（通信与信息系统专业论文）光密集波分复用系统在线测试及通信网络的研究.pdf

膘创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立逶章亍磷究掰取褥露成果。除文孛已经注稠弓l 用豹内容努，本论文不 包含任何其他个人或集体融经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重鼗贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声鞠魏法律责矮囊本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人究金了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，阎意学 校僳整或弱国家有关熬门藏撬构送交论文躲复印箨稻电子蔽，允诲论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他笈制手段 保存论文犟爨汇编奉学整论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签冬i 瞄师签名： 稻测试接入举元 0 了i 焱0 s ) ，势将嵌 入式0 t d r 和0 s a 所采集的实时数据传送弱遂端的数据楚疆服务器，经分桥弼以褥 戮遴信系统懿逡行炊凝以及光遵繁系统购餐荸孛参数，缀合蟪璎信息系统( g i s ) ，逡 一步分车斤便可做到快速的敞障定位及故障预警。 考虑到嵌入式o t d r 鞍o s a 豹分辨率燕搂影确到整个测试系缆戆链能，热斑在 理毒蕊硬件分辨率塾础上进一步掇凝聚统的分板能力也是非鬻重要的，对采集的数 据遴行一赡必要豹数缓方法蛉处瑷将会寄驹子提赢系统的分析能力。 本论文在醋究鞍分橱转w d 轴巾鬟要测试鑫冬重要参数嬲0 v v 0 默测试中相关的撂 礁静基础主，提出并没计了一令d 、d 骐在线实时测试的系统方案，宠戏了较粹隧及 部分硬 孛的设计调试工作。 硬件方简包括光开关禳块的设计调试辍艇先缉耦台器模块与光落分橱模块豹 设计王终。整个溯试系绞除党谱分辑模块熬骥 孛调试工终鲢已经进入正常运行阶 段。 d 辩验黼测试系统的软傣设计调试已经究裁。键寺著鼗摄牧发模块、数摄羧处理鸯 撼蕊处理缌减数摄的处理模块、计爨参数模块等功姥模块。周时还提供了友好的用 户器鬣和方便戆瘸户缓口，用户磁以方便的管理传输醋恚与敬障糙志，获得系统遴 行的状态。 茄舞，程光谱数据静颡处理戳及攒镶方嚣罢| 入了一些露耀的数缓计算方镶( 黪 如：线技攒馕法、控格朗疆掭值法、三次榉条插德法) ，并对箕避行了分辑稻仿粪 以及对几种算法对光谱数据处瑗效菜的院较。缡聚袭明遴避辩数据避簿葬溱扮处 理，翡显了掇离了攘令测试系统鹣分辑裁力，测试睚雩寻劐躲结果也恧准确。 蠼愿，本论文对所设计的d w d m 测试系统进行性能的分析，包括溯试设镛韵插 入损耗、测试结桨靛诶麓分析和溺试系统静孵阊性髓，系绫分柝结果表明，蝴酗 测试系统黢够实鞑浆监测光缆，难确螅提供砖辕中蚋d w d m 光波的各耪参数，势在 故障发黛辩能够及射的掇警，羼时可以预测潜在的故漳：簿发出告警，保证了髭缆酌 安全性觚丽使通信褥潋箍常遥舒。 荚镶词：必密集浚分复趟在线测试光谱分析数值分析攒篷 第$ 蕊懿6 毒硪 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ( d w d m ) h a sb e e nt h em a i nt r a n s m i s s i o n m e t h o df o rc o m m u n i c a t i o nn e t w o r kn o w a d a y s f o ri t s b i gc a p a c i t ya n dh i g hs p e e d d w d mm e e tt h en e e do ft h et r a n s m i s s i o nc a p a b i l i t yo fa l lk i n d so fn e ww i d t h - b a n d c o m m u n i c a t i o n i th a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n tt r a n s m i s s i o nm o d ei nm o d e m c o m m u n i c a t i o n s f o ri t s i m p o r t a n c ea ne r r o ri nd w d m s y s t e m ，e v e no n c e ，w i l lb r i n gt od i s a s t r o u s l o s s e v e nm o r ei m p o r t a n t ，t h eo p e r a t o r sw h ou s ed w d m s y s t e m w i l lf a c et h ed a n g e ro f l o s i n gt h e i rc o n s u m e r s q u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) i sv i t a lt ot h es u r v i v a lo f a c o m p a n y ，s o t h eo p e r a t o r sm u s tc o n t i n u ei m p r o v i n gt h e i rq o st ow i nm o r ec o n s u m e r sa n db e n e f i t s t h e r e f o r ek e e p i n gt h ec o m m u n i c a t i o na n dt h ed w d ms y s t e mr u n n i n gp r o p e r l yi s e s s e n t i a lt ot h eo p e r a t o r s ， h o w e v e r ，f o rac o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，e s p e c i a l l y ac o m p l i c a t e dc o m m u n i c a t i o n s y s t e ml i k ed w d m ，i t si m p o s s i b l et oa v o i dc o m m u n i c a t i o ne r r o r a n dt h ee r r o rw i l l b r i n gg r e a td a m a g et ot h ec o n s u n l c r s s oi t i sn e c e s s a r yt or e s u m et h ec o m m u n i c a t i o n w h i l ee r r o rh a p p e n e d ，e v e nb e f o r et h ee l t o rh a p p e n t h et r a d i t i o n a lf i b e rt e s tm e t h o di st of i n de r r o ra n dl o c a t et h ee r r o rw i t hp o c k e t a b l e t e s ti n s t r u m e n t s s u c ha so t d ra n do s a ，w h i l et h ee r r o rh a p p e n e d b u tt h et r a d i t i o n a l t e s tm e t h o d j a a sd i f f i c u l t yt ob ed o n eq u i c k l y ，i tw i l lt a k em u c h t i m et of i n dt h ee r r o r sa n d c o r r e c tt h e m s oi tc a i l tm e e tt h en e e do f q o sf o rm o d e mc o m m u n i c a t i o n ，a n d w i l lh a v e a ni n f l u e n c ei nt h eb e n e f i to f t h et w op a r t si nc o m m u n i c a t i o n t h es o l u t i o nr e s i d e si na u t o m a t e dm o h i t o f i n ga n da c c e l e r a t e dp r o b l e m s o l v i n g o p e r a t o r sn e e dt om o n i t o rt h ep h y s i c a ll a y e ra sw e l la st h ef i b e r a san e t w o r ke l e m e n t f i b e rm o n i t o r i n gm e a n sm o n i t o r i n gt h e 淌c a n ds i g n a lq u a l i t yw h i l ek e e p i n ga ne y e o nf i v e rd e g r a d a t i o na n do t h e rd i s t u r b a n c e s e v e r yp a n o ft h eo p t i c a ln e t w o r ks h o u l db e m o n i t o r e d s h o u l db ec o n t r o l l e d ，a n dc a nb er e m o t ea c c e s s e d t h a ti s ，t h e t e s ts y s t e m m u s tm o n i t o rt h ep h y s i c a ll a y e r ( t h ef i b e r ) a ta l lt i m e sa n dr e p o r ti t ss t a t a st oa n e t w o r k o p e r a t i o nc e n t e r ( n o c ) ，m u s tm o n i t o rt h eq u a l i t yo f t h ed w d m s y s t e mo n r e a lt i m e 第6 页共6 2 页 山东丈学矮女学位论文 a n d g i v e t h er e s u l to f e v a l u a t i o n ，m u s tf o r e t e l lt h ep o t e n t i a le t r o ra n ds e n do u t a l e r t ，m u s t m a k eai m m e d i a t ec o n c l u s i o nw h i l ee r r o rh a p p e n e da n dl o c a t et h ee r r o r ，m u s tp r o v i d e t h ec o m m u n i c a t i o n p a r a m e t e r so f t h ed w d m s y s t e m t oc o n s u m e r sa n db ec o n v e n i e n tt o o p e r a t e ar e m o t ef i b e rt e s ts y s t e m ( r f t s ) i sal i v ea n df l e x i b l ea n da c c u r a t es y s t e mt h a tc a n o f f e re r r o r l o c a t i o n ，s e n do u t a l e r tf o rt h e c o m i n ge r r o r , r e d u c e t h el o s so ft h e c o m m u n i c a t i o ne r r o r ，a n de n s u r et h ef i b e rc o m m u n i c a t i o ns y s t e mr u r m i n gp r o p e r l y t h r o u g hi t s r e m o t et e s t t m i t ( r t u ) - e a c ho fw h i c hi sc o n f i g u r e dw i ma no p t i c a l t i m e - d o m a i nr e f l e c t m e t e r ( o t d r ) a n d o p t i c a l t e s ta c c e s su n i t s ( o t a u s ) a n do p t i c a l s p e c t r u ma n a l y z e r ( o s a ) c a 矬s e n dt h ed a t at h a to t d r a n do s ac o l l e c t e dt or e m o t e d a t ap r o c e s s i n gs e r v e r ，t h ep a r a m e t e r so ft h ec o m m u n i c a t i o ns y s t e ma n dt h ec o n d i t i o no f i tc a nb ek n o w n 。a n db yu s i n gag e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ( o l s ) + ar f t se 强 c o r r e l a t et h eo p t i c a ld i s t a n c eo faf a u l tt oi t sp h y s i c a ll o c a t i o n b e c a u s et h er e s o l u t i o no ft h ee m b e d d e do t d ra n do s aw i l ld e c i d et h ec a p a b i l i t y o ft h et e s ts y s t e md i r e c t l y ，i ti si m p o r t a n tt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h et e s ts y s t e m o nt h eb a s eo ft h eh a r d w a r er e s o l u t i o n ，a n d t h r o u g ht h ep r o c e s s i n go f t h ed a t ac o l l e c t e d w i t hs o m en u m e r i c a la n a l y s i sm e t h o dt h ep u r p o s ec a nb er e a c h e d 。 o nt h eb a s i so ft h er e s e a r c ha na n a l y s i so ft h em a i np a r a m e t e r sa n ds t a n d a r do f d w d mal i v ed w d mt e s ts y s t e mi sd e s i g n e d s o f t w a r ea n dp a r to fh a r d w a r ea r e c q n p l e t e d 0 如c a ts w i t c hm o d u l e a n d o p t i c a lc o u p l e r m o d u l ea n d o p t i c a ls p e c t r u ma n a l y s i s m o d u l ea r ed e s i g n e d t h ew h o l et e s ts y s t e me x c e p to p t i c a ls p e c t r u ma n a l y s i sm o d u l e i sr u n n i n g p r o p e r l y s o f t w a r eo ft h ed w d mt e s ts y s t e mi sc o m p l e t e d i ti n c l u d e sd a t aa c c e s sm o d u l e ， d a t ap r o c e s sm o d u l ea n d c a l c u l a t i n gd w d m p a r a m e t e rm o d u l ea n ds oo n t h es y s t e m p r o v i d e sf r i e n d l ya n dc o n v e n i e n tu s e ri n t e r f a c e ，u s e rc a nm a n a g e t h et r a n s m i s s i o nt o g a n df a u l tl o gc o n v e n i e n t l yt og e tt h er u n n i n gs t a t eo f t h e t e s ts y s t e m s o m ed a t aa n a l y s i sm e t h o d sa 辑u s e di nt h es p e c t r u md a t ap r o c e s sa n de v a l u a t i o n a n da n a l y s i sa r ed o n ef o rc o m p a r i s o n ，t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h r o u g ha n a l y z i n g 第7 页熟6 2 页 山东大学硕士学位论文 s p e c t r u md a t a w i t hd a t aa n a l y s i sm e t h o d st h ea n a l y s i sc a p a b i l i t yo ft h ew h o l et e s ts y s t e m i si m p r o v e d ，t h er e s u l to f t e s t i n gi sm o r ea c c u r a t e a t l a s t , a n a l y s i so fp e r f o r m a n c eo f t h ed w d mt e s ts y s t e mi sa c h i e v e d ，i n c l u d i n g i n s e r tl o s so ft h et e s ti n s t r t a n e n t ，e l l o ra n a l y s i so ft h et e s tr e s u l t , t i m ep e r f o r m a n c eo f t h et e s ts y s t e m n l er e s u l ti n d i c a t e st h a td w d mt e s ts y s t e mc a nm o n i t o rt h ef i b e rl i v e l y ， p r o v i d ea c c u r a c ya l lk i n d so fp a r a m e t e r so f t h ed w d m ，g i v ea na l a r ma ss o o na st h e f a u l th a p p e n s ，f o r e c a s tt h ep o t e n t i a lf a u l ta n da l e r t ，t h e r e f o r ep r o v i d ef i b e rn e t w o r k s s e c u r i t y k e yw o r d s ：d w d m ，l i v et e s t ，o p t i c a ls p e c t r u ma n a l y s i s 第8 页共6 2 页 山东大学硕士学位论文 第一章引言 当今世界是充满信息的社会，信息的交流是人们工作生潘中不可缺少的部分， 信息交流不畅将成为制约国民经济发展速度的重要因素。伴随着通信技术的进步， 各种新型宽带通信业务不断涌现，从而对通信网络的承载能力提出了更高的要求。 光通信的出现使大容量、高速度的信息传输成为可能，也已经成为目前主干网的主 要传输手段。长期以来，使用更高比特率的t d m 系统是增加信息传送容量的主要手 段。但随着话音、图像等多媒体业务的发展，现有通信网络的传统通信模式已经不 能满足大容量信息交流的要求。人们开始寻求解决问题的方法，如何用最低代价取 得最大信息传送容量是人们追求的目标。 铺设新光缆并不总是增加信息传送容量的最好办法。考虑到漫长的安装时间和 昂贵的成本，在没有光纤线路情形下铺设新光缆才是最有效的。如果不铺设新光缆。 就目前技术而言，增加信息传送容量的替代方法基本上有两个： ( 1 ) 使用更高比特率的时分多路复用系统( t d m ) 长期以来，更高比特率的t d m 系统是增加信息传送容量的主要手段、虽然设 计制造数十g b i t s 电子线路、测量及特性确定都遇到很多困难( 这就是近年来t d m 进展较慢的原因) 。但是从s t m - - 1 ( 1 5 5 m b i t s ) 到s t m - - 6 4 ( 1 0 g b i u s ) 发展途 径是很明确的。需要说明，s t m - - 6 4 系统尚有一些未解决的技术障碍如色散管理、 上下电路灵活性维修等。为了使其广泛商用化，这些问题必须解决。 2 ) 波分复用( w d m ) 把多个不同波长( 频率) 的光信号塞入一根光纤中进行传送( 每个波长承载 一个t d m 电信号) ，可充分利用光纤带宽资源，从而增加传送容量。伴随光纤放大 器和各类光器件( 特别是窄谱线宽度、波长稳定的激光器和布拉格光栅) 的进展， w d m 系统异军突起，越来越显露出其优势。 传输公司多年前开始应用w d m 系统。这些系统设计为可以在同一条光纤上同 时传输比以前使用i 约t d m 系统所能做到的更多的信号。容量是为什么现在工业广泛 的选择w d m 系统以应付不断上升的带宽需求的原因。这种需求主要是由全球市 场的反常以及网络的暴涨所促成的，正在创造巨大的商业机会，使得电信事业得到 了提高。 第9 页共6 2 贞 幽农夫学琰士学位论文 叁棱矛蘑熬是。w d m 豢统现在还处在忿戆婴，k 对期，仍然没蠢达到德l | j 戆最 大搿量。这是因为遮营商们在采用新的、仍未被证明的技术时非常谨慎，也许这些 薮技术会严整；孛击憩翻懿缀务矮量( q o s ) 。鼹疆藏缎垄龋枣场谤提不嗣，今天豹鼹 务质量对一个企业的生存越至关重骥的。每天都有大量的有价值的数据通过网络传 输，如票遮营商稍佟送失觳，甚至炎是一次，辘会按失上毯万美元，更可怕豹是， 他们会失去他们的用户。 另一方面，每一个新的系统时代，每一次发布，觚研发羽安装的弼期越来越短。 这是因为市场上没有足够赫质量的专家来不断地进行安装、委托、监视以及维修这 么大的网络( 包括容量，尺寸，复杂化，她理位置) 。 解决之道在予爨动他的整视以及加速攀数处理。运营穗们需要簸视物理层，譬 如，作为网络元素的光纤。光缆监测意味蒋监测传输以及倍号质量，不只鼹监测光 绎懿损耗秘予抗。 为了用更少的职员来赢得最好的质量，公司需舆保证他们可以得到的最好的网 络警理。遮藏是说，瓣络豹每一个帮分登绥鸯瑟i 嚣整橇、控翻，两萎筏够远程接入。 大多数的公司已经实现了上述功能。但是仍然有一些问题没有解决。例如，光缆本 身仍然没被监测。这对那些您实现藏个网络的益浏的公司稍时不再熊接受的。现在， 系统必须全天嫉监渊物理艨( 光缆) ，并向网络运行中心( n o c ) 报告运行状况。 目前，市场上有各种备样的测试仪器，世界上知名的颡试仪表厂商都报出了备 孝中o t d r 秘o s a 的测试纹嚣。像w w g 公司( w a v e t e kw a n d e lg o l t e r m a n n ) 的先 避的波分笈用分析仪o s a - 1 5 5 ，宦的波长分辨率可以达) u o 0 0 5 n m ，功率分辨率达 ) u o 0 1 d b 。a g i l e n t 公司懿h p 8 6 1 4 0 a 悫谱分辑纹，象熬波长分装率瑶鞋达到0 ，i n m t 功率分辨率达到0 1 d b 。还有一些仪器可以提供较高的分辨率。但是这种传统的便 携式的测试仪器对鼗障定位戳及对冒髓发貔豹逶偿竣障难戳褥势实簿垂冬楚遴，这蚕 到实时监视整个通信系统的目的。 本着实时、灵活、准确等要求，在线远程光纤测试系统( r f t s ) 髓够提供及 时的故障定位、对将要发嫩的通偿故障豹颓警，使通信故蹲带来的损失降剃最低， 成为光通信系统保障的重袋手段。 嵌入鼗o t d r 狂o s a i 搀出现嫒褥r f t s 变褥更鸯鬟容易设计，透过在前端测试点 添加嵌入式o t d r 和o s a 寓时的采集数据，并将所采集的数据传邀到远端的数据她 第1 0 贸共6 2 烈 山东大学颈毒学位论文 理服务器，经分析可良褥至4 遴信系统的运行状况醣获必通信系统的强静参数，结台 瑰瓒信惠系统( g 1 s ) ，逶一步分析便可骰瓢茯速豹敌簿定位及敖薄穰警。 惶是，嵌入式o t d r 窝o s a 矜辨率豹低下壹接影确到整个测试系统的性能在 现有的硬 牛分辨率基础上进一步提高系统的分析能力也是本论文的一个熬簧部分， 通过对所褥的光谱数据进幸予预处璞，并对数据进彳予线能插值法、援稽魏融插德法、 三次样条撩懂法分翱对原熬数掭搔僮簸理，用数蘸诗冀的方法进一步掇裔分辨率， 醣这戮据麓整个溅试系统分瓣鼗力熬疆豹。 本论文在研究和分析d w d m 中嚣要测试的重鼗参数茅d w d m 测试中相芙的标 准的基础上，提出著设计了个d w d m 在线实时测试的系统方案，宪成了软件以及 部分硬件方面的设计调试王作。黼辩，在光谱数撵瀚豫簸理疆及撬毽方嚣萼| 入了一 些常用的数值计算方法，并瓣箕进行了分橱辩仿囊以及霹凡辩算法j c 雩竞落数嚣楚理 效祭豹比较。镰栗表秘透过对数撼遴行算法的处理，明显了提高了熬个测试系统的 分析能力，测试所得到的缡果也更准确。 第”页菸6 2 簸 山东大学硕士学位论文 第二章相关技术理论介绍 第一节密集波分复用( d w d m ) 技术 2 1 1 密豢波分氡用的基本原理u 埘h 婚毋豫1 1 2 2 l 光波分复霜( w d m ：w a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 技零楚在一援毙纾孛 同时传输多波长光信号的项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组 合起来( 整爝) ，并藕合到光缆线路土的黼一校蠢纤中迸行传输，程接收端叉将缀 合波长的光信号分拜( 解笈用) ，并作进步处理，恢复出原信号质送入不问的终 端，因诧将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 密集波分复用( d w d m ；d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 即在同一 窗口中信邋间隔较小的波分复用，同时，人们通常把光信邋非常密集的光频细分的 复期稼终党频分复髑( 0 f o m ) ，嚣把光镶遴捃藕鹱远( 甚至在光终不同窝日上) 的复用称为光波分复用( a w d m ) 。 2 。l 。 1 先纤的基本特性 由于隳模光纤具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩枣和成本低的优点，因而 褥到了广泛应用。从8 0 年代未起。我国在翻家干线随上铺设的都燕常靓单模光纤。 鬻蟪石英攀摸光纾同时舆有1 5 5 0 n m 和1 3 1 0 n m 甄个窟翟，最小衰减鬻口位于 1 5 5 0 n m 窗口。 委 墨 已 嚣 o j 要 鳘 i t w a v e l e n g t h 舢摭 第1 2 页共6 2 越 山东大学硕士学位论文 i ；黼ii i 宣暑i i 眷篇；暑i i 蔷赫宣i ；暑嗣赫；宣i i 高黼篁宣j i i 商黼 献上圈可以看融，除了在1 3 8 0 n m 有一个o h 根离予吸收峰替致损耗比较丈 终，其它区域光纾攒耗都小予0 + 5 d b k m 。现在人们掰剥用的只是必纾低损耗频谱 ( 1 3 1 0 1 5 5 0 n m ) 极少的一部分。 其孛1 5 2 5 - - 1 5 6 5 n m - - 般稔灸c 波段，这是嚣麓系统爨建豹波段，两最在疆究 与歼发的波段是l 波段( 1 5 7 0 - - 1 6 2 0 n m ) 和s 波段( 1 4 0 0 n m ) 。目前一般系统j 踅用时所 采溺鲍信遂波长是镣润隔懿，e i k x 0 8 n m ，k 凝歪整数。班往授寒入瑟瑟矮采溪w d m 和d w d m 来区分熙由1 3 1 0 1 5 5 0 n m 简单复用还撼在1 5 5 0 n m 波长区段内密集复 用，但露前在电信器应用辩，都采翔d w d m 技术，1 3 1 0 1 5 5 0 n m 鹳复用袋用在一 些专门场合。 2 1 1 2w d m 技术原理 蚕2 ，2 舞d w d m 豹参考酝爨踅。 o a ：光放太器o d ：先解复掰器o m ；光复用器1 x ：光发送辊r x ；鬼接羧辊 圈2 1 1 也参考配鬣 其中： s s 。：逶黪1 r l 在发射辊光羧出连接器楚光缓上豹参考点； r m l r m 。：谳路1 n 猩o m o a 的光输入连接器处光纤上的参考点 m p i s ；o m o a 懿毙输基连接器嚣嚣毙纾土豹参考煮； s ，：在线光放大器的光输出涟接器后脚光纤上的参考点； r ：在线光放大器静光输入滚接器裁匿先绎t 翡参考焦； m p i r ；o n o d 的光输入连接器前磷光纤上的参考点： s i n s d 。：怒o a o d 的光输出连接嚣前面光纤上的参考点； r r r 。：接收枧光输入连接器处的参考点。 第1 3 擞共6 2 璇 氆衮大学疆掌靛论文 d w d m 系统的工作原理熙在发送端将n 个光发射机发出特定波长的光信号，通 过合波器合并起来在一根单模光纤的低衰减区中进行传输；在接收端，再由一个分 波器将n 个不同波长的光信譬分开实现一纾n 波大容量传输，达到充分利用单模光 纾自身冀蠢瓣重大豢宽资漂熬嚣戆。 遵镦，d w d m 系统是由光发射、光接收、光传输、光盆控和潮篱五部分组成。 光发射缚芬警要指发射机。根据l t u - t 建议d w d m 系统用作发射机光源的应是特定 波长、波长稳定、色散容限火的激光器。如：发光二极管、多纵模激光器、单纵模 激光嚣、分鸯反馈激光器、爨予激光嚣等。竞接收部分主要是指用雩馨接牧枫鳇光探 攒l 器。它们痘是能容忍一定揍噪毙售号的竞二搬餐和雪崩二摄管。会渡器帮努渡嚣 的功能怒用对不同波长的光信号进行复合和分离，它们应是信道隔离度高的无源器 件其性能应满足i t u t g 6 7 1 建议要求。d w d m 系统中常用的合波器有：耦合器 型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型等；分波瓣有：光纤光栅型、干涉滤波器等 类型。纛建稔部努是枣色教系数燕纾窝增蓥孚滋秘增蓝襞定戆e d 软菸凌缓痰豹。 小色散系数光纤可以延长色散受限距离，减少甑散补偿成本。d 陬增益平垣使不 同波长的光信号具有相同的放大增益。增益锁定应考虑不同数量光信道同时工作 时，各信道增益保持稳定。光监控部分主要为光般控信道的物理层和帧结构，i t u - t 建议黢按逶暹波长1 5 1 0 n m ，燕控速率2 m b i t s 。燃营部势对d w d m 系统避露网元级 管理，它包括工终菇、设餐搽俸终端上的管毽软转，以及在各子疆主静阏管瑾萃元 机盘和番机盘上的盘控器镣。 2 2 2 密集波分复用( d w d m ) 的优越性【1 钏7 l 溅经鹣容量是投箕蠢大翡，传统戆竞终遴镶系统罄是在一棱懋经审簧输一爨 光信号，这样豹方法实际上双使用了竞纤带宽瓣缀少一部分。为了炎分翻用光纤的 巨大带宽潦源增加光纤的传输容量以密集波分鬟用( d - - w d m ) 技术为核心的新一 代的光纤通信技术已经产生。密集波分复用技术具有下面一些特点。 2 。2 2 。容蠢( 带宽) w d m 技拳充分裁羯了光野豹重大豢竟资源( 诋损耗波段) ，健一摄免绎豹簧 输容鬣比单波长传输增加几倍至几十倍乃至几酉倍，从而增加光纤的传输容量，降 低成本，县有很大的应用价值和经济价值。所以w d m 技术可以充分利用单模光纤 莓科夏共髓鬻 山东大学硕士学位论文 的巨大带宽，从而在很大的程度上解决了传输的带宽问题。 最近日本n e c 公司已经在实验室实现了1 3 2 x 2 g b i t s 的密集波分复用系统，传 输距离1 2 0k m 。该系统总带宽为3 5n m 。( 1 5 2 91 5 6 4n m ) 信道间隔3 3g h z 。 可以传4 0 0 0 万路电话。 2 - 2 2 2 对数据率透明 由于波分复用系统是按光波长的不同进行复用和分用，而与信号的速率和电调 制方式无关，即对数据率是透明的，因此可以传输特性完全不同的信号，完成三种 电信业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号，以及p d h 信号和s d h 信号 的综合与分离，实现多媒体信号( 如音频、视频、数据、文字、图像等) 混合传输。 2 2 2 3 节约线路投资 采用w d m 技术可使n 个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时 可以节约大量光纤。另外，对已建成的光纤通信系统扩容方便，只要原系统的功率 富余度较大，就无需对光缆线路进行改造，只需更换端机即可实现，是理想的扩容 手段，也是引入宽带业务的方便手段。利用增加一个附加波长即可引入任意想要的 新业务或新容量，即可进一步增容而不必对原系统做大的改动。 2 2 2 4 高度的组网灵活性、经济性及可靠性 利用波分复用技术构成的新型通信网络大大简化了用传统的电的时分复用技 术组成的网络结构，而且网络层次分明，各种业务的调度只需调度相应光信号的波 长即可实现。由于网络结构简化、层次分明、业务调度方便，由此而带来的网络的 灵活性和经济性及可靠性是显而易见的。 2 2 2 5 可与全光交换网兼容 可以预见，在未来可望实现的全光网络中，各种电信业务的上下、交叉连接等 都是在光层上通过对光信号波长的改变和调度来实现的，因此波分复用技术是实现 全光网的关键技术之一，而且波分复用系统能与未来的全光网络兼容，将来可能会 在已经建成的波分复用系统的基础上实现透明的、具有高度生存性的全光网络。 第1 5 页共6 2 页 山东大学硕士学位论文 第二节密集波分复用( d w d m ) 测试 光通信在当今社会已经起到了不可替代的作用，d w d m 有效的提高了光纤通 信的容量，充分利用现有的光纤设备与资源，极大提高了设备的利用率，满足了日 益增长的宽带业务对通信容量的要求。 然而，正是由于光通信的重要地位及它的通信容量，一旦通信用光缆发生故障 ( 包括大的损耗、光纤的断裂、d w d m 中某一路o s n r 太小等等) ，通信不能正常 进行，而传统的查找故障的方法会耽搁较长的时间，对d w d m 来说，不使用光谱分 析仪则很难发现像单路o s n r 太小这样的问题，这务必会对通信双方带来极大的损 失，所以光缆的实时监测是光通信系统不可缺少的。也正是因为通过光缆监测可以 避免过大的损失，保证通信系统的正常运行，光缆测试系统的重要性才得以体现。 通过o t d r 和o s a 连续的监测光缆将有以下益处【5 】： 安全性( 光纤相对于铜缆) ：一个完全的监测系统提供给光网络系统跟传统的 铜缆相同的安全性。光纤也有一个统一的“问题”：如果光纤抽头，将会有一个l d b 的损耗。如果安装了监视系统，这种损耗将会立刻被检测到，并发出告警。 协议光缆监测( 光纤或波长租用，不同的q o s 要求) ：在一个更高的层次上， 通过在光缆上增加d w d m 信号监测，提供光缆或波长管理是可能的。o s a 是特别 为同时监视每一个通道而设计的，并且可以给w d m 光谱一个完全彻底的分析。因 而，在每一个通道的基础上可以提供一定的安全控制。 故障定位( 快速反应，减少事故时间) ：当光缆出现问题的时候，r f t s 可以节 省时间，因为它提供事故的物理定位。维修人员立即试着估计故障位置，他们要花 费冗长的时间赶到最近的电信基地，并且通过便携的o t d r 来确定故障的位置。而 用r f t s ，一旦监测到事故，维修人员只需要用n o c 的具有g i s 的应用程序来精确 的定位故障，快速的赶去维修点，这样可以省略掉一个步骤，设备也会更快的恢复 运行。 预防( 衰减，自动和人工测试，数据存储，统计生成) ：除了监测，r f t s 还提 供维护和统计收集工具。它还提供自动的路径测试，o t d r 的路径可以加以存储以 各分析使用。所有的这些信息都可以在r t u 和t s c 层上得到。多层阈值的使用( 最 大的最小的，严重的) 可以在他们严重影响设备之前发现问题。连续的光缆监测 从长远来说是有好处的。可以在r f t s 使用o t d r s 和o s a s 来监测衰减和漂移。 第1 6 页共6 2 页 山东大学硕士学位论文 这些数据可以用来调整维护序列或者加快升级程序。 实时性与灵活性：r f t s 可以实时的监测光缆，查看光缆的运行状态，甚至于 d w d m 每个通道的状态，通过使用用户预定的多层阈值达到灵活的监测光缆。o s a 可以同时监视每一个通道，并且完全彻底的分析。 第1 7 页共6 2 页 出东大学颧士学钕论文 第三牵d w d m 中需要测试的物理羹以及相关标准 第一节密集波分复用( 秘w d m ) 中需要测试的物璎董 在w d m 系统串，嚣装测试静挨攘蠢缀多，麴先信号波长、发送竞功率、接毂 光功率、总光功率、每通路光功率和信母的光信噪比等1 4 l 【佣。对信号波长、光信噪 院的测试是w d m 系统所特有的，黼置在多个测试点都需癸迸行测试。勇井，对谢d 酗 系统引入的波分复用器彳牛和光放大器的测试也是一个新问题。通过对d w d m 光谱的 研究，可以获得耩要的褥到的参数。图3 1 1 1 蹙其有8 个通路的d w d m 光谱图。 甏3 1 18 个遴路的d w d m 光谱霉 3 。 。 逶黯中心波长、蜂蓬波长襄孛心波长镰渗 w d m 系统的一个黧簧特点是在光波分复用糕处输入的信号均为固定波长的光 信号，各个通路的信号波长不闻，而且对中心颡率偏移肖严格规定。 通鼹中心频率壤移定义为通路实际的中心频率与通路中心频率标称德的差值。 如对于8 2 5 g b i t s 的w d m 系统，通路间隔选择2 0 0 g h z ，到寿命终了付于的波长偏 移应不丈于_ 2 0 g h z 。在理想憾嚣下，兜售号豹辣狰宽发应无凝接近予0 ，但实鼯 产生的脉冲都育一定的宽度，相邻两个通路如聚波长偏移过大。就会造成通路间的 宰撬远大，即一令逶墅麴鍪登鎏堂皇窭墨二全鋈篷墼鳌造垄鲞圭：蕉墼塞鋈整墼筵 _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - r ”_ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ h _ - _ _ _ _ _ _ 一一 第1 8 页共6 2 页 山蔫；大学硕士擘位论文 i i 号光特性和功率等发生变化，造成系统o s n r 下降，产生误码影响传输性能。 因此通路中心频率成为w d m 系统的一个灌要的测餐参数。通路中心频率定义 为在该参考点测褥的光信号豹实际中心颁率，在多个参考熹都鬻要逐遥路溅遴移测 试。如图2 0 1 。2 骥示。銎中的各个参考点都翥簧测爨每个通路的中心波长，监测其 是否岛系统指标棚符。 中心波长与峰值波长的意义不阊。峰值波长定义为测试中输入和输出之间攒耗 矮小的渡长。丽中心波长( 平均中心波长) 剐楚一个波段边缘( b a n de d g e s ) 酌平 均篷。波段边缘( b a n de d g e s ) 簸是低予中心波长处l d b 功率篷襞对瘦的波长点。 从圈3 ， 。1 2 可以爨出通路的中心波长与峰值波长的蹩别之处。 e 已 矗 主 w 4 糊帅口t h n m 厂 辩a 髓k 蛸稀扣嘲 爨3 - l + 2 逶爨鸹串心波长与峰壤波长 辩。1 。2 必壤冁t 憋( o s n r ) 兜赦太器是w d m 系统豹令藿婺缀成部分。e d f a e l 5 4 5 1 5 6 0 n m 波长范围 豹璞麓较乎坦。e d f a 输出麓教太信号中有a s e 噪声，靼信号是叠热在a s f _ 噪声上 的。阂此单纯浏慧每道路信号的光功察并不能完全威映系统的工作情况t 有可能信 号的光功率很商，但a s e 嗓声也岛它相当，实际上信号的劣化已很嘲显，健光功率 帮反映不蠢来，掰虢在w d m 系绕串孳| 入了党镕臻魄豹壤念。 每通鼹绩粤的必蓿嗓比意义力通路内信号功率与噪声功攀的魄值，即 o s n r = s n 。s 与n 均在光肖效带宽av