DWDM原理介绍解析PPT课件

WDM原理，2，首先，WDM技术是一种相对成熟的光纤通信技术，已经广泛应用于各承运商网络，通过本课程的学习对WDM原理有基本的理解和认识，3，WDM的基本概念，基本原理， 了解配置结构和WDM传输媒体的关键技术是了解WDDM的限制因素和解决方案，了解波长典型网络，学习目标，4， 学习课程内容第一章波分复用技术概述第二章WDM传输媒体第三章WDDM关键技术第四章WDDM系统限制因素第五章采用典型网络信号流5、WDM背景和SDH，铺设多芯新的光纤线缆(需要考虑时间和成本)，以及更高比特率STM-1-STM-64，在一根光纤上传输多个信号，各种新业务蓬勃发展，所需带宽越来越大，如何提高传输容量，6、WDM是什么？ 另外，将购物车/信号高速公路/光纤加油站/光站巡逻车/监视信道、2.5G、10G、GE、7等不同波长的光信号在相同光纤中复用传输的方式称为波分复用。 另外，从WDM的概念、稀疏波分复用(CWDM ) :波长间隔大，一般为20nm密集波分复用(DWDM ) :波长间隔小，0.8nm以下，8，WDM的波长的要求技术实现的观点出发，从各制造商能够选择任意的波长进行波分复用的技术兼容性的观点出发， 我们对WDM系统中的光波长必须符合ITU-T标准的WDM系统中的光波长的定义G.692提案、G.694.1提案、G.694.2提案=”波长频分表WDM中的光波长必须严格符合波长频分表9、WDM典型模型、10、双光纤另外，双光纤单向WDM、11、单光纤双向波分复用系统只有1根光纤，在该光纤中同时实现双向信号的传输。 在单光纤双向波分复用方式中，需要将两个方向的信号光配置在不同的波长上。 此外，单光纤双向WDM、12、WDM系统的划分、开放式WDM系统或终端多路复用设备中，具有光接口转换功能，可以与哪个制造商的SDH设备对接。 集成WDM系统在终端复用设备中不具有光接口转换功能，并且SDH设备中的光发送单元的性能必须满足波长系统的要求，诸如波长精度、光谱特性、发送光功率等。 半开放WDM系统包括终端多路复用装置中的源或具有光接口转换能力的所有制造商的SDH装置可对接。 13， OTU :从非标准波长信号光向与G.694.1(2)适合的标准波长的信号光的波长转换功能omu/odu:g.694.1(2)固定波长的信号光的合波/分波OA:OBA (放大器):通过提高合波后的光信号功率，能够实现各波长的输出光功率OPA (预播) :提高各波长的接收灵敏度的OLA (线放电):完成对于合成信号的纯光中继放大处理的OSC:通常采用1510nm和1625nm，负责整个网络的监视数据传输。 (最后出现ESC技术，利用OTU光信号直接携带监视信息，以ESC方式不需要OSC，但希望OTU支持ESC功能)，开放式WDM系统的构成，14，本章总结，什么是WDM？ 开放式WDM系统由哪些部分组成？ 各部分的作用是什么，授课内容，第一章波分复用技术概要第二章WDM的传输媒体第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统限制因素第五章典型的网络信号流，16，光在光纤中传输的原理，n1sin1=n2sin2sinc=n2/n1=c，折射法则和17、光纤结构、光纤结构、纤芯的折射率n1和包层的折射率n2有多大？18、单模/多模光纤根据纤芯径的粗细，光纤中的传输模式的数量有所不同。 因此，根据传输模式的数量，光纤被分成单模光纤和多模光纤：如果光纤芯的几何尺寸远大于光波的波长，则光在波导光纤中以数十种以上的传输模式传输，这样的光纤在多模光纤中传输如果多模光纤的芯径很粗，并且通常直径约为50um的光纤的几何尺寸等同于光波的长度，即，光纤芯的几何尺寸显着不同于光信号的波长，则光纤只能以一种模式传输，所有其馀的高阶模式都被阻断，这样的光纤被精简单模光纤的纤芯直径较细，通常从直径为510um的光纤的外观来看，两种光纤的差异不大，用于包含塑料护套的光纤的直径都小于1mm的波分复用系统的是单模光纤，19 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。 光纤损耗主要包括吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 光纤的吸收损失是由制造光纤的材料本身引起的，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收在内的材料不均匀使光散射所造成的损失叫做瑞利散射损失。 瑞利散射损耗是光纤材料的二氧化硅的固有损耗，由于决定引起光纤弯曲或辐射损耗的光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，在20、WDM中信号光窗的范围，c波段和l波段的两个传输窗的传输衰减最小，故在DWDM系统中信号光在c波段和l波段的传输衰减最小由于粗波长分量具有短的传输距离，因此衰减不是主要的限制因素。因而，在CWDM系统中，信号光跨越多个频带(13111611nm )。 另外，21、光纤中的色散特性、光脉冲中的不同频率和模式在光纤中的群速度不同，因此在这些频率分量和模式到达光纤终端之前，光脉冲被加宽，这是光纤的色散。 光纤的色散分为模色散、色度色散、偏振模色散：模色散也称为模间色散，模色散主要存在于多模光纤中的色度色散(CD )也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散的偏振模色散(PMD )也称为波导色散。 因为信号光的两个正交极化状态在光纤中具有不同的传播速度，所以极化模色散是随机因素产生的，且难以补偿的色度色散系数以d表示，其中d表示单位波长间隔内的光波长信号通过单位长度的光纤引起的延迟差偏振模色散系数表示为PMDQ，单位为ps/km(n为1/2 )，22，从色度色散的影响，且从TDM的角度来看，会引起色散或符号间干扰。 此外，光源是非零光谱宽度，从光源输出的光信号通过电脉冲进行强度调制，调制信号具有调制光源的波长成分。 由于各波长分量的到达时间前后不一致，所以光脉冲变长(tt )，这被称为脉冲宽度。 光脉冲传输的距离越远，脉冲宽度越大。 脉冲宽度将前后的光脉冲重叠称为符号间干涉。 码间干扰引起错误，限制传输速率和传输距离。 然而，从WDM的观点来看，色度色散有利于克服由光纤的非线性导致的信道间干扰，因此，需要辩证地观察色度色散的影响。 另外，偏振模色散(PMD )是由于信号光的两个正交偏振状态在光纤中具有不同的传播速度而造成的色散称为偏振模色散，它们也是光纤的重要参数之一。 引起偏振模色散的因素是随机发生的，因此偏振模色散是随机量。PMD具有与色度色散相同的影响：脉冲宽度为24，光纤的截止波长为截止波长：单模光纤中的光信号能够以单模式传播的最小波长； 如果实际的光纤的波长小于截止波长，则多个模式在单模光纤中进行传输，并且实际的系统光纤线缆的最短光纤线缆长度的截止波长不小于所述系统的最小操作波长，以便避免表示多模型属性的模噪声和模色散截止波长条件是最短光纤线缆长度，从而保证了单模传输、抑制了高阶模的出现或者将出现的高阶模噪声功率成本降低到可完全忽略的程度220米长跳跃光纤的截止波长1260 nm，比2米短的跳跃光纤的截止波长1250nm； G.655光纤的22米长光缆的截止波长1480 nm，比2米长光缆短的一次涂布光纤的截止波长为1470nm以下，220米长光缆的截止波长1480 nm。 25、在光纤的模场直径、光纤中，光能不能完全集中传输到纤芯，一部分能量传输到包层，纤芯的直径不能反映光纤中光能的分布，因此提出了模场直径的概念。 模场直径是指记述单模光纤中的光能集中程度的参数模场直径越小，通过光纤截面的能量密度越大。 如果穿过光纤的能量密度过大，则会引起光纤的非线性效应，降低系统的光信噪比，严重影响系统性能。 想一想：这个值越大越好还是越小越好？26，本质上所有的媒体都是非线性的，但一般来说非线性的特征很小，很难表现。 在光纤的输入光纤功率较小的情况下，光纤呈现线性特性，在光纤通信系统中使用了光放大器和高功率激光器之后，光纤的非线性特性越来越显着的单模光纤的非线性效应通常是受激非弹性散射(受激喇曼散射SRS，受激布里渊散射) 如果产生非线性效果，则无法消除或补偿，因此如果使用必须尽量防止非线性效果的产生的模场直径大的光纤，则能够降低通过光纤的功率密度，能够抑制非线性效果的产生。 最重要的是降低入射光的功率，采用大有效面积的光纤，可以防止非线性效应的产生。 非线性效应与方差有关，方差不越小越好。 单模光纤的非线性效应，27，ITU-T已经在G.652，G.653，G.654和G.655的提案中分别定义了四种不同设计的单模光纤，表示：G.652/G.653/G.655单模光纤，28，和G.655单模光纤各自的特征、正色散系数G.655光纤、波长(nm )、1550nm、1310、17、 G.652光纤，具有大量适合于DWDM系统、高速信号传输的最小色散和衰减；以及G.653光纤，具有严重的色散补偿以传输高速信号，并且不适合DWDM的负色散系数G.655光纤单模光纤中损耗最小的窗口是什么？ 单模光纤传输信号光会产生什么问题？ G.652/655光纤的特点是什么？ 30、授课内容、第一章波分复用技术概要第二章WDM的传输媒体第三章WDDM的重要技术第四章WDM系统限制要素第五章典型的网络信号流、31、WDDM系统的重要技术是， 光监控技术、光源/光电检测器、监控通道、复用和解复用技术、32，DWDM光源技术和DWDM系统的光源具有两个最突出的特征： 1，较大的色散允许值； 2 .标准且稳定的波长，因此选择半导体激光器(LD )作为光源。 适用于高速光纤通信系统的LD光源有多纵模式(MLM )激光器和单纵模式(SLM )激光器两种。另外，MLM、SLM、33、激光器的调制方式：34、优点：技术简单、成本低的缺点：1和0有频率的变化，因此啁啾不可避免地存在。 啁啾的存在加宽了激光发射光谱的带宽，降低了光源的光谱特性，适用于限制了系统传输速率和距离的短距离传输，直接调制光源：直接调制利用电信号的“1”和“0”来控制激光器的开/关，并将电信号传输到特定波长的光波。 35 .如权利要求34所述的，不是间接调制光源、间接调制光源，而是在光源的输出路径上施加调制器以调制光波，所述调制器实际上用作开关。 恒定光源是连续地传送恒定波长和功率的稳定光源，因为其在发光过程中不受电调制信号影响，所以不会出现调制频率啁啾，并将光谱保持在最小光谱宽度。 光调制器根据电调制信号以“允许”或“禁止”处理来自恒定光源的高稳定激光，但在调制过程中不影响光波的光谱特性，保证光谱质量，适合于高速率、长距离传输。 常用的间接调制包括电吸收调制光源和M-Z光源，36，优点：频率啁啾低，色散限制距离长的缺点：技术复杂，电吸收调制光源(EA )，37，优点：可忽略啁啾，色散限制距离长的缺点：技术困难，不易集成，马赫-曾德尔调制光源(M-Z ) 在三种光源的比较和WDM中，我们经常使用的是电吸收调制光源和正交调制光源，39，光电检测器和光电检测器的作用是对接收到的光信号进行转换，半导体光电检测器主要有PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD )两种。 PIN管灵敏度低(一般为-20dBm左右)，过载点高(一般为0dBm左右)，因此适用于短距离传输。 APD管灵敏度高(一般为-28dBm左右)，过载点低(一般为-9dBm左右)，因此适合长距离传输。 高反向偏置电压和强输入光信号的反向偏置电流过大，APD管可能在相反方向上被破坏。 因此在现场需要注意操作规范：1.如果使用能够输出大功率光信号的设备(如OTDR显示器)来测量光路，则将光路与对方通信设备隔离，强光会破坏接收器。 2 .注意，保证输入光功率不超过设备的最大允许值，并且在单板自回路时添加适当的衰减器。 3 .不能采用松开光纤连接器来代替光纤衰减器的形式。 40、放大器、41、EDFA的组成和原理、EDFA的输出功率的大小与这些因素有关的输入信号光强度铒光纤的长度泵浦光强度、ASE噪声、42、 增益控制的两种方式： 1、加入金属元素的2、定制GFF、EDFA增益平坦化控制、43、增益平坦化技术-GFF、44、以及放大自发发射(ASE )是EDFA的基本噪声源，是系统OSNR恶化的主要原因。 放大器产生的自发发射噪声功率为PASE=-58 NF G(dBm )，NF也称为光放大器的噪声系数(dB )，g也称为光放大器的增益(dB )、EDFA噪声特性、45、以及工作电流，决定放大板的输出光功率。 正常情况下，单板的输出不变，工作电流应维持在相对稳定的状态。 制冷电流：制冷电流对应制冷回路的调节。 放大板上的制冷剂电流根据泵浦激光器的温度，随激光器温度的变化而变化。 请注意符号的含义(负值表示加热)。 背光电流：背光电流是放大板的性能值，与功率检测相对应，通过背光电流的大小可以知道激光输出的大小。一般来说，我们通过观察背光电流来判断泵浦激光器是否良好：以下几个参数的理解有助于维护中的故障定位： EDFA