DWDM毕业设计

1、DWDM技术及其应用摘 要本文从密集波分复用（）技术的概念入手，介绍光放大技术、功率均衡技术、光合波与分波技术和节点技术等密集波分复用系统关键技术，并具体分析了京九铁路DWDM系统工程设计中应考虑的网络结构、各项技术指标等因素。关键词：密集波分复用    关键技术 京九铁路    工程设计 10目 录第一章 前 言1第二章 京九铁路DWDM的关键技术22.1 光放大技术22.2 功率均衡技术32.3  光合波与分波技术32.4 节点技术3第三章 京九铁路DWDM系统设计的主要考虑因素43.1设备

2、选择43.1.1 光纤43.1.2 终端设备43.1.3 DWDM设备43.2 DWDM系统的网络结构63.3 光纤段跨距和衰减73.4 光接收信噪比7第四章 京九铁路DWDM系统的设计84.1京九铁路DWDM系统的构成84.2各项指标的计算分析84.2.1 色散84.2.2 衰耗94.2.3 光信噪比(OSNR)的计算9第五章 结论10参考文献10第一章 前 言在通信事业飞速发展的今天,各种新型的电信业务,如个人通信业务、商业数据、Cable-TV、视频点播及日益壮大的网络,对传输容量的需求与日俱增。在不久的将来,话音与数据的比例会从1:0.4变为1:20,这需要数倍甚至数十倍地增加系统容量

3、。面对这一需求,可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使传输容量比单波长传输增加几倍至上百倍的DWDM技术应运而生,它解决了传输宽带紧张这一“瓶颈”问题,成为当今电信网发展的新热点。 为了扩展铁路通信生存空间,加速铁路通信走向市场,加快京、沪、穗的高速数字环的建设,中铁通信网络技术有限公司将在京九铁路(商丘-武汉段)铺设DWDM光传输系统,光缆线路长度为568.7km。所谓技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同特定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进

4、行传输，在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。为了区别于传统的系统，人们称波长间隔更紧密的系统为密集波分复用系统（）。目前，技术已成为通信网络带宽高速增长的最佳解决方案，今后无论是广域网、城域网还是接入网，都将以系统为传输平台，基于的光传送网将构成整个通信网的基础物理层，因此了解和掌握技术，把它更好地应用到传输网络的建设中就变得更为迫切。第二章 京九铁路DWDM的关键技术      

5、;  技术与技术相比，具有超大容量信息传递、节约日益匮乏的光纤资源、网络平滑扩容、超长中继距离和上下兼容性好的特点，这些特点能够得以实现需由以下技术来支持：2.1 光放大技术 对于长距离的光传输来说，光功率受限往往成为决定传输距离的主要因素，而光放大器（）的出现和发展克服了光功率受限这一高速长距离传输的最大障碍，这是光通信史上的重要里程碑，是目前大容量长距离的系统在传输技术领域必不可少的技术手段。  掺铒光纤放大器（）等光子技术的发展和实用化，为密集波分复用（）设备迅速走向实用并蓬勃发展提供了条件。在掺铒光纤放大器（）实用化以前，为了克服光纤传输中的损耗

6、，每传输一段距离，都要进行“再生”，即把传输后的弱光信号转换成电信号，经过放大、整形后，再去调制激光器，生成强度放大的光信号再进行传输。随着传输码率的提高，“再生”的难度也越来越大，成了信息传输容量扩大的“瓶颈”。掺铒光纤放大器的实用化，不仅实现了直接光放大，节省了大量的再生中继器，使得传输中的光纤损耗不再成为主要问题；同时使传输链路“透明化”，简化了系统，成几倍或几十倍地扩大了传输容量，促进了真正意义上的密集波分复用技术的飞速发展，是光纤通信领域上的一次重大革命。如下图，是一种典型的双泵浦源的掺饵光纤放大器： 2.2 功率均衡技术在光网络中，从本地节点上路的光信号与其它由于传输了不同距离、从

7、而光功率不同的一些信号复用在一起传输，即使是复用在一起传输的光信号，传输一段距离后，由于、光滤波器和光开关等器件对各波长的响应略有不同，它们的功率也可能不同，不同功率的波长信号经过级联系统后，某些波长的功率将可能进一步降低，使该信道性能恶化。此外由于光网络的上下话路、重新配置或网络恢复等原因，使进入节点的各个波长通道的光功率也存在差异，由于光信号要经历多个节点和链路，各个波长通道之间的光功率差异产生累积，导致各个光信道的信噪比不一致，使得系统服务质量受到影响，甚至使某些信道劣化到不可接受的程度，因此在光网络中有必要在节点处对每个波长的光功率进行均衡，以保证通信质量，光网络中光功率均衡是光网络一

8、个重要研究内容。2.3  光合波与分波技术        光合波技术和分波技术分别是通过光复用器和光分解器来完成。光复用器将不同波长的发送信号混合在一条单独的光纤上，而分解器则将混合信号分解为接收器的分支波长。     光复用器和光分解器在超高速、大容量波分复用系统中起着关键作用，其性能的优劣对系统的传输质量有决定性影响。系统对其要求是：（）损耗及其偏差小；（）信道间的串扰小；（）低的偏差相关性。2.4  节点技术光传送网中的节点分为光

9、交叉连接（）节点、光分插复用（）节点和混合节点（同时具有和功能的节点）。节点的功能类似于网络中的数字交叉连接设备（），只不过是以光波信号为操作对象在光域上实现的，无需进行光电转换和电信号处理。在未来的全光通信网络中，起着十分重要的作用，当光缆中断或节点失效时，能自动完成故障隔离、重选路由、重新配置网络节点等功能，当业务发展需要对网络结构进行调整时，可以简单迅速地完成网络的调度和升级。 节点的功能类似于网络中的数字分插复用设备（），它可以直接以光波信号为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下。 第三章 DWDM系统设计的主要考虑因素 3.1设备选择3.1.1光纤：高速率

10、的系统要求光纤具有小的色度色散、小的偏振模色散和工作波长区的色度色散不能为零。我国已建的近百万公里光缆线路采用的光纤，基本上全是  单模光纤，这种光纤在波长的衰减很低，工作波长区的色散也不为零，但它在波长的色度色散高达（）（），因此，光纤适合传输波道基础速率为的系统。在我国的光缆网中，有极少量的色散位移单模光纤，这种光纤可以传输单波道时分复用的、系统。当用来传输多波道的波分复用系统时，由于光纤工作波长区的色度色散为零，会产生四波混频非线性影响，所以光纤不适合用于光波道较多的系统。      3.1.2终端设备：由于光分插复用

11、器（）和光交叉连接设备（）尚未达到商用，还不能用组成全光网层面，目前只能将系统用作线路传输设备，与终端设备结合起来，在层面上组织传输网，因此，要涉及到设备即终端设备的选型问题。        终端设备一方面需要与现有的传输平台或电信业务连接，另一方面需要与设备连接，这就要求设备的上下兼容性要好，同时还要考虑到网管等方面的因素。3.1.3 设备：设备的选型主要应从设备制式、波道数量、波道系统速率、技术性能指标和网管性能等方面考虑。       &#

12、160;设备有开放式和集成式两种制式，开放式组成的系统终端接入符合  接口的终端设备，通过波长转换器接入合波器。合波器将接入个波道的信息集合起来送入光纤，经过多个光线路放大器传输至电再生器站的分波器。分波器将始端输入的个波道分开，各波道的信号通过具有功能的波长转换器进行再生、定时和整形后，再输入到下一个电再生段，以此过程一直传输到复用段或链路的终端，按始端的波道序号接至所对应的终端设备。开放式系统有两个主要特点：一是在系统中采用了波长转换器，使之能够兼容不同工作波长、不同厂商生产的设备；一是利用波长转换器替代了的电再生器，使一条光纤通信链路的线路传输系统，全部由设备组成，只

13、在链路的终端接入设备，这对于网络的组织、扩容、管理、维护等均非常有利。集成式系统也有两个主要特点，一是不采用波长转换器；二是仍使用的电再生器。因此它必须终接规定工作波长的设备，在线路传输系统中因接入有的再生器，所以这种系统就不具备上述开放式系统的优点，故在工程设计中宜选用开放式系统的设备。   另外还有几点需特别考虑：         、 系统是一个频域上的模拟系统，每段都引入一些噪声，中继段距离不同时，引入的噪声就会不同，只有合理设计光中继段的距离和电再生段中级联的数目，才

14、能确保满足系统要求，因此，要特别重视光路设计。         、  由于系统采用的是光复用解复用，在传输过程中没有经过任何的电光转换，因此，对网络传输性能要求大大提高。         、 网络应优先选用具有兼容性能的开放式设备。当用光纤传输时，波道基础速率宜为  ；用光纤传输时，波道基础速率可为或及以上系统。       &

15、#160; 、  系统的波长分配及其每个波长的功率分配，如果设计不合理，在以后的扩容过程中就会导致新增波长的功率配置困难，甚至影响到整个网络的扩容。3.2 DWDM系统的网络结构 DWDM系统可用于多种网络拓补结构,例如点对点和环形。 DWDM系统的总体结构,根据标准、应用方式的不同,分为开放式和封闭式两类。 开放式DWDM传输系统在发送与接收部分采用了波长转换器,将既有SDH、PDH的G.957、G.955标准转换成G.692标准,以达到利用既有设备的目的。这种系统组成方式价格较贵,但组网灵活性较大。开放式DWDM传输技术与设备的进展,使既有SDH、PDH设备得以弃分利用,它们的结

16、合成为迅速拓展光传输容量的有效手段。 封闭式DWDM传输系统没有波长转换器,也就是说,整套系统采用G.692标准。这种系统组成方式比较经济,但组网不太灵活,无法利用既有的SDH、PDH传输设备。开放式系统如下图所示：开放式DWDM系统图3.3 光纤段跨距和衰减 对于陆地DWDM系统,无电再生的最大传输距离一般由系统的色散容限所确定；系统对光信噪比的要求决定了最大跨距长度和最多跨距数。仅从光信噪比的要求来考虑,一般情况下,跨距多的链路不宜采用长跨距,因为长跨距会使光信噪比(OSNR)迅速恶化；而需要长跨距传输链路的无电再生最大传输距离不宜过长,至少比短跨距情况下的总传输距离要短。 3.4光接收信

17、噪比 光接收信噪比(OSNR)的定义为光接收信号功率与光噪声功率之比。 光放大系统中,理想的OSNR为22dB。通常,光信噪比取值20dB。 第四章 京九铁路DWDM系统的设计 系统的工程设计不仅要考虑网络合理因素，还要考虑到电信业务发展对网络带宽和传输速率的未来需求、现有资源的利用、与现有网络的连接以及经济效益等因素。4.1 京九铁路DWDM系统的构成 京九铁路DWDM系统是利用京九线既有20芯G.652光缆线路的两芯,在1550nm窗口新设的DWDM16×2.5Gb/s系统。采用开放型的波长配置,全线设2个复用段,共分为5个光放大段。图3为京九线(商丘-武汉段)DWDM光传输系统

18、构成图。从图中可以看到京九铁路DWDM系统在商丘、武汉间设置2.5Gb/s SDH复用设备,并配备相应的电接口,武汉-郑州设3×155M,武汉-北京设6×155M、63×2M直达电路、商丘ADM作转接。 4.2 各项指标的计算分析 4.2.1色散 G.652光纤的色散系数为20ps/(nm.km),参照技术规范的要求,本工程波分复用设备采用的色散容限为7200ps/nm、1200ps/nm、12800ps/nm,复用段距离可达360km、600km、640km。 4.2.2衰耗 商丘至通信站4复用段,采用4×35dB 配置,即光缆线路中继跨段最大容许衰耗

19、AL取35dB。本复用段光路由总长432.5km,其中最大光中继跨段(通信站3-通信站4)的线路衰耗为28.55dB,加上该段中的4个光纤活动连接器损耗2dB（按每个活动连接器损耗0.5 dB计算）,考虑3dB维修余量,全程衰减33.55 dB,小于AL ;其余各段均能满足衰耗要求。 通信站4至武汉复用段,采用1×40dB配置,即光缆线路中继跨段最大容许衰耗PL取40dB。本段光路由总长136.2km,光缆衰耗33.24dB,线路中间计有8个光纤活动连接器,按每个活动连接器损耗0.5dB计算,全程线路净衰耗为37.24dB,再考虑3dB维修余量,通信站4至武汉跨段线路衰耗为40.24dB,超过PL值。本设计将该内的2个活动接头熔接成固定接头,可以减少1dB线路衰耗,使本复用段满足10dB配置要求。 4.2.3光信噪比(OSNR)的计算 当光放大器增益恰好补偿中继段光通道衰减时,OSNR按最恶劣情况表示如下： OSNR=Plout-L-NF-10logN-10log (h×c2/3×) 式中：Plout 为每