光纤wdm技术课件

WDM技术WDM基本概念 WDM(WavelengthDivisionMultiplexing),简 称波分复用系统，是在光域内的频分复用技 术，即在一根光纤中传输多路光信号的技术。WDM应用于光纤信道。WDM和FDM（频分复用）基本上都基于相同原理，所不同的是，WDM应用于光纤信道上的光波传输过程，而FDM应用于电模拟传输。WDM的关键技术 WDM的关键技术包括三个方面：合／分波器、光放大器和光源器件。（1）合／分波器实际上就是光学滤波器，其作用是对各复用光通路信号进行复用与解复用。对它们的基本要求是：插入损耗低、隔离度高、具有良好的带通特性、温度稳定性好、复用通路数多和具有较高的分辨率等。（2）光放大器的作用是对复用后的光信号进行直接光放大，以解决WDM系统的超长距离传输问题。对光放大器的要求是：有很高的增益、很宽的带宽和较低的噪声系数等。目前在1550nm波长范围皆采用掺饵光纤放大器（EDFA），但在1310nm波长范围尚无实用化的光放大器，所以目前WDM技术主要用于1550nm波长范围。最近，半导体光放大器（SOA）技术已经成熟，这种放大器具有高增益、低噪声等特点，并能够对1310nm窗口的光信号进行放大，有望在近期得到商用。（3）WDM系统的超长距离传输对光源器件提出了非常苛刻的要求，光源器件必须具有十分狭窄的谱宽和非常稳定的发射波长。光波分复用器和解复用器在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器1.光栅型光波分复用器 闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。

2.介质膜滤波器型光波分复用器 目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。WDM技术的优点WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点。（1）超大容量传输 WDM系统的传输容量十分巨大。由于WDM系统的复用光通路速率可以为2.5，10Gbit／s等，而复用光通路的数量可以是4，8，16，32甚至更多，因此系统的传输容量可达到300～400Gbit／s。而这样巨大的传输容量是目前TDM方式根本无法做到的。 目前，（8～32）×2.5Gbit／s和16×10Gbit／s的WDM系统已经达到商用水平，而bit／s的WDM系统也已有报导。（2）节约光纤资源 对单波长系统而言，1个SDH系统就需要一对光纤，而对WDM系统来讲，不管有多少个SDH分系统，整个复用系统只需要一对光纤就够了。例如对于16个2.5Gbit／s系统来说，单波长系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。节约光纤资源这一点也许对于市话中继网络并非十分重要，但对于系统扩容或长途干线来说就显得非常可贵。（3）对光纤的色散无过高要求 对WDM系统来讲，不管系统的传输速率有多高、传输容量有多大，它对光纤色度色散系数的要求基本上就是单个复用通路速率信号对光纤色度色散系数的要求。如20Gbit／s（8×2.5Gbit／s）的WDM系统对光纤色度色散系数的要求就是单个2.5Gbit／s系统对光纤色度色散系数的要求，一般的G.652光纤都能满足。 但TDM方式的高速率信号却不同，其传输速率越高，传输同样距离所要求的光纤色度色散系数就越小。以目前敷设量最大的G.652光纤为例，用它直接传输2.5Gbit／s速率的光信号是没有多大问题的，但若传输TDM方式10Gbit／s速率的光信号，就对系统的色度色散等参数提出了更高的要求，同时对光纤的偏振模色散值也提出了较高的要求。（4）可组成全光网络 全光网络是未来光纤传送网的发展方向。在全光网络中，各种业务的上下、交叉连接等都是在光路上通过对光信号进行调度来实现的，从而消除了电光转换中电子器件的瓶颈。例如，在某个局站可根据需求用光分插复用器（OADM）直接上。下几个波长的信号，或者用光交叉连接设备（OXC）对光信号直接进行交叉连接，而不必像现在这样首先进行光一电转换，然后对电信号进行上、下或交叉连接处理，最后再进行电一光转换，把转换后的光信号输入到光纤中进行传输 WDM系统可以与OADM，OXC混合使用，以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络，以适应宽带传送网的发展需要。WDM系统在长途干线传输网中的应用 与由分插复用器（ADM）和中继器构建的传统SDH长途干线网相比，DWDM系统由于采用具有多波长放大能力的掺饵光纤放大器技术，从而降低了长途干线网的中继成本，获得了广泛应用。在长途干线传输网中，DWDM负责解决业务的长距离传送，SDH负责解决业务的调度、上下和保护。根据目前长途干线网建设和维护中对DWDM的要求，总结出以下几个要点： ①在长途干线网中，中继设备数量大为减少，具有统一管理DWDM和SDH设备能力的网管系统可降低网管系统的投资，简化维护工作。 ②长途干线中设备节点距离较远，给系统维护和故障排除带来很大不便。如果采用具有定时扫描各种光谱特性的内置光谱分析单元，维护人员就可以在网管中心实时了解动态运行中的每个波长的光功率。中心波长、光信噪比等光谱特性，实现系统在线监控，满足干线网远程监控与维护的需要。 ③目前ITU-T建议只定义了8×22dB，5×30dB，3×33dB种规模的光放大单元，但长途干线中实际再生段超出120km的情况很多，随着器件技术水平的提高，采用具有更多光放规格的DWDM系统，在工程设计时就可以超出上述受限范围，最终降低中继建设成本。WDM系统在城域网中的应用 随着技术的进步和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展，当然这种扩展不是直截了当的，还需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域网领域的WDM系统称为城域网WDM系统，其主要特点和要求是：首先，低成本是城域网WDM系统最重要的特点，特别是按每波长计其成本必须明显低于长途网用的WDM系统。由于城域网范围传输距离通常不超过100km，因而不必使用长途网必须用的外调制器和光放大器。由于没有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，从而减少了分波器和合波器的复杂性，也不会遭受与光放大器有关的非线性损伤。光放大段的设计仅仅是光损耗的设计，十分简单明了。WDM的发展方向 虽然WDM技术问世时间不长，但由于具有许多显著的优点而表现出强大的生命力，从而迅速得到推广应用，并向全光网络的方向发展。 从发展的角度看，今后全光技术的发展可能表现在以下几个方面：①光分插复用器（OADM） 目前采用的OADM只能在中间局站上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。而未来的OADM对上、下光信号将是完全可控的，就像现在分插复用器上、下电路一样，通过网管系统就可以在中间局站有选择地上、下一个或几个波长的光信号，使用起来非常方便，组网（光网络）十分灵活。 ②光交叉连接设备（OXC） 与OADM相类似，未来的OXC将像现在的DXC能对电信号随意进行交叉连接一样，可以利用软件对各路光信号进行灵活的交叉连接。OXC对全光网络的调度、业务的集中与疏导、全光网络的保护与恢复等都会发挥重大作用。