《DWDM原理课程》PPT课件

光网络技术支援管理部,DWDM基本原理,光通信是目前发展最快的领域。商用DWDM系统最大容量为320Gb/s、1.6Tb/s。实验室进行了更大容量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，未来的网络必将是全光交叉网络；向光组网的转变是宽带革命的核心。,城域DWDM已经向盒式设备、CWDM发展；高端DWDM系统从3210Gb/s向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),使用更高速率业务:STM-1-STM-64,密集波分复用（DWDM）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155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,3210Gb/s,322.5Gb/s,162.5Gb/s,42.5Gb/s,DWDM产品的演变,1.6T,DWDM的信号流,OA,f,N,f,1,S,1,S,2,Tx,N,MPI-S,f,2,Tx,2,Tx,1,S,n,OM/OA,R,MPI-R,S,S,D,1,R,1,R,2,R,n,R,m,1,R,m,2,R,m,n,S,D,2,S,D,n,Rx,N,Rx,2,Rx,1,OA,f,N,R,1,R,2,Rx,N,MPI-R,f,2,Rx,2,Rx,1,S,MPI-S,R,S,2,S,2,S,n,R,m,2,R,m,n,Tx,N,Tx,2,Tx,1,OM/OA,1,S,OA/OD,OA/OD,超大容量、超长距离、在线升级、并能最大限度地保护已有投资、对数据“透明”、组网灵活、具备良好的经济性和可靠性,开放式DWDM系统在终端复用设备中，具备光接口转换功能；可以接入不同厂家的多种业务类型,集成式DWDM系统终端复用设备中不具备光接口变换功能；接入设备中的光发送单元性能必须满足DWDM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,DWDM优点及应用,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，城域骨干网、本地网(PDHSDHDWDM)、接入网5.承载的业务类别的比较,DWDM与SDH的比较,1、衰减,光纤选型需要考虑的因素,3、非线性效应,2、色散,光纤的衰耗特性,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：G.652、G.653；G.655（正负色散系数）,色散：材料色散、波导色散、模式色散、PMD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。模式色散：多模光纤中存在，由信号传输的不同模式决定。共同点：不同频率成分所对应的不同群速度，引起脉冲展宽。PMD色散：信号的两个偏振态的不同速率造成的色散，目前没有商用化的补偿方法。,什么是色散?,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C_band混频严重，不适合DWDM,YDN120-1999光波分复用系统总体技术要求暂行规定YD/T1060-2000322.5Gbit/s光波分复用系统技术要求YD/T1143-200132/1610Gbit/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.957SDH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,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5.超长距离传输技术（RAMAN),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,光源,1、直接调制光源,2、间接调制光源,电吸收调制光源(EA),马赫-策恩德尔调制光源(M-Z),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,Current,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),Current,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,暂稳态,光子吸收,受激衰变,铒原子,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,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，但引入了ASE噪声，加剧了非线性效应(限制了EDFA的放大性能和长距离无中继传输)。2.光浪涌3.解决了光纤的传输衰耗问题，但不能解决色散问题,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,增益锁定,RAMAN放大的原理,SRS(受激喇曼散射)原理，采用分布式放大。,增益谱,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，信号同带平坦，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,梳妆滤波器ITL,工作原理：interlever可以把输入间隔为50G的光分成奇偶两组，而每组的间隔为100G,薄膜滤波器成的OADM,多波长信号光从端口1输入，在端口2和3分别下载特定波长的光信号，而在端口6和7上载特定波长的光信号，合波后从端口8输出。,相干薄膜技术的bandfilter,BandFilter的分插示意图,4跳1分插复用方案,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、1310nm、1625nm2.速率优选2Mb/s，实现超长传输3.与主信道分