DWDM技术交流2

1、前言前言 。重新铺设光缆重新铺设光缆提高光纤单信道传输速率：提高光纤单信道传输速率： 利用TDM方式扩容已经日益接近技术的极限，已经铺设的G.652光纤的高色散限制了10Gbit/s以上系统的传输增加单根光纤中传输的波长数量增加单根光纤中传输的波长数量WDMWDM 光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和商用化，使在1550nm窗口区域采用DWDM技术成为可能,从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手段目录目录DWDM系统概述系统概述DWDM传输媒质传输媒质DWDM关键技术关键技术DWDM受限因素受限因素DWDM产品产品介绍介绍DWDM组网方案组网方案什么是波分复用？高速

2、公路加油站巡逻车DWDMDWDM系统概述系统概述DWDM系统定义系统定义SDH signalIP packageATM cellsWDM：把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把它叫做波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ）在接收端，经解复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。DWDM：波长间隔为0.21.6nm之间，波长间隔相对密集，相对于CWDM具有更大的容量，波道数更多，支持EDFA光放大，传输距离更远l1l2l1 l2 lnllnDWDMDWDM系统概述系统概述DWDM技术是在波长1550nm窗口

3、附近，在EDFA能提供增益的波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号的调制，复合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。光功率（dBm)1530 - 1560nm 波长波长间隔：0.81.6nmDWDM技术概述技术概述目前使用C波段：15251565nm正在开发L波段：15701620nmS波段：1400nm波段1.21.31.41.51.61.7波长波长 ( m)损耗损耗(dB/km)(dB/km)0.10.20.40.81.025 THzl l0未来光纤通信窗口：12801625nm40波DWDM的波长分配DWDMDWDM系统概述系统概述

4、N N路波长复用的路波长复用的DWDMDWDM系统的总体结构主要有：系统的总体结构主要有： 光波长转换单元（OTU）； 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）； 光放大器（BA/LA/PA）；OTUOTUOTUOMUODUOTUOTUOTUDCMDCMDCMLABAPADWDMDWDM的系统结构的系统结构DWDMDWDM系统概述系统概述应用模式应用模式M40M40MUXDEMUXOTUOTU客户设备客户设备客户设备客户设备DWDMDWDM系统概述系统概述TRl l1电复用电解复用发射端接收端电再生lNl2l1lNl2l1lNl2l1光复用器光解复用器光纤放大器TDM:TDM:单纤单波长单纤

5、单波长电再生电再生DWDM:DWDM:单纤多波长单纤多波长 全光放大全光放大DWDM与与TDM的区别的区别DWDM的特点之多业务接入能力的特点之多业务接入能力M40M40OTUOTULANSANP/SDH视频视频ATMLANSANP/SDH视频视频ATM多个光信号通过采用不同波长复用在一根光纤中传输；多个光信号通过采用不同波长复用在一根光纤中传输；每个波长上承载不同信号：每个波长上承载不同信号：SDH、PDH、ATM、IP等；等；DWDM特点之降低成本特点之降低成本SDH技术技术DWDM特点之升级扩容方便特点之升级扩容方便 8*2.5G 40*2.5G 16*2.5G40*10GWDMWDM的

6、优势的优势超大容量数据透明传输长距离传输兼容已有光纤灵活组网经济性和可靠性平滑扩容能力DWDMDWDM系统概述系统概述 应用的多为单模光纤，特点是损耗低、带宽大、成本低应用的多为单模光纤，特点是损耗低、带宽大、成本低 具有具有1550nm和和1310nm两个低衰减窗口，最小衰减窗口两个低衰减窗口，最小衰减窗口 位于位于1550nm. 1310nm窗口的衰减为窗口的衰减为0.30.4dB/km, 1550 nm窗口的衰减为窗口的衰减为0.190.25dB/km 理论上，理论上，WDM可以利用的单模光纤的带宽可以达到可以利用的单模光纤的带宽可以达到 200nm，约为，约为25THz，在波长间隔为，

7、在波长间隔为0.8nm时，理论上时，理论上 可以开通可以开通200多个波长，为多个波长，为WDM的应用和发展提供了的应用和发展提供了 广阔的前景广阔的前景 DWDM传输媒质传输媒质 常用光纤比较光纤的传输特性光纤的传输特性l光纤传输特性：衰减、色散、非线性效应。光纤传输特性：衰减、色散、非线性效应。l光纤产生损耗的原因主要有光纤产生损耗的原因主要有吸收损耗吸收损耗、散射损耗、其它损耗、散射损耗、其它损耗（弯曲、连接等）。（弯曲、连接等）。 l色散分为色度色散、偏振模色散色散分为色度色散、偏振模色散 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过由于光源的不同频率（或波长）成分具有不

8、同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。l非线性效应主要有受激拉曼散射非线性效应主要有受激拉曼散射 （SRS）、受激布里渊散射）、受激布里渊散射（SBS）、四波混频（）、四波混频（FWM）等。）等。光纤的损耗特性光纤的损耗特性光纤的损耗主要包含光纤的损耗主要包含：吸收损耗散射损耗弯曲损耗光纤损耗计算公式为光纤损耗计算公式为: :光纤损耗光纤损耗(dB) = (dB) = 光纤长度光纤长度(Km) (Km) * * 光纤损耗系数光纤损耗系数(dB/Km)(dB/Km)DWDMDWDM的传输媒质的传输媒

9、质OSNR是描述系统低误码运行能力的主要参数是描述系统低误码运行能力的主要参数OSNR = Pout / PaseOSNR = Pout(l li) + 58.03 - L - NF - 10log( N )*系统总长度一定时，低增益、多级数比高增益、少级数方案有高得多的系统总长度一定时，低增益、多级数比高增益、少级数方案有高得多的OSNROSNR。 若系统总损耗为若系统总损耗为90dB90dB，采用，采用3 333dB33dB方案比方案比9 910dB10dB方案的输出端噪声功方案的输出端噪声功率高的多。率高的多。光纤损耗光纤损耗OSNR 20 dB OSNR 20 dB ，B= 2.5 G

10、b/sB= 2.5 Gb/sOSNR 24 dB OSNR 24 dB ，B= 10 Gb/sB= 10 Gb/s*数据速率每提高数据速率每提高4倍，对光信噪比的要求就增加倍，对光信噪比的要求就增加4db。光纤中的色散可分为光纤中的色散可分为模式色散色度色散偏振模色散色散：由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象 。光纤的色散特性光纤的色散特性色散系数色散系数D(ps/nm.km)D(ps/nm.km)光纤色散计算公式为光纤色散计算公式为: :色散色散 (ps/nm)(ps/nm)=距离距离L(Km)L(Km)* *DWDMDWDM的传输媒质

11、的传输媒质脉冲展宽脉冲展宽T光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。离散。光纤色散光纤色散 光纤色散效应对传输的影响光纤色散效应对传输的影响1 0 1 0 1 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1InputOutput脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nm*km) * S(nm) * L(km)TimeTime脉冲展宽脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码比特周期时会引起误码 色散容限色散容限光源啁啾对系统传输距离的影响由光源啁啾对系统传输距离的影响由色散

12、容限色散容限参数值表示。参数值表示。如如: :光源色散容限值为光源色散容限值为12800ps/nm,SMF12800ps/nm,SMF（G.652G.652）光纤的色散参量值）光纤的色散参量值取取D=20ps/km/nmD=20ps/km/nm，则该光源的色散受限距离为则该光源的色散受限距离为640 km。受激拉曼散射受激拉曼散射 （SRS）受激布里渊散射受激布里渊散射（SBS）自相位调制自相位调制（SPM）交叉相位调制交叉相位调制（XPM）四波混频四波混频（FWM）光纤非线性效应光纤非线性效应四波混频四波混频（FWM）信道间相互作用产生新的频率，信道间相互作用产生新的频率，相关参数有信道数、

13、信道间隔和信道功率等。相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等。w w1w w2w ww w1w w22w w1-w w22w w2-w w1w w光纤光纤FWM是影响系统性能的主要非线性效应：是影响系统性能的主要非线性效应：当当FWM产生的新频率落入信道带宽范围内时，会引起信道产生的新频率落入信道带宽范围内时，会引起信道强度起伏和信道间串扰。强度起伏和信道间串扰。补偿措施：补偿措施：*采用非零色散位移光纤（采用非零色散位移光纤（G.655G.655）和常规单模光纤（）和常规单模光纤（G.652G.652）*采用大有效纤芯面积光纤（采用大有效纤芯面积光纤（LEAFLEAF）*控制入纤功率控制入纤

14、功率DWDMDWDM关键技术关键技术l光收发接口转换盘光收发接口转换盘l光放大器技术光放大器技术l纠错编码纠错编码FEC技术技术关键技术关键技术l光复用器与解复用器光复用器与解复用器 OTUOTU的作用：的作用： 实现波长转换的同时，也可以实现单/多模转换、光信号的再生放大。 OTUOTU的工作原理：的工作原理： 采用光电光变换的方法实现波长转换，首先客户端光模块接收到的客户设备过来的光信号，转换成电信号，经过信号放大、整形/时钟提取，再将电信号调制到激光器上输出。为何需要为何需要OTUOTUDWDMDWDM关键技术关键技术光收发接口转换盘（光收发接口转换盘（OTUOTU）客户端信号输入客户端

15、信号输入（单（单/多模）多模）光光电电光光 转换转换DWDM波长输出波长输出（单模）（单模）波分端光接口波分端光接口客户端光接口客户端光接口DWDMDWDM关键技术关键技术M40M40MUXDEMUXDWDMDWDM复用器与解复用器（复用器与解复用器（MUX/DEMUXMUX/DEMUX）光波分复用解复用技术： 介质薄膜技术衍射光栅技术阵列波导技术光波分复用解复用主要参数：插入损耗通道隔离度通道带宽偏振相关损耗DWDMDWDM关键技术关键技术介质薄膜分波器功能框图入射光（l1, l2. ln）多层介质模l1l2l3lnln-11）原理）原理 利用几十层不同的介质薄膜组合起来，组成具有特定波长利

16、用几十层不同的介质薄膜组合起来，组成具有特定波长 选择特性的干涉滤波器，就可以实现将不同的波长分离或合并选择特性的干涉滤波器，就可以实现将不同的波长分离或合并 2） 优点优点 与光纤参数无关，可以实现结构稳定的小型化器件与光纤参数无关，可以实现结构稳定的小型化器件 信号通带比较平坦信号通带比较平坦 插入损耗较低插入损耗较低 温度特性很好温度特性很好 3）缺点）缺点 加工复杂。但目前的工艺已经比较成熟加工复杂。但目前的工艺已经比较成熟衍射光栅型衍射光栅型输入光（ l1， l2. l8)l1l2l3l7l8自聚焦透镜光栅DWDMDWDM关键技术关键技术 1）原理）原理 属于角色散型器件，当光到光栅

17、上后，由于光栅的角属于角色散型器件，当光到光栅上后，由于光栅的角色散色散 作用，使不同的光信号以不同的角度出射，然后经过作用，使不同的光信号以不同的角度出射，然后经过透镜会聚透镜会聚 到不同的输出光纤，从而完成波长选择和分离的到不同的输出光纤，从而完成波长选择和分离的作用，反之就可以实现波长的合并。作用，反之就可以实现波长的合并。 2） 优点优点 波长选择特性优良，可以使波长间隔小到波长选择特性优良，可以使波长间隔小到0.5nm左右左右 并联工作，插入损耗不会随复用信道的数目增加而增加并联工作，插入损耗不会随复用信道的数目增加而增加 3）缺点）缺点 温度稳定性不好温度稳定性不好 阵列波导光栅阵

18、列波导光栅(AWG)(AWG) 输出耦合器输入耦合器输出波导阵列波导输入波导DWDMDWDM关键技术关键技术1）原理）原理 是以光集成技术为基础的平面波导型。是以光集成技术为基础的平面波导型。 2） 优点优点 并联工作，可以复用的通道数多并联工作，可以复用的通道数多 尺寸小尺寸小 易于批量生产易于批量生产3）缺点）缺点 需要温度补偿，使用起来比较麻烦需要温度补偿，使用起来比较麻烦 光放大技术光放大技术EDFARFA拉曼光纤放大器掺饵光纤放大器光放 DWDMDWDM关键技术关键技术EDFA的特性 增益谱与低损耗区间一致 高效率能量转换 高增益、低串扰 良好的增益稳定性增益区间固定受限 增益不平坦

19、性光浪涌问题优点优点缺点缺点DWDMDWDM关键技术关键技术拉曼放大器的特性拉曼放大器的特性灵活的增益区间结构简单 利用了非线性效应低噪声特性 高泵浦功率 低能量转换效率 成本较高优点优点缺点缺点DWDMDWDM关键技术关键技术FECFEC技术：技术： 前向纠错编码技术：前向纠错编码技术：发端加入冗余纠错码，收端进行解码纠错，消除线路产生的误码降低接收机的OSNR容限要求，降低的OSNR容限称为“编码增益”编码增益越强，表示FEC的纠错能力越强 FECFEC技术的种类技术的种类带内FEC，ITU-T G.707标准支持，编码增益：34dB带外FEC，ITU-T G.975/709标准支持，编码

20、增益：56dB超强FEC，目前无统一标准，编码增益最高：79dBDWDMDWDM关键技术关键技术WDM的受限因素光功率光功率 色散色散光信噪比光信噪比 DHD JGDJ D JWDM 网络网络非线性效应非线性效应受限因素受限因素光功率预算光功率预算光纤损耗 (dB) = P输出 (dBm) - P输入 (dBm) = 距离 (km) x a (dB/km)a a：损耗系数 在1550nm窗口，G.652和G.655光纤的损耗系数：a = 0.22dB/kmSRP输出输出 P输入输入距离距离L (km) 站点 A站点 B解决之道光放大器技术（EDFA、OEO中继）降低系统插损DWDMDWDM网络

21、受限因素网络受限因素色散预算色散预算色散（ps/nm）= 距离（km）x 色散系数（ps/nm.km）G.652光纤：色散系数 = 17ps/nm.kmG.655光纤：色散系数 = 4.5ps/nm.km色散问题解决之道色散问题解决之道色散补偿技术 在长距离传输的情况下，采用色散补偿模块（DCM）进行色散补偿。DCM距离距离L (km)站点 A站点 BDWDMDWDM网络受限因素网络受限因素光信噪比光信噪比距离距离 (km)光功率光功率(dBm)P信号信号 P噪声（噪声（ASE）OSNR (dB)距离距离 (km)M40M40OAOAOAOAM40D40OAOAOTUOTUOTUOTUOTS

22、1OTS 2OTS 3OTS 4OTS 5DWDMDWDM网络受限因素网络受限因素提高提高OSNROSNR解决之道解决之道 提高系统信噪比提高系统信噪比 RAMAN放大技术 采用低噪声的前置放大器+高增益的功率放大器 OEO中继，完成信号的再生放大、整形和再定时 采用FEC技术，降低系统对信噪比的要求DWDMDWDM网络受限因素网络受限因素DWDMDWDM产品介绍产品介绍DWDMDWDM产品介绍产品介绍DWDMDWDM组网应用组网应用EDFAEDFA产品介绍产品介绍 产品介绍产品介绍产品介绍产品介绍(DWDM(DWDM系列系列) )2U2U机架式机架式DWDMDWDMDWDMDWDM设备介绍设

23、备介绍产品介绍产品介绍 采用光电光变换的方法实现波长转换，同时，也可以实现单/多模转换光信号的再生放大，支持125Mbps4.25Gbps速率向下兼容DWDM设备介绍设备介绍4.25G OTU板卡板卡OTUOTU波长转换板卡波长转换板卡 采用光电光变换的方法实现波长转换，同时，也可以实现单/多模转换光信号的再生放大，支持10Gbps速率DWDM设备介绍设备介绍10G SFP+ OTU板卡板卡OTUOTU波长转换板卡波长转换板卡 采用光电光变换的方法实现波长转换，同时，也可以实现单/多模转换光信号的再生放大，支持10Gbps速率DWDM设备介绍设备介绍10G XFP OTU板卡板卡OTUOTU波

24、长转换板卡波长转换板卡l 设备容量大设备容量大 目前使用单模光纤传输，DWDM的每通道的最高传输速率可达10G，总容量可达480Gl 设备组网灵活设备组网灵活 波分复用设备可以组成点到点、点对多点、链状、环状、单纤单向、单纤双向等网络拓扑结构。l 支持多种速率业务灵活透明接入支持多种速率业务灵活透明接入多种业务接口：支持以太网、PDH、SDH、CATV及专网等业务；多种速率选择：155M，1.25G、2.5G，10G各种速率支持向下兼容；产品功能特点产品功能特点 产品介绍产品介绍l满足多种规格的传输距离满足多种规格的传输距离 无中继可支持30km、40km、80km、100km、120km等多

25、种距离规格；支持中继，实现长距离的传输。l具有良好的可扩展性具有良好的可扩展性 DWDM最大可扩展到48波。l可实现可实现1 11 1光复用端保护功能光复用端保护功能 光路倒换时间30ms，保证线路的安全可靠。 产品介绍产品介绍l开放式系统结构开放式系统结构 支持不同厂商的客户端接入，与多种厂家的设备互连、互通l可实现可实现OADMOADM光分插复用功能，中间节点可上下波长光分插复用功能，中间节点可上下波长l强大的网管功能强大的网管功能 支持基于SNMP的网管，具有实时性监控功能，人机界面友好。同时支持CLI、WEB、TELNET等网管方式l具有具有1 11 1的电源热冗余备份的电源热冗余备份

26、 有源波分设备提供双电源1+1热备份功能，电源支持热插拔，交、直流可选。产品介绍产品介绍DWDMDWDM的升级指通过插入更多的波道数量，以实现传输更多的业务数量。的升级指通过插入更多的波道数量，以实现传输更多的业务数量。采用模块化设计，有源区和无源区分开采用模块化设计，有源区和无源区分开，扩容方便，扩容方便DWDMDWDM的升级通过升级接口实现，的升级通过升级接口实现，只需增加只需增加OTUOTU板卡，即可实现扩容板卡，即可实现扩容DWDMDWDM最多可以升级到最多可以升级到4848波波(C+L(C+L波段可升级至波段可升级至160160波）波）DWDMDWDM系统扩容及升级特性系统扩容及升级

27、特性产品介绍产品介绍EDFAEDFA介绍介绍1U1U、1919英寸机架式英寸机架式EDFAEDFA设备实物图设备实物图 DWDM系列掺铒光纤放大器，具有低噪声、高增益、增益可调、增益平坦、结构标准、高可靠性等特点，应用在15281564nm光波范围内的密集波分复用传输系统中，可实现超大容量、超长距离光纤通讯，可延长中继距离，使无电中继传输达数百公里。产品介绍产品介绍 EDFAEDFA的基本结构示意图的基本结构示意图耦合器耦合器耦合器耦合器光隔离器光隔离器信号输入信号输入铒光纤铒光纤信号输出信号输出LD1LD2EDFAEDFA结构示意图结构示意图产品介绍产品介绍 掺铒光纤放大器的放大作用是通过受

28、激辐射机理产生的.泵激光能量将铒离子激发至较高能级,信号光则激发受激离子向较低能级跃迁,从而产生具有同样能量-与输入信号具有同样的波长的光子的辐射，使信号得到放大v EDFA EDFA基本原理基本原理 产品介绍产品介绍 EDFAEDFA的三种类型的三种类型n线路放大器n功率放大器n前置放大器EDFAEDFA的应用的应用放大器应用的三种方式放大器应用的三种方式80KM/24db40KM/15db发射机发射机接收机接收机线路放大器线路放大器110KM/33db发射机发射机接收机接收机前置放大器前置放大器110KM/33db发射机发射机接收机接收机功率放大器功率放大器 产品介绍产品介绍EDFAEDFA的特点：的特点：增益谱与低损耗区间一致高效率能量转换高增益、低串扰良好的增益稳定性电源支持交直流可选，双电源保护支持串口、SNMP网管，远程数据监控和控制,自 动报警,关断,和恢复等一系列智能化功能。 产品介绍产品介绍ATM交换机交换机路由器路由器网管ATM交换机交换机路由器路由器DWDMDWDM应用方案应用方案使用一对使用一对DW