华为的波分原理教程

1、 采用采用SDM，铺设多芯新光缆，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本需考虑时间与成本) 使用更高比特率使用更高比特率TDM。STM-1-STM-64 波分复用（波分复用（WDM）技术已经）技术已经 成熟，成为很好的扩容成熟，成为很好的扩容 方式方式 把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送(如每个如每个 波承载一种波承载一种TDM 电信号）的方式统称为波分复用。电信号）的方式统称为波分复用。 1 2 1 2 n OA f f N f f 1 S S1 S S2 TxN M M P PI I- -S S f f 2 Tx2 Tx1 S Sn MUX R

2、R M M P PI I- -R R S S S SD D 1 R R 1 R R 2 R R n DEMUX R R m m 1 R R m m 2 R R m m n S SD D 2 S SD D n RxN Rx2 Rx1 OA f f N R R 1 R R 2 RxN M M P PI I- -R R f f 2 Rx2 Rx1 DEMUX S S M M P PI I- -S S R R S S2 MUX S SD D 2 S SD D D D n R R m m 2 R R m m n TxN Tx2 Tx1 OSC 单单 纤纤 双双 向向 传传 输输 方方 式式 光 波 长

3、复 分 用 器 光 波 长 复 分 用 器 功 率 /前 置 放 大 功 率 /前 置 放 大 光 线 路 放 大 东 向 1 -N 西 向 1 -N 红 带E D F A 1 5 4 7 .5 1 5 6 0 .5 n m 蓝 带E D F A 1 5 2 7 .5 1 5 4 2 .5 n m W D M 耦 合 器 W D M 耦 合 器 O S C 1 5 1 0 n m O S C 1 6 2 5 n m 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；产物； 需要采用特殊的措施来对付光反射，双向光纤

4、放大器等元件噪声系数差。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。 单纤单向系统和单纤双向系统单纤单向系统和单纤双向系统 开放式开放式 D-WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换功系统在终端复用设备中，具备光接口变换功 能；可以和任何厂家的能；可以和任何厂家的 SDH 设备互连通。设备互连通。 集成式集成式 D-WDM系统终端复用设备中不具备光接口变换功能；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设备中的光发送单元性能必须满足D-WDM系统的要求系统的要求 （G.692） 集成式与开放式集成式与开放式 密集波分系统与粗波分系统密

5、集波分系统与粗波分系统 粗波分系统中，通道间隔一般在粗波分系统中，通道间隔一般在10nm左右，从而大大降低左右，从而大大降低 了对器件的要求，从而降低了成本。但受到放大器工作窗口了对器件的要求，从而降低了成本。但受到放大器工作窗口 的限制，粗波分系统大多用于城域网或接入网中。的限制，粗波分系统大多用于城域网或接入网中。 波分系统优点 超大容量；超大容量； 对数据率对数据率“透明透明” ； 升级时可最大限度地保护已有投资；升级时可最大限度地保护已有投资； 组网灵活、经济、可靠；组网灵活、经济、可靠； 可与全光交换网兼容；可与全光交换网兼容； 1、衰减、衰减 3、非线性效应、非线性效应 2、色散、

6、色散 YDN 120-1999 光波分复用系统总体技术要求光波分复用系统总体技术要求暂行规定暂行规定 YD/T1060-2000 322.5Gbit/s光波分复用系统技术要求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光波分复用系统技术要求 G.652单模光纤光缆的特性单模光纤光缆的特性 G.655 非零色散单模光纤光缆的特性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与放大器相关的系列标准 G.671 无源光器件要求无源光器件要求 G.957 SDH系统和设备的光接口系统和设备

7、的光接口 G.691 具有光放大器具有光放大器SDH单信道和单信道和STM-64系统的光接口系统的光接口 G.692 有光放大器多通路系统的光接口有光放大器多通路系统的光接口 M.3100 通用网络信息模型通用网络信息模型 G.otn 光传送网结构光传送网结构 G.655=0.25dB/KM(1550nm窗口窗口) G.652=0.22dB/KM(1550nm窗口窗口) 衰耗 dB 波长波长 nm OH- 吸收峰吸收峰 S 波段波段 C 波段波段 L 波段波段 1310nm 波段波段 光纤的特性参数衰耗系数 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，由于光纤所传送信号的不同频率成

8、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而引起传输信号畸变的一种物理现象 3 1 3 13 31 1 T T+T 色散 色散包括：材料色散、波导色散、模式色散。色散包括：材料色散、波导色散、模式色散。 材料色散：材料色散：纤芯材料折射率随频率的变化引起的。纤芯材料折射率随频率的变化引起的。 波导色散：波导色散：光纤中具有同一模式但携带不同频率信号。光纤中具有同一模式但携带不同频率信号。 模式色散：模式色散： 在多模光纤中，光信号的不同模式间传播速率的在多模光纤中，光信号的不同模式间传播速率的 不一致而引起的不一致而引起的 由于材料色散和波导色散的效果正好相反，所以我们可以通

9、过 控制他们的作用来控制光纤的色散为零窗口 色散系数色散系数 (ps/nmkm) 正色散系数正色散系数G.655光纤光纤 波长波长(nm)负色散负色散 系数系数G.655光纤光纤 1550 1310 17 1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，波长区具有最小色散和衰减， 适合适合DWDM系统、高速信号传输系统、高速信号传输 2.应用：应用：TrueWave真波光纤真波光纤(正色散区正色散区 的的SPM效应有利于传输效应有利于传输)；LEAF-大有效大有效 面积光纤（克服非线性效应）面积光纤（克服非线性效应） G.652光纤光纤:大量铺设，大量铺设， 传高速信号需色散补偿传高速信号需色散补偿

10、 G.653光纤光纤:1550nm波长区波长区 混频严重，不适合混频严重，不适合DWDM uDCF色散补偿光纤色散补偿光纤 G.652、G.655(LEAF、TRUEWAVE)在在1550窗口有正色窗口有正色 散系数及正色散斜率，信号传输时造成正色散的累积，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。使脉冲展宽。 补偿原理：补偿原理：DCF光纤有负色散系数，在传输光纤中接入光纤有负色散系数，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（这种光纤可抵消正色散，使脉冲得到压缩（DCF色散补色散补 偿器）。偿器）。 SDH系统补偿，只需一定的色散补偿量；系统补偿，只需一定

11、的色散补偿量；DWDM系统补系统补 偿，色散量一定，且要求偿，色散量一定，且要求DCF有适当的负色散斜率。有适当的负色散斜率。 单模光纤的非线性效应 受激非弹性散射受激非弹性散射 受激拉曼散射 受激布里渊散射 克尔效应克尔效应 自相位调制 交叉相位调制 四波混频四波混频 1. 低啁啾、高波长稳定性的激光源低啁啾、高波长稳定性的激光源 2. 低噪声系数、增益平坦的光放大器低噪声系数、增益平坦的光放大器 3. 稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解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）复用器、光纤光栅、隔离器等） 无源光器件无源光器件 放大器放大器 光源光源 光接收机光接

12、收机 1) 良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光 谱宽度）。谱宽度）。 2）输出具有较高的光信噪比。）输出具有较高的光信噪比。 直调光源电吸收调制光源马赫-策恩德尔调制光源 最大色散ps/nm12002400720012800大于12800 成本适中贵昂贵 波长稳定性较好好很好 光接收模块 光收模块主要是把接收到的光信号转换成电信号的模块，其主光收模块主要是把接收到的光信号转换成电信号的模块，其主 要部分是光电检测器，光纤通信系统中使用二类光电检测器，要部分是光电检测器，光纤通信系统中使用二类光电检测器， 光电二极管（光电二极管（PIN） 雪崩光电二极管（雪

13、崩光电二极管（APD） 半导体光放大器半导体光放大器(SOA) 拉曼放大器拉曼放大器(Raman) 掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA) EDFARaman 技术成熟度很成熟、大量应用比较成熟 增 益高 低 带 宽较 宽很宽 入纤功率藕合效率高高 成 本适 中很 高 EDFA的工作原理 掺铒光纤中Er3+离子受激辐射和自发辐射 泵 浦 光 E2 亚 稳 态 E3激 发 态 1550nm信 号 光 E1 基 态 1550nm信 号 光 放大的自发辐射（ASE）是噪声的最主要来源。 EDFA的优缺点 优点：优点： 工作波长与单模光纤的最小衰减 窗口一致。 耦合效率高。 增益高、输出功率大，噪声

14、指数 较低、信道间串扰很低。 增益特性稳定 缺点：缺点： 增益波长范围固定。 增益带宽不平坦。 光浪涌问题 。 在长距离组网中，噪声指数 较大 前置放大器PA功率放大器BA 增 益适中适中 噪声系数低适中 应用场合接收机前发送机后 放大器增益不平坦的级联放大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放大器增益平坦的级联放大 Raman 放大器 当光纤结晶晶格中的分子受入射光子震动而相互作用时将产生受激当光纤结晶晶格中的分子受入射光子震动而相互作用时将产生受激 RAMANRAMAN散射。原子吸收散射。原子吸收PUMP光，然后发出一个与激发光脉冲频率相光，然后发出一个与激发光脉冲频率相

15、同的光子。同的光子。 Pump Gain 30nm 70100nm Raman 放大器 泵 浦 1 泵 浦泵 浦 3 70100nm 30nm 2 增 益 l固有的低噪声指数固有的低噪声指数 l超宽带放大超宽带放大 l增益介质为传输光纤本身增益介质为传输光纤本身 l增益平坦增益平坦 Raman放大器 EDFA Span 1 Raman Pump 发送 接收 EDFA Span k Raman Pump l 泵浦的光子效率较低，需要高功率泵浦；泵浦的光子效率较低，需要高功率泵浦； l 强烈的偏振相关增益，采用正交泵浦方式；强烈的偏振相关增益，采用正交泵浦方式； l 光器件和光纤承载高光功率；光器

16、件和光纤承载高光功率； l 现场光纤的增益特性不一致；现场光纤的增益特性不一致； 传输有关传输有关DWDM系统管理和监控信息系统管理和监控信息 1.工作波长优选工作波长优选1510nm 2.速率优选速率优选2Mb/s，保证不经放大也超长传输，保证不经放大也超长传输 3.接入和解出接入和解出 不应限制不应限制OA上的泵浦光波；上的泵浦光波； 不应限制未来不应限制未来1310nm波长的业务；波长的业务； OA失效时仍有效；可超长传输；失效时仍有效；可超长传输； 0时隙时隙:帧定位字节帧定位字节 1时隙时隙: E1字节（中继段公务字节（中继段公务) 2时隙时隙:F1字节字节 3-14时隙时隙: D1

17、D12 (数据通信通道数据通信通道) 15时隙时隙:E2字节字节(复用段公务复用段公务) 16-31时隙时隙:保留字节保留字节 01311415 1623 O M O D 2 B A P A O D O M 2 OSC 信息入信息入 OSC 信息出信息出 DWDM原理课程原理课程 结束结束,谢谢大家！谢谢大家！ TC202201 OptiX BWS 1600G R1 设 备信号流及光纤连 接 光网络产品 培训部 O T M O T M 1.OTM1.OTM OADM2.OADM2.OADM 3.OLA3.OLA 4.REG4.REG R E G R E G WDM NE Types OTM O

18、TUDeMUX OTU MUX Optical Amplifier Optical Amplifier OSC OLA Optical amplifier OSC Optical amplifier OADM OTU OADM OSC OA OA TMUX OA OA REG DeMUXMUX Optical amplifier OSC O T U DeMUX MUX Optical amplifier O T U 引入 在在DWDM系统当中，网元的基系统当中，网元的基 本类型有：本类型有： 客户 端 设备 1600G (OTM) 1600G (OLA) 1600G (OADM) 1600G

19、(REG) 1600G (OTM) 客户 端 设备 1600G (OLA) ADD DROP 第一章 业务信号流 第二节第二节 OLA 信号流信号流 第三节第三节 OADM信号流信号流 第四节第四节 背靠背靠 背背OTM及及 REG信号流信号流 OTM信号流（发送端） ITL ITL OAU OAU MCA-C FIU DCM DCM OTU C-ODD C-EVEN L-ODD L-EVEN SC1 1 40 1 40 1 40 1 40 OTU OTU OTU MCA-L M40 M40 M40 M40 OTM信号流（接收端） ITL ITL MCA-C FIU DCM DCM OTU C-ODD C-EVEN L-ODD L-EVEN SC1