《光设备的相关技术》PPT课件.ppt

1550组网技术,无锡路通光电,2,城市HFC联网光纤拓扑结构,星形拓扑,3,城市HFC联网光纤拓扑结构,环星形两级拓扑 中心前端到分前端采用环形，分前端后采用星形拓扑,4,1550外调式光发射机,5,光发射机,6,一种将电信号转换为光信号的设备。它由激光器及其它部件组成。 国家标准中将光发送机分成两种类别A类和B类。 A类激光发送机是指在47550MHZ频率范围内传送59个PAL-D模拟电视信号，在550MHZ750（862）MHZ频率范围内传送数字调制信号的激光发送机。现在国内一般都采用这一类光发送机。 B类激光发送机是指在47750MHZ频率范围内传送84个PAL-D模拟电视信号的激光发送机。,概述,7,光纤通讯窗口,目前使用 C波段：15251565nm L波段：15701610nm,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,波长 (m),损耗(dB/km),0.1,0.2,0.4,0.8,1.0,光纤通信窗口：12801625nm,8,1550光发射机,l 可选AGC（自动增益控制）或MGC（手动增益控制） l 可调SBS阈值(13dBm、16dBm、18dBm) l 具有RF预失真电路 l 进行远程监控的RS-485或RJ45接口 l 微处理器控制和监督 带符合国标网管协议的网管应答器,9,1550光发射机原理框图,10,1550光发射机,RF放大电路,它可以驱动外部调制器并补偿预失真电路的损耗。电压控制衰减器可以为自动增益控制（AGC）模式来操作。从而使总RF功率保持恒定。在0至50度时可以保持功率不超过0.5 dB。同样也可以在手动增益控制（MGC）模式中操作，如果RF输入没有变化，就可以给每通道提供恒定的OMI。用户可以使用前面板控制来改变AGC或MGC设置点。,11,1550光发射机,预失真电路,外部调制器具有固有的非线性特色，因为它的传送功能异常；如果CATV通道是77个，且每通道的OMI约为3%，总的RMS OMI约为25%，调制器的非线性会有43dBc CTB。当然这是不能接受的，所以必须使用预失真技术将发射机的CTB减少至65dBc以下。,12,受激布里渊散射（SBS）,是一种当达到门限功率水平时，信号产生向信号相反方向传播的受激发射的非线性现象 当光源谱功率大时，SBS占主导地位 对系统的影响： 大于一定值时，引起强烈背向散射，叠加强度噪声。,13,1550光发射机,SBS抑制电路,该模块可以扩大线宽。可使SBS具有最高达18dBm的抑制阈值和很小的SPM影响。无需转发器EDFA传输距离就可达到60KM。,14,1550外调制光发射机标准 （A类）,15,1550外调制光发射机标准（B类）,16,1550直调光发射机,l 采用优质、高线性DFB激光器模块，充分保证了优良的链路性能。 l APC（自动功率控制）、ATC（自动温度控制）功能，保证了激光器输出功率的稳定和激光器的长寿命工作。 l 优质开关电源供电，电压适应范围宽。 l 完善的保护电路（开机延时，工作参数告警，RF激励过高、过低关断报警）。 l 完善的LCD显示控制和RS232状态监测接口，可方便地进行本地计算机监控。,17,1550直调光发射机的原理框图,18,1550直调光发射机,自动功率控制 （APC）,APC功能是保证激光器稳定可靠工作的关键,好的APC电路能够保证激光器输出功率变化不超过0.2dB。,19,1550直调光发射机,自动温度控制 （ATC） ATC电路能够使激光器内部工作温度始终保证在25。,20,激光器激励电流的变化会改变腔内温度的变化，温度的变化影响到光的相位调制，光相位调制会展宽光的频谱。 光频谱的展宽降低了光传输的非线性效应，提高了发射机的阈值。 光频谱的展宽增加了光纤中的色散影响，降低了指标，缩短了传输距离。（一般来说直调式光发射机传输距离不能超过m）,直调式发射机的啁啾效应,21,选用1550发射机注意事项,如果要进行窄带信号的插入,不管是外调制的1550发射机还是窄带的1550发射机,一定要弄清发射机的工作波长,这有利于1550网络的业务扩展。 早期的外调发射机对波长没有明确，甚至发射机的波长在工作中有漂移。这不利于窄带信号的插入。,22,EDFA,传统的再生方式采用光/电/光的3R技术将微弱信号整形放大。 光放大技术可利用一个光放大器将一定波长范围内的光信号直接放大，大大节省用户投资，使光通信技术走向实用化。 光放大器主要有光纤放大器和波导放大器等，目前掺铒光纤放大器技术已非常成熟。,23,EDFA工作范围,24,光纤放大器的结构,掺铒光纤放大器（EDFA）的主要构成部分： 1、掺铒光纤（EDF） 2、泵浦激光器（LD） 3、波长选择耦合器（WSC或WDM） 4、光滤波器和光隔离器（ISO）,25,单泵原理框图,26,双泵EDFA原理框图,27,EDFA频谱曲线,增益带宽 1530nm - 1565nm,带内增益平坦性 单个EDFA增益平坦度1.5dB,噪声指数和饱和输出功率 小的噪声指数（小于5.5dB）,28,泵浦激光器的使用,有两种泵浦源 ：980nm 和1480nm ） 采用980nm的泵浦源的EDFA 特点：低噪声 ） 采用1480的泵浦源的EDFA 特点：较高的泵浦效率，可以输出较大功率, 但噪声较高,29,增益平坦措施,滤波器型 原理：在EDFA中内插无源滤波器，将1530nm的增益峰降低，或专门设计通透谱与掺铒光纤增益谱相反的滤波器将增益谱削平 特点：工艺复杂，有附加损耗 本征型 原理：采用高铝掺杂的铒光纤或氟化物铒光纤。 特点：无须引入附加元件，而且掺铝光纤可以增大放大器的放大谱宽；但是平坦化的效果不是很理想，而且氟化物不稳定，对环境有 污染。,30,增益平坦措施,增益,波长,31,EDFA使用注意事项,保持光活动连接器清洁，尽可能减少活动连接器插拔。 充分注意测试仪器的允许输入光功率。 过高的输入光功率会烧毁测试仪器（如光功率计、光谱仪）的探测器。 过高的输入光功率会烧毁测试仪器的活动连接器。 尽可能少带电插拔单板。 良好的接地系统。,32,WDM的应用,粗波分复用(CWDM) 粗波分复用波长间隔为20nm 密集波分复用(DWDM),33,CWDM波长分配,ITUT G . 694.2规定的CWDM波长表,34,DWDM波长分配,ITUT G . 694.2规定的DWDM波长表(100G),35,DWDM系统的通道间隔,一般在广电应用中采用的DWDM设备支持的波长间隔是0.8nm,36,1550nm广播1550nm窄播波分复用,光节点窄播光信号的接收功率应该低于广播信号6dB10dB； 光节点输出口处，64QAM调制格式的数字信号电平应低于模拟广播信号的RF信号电平6dB10dB； 光节点输出口处，远地前端或分前端插入的少量本地窄播模拟电视信号电平应与模拟广播信号的RF信号电平相同； 1550nm窄播光发送机的RF激励功率应根据系统设计要求，综合考虑传输频道数、广播/窄播光信号功率差、传输信号特性（数字调制信号还是模拟电视信号）、光节点的RF输出信号电平等因素正确设计与调试。 窄播1550nm发送机的输出光信号波长需遵循ITUT的DWDM规范的要求（也可以采用CWDM波长，但必须在EDFA的光输出口之后进行复用）。,37,1550nm广播1550nm窄带插入网络架构,窄带插入图,38,1550nm广播1550nm窄带插入网络架构,上图中，在分前端处将需要插播的IP QAM信号用一台1550nm直调式光发送机输出，与广播1550nm光波经DWDM复用器混合后送入到同一条光纤线路，用同一个光纤放大器放大后再分配传送到各个光节点。为插播足够多的IP QAM数字信号，根据并发流覆盖用户的多少，可以按需要先将多个IP QAM数字信号进行RF合成，再加到1550nm直调式光发送机；当然也可以采用多台直调式1550nm光发送机，采用多个DWDM波长进行多波长复用以提供足够多的光传输信道。,39,1550nm广播1550nm窄带插入网络架构,窄带插入图,40,1550nm广播1550nm窄带插入网络架构,基于G.694.2的CWDM技术在SSF上主要使用8个波长，他们分别是1470、1490、1510、1530、1550、1570、1590和1610nm。到目前为止，EDFA还不能放大这么宽谱线的光信号，所以如果客户的WDM网络需要更多的光信道，就只能升级到DWDM应用模式。因为DWDM的波长间隔小，所以允许大量地提高信道数（一般可以有32、64、128个信道），而且信道间隔可以达到200GHz（1.6nm）、100GHz(0.8nm)，甚至50GHz(0.4nm)，但是每个信道的成本也将显著增加。因此应用中必须对网络现在和未来的业务量发展情况进行仔细评估，从而决定是以低的初期成本部署WDM系统，还是以较低的初期成本部署灵活性比较差的CWDM系统，或者以较高的初期成本安装灵活性比较好的DWDM系统。,41,1550nm广播1310nm窄带插入,42,1550nm广播1310nm窄带插入,在1550nm广播1310nm窄播应用中，中国有线电视网络基本上都是将传统的1310nm广播发送机作为窄播发送机使用。通过提高发送机的RF激励功率（增大光调制指数），采用光分路器分配输出，一台发送机服务于多个光节点，这将显著降低初始配置成本。 所以，建议选择传统的1310nm广播发送机作为窄播发送机使用，不应重新购置进口的1310nm专用窄播发送机。,43,窄播信号光功率与广播信号载噪比的关系,44,窄带插入技术综述,采用1550nm光纤放大技术与波分复用技术结合，可以最大限度利用已经进行的大量投入，充分发挥传统HFC网络的高带宽、低成