传输设备专业L1级传输系统WDM基本原理

1、传输系统WDM基本原理2课件简介课件名称传输系统WDM基本原理适用专业及等级传输网WDM系统原理L1级内容简介WDM原理知识大纲课件大纲版本V_1.1日期2015.11.27主要更新内容不涉及负责人杨有志遗留问题暂无3授课人简介个人照片基本资料基本资料姓名：杨有志工作单位：辽宁移动公司手机号码子邮箱：教育及培训经历教育及培训经历毕业院校：辽宁工业大学学历：本科专业培训经历：2015年由华为公司进入辽宁移动公司专业特长专业特长从事华为传输产品10年以上，具有丰富的SDH、PTN及WDM的调测及设备故障维护能力。4第第2章：章：WDM传输媒介传输媒介第第3章：章：WDM关

2、键技术关键技术第第4章：章：WDM的网络单元与影响传输因素的网络单元与影响传输因素第第5章：章：WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范5高速路加油站巡逻车什么是波分复用？6l 把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用。121 2 nnWDM概念7Page 7l 单向波分复用系统采用两根光纤，一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。 光复用器光复用器光源光源1 光源光源2 光源光源N OA光解复用器光解复用器1N光检测光检测器器1 光检测光检测器器2光检测光检测器器N 光源光源1 光源光源2 光源光源N 光复用器光复用器光解复用器光解

3、复用器OA光检测光检测器器1 光检测光检测器器2光检测光检测器器N 1NOAOAOAOA单向WDM8l 双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。光光波波长长复复分分光光波波长长复复分分用用光线路放大光线路放大用用器器器器功率/前置放大功率/前置放大东向1-N西向1-N1547.5 1560.5nm1527.51542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC 1510 nmOSC 1625nm双向WDM9开放式开放式WDM开放式DWDM系统的特点是对复用终端光接口没有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T 建议的光接口标准。集成

4、式集成式WDM集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求复用终端的光信号的波长符合DWDM系统的规范，不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建议的波长，这样他们在接入合波器时就能占据不同的通道，从而完成合波。WDM应用形式10 N路波长复用的路波长复用的WDM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）； 光/电监控信道（OSC/ESC）。WDM系统组成OSCOSCOSC11 大容量 长距离 高速率 对数据的“透明”传输 系统升级时能最大限度地保护已有的投资 高度的组网灵活性、经济性

5、以及可靠性 可兼容全光网交换lWDM的优点的优点WDM的优势12CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分复用lCWDM与与DWDM的区别的区别：CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个左右波长的光信号。CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光，它需要冷却技术来稳定波长，实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了这一难点，CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。 稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到1620nm波段，间隔为20nm，可复用

6、16个信道。CWDM简介13第第1章：波分复用技术概述章：波分复用技术概述第第3章：章：WDM关键技术关键技术第第4章：章：WDM的网络单元与影响传输因素的网络单元与影响传输因素第第5章：章：WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范14护套包层纤芯n2n1l 光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。 光纤基本特性155dB/km4dB/km3dB/km2dB/km1dB/kmAttenuation (dB/km)光纤基本特性l 光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 l 衰减系数16l 光纤中的色散可分为模式色散和色度色

7、散。 l 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。 光纤基本特性17色散系数色散系数(ps/nmkm)正色散系数正色散系数G.655光纤光纤波长波长(nm)负色散负色散系数系数G.655光纤光1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输G.652光纤:大量铺设，传高速信号需色散补偿G.653光纤:1550nm波长区混频严重，不适合DWDM光纤的种类18第第1章：波分复用技术概述章：波分复用技术概述第第2章：章：WDM传输媒介传输媒介第第4章：章：WDM的网络单元与影响传

8、输因素的网络单元与影响传输因素第第5章：章：WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范19WDM系统的关键技术光电检测器监控技术光复用器和光解复用器光放大器光源技术WDM关键技术203.2 光放大器光放大器3.3 光复用器与解复用器光复用器与解复用器 3.4 监控技术监控技术 3.5 光电检测器光电检测器211)比较大的色散容纳值比较大的色散容纳值 ； 2)标准而稳定的波长。标准而稳定的波长。WDM的光源要求221、直接调制光源直接调制光源2、间接调制光源间接调制光源电吸收调制光源电吸收调制光源 (EA)马赫马赫- -策恩德尔调制光源策恩德尔调制光源 (M-Z)光源23l 优点：技术简单、

9、成本较低；l 缺点：激光器有较大的频率啁啾；适用于短距离传输。调制电流直接调制光源24l 优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长；l 缺点：技术较复杂。调制电流电吸收调制光源（EA）25l 优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长；l 缺点：成本高，技术难度大，不便于集成。调制电流LD马赫-策恩德尔调制光源（M-Z）26直调光源电吸收调制光源马赫-策恩德尔调制光源最大色散容限ps/nm12002400720012800大于12800成本适中贵昂贵波长稳定性较好好很好光源比较27 3.1 光源技术光源技术 3.3 光复用器与解复用器光复用器与解复用器 3.4 监控技术监控技术 3.5 光电检测器光电检测

10、器28光放大器掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA)(EDFA)拉曼放大器拉曼放大器(Raman)29 暂稳态 光子吸收 受激辐射 铒离子 基态 980nm 光子 1550nm 光子 隔离器 隔离器 泵浦源 掺铒光纤 耦合器 信号光入 信号光出 a 原理性结构 b 光放大原理 EDFA组成及原理301. 增益波长范围固定：在1550nm窗口 ；2.增益带宽不平坦：EDFA的增益带宽很宽，但EFDA本身的增益谱不平坦。在WDM系统中应用时必须采取特殊的技术使其增益平坦。3.光浪涌问题：采用EDFA可使输入光功率迅速增大，但由于EDFA的动态增益变化较慢，在输入信号能量跳变的瞬间，将产生光浪涌，

11、即输出光功率出现尖峰，尤其是当EDFA级联时，光浪涌现象更为明显。EDFA应用的问题31前置放大器PA功率放大器BA增益适中适中噪声系数低适中应用场合接收端发送端EDFA性能参数32放大器增益不平坦的级联放大放大器增益平坦的级联放大EDFA的增益平坦33掉波1dB上波1dB0.5dB0.5dB 无增益锁定 有增益锁定EDFA的增益锁定34SRS(受激拉曼散射)原理，采用分布式放大。增益谱泵浦增益30nm13THz拉曼光纤放大器的原理35其增益波长由泵浦光波长决定；其增益介质为传输光纤本身 ；噪声指数低。PUMP1PUMP313THz 30nmGAINPUMP2EDFASpan 1Raman P

12、ump发送接收EDFASpan kRaman Pump拉曼光纤放大器的特点363.1 光源技术光源技术 3.2 光放大器光放大器 3.4 监控技术监控技术 3.5 光电检测器光电检测器37nnnn分波器合波器nn分波器合波器光复用器和光解复用器38l这类光栅在制造上要求较精密，不适合于大批量生产，因此在实验室的科学研究中应用较多。输入光输出光光栅光栅型波分复用器3914滤波器滤波器滤波器滤波器自聚焦棒透镜自聚焦棒透镜玻璃玻璃l设计上可以实现结构稳定的小型化器件，信号通带平坦，且与极化无关，插入损耗小，通路间隔度好；l通路数不会很多。介质薄膜型复用器40l优点：波长间隔小、信道数多、通带平坦等优

13、点，非常适合超高速、大容量的DWDM系统。代表了波分复用器件的发展方向。阵列波导阵列波导平面耦合波导平面耦合波导输入波导输入波导输出波导输出波导阵列波导阵列波导平面耦合波导平面耦合波导输入波导输入波导输出波导输出波导波导阵列（AWG）型复用器413.1 光源技术光源技术 3.2 光放大器光放大器 3.3 光复用器与解复用器光复用器与解复用器 3.5 光电检测器光电检测器421）光监控技术（）光监控技术（OSC）2）电监控技术（）电监控技术（ESC）监控技术43l特点：传输有关DWDM系统管理和监控信息工作波长优选1510nm；速率优选2Mb/s，保证不经放大也超长传输；线路编码为CMI，接收侧

14、的灵敏度大于48dBm；l 对光监控信道的要求：光监控通道不限制未来在1310nm波长的业务； 线路放大器失效时光监控通道仍然可用； 光监控通道不限制光放大器的泵浦波长； 光监控通道不限制两个光线路放大器之间的距离 。光监控技术44OMFIUBAPAODFIUOSC 信息入信息入OSC 信息出信息出设备中的监控信道45l波分产品以前对网元进行操作、管理和维护（OAM）都是采用专用的监控信道单板OSC实现。随着城域波分技术的发展，从降低产品成本的角度出发，产品提出了利用固定帧结构业务中的开销字节进行DCC通信的思路，这样就可以直接通过OTU单板的对接实现网元间的通信，这就是电监控信道（ESC）。

15、l与OSC不同的是ESC是采用随路的方式，即监控信息随主业务信号一起传送，到对端再将他们分离，这种方式不再另外占用波长资源。电监控技术ESC46 3.1 光源技术光源技术 3.2 光放大器光放大器 3.3 光复用器与解复用器光复用器与解复用器 3.4 监控技术监控技术47l 要求：在工作波长范围内有足够高的响应度；在完成光电变换的过程中，引入的附加噪声应尽可能小；响应速度快。线性好及频带宽，使信号失真尽量小；工作稳定可靠。有较好的稳定性及较长的工作寿命；体积小，使用简便。l 满足上述要求的半导体光检测器主要有两类：PIN光电二极管和 雪崩光电二极管（APD）。通常PIN管收光范围为0-18dB

16、m；APD管收光范围为-9-27dBm光电检测器48FEC技术FEC技术简单来说就是一种纠错编码技术，它具有相当强的纠错能力。FEC技术的采用，可以纠正信号传输过程中产生的误码，提高接受端光信号的信噪比容限，延长中继段距离。主要有2种：带内FEC,带外FEC。方案方案带内带内FEC带外带外FEC标准标准ITU-T707ITU-T975纠错能力纠错能力较强较强更强更强速率速率不变不变增加增加7%编码方式编码方式BCH3RS8复杂度复杂度简单简单略复杂略复杂兼容性兼容性好，可以平滑过渡好，可以平滑过渡不能兼容，需更换设备不能兼容，需更换设备可扩展性可扩展性受受SDH帧格式限制帧格式限制很难扩展很难

17、扩展不受帧格式限制不受帧格式限制可方便扩展可方便扩展互通用性互通用性很好很好差差49第第1章：波分复用技术概述章：波分复用技术概述第第2章：章：WDM传输媒介传输媒介第第3章：章：WDM关键技术关键技术第第5章：章：WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范50WDM网元有如下5种类型:光终端复用设备OTM(Optical Terminal Multiplexer)光线路放大设备OLA(Optical Line Amplifier)光分插复用设备OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer)光均衡设备OEQ(Optical Equalizer)电中继设备REG(Re

18、generator)WDM的网络单元OTMOADMOLAREG123451WDM的组网形式点对点OTMOLAOLAOTM客户客户设备设备客户客户设备设备52客户客户设备设备WDM的组网形式链型OTMOTMOADM客户客户设备设备客户客户设备设备53WDM的组网形式环形OADMOADMOADMOADM1 n1n1n1 n54影响波分传输系统主要有3个因素：衰耗、色散及信噪比，单通道达到10G以上速率，事实上还应该考虑非线性等其它因素。实际工程调测中需要综合考虑以上几个因素。l衰耗：采用掺饵光纤放大器（EDFA）以及RAMAN放大器解决衰 耗过大问题l色散：采用色散容限较大的光模块，采用DCM、色散均衡（DSE）l信噪比：采用噪声系数较小的光放，提高输出光功率，采用输出光功率较大的光放l非线性：限制输出发送光功率，如果使用高光功率输出光放，限制跨断数影响WDM传输的因素55第第1章：波分复用技术概述章：波分复用技术概述第第2章：章：WDM传输媒介传输媒介第第3章：章：WDM关键技术关键技术第第4章：章：WDM的网络单元与影响传输因素的网络单元