波分原理及其应用技术

1、整理课件传输基础知识简介中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部IPATMSDHDWDMOpen Optical InterfaceSDHATMIP其它其它DWDM在传输网中的定位在传输网中的定位光纤物理层光纤物理层DWDM 从技术和经济的角度，从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济技术是目前最经济可行的扩容技术手段可行的扩容技术手段中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部WDM定义定义光波分复用光波分复用lNl2l1lNl2l1lNl2l1光复用器光解复用器光纤放大器WDM将携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输

2、将携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部 信道1 信道N光分波 器输出光接收机光接收机输入 信道1 信道N光合波 器光发射机光发射机网络管理网络管理系统系统DWDM系统基本结构系统基本结构光中继放大光中继放大中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部光纤的结构光纤的结构n1n2纤芯纤芯包层包层涂覆涂覆n1 n2中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部通信用的光纤是指由透明通光性良好的材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层被覆，并

3、将射入纤芯的光信号，经包层界面的全反射，使光信号保持在纤芯中传播的媒体，达到传输通信信号的目的。只有纤芯和包层的光纤，就是光纤接续时剥除涂敷层后的裸光纤。如图所示为使用最广泛的两种光纤的结构。图a为紧套光纤，如常见的尾纤，图b为松套光纤，经过着色处理过的光缆中的光纤芯线 。光纤的结构光纤的结构中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部吸收损吸收损耗耗光波通过光纤材料时，一部分光能变成热能，造成光功率的损失光纤基础材料（如基础材料（如SiO2）固有的吸收）固有的吸收，不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收基本确定了某一种材料吸收损耗的下限本征本征吸收吸收由光纤材料的不

4、纯净而造成的附加吸收损耗（灰尘，金属离子等）杂质杂质吸收吸收光纤的光纤的特性特性-损耗损耗中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部散射损耗散射损耗由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射，由此产生的损耗。指光通过密度或折射率等不均匀密度或折射率等不均匀的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光，这种现象叫光的散射。散散 射射光纤的光纤的特性特性-损耗损耗中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的

5、光纤附加损耗 光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗 光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等附加损耗附加损耗光纤的光纤的特性特性-损耗损耗中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部单模光纤分类单模光纤分类G.652光纤：光纤：常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤（常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤（1310性能最佳，性能最佳， 0色散，低损耗）色散，低损耗）G.653光纤光纤：色散移位光纤；色散移位光纤；(1550nm性能最佳，性能最佳，0色散，容易色散，容易 引起非线引起非线性。）性。）G.654光纤光纤：G.655光纤：光纤： 非零色散移位单模光纤。该种光纤主

6、要应用于非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作工作波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可以以 有效减小四波混频有效减小四波混频 的影响。的影响。截止波长移位的单模光纤截止波长移位的单模光纤 ；（；（1550低衰减，低衰减，1310零色散）零色散）主要用于海底光缆主要用于海底光缆中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部WDM系统关键技术系统关键技术中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部波分复用器件包括合波器和分波器，又叫光复用器波分复用器件包括合波

7、器和分波器，又叫光复用器和光解复用器和光解复用器复用器复用器fiber解复用器解复用器OM/OD技术波分复用器件技术波分复用器件中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部OM/OD技术技术OM/OD器件器件合波器合波器（OM）分波器分波器（OD)把来自光纤的光波分解成具有原标称波长的光通路信号，分别输入到相应的光通路接收机中，即对光波起解复用作用。把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光波，送到光纤中进行传输，对光波起复用作用。中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部OM/OD器件类型器件类型 4阵列波导波分复用器（阵列波导波分

8、复用器（AWG）中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部OM/OD器件类型器件类型 4阵列波导波分复用器（阵列波导波分复用器（AWG） 原理- 是以光集成技术为基础的平面波导型器件。 优点- 并联工作，可以复用的通道数多- 尺寸小- 易于批量生产 缺点- 需要温度补偿中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部q 系统中合波板OMU出现故障，现场没有备用的OMU单板，只有一块备用的ODU单板，是否可以用ODU单板来代替OMU单板？q 反过来呢？思考一下？思考一下？中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部

9、DWDM系统与光波分复用器件的对应关系系统与光波分复用器件的对应关系光波分复用器光波分复用器类型类型合波器合波器分波器分波器3232波波以下以下4040波波8080波波以上以上3232波波以下以下4040波波8080波波以上以上耦合型耦合型- - - - - -阵列波导型阵列波导型介质薄膜型介质薄膜型- - -光栅型光栅型- - - - -中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部WDM系统关键技术系统关键技术中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部 光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输的

10、最大障碍的最大障碍光功率受限，这是光通信史上光功率受限，这是光通信史上的重要里程碑。的重要里程碑。 光放大器是一种不需要经过光光放大器是一种不需要经过光/ /电电/ /光变换而直光变换而直接对光信号进行放大的有源器件接对光信号进行放大的有源器件光放大技术光放大技术中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部光放大技术放大器分类光放大技术放大器分类中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部合波器12n 光功率光功率放大放大分波器12n 光线路光线路放大放大光前置光前置放大放大光线路光线路放大放大 合波信号功率提升合波信号功率提升 较大的输

11、出功率较大的输出功率 中继设备中继设备 补偿线路传输损耗补偿线路传输损耗 较小的噪声系数较小的噪声系数 较大输出光功率较大输出光功率 提高接收灵敏度提高接收灵敏度 要求噪声系数较小要求噪声系数较小光放大技术光放大技术 EDFA的应用分类的应用分类中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部 当WDM系统的传输链路突然断开，如果光放大器的泵浦源不关闭，继续向掺铒光纤 “泵浦”，使处于稳态的铒离子越积累越多；若此时有一个较高功率的光信号输入，将使所有处于稳态的铒离子发生受激幅射，从而导致光放大器的输出光功率出现“尖峰” ，“烧坏”光连接器和光接收机，给系统带来无法弥补的

12、损伤光放大技术光放大技术 EDFA的光浪涌问题的光浪涌问题中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部主要内容主要内容 DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范系统的技术规范中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部DWDM技术规范技术规范中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部OTU: Optical Transponder UnitOMU: Optical Multiplexing UnitOMUOTUIPIP集成式系统和开放式系统集成式系统和开放式系统中国电信广

13、东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部DWDM技术规范技术规范中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部波段划分波段划分00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波长（nm）损耗（dB/km）140THz50THzOH-吸收峰OH-吸收峰OH-吸收峰OESCL中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部波段划分波段划分波段名称波段名称说明说明波长范围波长范围O波段 原始(Original)1260-1360E波段 扩展(Extended)1360-1460S波段 短波(Short

14、)1460-1530C波段 常规(Conventional)1530-1565L波段 长波(Long)1565-1625U波段 超常(Ultralong)1625-1675中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部DWDM技术规范技术规范中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部当复用通路为当复用通路为16波波/32波波/40波时：波时： 第第1波的中心频率为波的中心频率为192.1THz 通路间隔为通路间隔为100GHz 频率向上递增频率向上递增标称中心频率标称中心频率标称中心标称中心频率频率是指是指WDM系统中每个复用通路对应系统

15、中每个复用通路对应的中心波长（频率）。的中心波长（频率）。中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部标称中心频率标称中心频率中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部8/16/32/40/48 波系统波系统工作波长说明工作波长说明 工作波长范围：工作波长范围：C波段（波段（1530nm1565nm） 频率范围：频率范围：191.3 THz 196.0 THz 通路间隔：通路间隔：100 GHz 中心频率偏差：中心频率偏差：20GHz（速率低于（速率低于2.5Gbit/s）；）；12.5GHz（速率（速率10Gbit/s）中国电信广东公

16、司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部 80/96 波系统波系统工作波长说明工作波长说明 工作波长范围：工作波长范围：C波段（波段（1530nm1565nm） 频率范围：频率范围：C波段波段 191.30 196.00 THz 191.35 196.05 THz 通路间隔：通路间隔：50GHz 中心频率偏差：中心频率偏差：5GHz中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部 160/176 波系统波系统工作波长说明工作波长说明工作波长范围：工作波长范围：C波段（波段（1530nm 1565nm） L波段（波段（1565nm 1625nm）频率范围

17、：频率范围：- C波段：波段：191.30196.00THz & 192.15196.05THz - L波段：波段：187.00190.90THz & 186.95190.85THz 通路间隔：通路间隔：50GHz中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部W功率单位是瓦特。光传输中的光能量比较小，一般用功率单位是瓦特。光传输中的光能量比较小，一般用mW进行计进行计量。量。dBmdB dB单位是一个相对值，是单位是一个相对值，是P1相对于参考点相对于参考点P2的功率值：的功率值：P1-2 dB=10*log10(P1/P2) =10*log10(P1

18、/P0)- 10*log10(P2/P0)dBm单位是一个绝对值，是和单位是一个绝对值，是和1mW的功率值的绝对值：的功率值的绝对值：P dBm=10*log10(P/P0) =10*log10(pmW/1mW) 光指标功率光指标功率中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部n衰耗就是能量的损失。对于无源器件，带来的都是衰耗。n衰耗是一个相对量，一般选择无源器件的输出作为参考点，输入功率和输出功率的比值作为该器件的衰耗。n光纤衰耗与光纤的长度呈正比，即光纤衰耗是具有累积累积性质性质的。光指标衰耗光指标衰耗中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网

19、络运行维护部n增益就是能量的提升增益就是能量的提升n对于放大器，能够带来增益对于放大器，能够带来增益n增益是一个相对量，一般选择放大器的输入作为参考点增益是一个相对量，一般选择放大器的输入作为参考点n输出功率和输入功率的比值作为该器件的增益输出功率和输入功率的比值作为该器件的增益光指标增益光指标增益P1P2光放大器光放大器光放增益光放增益 = P1 / P2中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部OSNR = Pout - 10logM - L + 58dBm - Nf - 10logN- P光指标信噪比光指标信噪比 信号就是有用的0/1代码功率。 噪声就是无效

20、码流功率。 信噪比指信号功率和噪声功率的比值。信噪比直接影响是业务误码或者中断。工程中光信噪比的测试使用光谱分析仪。光纤吸收、散射、弯曲、接头损耗，都会导致光信噪比降低其中： Pout为总入纤功率，M为通道数量，L为线路损耗， Nf 为EDFA噪声系数，N为光再生段数量， P为通道功率与均值间差异。中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部园区传输网络结构园区传输网络结构中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部园区传输网络结构园区传输网络结构中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络运行维护部网络运行维护部园区内光缆分布园区内光缆分布-出局光缆出局光缆中国电信广东公司中国电信广东公司综合部综合部网络