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TC000003 DWDM原理 ISSUE1.2,光网络产品课程开发室,光通信是目前发展最快的领域。商用DWDM系统最大容量为320 Gb/s、1.6Tb/s。实验室进行了大容量DWDM的试验。,光交叉连接与波长路由器已经问世；数据与光的结合，未来的网络可能将是把IP/ATM交换机直接接至光传送网上；向光组网的转变是宽带革命的核心。,城域DWDM已经开始应用；DWDM系统已从42.5Gb/s 向3210Gb/s、1.6Tb/s系统过渡。 运营商：中国电信、中国移动、联通、网通、铁通等。,DWDM技术发展背景,采用SDM，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本),使用更高比特率TDM。STM-1-STM-64,波分复用（WDM）技术已经成熟，成为很好的扩容 方式,怎样增加传输容量？,什么是波分复用？,把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送(如每个波承载一种TDM 电信号）的方式统称为波分复用。,DWDM,DWDM产品的演变,DWDM的工作方式,比单向传输节约一半光纤器件，而且由于两个方向传输的信号不产生FWM产物； 需要采用特殊的措施来对付光反射，双向光纤放大器等元件噪声系数差。,单纤双向传输方式,超大容量、升级容易，并能最大限度地保护已有投资，对数据率“透明”， 组网灵活性、经济性和可靠性，可与全光交换网兼容。,开放式 D-WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换功能；可以和任何厂家的 SDH 设备互连通。,集成式 D-WDM系统终端复用设备中不具备光接口变换功能；SDH 设备中的光发送单元性能必须满足D-WDM系统的要求(波长精度、啁啾、光谱特性、光功率等)。,DWDM的应用,DWDM的优点,1.传输媒质相同 2.SDH：电域的同步复用；DWDM：光域上的复用 3.交叉连接、分插复用从电域向光域发展(全光网) 4.DWDM应用：长途干线，本地网(PDHSDH DWDM) 5.承载的业务类别的比较,DWDM与SDH的比较,DWDM系统原理图,色散系数(ps/nmkm),正色散系数G.655光纤,波长(nm)负色散系数G.655光纤,1550,1310,17,传输媒质分类,1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输 2.应用：TrueWave真波光纤(正色散区的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非线性效应）,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,1、衰减,光纤选型需要考虑的因素,3、非线性效应,2、色散,YDN 120-1999 光波分复用系统总体技术要求暂行规定 YD/T1060-2000 322.5Gbit/s光波分复用系统技术要求 YD/T1143-2001 32/1610Gbit/s光波分复用系统技术要求 G.652 单模光纤光缆的特性 G.655 非零色散单模光纤光缆的特性 G.661/ G.662 / G.663/G.681 与放大器相关的系列标准 G.671 无源光器件要求 G.957 SDH系统和设备的光接口 G.691 具有光放大器SDH单信道和STM-64系统的光接口 G.692 有光放大器多通路系统的光接口 M.3100 通用网络信息模型 G.otn 光传送网结构,相关的ITU建议与国家标准,应用层(SDH/ATM/IP),光通道层,光复用段层,光放大层,物理层,光传送网络(OTN)的分层模型,由于光纤所传送信号的不同频率成分或模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象,光纤的色散特性：G.652、G.653；G.655（正负色散系数适合不同应用）,色散：材料色散、波导色散、模式色散。 材料色散：纤芯材料折射率随频率的变化引起的。 波导色散：光纤中具有同一模式但携带不同频率信号。 共同点：不同频率成分所对应的不同群速度，引起脉冲展宽。,什么是色散?,DCF色散补偿,G.652、G.655(LEAF、TRUEWAVE)在1550窗口有正色散系数及正色散斜率，信号传输时造成正色散的累积，使脉冲展宽。 补偿原理：DCF光纤有负色散系数，在传输光纤中接入这种光纤可抵消正色散，使脉冲得到压缩（DCF色散补偿器）。 SDH系统补偿，只需一定的色散补偿量； DWDM系统补偿，色散量一定，且要求DCF有适当的负色散斜率。,色散补偿技术,1. 低啁啾、高波长稳定性的激光源 2. 低噪声系数、增益平坦的掺铒光纤放大器 3. 稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解复用器、光纤光栅、隔离器等） 4. 光纤非线性的问题,实现DWDM传输的主要技术问题,DWDM系统的关键技术,1)良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光谱宽度）。适合开放式和集成式DWDM系统 2）输出具有较高的光信噪比。,光口规范要求,3、马赫-策恩德尔调制光源(M-Z),光源,1、直接调制光源,2、电吸收调制光源(EA),优点：技术简单、成本较低 缺点：激光器有较大的频率啁啾；适用于短距离传输,直接调制光源,优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长 缺点：技术较复杂,电吸收调制光源(EA),优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长 缺点：成本高，技术难度大，不便于集成,马赫-策恩德尔调制光源(M-Z),光源比较,放大器,三种光放大器的特点比较,EDFA组成及原理,4.输出功率比较大,EDFA主要优点,1.噪声系数：(4-8dB),2.增益高：10-30dB,3.耦合损耗小(小于1dB),1. 非线性：提高了光功率，但达到一定程度会产生非线性效应(限制了EDFA的放大性能和长距离无中继传输)。 2. 光浪涌 3. 解决了衰减问题，但色散受限。,EDFA应用中的问题,EDFA性能参数,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,增益平坦度,介质薄膜解复用器 布拉格光栅 阵列波导AWG 耦合器 隔离器、环路器、光开关、DCF等,无源光器件,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。 但通路数不会很多。,介质膜解复用器,优点：波长间隔小、信道数多、通带平坦等优点，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AWG,分波器与合波器,监控技术,传输有关DWDM系统管理和监控信息,1.工作波长优选1510nm 2.速率优选2Mb/s，保证不经放大也超长传输 3.接入和解出,不应限制OA上的泵浦光波；不应限制未来1310nm波长的业务；OA失效时仍有效；可超长传输；具有分段 双向传