(tǒng)構(gòu)成，如圖所示為雙向結(jié)構(gòu)中其中一條單向傳輸?shù)腤DM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2612光波分復(fù)用技術(shù)1.WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)WDM基礎(chǔ)理論ppt課光波長區(qū)的分配WDM系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)首先要解決光信號分割問題，如圖所示，光信號是按照頻率分割的，各通道的波長是固定分配的。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2613光波長區(qū)的分配WDM系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)首先要解決光信號分割問題，WDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范包括：

1)絕對參考頻率(AFR)和信道間隔2)標(biāo)準(zhǔn)中心頻率和偏差

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2614WDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范包括：1)絕對參考頻率(AFR)和信光轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)WDM光的發(fā)射是采用光轉(zhuǎn)發(fā)器（OUT）技術(shù)，OUT是WDM的關(guān)鍵技術(shù)之一。開放式WDM系統(tǒng)在發(fā)送端采用OTU將非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長，如圖是一個OTU的示意圖，該器件的主要作用在于把非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為ITU-T所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)波長，以滿足系統(tǒng)的波長兼容性

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2615光轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)WDM光的發(fā)射是采用光轉(zhuǎn)發(fā)器（OUT）技術(shù)，OU可調(diào)光濾波接收技術(shù)WDM系統(tǒng)的光接收端均使用了波長可調(diào)的光濾波器，光濾波器也稱為波長選擇器。其作用是在接收端于接收器前從多信道復(fù)用的光信號中選擇出一定波長的信號，以供接收機(jī)進(jìn)行接收。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2616可調(diào)光濾波接收技術(shù)WDM系統(tǒng)的光接收端均使用了波長可調(diào)的光濾波長選擇器有:(1)F-P光腔型;(2)介質(zhì)膜干涉型;(3)光柵型(4)波導(dǎo)型

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2617波長選擇器有:WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/261光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器是實現(xiàn)不同的光信號合波和分波的器件。光波分復(fù)用器分為發(fā)端的合波器和收端的分波器。合波器又稱復(fù)用器，其功能是將滿足G.692規(guī)范的多個單通路光信號合成為一路合波信號，然后耦合進(jìn)同一根光纖傳輸。分波器又稱解復(fù)用器，它的作用是在收端將一根光纖傳輸?shù)暮喜ㄐ盘栐龠€原成單路波長光信號，然后分別耦合進(jìn)不同的光纖。光波分復(fù)用器是WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2618光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器是實現(xiàn)不同的光信號合波和分波的器件。光波分復(fù)用器的種類很多。應(yīng)用不同的領(lǐng)域，WDM器件的技術(shù)要求和制造方法都不相同，大致可分為：熔錐光纖型介質(zhì)膜干涉型光柵型波導(dǎo)型WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2619光波分復(fù)用器的種類很多。應(yīng)用不同的領(lǐng)域，WDM器件的技術(shù)要求1.熔維光纖型當(dāng)兩根單模光纖的纖芯充分靠近時，單模光纖中的兩個基模(LP01橫電橫磁混合模)會通過瞬逝波產(chǎn)生相互耦合，在一定的耦合系數(shù)和耦合長度下，便可以造成不同波長成分的波道分離，而實現(xiàn)分波效果。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/26201.熔維光纖型當(dāng)兩根單模光纖的纖芯充分靠近時，單模光纖中的2.介質(zhì)膜干涉型介質(zhì)膜干涉型波分復(fù)用器的基本單元由玻璃襯底上交替地鍍上折射率不同的兩種光學(xué)薄膜制成，它實際上就是光學(xué)儀器中廣范應(yīng)用的增透膜，如圖所示。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/26212.介質(zhì)膜干涉型介質(zhì)膜干涉型波分復(fù)用器的基本單元由玻璃襯底3.光柵型光波分復(fù)用器用于WDM中的主要是閃耀光柵，它的刻槽具有一定的形狀，如圖所示的小階梯，當(dāng)光纖陣列中某根輸入光纖中的光信號經(jīng)透鏡準(zhǔn)直后，以平行光束射向閃耀光柵。由于光柵的衍射作用，不同波長的光信號以方向略有差異的各種平行光束返回透鏡傳輸，再經(jīng)透鏡聚焦后，以一定規(guī)律分別注入輸出光纖之中。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/26223.光柵型光波分復(fù)用器用于WDM中的主要是閃耀光柵，它的刻4.陣列波導(dǎo)光柵(AWG)型光波分復(fù)用器波導(dǎo)陣列型光柵(ArrayedWaveguideGrating，AWG)器件的結(jié)構(gòu)如圖所示，由輸入輸出波導(dǎo)群、兩個盤形波導(dǎo)及AWG一起集成在襯底上而構(gòu)成。各波導(dǎo)路徑長度差所產(chǎn)生的效應(yīng)與閃耀光柵溝槽作用相當(dāng)，從而起到“光柵”之用，輸入和輸出端通過扇形波導(dǎo)與AWG相連。當(dāng)某根輸入光纖中含有多波長信號時，則在輸出端的各光纖中分別具有相關(guān)波長的光信號。

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/26234.陣列波導(dǎo)光柵(AWG)型光波分復(fù)用器波導(dǎo)陣列型光柵(AWDM光傳送網(wǎng)

1.WDM光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)的關(guān)系WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2624WDM光傳送網(wǎng)

1.WDM光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)的關(guān)系WDM基WDM網(wǎng)也采用了分層結(jié)構(gòu)（1）WDM傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)

①分層模型

從垂直方向上光傳送網(wǎng)分為光通道（OCH）層、光復(fù)用段（OMS）層和光傳輸（OTS）層三個獨立的層網(wǎng)絡(luò)，它們之間的關(guān)系如圖所示W(wǎng)DM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2625WDM網(wǎng)也采用了分層結(jié)構(gòu)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件20WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2626WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3光通道層所接收的信號來自電通道層，在此光通道層將為其進(jìn)行路由選擇和波長分配，從而可靈活的安排光通道連接，光通道開銷處理以及監(jiān)控功能等。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，能夠按照系統(tǒng)所提供的保護(hù)功能重新建立路由或完成保護(hù)倒換操作WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2627光通道層所接收的信號來自電通道層，在此光通道層將為其進(jìn)行路由光復(fù)用層主要負(fù)責(zé)為兩個相鄰波長復(fù)用器之間的多波長信號提供連接功能。具體功能包括光復(fù)用段開銷處理和光復(fù)用段監(jiān)控功能。光復(fù)用段開銷處理功能是用來保證多波長復(fù)用段所傳輸信息的完整性的功能。而光復(fù)用段監(jiān)控功能則是完成對光復(fù)用段進(jìn)行操作、維護(hù)和管理操作的保障WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2628光復(fù)用層主要負(fù)責(zé)為兩個相鄰波長復(fù)用器之間的多波長信號提供連接光傳輸段層為各種不同類型的光傳輸媒質(zhì)上所攜帶的光信號提供傳輸功能，包括光傳輸段開銷處理功能和光傳輸段監(jiān)控功能。光傳輸段開銷處理功能是用來保證多波長復(fù)用段所傳輸信息的完整性的功能，而光傳輸段監(jiān)測功能則是完成對光傳輸段進(jìn)行操作、維護(hù)和管理操作的重要保障光通道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層三層上所傳輸?shù)男盘柧鶠楣庑盘枺虼艘卜Q它們?yōu)楣鈱?。其中光層又包含了光通道層和光段層WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2629光傳輸段層為各種不同類型的光傳輸媒質(zhì)上所攜帶的光信號提供傳輸②光通道網(wǎng)絡(luò)光通道網(wǎng)絡(luò)是基于波長路由的網(wǎng)絡(luò)，它是根據(jù)光波長來識別每一個光通道，并可以在光域上完成基于波長路由的光信號處理，這樣可為不同速率和不同傳輸格式提供一個統(tǒng)一的光平臺WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2630②光通道網(wǎng)絡(luò)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021光復(fù)用段層的邏輯功能塊模型光復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)為多波長光信號提供網(wǎng)絡(luò)連接功能光復(fù)用段適配功能塊負(fù)責(zé)將光通道層送來的信號適配成光復(fù)用段層的信號格式WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2631光復(fù)用段層的邏輯功能塊模型WDM基礎(chǔ)理論ppt課件（2）WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長路由機(jī)制

①WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式a）光路交換b）光分組交換c）光突發(fā)交換d）光分組流交換

②波長路由機(jī)制WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2632（2）WDM網(wǎng)絡(luò)的交換形式和波長路由機(jī)制WDM基礎(chǔ)理論ppWDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備1）光分插復(fù)用器(OADM)2）光數(shù)字交叉連接器（OXC）

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2633WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備1）光分插復(fù)用器(OADM)WDM基礎(chǔ)理WDM網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

1.WDM系統(tǒng)線路保護(hù)方式WDM系統(tǒng)線路保護(hù)主要有兩種保護(hù)方式：一種是基于單個波長的保護(hù)，即在SDH層上實現(xiàn)1+1或1：n保護(hù)；另一種是基于光復(fù)用段的保護(hù)（OMSP),即在光路上同時對合路信號進(jìn)行保護(hù)

（1）基于單個波長的、在SDH層上實現(xiàn)的1+1或1：n保護(hù)（2）光復(fù)用段保護(hù)（OMSP）WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2634WDM網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)

1.WDM系統(tǒng)線路保護(hù)方式WDM基礎(chǔ)理論2.WDM環(huán)網(wǎng)的保護(hù)

（1）WDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的分類按自愈環(huán)結(jié)構(gòu)來劃分，可分為通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)按進(jìn)入環(huán)和由分路節(jié)點返回的支路信號方向是否相同，劃分為單向環(huán)和雙向環(huán)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/26352.WDM環(huán)網(wǎng)的保護(hù)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/（2）兩纖環(huán)①兩纖單向環(huán)②兩纖雙向環(huán)（3）網(wǎng)狀網(wǎng)的OXC保護(hù)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2636（2）兩纖環(huán)WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021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WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2637影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件202與WDM系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的幾個問題

（1）與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)對傳輸距離的影響（3）最大中繼距離的計算

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2638與WDM系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的幾個問題

WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2WDM系統(tǒng)設(shè)計

WDM系統(tǒng)的性能，除了插入損耗和分配損耗以及噪聲等影響因素之外，最大的影響因素是信道串?dāng)_

1)線性串?dāng)_2)非線性串?dāng)_WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2639WDM系統(tǒng)設(shè)計

WDM系統(tǒng)的性能，除了插入損耗和分配損耗以四波混頻現(xiàn)象

四波混頻(FourWaveMixing，F(xiàn)WM)是指兩個以上不同波長的光信號在光纖的非線性影響下，除了原始的波長信號外還會產(chǎn)生許多原始波長之外的混合成分(或叫邊帶)。WDM基礎(chǔ)理論ppt課件2021/3/2640四波混頻現(xiàn)象四波混頻(FourWaveMixing，F(xiàn)1.復(fù)用路數(shù)與波長范圍的選擇EDFA的最大可利用帶寬要分成兩種情況：①20nm帶寬，即1540～1560nm范圍，無須進(jìn)行通帶平坦化處理。②32nm，即