华为WDM原理介绍

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LAll rights reservedWDM 原理介绍目目 录录CONTENTCONTENT WDM 原理 WDM 系统受限因素和补偿Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page2什么是WDM(波分复用)高速公路加油站巡逻车Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page3WDM的定义121 2 nnSDH signalIP packageATM cells

2、l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 ）Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page4CWDM 与 DWDMlCWDM: 稀疏波分复用p相邻两波间隔：20nmlDWDM: 密集波分复用p相邻两波间隔：25GHz扩展C波段 192个波长, 通道间隔25GHz196.05THz192.125THzC 波段 160个波长192.05THz扩展32个波长191.275THzITU-T G.694.1C

3、opyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page5l 波长复用的WDM系统的总体结构主要有：p 光波长转换单元（OTU）；p 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）；p 光放大器（BA/LA/PA）；p 光/电监控信道（OSC/ESC）。WDM的系统结构OTUOTUOTUOMUODUOTUOTUOTUOSCOSCOSCLABAPAHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 6波分系统的站点40/80波波OLAOLAOEQOLAOADM光放

4、段光放段光再生段光再生段. . .OTM40/80波波OTMREG再生段再生段再生段再生段复用段复用段站点类型站点类型功能说明功能说明站点类型站点类型功能说明功能说明OTM 光终端复用业务上下至客户设备穿通业务电信号再生OADM 光分插复用业务上下业务穿通OLA 光线路放大光信号放大色散补偿OEQ 光均衡器光功率均衡色散补偿REG 电中继站电信号再生HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 组网案例SITE_1SITE_2SITE_3SITE_4SITE_5SITE_6SITE_7SITE_880km80km80km80km80km80k

5、m80kmOTMOTMOTMOLAOLAOLAROADMFOADM业务描述：站点1-站点4、站点5、站点7、站点8开通业务。站点7、站点8间业务需要具有能够灵活调度能力HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8客户侧信号客户侧信号FIUDCMM40140OTU OASC1/TC1OTM站OTUFIUD40 OA140OTUOTUDCM OA D40140OTUOTUDCM M40 OA140OTUOTUDCMSC1/TC1A站OTM设备B站OTM设备A-B距离HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawe

6、i Confidential Page 9OLA单站配置SC2OBU DCMDCMOAU局方ODF架FIU局方ODF架FIUOLA站/REG站/OEQ站/FOADM站对合波光信号进行放大，使用EDFA/拉曼等技术背靠背OTM配置（可以作REG/OEQ） SC2 FIU局方ODF架东向线路侧OAUOBU DCMOAU局方ODF架西向线路侧OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOAUDCMFIU终结并再生合波光信号中的波长，进行REG（电中继再生）。FOADM站配置 局方ODF架东向线路侧局方ODF架西向线路侧OAUFIUOAUOBU DCMOAUDCMMR2MR2MR2 SC2 FIU

7、OTUOTUMR2OTUOTU终结并再生合波光信号中的部分波长。对于不使用的波长直接串通。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential ROADM站Direction 3Direction 3Direction 2Direction 2Direction 4Direction 4OADirection 1Direction 1M40WSMD4WSMD4WSMD4WSMD4D40M40D40OAOAOAOAOAM40D40M40D40OAOAWSMD4HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidentia

8、l 实际网络配置图60.00 km16.20 dBG652SITE_1M40D40B103AA101B工作工作 OSNR =28.912dB/28.882 dBOSNR =28.912dB/28.882 dB60.00 km16.20 dBG652SITE_2A101CA101C60.00 km16.20 dBG652SITE_3A101CA101C60.00 km16.20 dBG652SITE_4WSMD4M40D40WSMD4M40D40B103AA101BB103AA101B工作工作 OSNR =31.607dB/31.663 dBOSNR =31.607dB/31.663 dB60.

9、00 km16.20 dBG652SITE_5MR4MR4B103AA101BB103AA101B工作工作 OSNR =30.073dB/30.073 dBOSNR =30.073dB/30.073 dB60.00 km16.20 dBG652SITE_6A101CA101CSITE_7M40D40B103AA101B60.00 km16.20 dBG652SITE_4WSMD4M40D40B103AA101B工作工作 OSNR OSNR =31.607dB/31.663 dB=31.607dB/31.663 dBSITE_8M40D40B103AA101BCopyright 2006 Hua

10、wei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page12WDM的优势l超大容量（40/80波，单波2.5G-10G-40G-100G）l数据透明传输（对客户信号透明传输，替代光纤）l长距离传输（华为公司10G*40波 DRZ 最大支持3200km）l兼容已有光纤（各种光纤都可用）l经济性和可靠性（点到点组网，主要使用光路1+1保护）l平滑扩容能力（波长数量、单波速率，均可以平滑增加）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential WDM保护类型说明客户侧保护线路保护波长保护客户侧1+1光侧1+

11、1 线路侧1+1n线路侧（光缆/OA）故障率远大于OTU故障率。传统波分不支持支线路分离和交叉，只有用OTU1+1来保护单板关键模块故障。更加可靠 更低成本OTUHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 光线路保护（OLP）组网及原理l运用OLP单板的双发选收功能对线路光纤进行保护l分段对合波后的光信号进行保护，站点间使用分离路由l常见的应用场景为链型组网lOLP配置于各站点的出站光纤前（如FIU的线路侧）ABCDOLP单板业务站点工作光纤保护光纤HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidenti

12、al 光线路保护（OLP）倒换条件耦合器光开关OLPRO1RI11RI12主备通道差异门限：5dB主通道：1dBm备通道：2dBm主备通道差异1：-1dB主通道：-3dBm-5dB备通道：2dBm主备通道差异2：HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential OTU客户侧11保护组网及原理支线路合一模型OTU1OTU2SCS/OLP支线路分离模型T1N1N2主交叉备交叉T2SCS/OLP工作光纤保护光纤客户侧光纤工作背板总线保护背板总线HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential T1N1N2

13、T2N1T1T2N2XXSCSOLPOTU客户侧11保护倒换恢复过程工作光纤保护光纤工作背板总线保护背板总线lOTU客户侧1+1保护倒换时间小于50msl客户侧业务SF时，本端倒换，同时将故障信息通过OTN开销下插到下游，触发下游的倒换。目目 录录CONTENTCONTENT WDM原理 WDM的系统受限因素和补偿Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page19WDM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HUAW

14、EI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 光功率衰减G .6 5 3G .6 5 2衰衰耗耗d BO H -吸吸 收收 峰峰 S波波 段段 C波波 段段 L波波 段段 1 3 1 0 n m波波 段段 1 4 5 0n m1 5 3 0n m1 6 1 0n m单模光纤目前最常用的两个窗口，1310nm和1550nm处的损耗（G.652/653/655）约为0. 35dB/km和0. 170.23dB/km.单模光纤衰减曲线单模光纤传输窗口O波段12601360nmE波段13601460nmS波段14601530nmC波段15301565nmL波

15、段15651625nmU波段16251675nmCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page21光功率预算l光纤损耗 (dB) = P输出 (dBm) - P输入 (dBm) = 距离 (km) x a (dB/km)pa：损耗系数n在1550nm窗口，G.652和G.655光纤的损耗系数：a = 0.22dB/kmSRP输出 P输入距离L (km) 站点 A站点 BHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page22对于光衰耗的补偿：光放大

16、器(EDFA)优点：l灵活的增益区间l结构简单 l利用了非线性效应l低噪声特性缺点：l高泵浦功率l低能量转换效率l成本较高优点：l耦合效率高l能量转换效率高l增益高、噪声指数较低、输 出功率大l良好的增益稳定性缺点：l增益区间固定受限 l增益不平坦性l光浪涌问题HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential OSNR（Optical Signal Noise Ratio ）：光信噪比 光信噪比的定义是在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。光信号的功率一般取峰值，而噪声的功率一般取两相临通路的中间点的功率电平。 光信噪比是一个十分

17、重要的参数，对系统有重要意义。 对于带有前置放大器的系统而言，接收机内噪声的主要来源是EDFA放大器引入的。OSNRCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page24OSNRl提高系统信噪比pRAMAN放大技术p采用低噪声的前置放大器+高增益的功率放大器l降低系统对信噪比的要求p新的码型技术，不同的单波速率、码型，门限不同p前向纠错编码技术，G.709 FEC提升OSNR 5-6dB ，AFEC提升7-9dBHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidentia

18、l 色度色散色度色散：非单色光信号在光纤中传输时由于各波长传输速度不同而造成彼此互相分离的过程，称为色散。 Fiber claddingFiber cladding色散的图象表示在光纤的色度色散作用下，光脉冲将发生展宽，不但引起光脉冲的峰值光功率降低，而且引起前后脉冲在时间上的交叠并产生码间干扰（ISI: Inter Signal Interfere），从而引起接收性能劣化，增加误码率。pulsef1f2f3.pulsef1f2f3.HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 色度色散波长 nmS波段 C波段 L波段 1310nm波段 C波

19、段色散量G.65516 (ps/nm*km)色散位移光纤G.6521720 (ps/nm*km)零色散点在1310nmG.65303.5 (ps/nm*km)零色散点在1550nm单模光纤色度色散曲线HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page27对于色度色散的补偿：色散补偿l目前降低色度色散的影响主要是采用色散补偿模块对光纤中的色散累积进行补偿,主要方式为使用DCF（色散补偿光纤）。l色散补偿光纤与普通传输光纤的不同之处是它在1550nm处具有负的色散系数，DCF补偿法实际上就是利用这种负色散的光纤，抵消 G.652 /G.655

20、光纤中的正色散。色散系数G.652普通色散补偿光纤DSCF: 色散斜率补偿光纤波长HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 偏振模色散（PMD）偏振模色散 由于光纤物理尺寸不均匀和受到外力作用，导致光波在两个相互垂直的极化态上以不同的速度传播，最终到达对端的时间不同，造成光脉冲展宽，产生码间干扰。PMD系数 差分群延时(DGD) .性能良好的光纤PMD系数为0.1 .PMD补偿方式无有效手段补偿，通过高PMD门限接收机来容忍。kmpskmpsHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential

21、非线性效应 名称缩写现象后果解决措施非线性效应克尔效应自相位调制SPM光脉冲的相位随自身光强变化光脉冲展宽限制入纤单波功率和总功率、色散补偿交叉相位调制XPM光脉冲的相位随其它波长光强变化光脉冲展宽色散补偿调制不稳定性MI放大器自发辐射由于色散而产生频率扩展和脉冲展宽光信号产生边带，降低信噪比降低功率电平、色散补偿、滤波、采用光谱窄的外调制激光器四波混频FWM2个或3个波长的光波发生交互产生新的光波串音干扰和过大的信号衰减多波信号采取不等距通路间隔（G.653光纤）、交替采用相反色散光纤光孤子形成Soliton光脉冲受非线性折射率和色散相互作用压缩变窄破裂产生光孤子光信号劣化系统工作在光链路的

22、零色散波长之下受激散射受激喇曼散射SRS短波长信号光能量向长波长光信号转移短波长信号衰减过大，信噪比劣化对现有WDM系统性能未构成影响，不考虑解决受激布里渊散射SBS光功率从前向传播的信号转移到后向传播的信号输入光功率增加时输出光功率饱和采用电吸收调制器或对中心波长进行弱频率调制，提高SBS门限光功率Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page30SRS（受激喇曼散射）短波长泵浦长波长对系统的影响：引起信道功率失衡引起信道间的拉曼串扰PP输入输入输出输出Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,