TC000003 WDM原理ISSUE1.1(繁體)

1、1.1TC000003 WDM原理1引入 WDM技術是一種比較先進的光纖通信新技術，並且相對成熟，已經進入到商用階段，通過本課程的學習，使我們對於WDM的原理有一個基本的了解和認識。2了解並掌握WDM的一些基本概念及WDM的原理、傳輸方式以及組成；了解WDM的傳輸媒質；掌握DWDM的技術原理和關鍵技術實現方法；了解WDM光傳輸系統的技術規範。學習目標學習完本課程，您應該能夠：3第一章 波分多工技術概述第二章 WDM 傳輸媒質第三章 DWDM關鍵技術第四章 WDM光傳輸系統的技術規範課程内容4（1）光纖通信基礎（2）密集波分多工技術導論（3）DWDM傳輸系統原理與測試（4）高速光纖通信ITU-T

2、規範與系統設計（5）TA052401 光監控信道及其在DWDM系統中的應用 ISSUE1.0（6）TC000001 光纖與光器件 ISSUE1.0（7）TC000002 光放大器 ISSUE1.0参考資料5光傳送網路的快速發展，數據業務爆炸式增長，傳統的PDH、SDH頻寬已經無法應對。目前商用的DWDM系統容量已達320Gb/s、1.6Tb/s。實驗室還正在進行更大容量DWDM的試驗。全光網絡、網絡融合、MSTP：光交叉連接與波長路由器已經問世。數據與光的結合，未来的網絡可能將是把IP/ATM交換機直接接至光傳送網上；向光組網的轉變是寬頻革命的核心 。運營商經營理念的轉變、投資更加理性化。WD

3、M技術發展背景6採用SDM，鋪設多芯新光缆(需考慮時間與成本)使用更高比次率TDM。STM-1-STM-64波分多工（WDM）技術已經成熟，成為很好的擴容 方式怎樣增加傳輸容量7高速路加油站巡邏車什麼是波分多工？8把不同波長的光信號多工到一根光纖中進行傳送的方式統稱為波分多工。WDM概念9Rx1RxnRx2Tx1Tx2TxnMUXOLADEMUXOSCOSCOSCWDM系統結構圖103210Gb/s322.5Gb/s162.5Gb/s42.5Gb/s16010Gb/s華為公司DWDM產品的演變11單向波分多工系統採用兩根光纖，一根光纖只完成一個方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖来完

4、成。 單向WDM12双向波分多工系統則只用一根光纖，在一根光纖中實现兩個方向光信號的同時傳輸，兩個方向光信號應安排在不同波長上。双向WDM光波長多工用器光波長多工用器功率/前置放大功率/前置放大光線路放大東向1-N西向1-N红帶EDFA1547.51560.5nm藍帶EDFA1527.51542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC1510 nmOSC 1625nm13開放式WDM 開放式DWDM系統的特點是對多工終端光介面没有特别的要求，只要求這些介面符合ITU-T 建議的光介面標準。 集成式WDM 集成式DWDM系統没有採用波長轉換技術，它要求多工終端的光信號的波長符合DWDM系統的規範，

5、不同的多工終端設備發送不同的符合ITU-T建議的波長，這樣他們在接入合波器時就能佔據不同的通道，從而完成合波。WDM應用形式14N路波長多工的WDM系統的總體結構主要有：光波長轉換單元（OTU）；波分多工器：分波/合波器（ODU/OMU）；光放大器（BA/LA/PA）；光監控信道/通路（OSC）；WDM系統組成15超大容量。對數據的“透明”傳輸。系統升级時能最大限度地保護已有的投資。DWDM的優點高度的組網靈活性、經濟性以及可靠性。可兼容全光網交換。WDM的優勢16CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分多工CWDM與DWDM的區别：CWDM

6、載波通道間距較寬，因此一根光纖上只能多工2到16個左右波長的光信號。CWDM調制激光採用非冷却激光，而DWDM採用的是冷却激光，整個CWDM系統成本只有DWDM的30%。 稀疏波分多工系統一般工作在從1260nm到1620nm波段，間隔為20nm，可多工16個信道，其中1400nm波段由於損耗較大，一般不用。 CWDM簡介171.傳輸媒質相同2.SDH：電域的同步多工；DWDM：光域上的多工3.交叉連接、分插多工從電域向光域發展(全光網)4.DWDM應用：長途幹線，本地網(PDHSDH DWDM)5.承載的業務類别的比較DWDM與SDH的比較18什麼是WDM、DWDM以及CWDM？簡述WDM設

7、備的兩種傳輸方式？什麼是開放式與集成式系統？簡述WDM系統的組成？問题19這一章我們主要學習了：波分多工技術的基本概念、原理；WDM如何發展而来；WDM的工作方式以及組成形式以及WDM的特點。小結20課程内容第一章 波分多工技術概述第二章 WDM 傳輸媒質第三章 DWDM關鍵技術第四章 WDM光傳輸系統的技術規範21光纖的結構光纖是由圓柱形玻璃纖芯和玻璃包層構成，最外層是一種彈性耐磨的塑料護套，整根光纖呈圓柱形。 護套包層纖芯n2n122光纖的損耗光纖的損耗主要取决於吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種損耗。 衰减系數23光纖中的色散光纖中的色散可分為模式色散、色度色散、偏振模色散 由於光源的不同

8、頻率（或波長）成分具有不同的群速度，在傳輸過程中，不同頻率的光束的時間延遲不同而產生色散稱為色度色散。 24傳輸媒質分類色散系數(ps/nmkm)正色散系數G.655光纖波長(nm)負色散系數G.655光1550nm波長區具有最小色散和衰减，適合DWDM系統、高速信號傳輸2.應用：TrueWave真波光纖(正色散區的SPM效應有利於傳輸)；LEAF-大有效面積光纖（克服非線性效應）G.652光纖:大量鋪設，傳高速信號需色散補償G.653光纖:1550nm波長區混頻嚴重，不適合DWDM25課程内容第一章 波分多工技術概述第二章 WDM 傳輸媒質第三章 DWDM關鍵技術第

9、四章 WDM光傳輸系統的技術規範26DWDM系統的關鍵技術光放大器光監控技術光源光監控合波分波271)良好的光譜特性（超低啁啾聲、適宜的光譜寬度）。2）輸出具有較高的光信噪比。DWDM的光源要求283、馬赫-策恩德爾調制光源(M-Z)1、直接調制光源2、電吸收調制光源(EA)光源29優點：技術簡單、成本較低缺點：激光器有較大的頻率啁啾；適用於短距離傳輸直接調制光源30優點：頻率啁啾較低，色散受限距離較長缺點：技術較複雜電吸收調制光源（EA）31優點：可忽略啁啾，色散受限距離很長缺點：成本高，技術難度大，不便於集成馬赫-策恩德爾調制光源（M-Z）32光源比較直調光源電吸收調制光源馬赫-策恩德爾調

10、制光源最大色散ps/nm12002400720012800大於12800成本適中貴昂貴波長穩定性較好好很好33半導體光放大器(SOA)拉曼放大器(Raman)掺鉺光纖放大器(EDFA)放大器34三種放大器的特點比較EDFASOARaman技術成熟度很成熟、大量應用不很成熟比較成熟增 益高 一 般低帶 寬較 寬寬很寬入纖功率藕合效率高低高成 本適 中高很 高35EDFA組成及原理 暫穩態 光子吸收 受激衰變 鉺離子 基態 980nm光子 1550nm光子 隔離器 隔離器 泵浦源 掺鉺光纖 耦合器 信號光入 信號光出 a 原理性结構 b 光放大原理 361. 非線性：提高了光功率，但達到一定程度會

11、產生非線性效應(限制了EDFA的放大性能和長距離無中繼傳輸)。2. 光浪湧 3. 解决了衰减問题，但色散受限。EDFA應用的問题37EDFA性能参數前置放大器PA功率放大器BA線路放大器LA增 益適中適中大噪聲系数低適中適中應用場合接收機前發送機後光中繼站38放大器增益不平坦的级聯放大放大器增益平坦的级聯放大增益平坦度39增益鎖定掉波1dB上波1dB0.5dB0.5dB 無增益鎖定 有增益鎖定40拉曼光纖放大器的原理受激拉曼散射效應泵浦增益30nm70100nm 41拉曼光纖放大器的特點其增益波長由泵浦光波長决定；其增益介質為傳輸光纖本身 ；噪聲指數低。PUMP1PUMP370100nm30n

12、mGAINPUMP2EDFASpan 1Raman Pump發送接收EDFASpan kRaman Pump42合波器與分波器l1lnl1lnl3l2l1lnl1l2l3ln分波器合波器lnl1ln分波器合波器43這類光栅在制造上要求較精密，不適合於大批量生產，因此往往在實驗室的科學研究中應用較多。光栅型波分多工器4414濾波器濾波器自聚焦棒透镜玻璃設計上可以實现結構穩定的小型化器件，信號通頻平坦，且與極化無關，插入損耗小，通路間隔度好。但通路數不會很多。介質薄膜型多工器45優點：波長間隔小、信道數多、通頻平坦等優點，非常適合超高速、大容量的DWDM系統。代表了波分多工器件的發展方向。波導陣列

13、AWG陣列波導平面耦合波導輸入波導輸出波導陣列波導平面耦合波導輸入波導輸出波導46監控技術47傳輸有關DWDM系統管理和監控信息1.工作波長優選1510nm2.速率優選2Mb/s，保證不經放大也超長傳輸3.接入和解出不應限制OA上的泵浦光波；不應限制未来1310nm波長的業務；OA失效時仍有效；可超長傳輸；具有分段 双向傳輸功能。監控技術480時隙:框定位字節1時隙: E1字節（中繼段公務) 2時隙:F1字節3-14時隙: D1D12 (數據通信通道)15時隙:E2字節(多工段公務)16-31時隙:保留字節013114151623典型OSC信息的框結構49OMOD2BAPAODOM 2OSC信

14、息入OSC信息出設備中的監控信道50問题什麼是電吸收激光調制方式和M-Z調制方式？波分多工器有哪幾種類型，各有什麼特點？光放大器有哪幾種？簡述EDFA的增益平坦控制和增益锁定？DWDM的光監控信道的波長和監控速率是多少？51小結這一章我們主要學習了：光源光放大器波分多工器光監控信道52課程内容第一章 波分多工技術概述第二章 WDM 傳輸媒質第三章 DWDM關鍵技術第四章 WDM光傳輸系統的技術規範53YDN 120-1999 光波分多工系統總體技術要求暫行規定YD/T1060-2000 322.5Gbit/s光波分多工系統技術要求YD/T1143-2001 32/1610Gbit/s光波分多工系統技術要求G.652單模光纖光缆的特性G.655 非零色散單模光纖光缆的特性G.661/ G.662 / G.663/G.681 與放大器相關的系列標準G.671 無源光器件要求G.957 SDH系統和設備的光介面G.691 具有光放大器SDH單信道和STM-64系統的光介面G.692 有光放大器多通路系統的光介面M.3100 通用網絡信息模型G.otn 光傳送網結構相關的ITU-T建議與國家標準54傳輸通道参考點55光波長區的分配光纖有兩個長波長的低損耗窗口，1310nm窗口和1550nm窗口，均可用於光信號傳輸，但由於目前常用的掺鉺光纖放大器的工作波長範圍為