色散补偿专题课件

1、几列波在媒质中传播，它们的频率不同，传播速度亦不同，这种现象叫色散。在光通信领域，色散主要分为色度色散和PMD色散。色度色散：光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散, 称为色度色散。PMD色散：对于给定频率的光信号总存在两个正交偏振态，由于纤心的非理想性导致这两个正交偏振态的传输速度不同而引起两正交偏振模产生不同群时延，这种现象通常叫作偏振模色散（PMD） 色散的定义色散的定义色散一般用时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率的信号，传输同样的距离，需要不同的时间之差，波长相距1nm的两个光脉冲传输1km距离的时延差值被成为色散系数，单位为ps/(nm.

2、km)。色散的定义色散的定义时间光功率入射光脉冲波形单模光纤时间光功率出射光脉冲波形从系统的角度来看。光纤色散与光纤的长度呈正比，即光纤色散是具有累累积性质积性质的，因而光通信系统设计上存在着有光纤色散决定的传输距离限制。 对于长距应用，必须对色散进行控制和管理。当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰。这种现象即为色散脉冲展宽脉冲展宽T色散色度色散色散色度色散光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。色散偏振

3、模色散色散偏振模色散PMD光纤中的光传输可描述成完全是沿X轴振动和完全是沿Y轴振动或一些光在两轴上的振动。每个轴代表一个偏振“模”两个偏振模的到达时间差偏振模色散PMD1 0 1 0 1 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1InputOutput脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nmkm)S(nm) L(km)TimeTime脉冲展宽脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码比特周期时会引起误码 光纤色散效应对传输的影响光纤色散效应对传输的影响PMD产生机理产生机理 由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入 产生信号间干扰; 当偏振相关损耗产生的二次效应可能产

4、生PMD与色度色散之间的耦合从而增加色散的统计分量; 解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入偏振控制器。PMD 色散的影响色散的影响色散处理色散处理 当DWDM系统在逐步提高单波速率和提高波道数的过程中，逐步由衰耗受限系统转变为色散受限系统，那么，色散因素如何处理就成为DWDM系统的一个必须要解决的技术。 色散的主要影响因素是色度色散，目前的主要处理手段有使用反斜率色散补偿光纤、色散管理光纤、预啁啾（Prechirp）和双模光纤补偿以及光谱反转等。我司设备采用的是色散补偿光纤的处理方式。色散补偿标准色散补偿标准单板容限单板容限色散补偿取决于业务单板的色散容限。我司业务单板色散容限如下

5、：nNRZ的OTU10G/SRM41 容限为800ps/nmnERZ的OTU10G/SRM41 容限为400ps/nmn2.5G的长距OUT 容限为12800ps/nm n2.5G的短距OUT 容限为3200ps/nm色散补偿标准色散补偿标准受限距离受限距离光缆色散系数：nG.652的色散系数大约为17ps/nm.km工程计算按照20ps/nm.kmnG.655的色散系数大约为5ps/nm.km工程计算按照6ps/nm.km色散受限距离：色散容限12800ps/nm3200ps/nm800ps/nm400ps/nmG.652(20ps/nm.km)640km160km40km20kmG.655

6、(6ps/nm.km)2133km533km133km66.7km色散补偿标准色散补偿标准单种光纤补偿标准单种光纤补偿标准对于只使用一种光纤的系统，总色散残余补偿量遵循欠补偿原则，而且要满足：光源受限传输距离余量1 系统残余色散/色散系数余量2n说明：对NRZ系统，建议系统残余色散200ps/nm600ps/nm，相当于G.652的10km30km ，G.655的33km100km，但是为了方便补偿模块的选用，在只使用G.655一种光纤时候一般取20km110km ；n对于ERZ系统，建议系统残余色散100ps/nm300ps/nm，相当于G.652的5km15km ，G.655的13km50

7、km，但是为了方便补偿模块的选用，在只使用G.655一种光纤时候一般取10km56km 色散补偿标准色散补偿标准两种光纤补偿标准两种光纤补偿标准对于只使用G.655和G.652两种光纤的系统，总色散残余补偿量遵循欠补偿原则，而且：n对NRZ系统，要满足系统残余色散200ps/nm600ps/nm，要先使用G.652的补偿模块，然后使用G.655的补偿模块进行补偿；n对于ERZ系统，要满足系统残余色散100ps/nm300ps/nm，要先使用G.652的补偿模块，然后使用G.655的补偿模块进行补偿。注意：系统的残余色散为（G.652光纤总线路光纤长度（km）-G.652 DCM补偿量（km）*

8、G.652光纤色散系数+（G.655光纤总线路光纤长度（km）-G.655 DCM补偿量（km）*G.655光纤色散系数色散补偿标准色散补偿标准超长复用段补偿标准超长复用段补偿标准对于复用段系统超过800km的系统需要进行精细计算，因此工程计算中取用的G.655的色散系数为6ps/nm.km和G.652的色散系数为20ps/nm.km的标准需要更改，更改原则上以采用光缆实际的色散系数为准。残余色散的标准不变。通常要对频率最高的196.05GHZ和频率最低的192.1GHZ的色散系数分别测试出来，并保证两者都满足残余色散的要求。色散补偿标准色散补偿标准补偿模块分布原则补偿模块分布原则模块分布一般

9、原则：n对G.652/ G.655下的NRZ系统，一般情况下预补偿量不超过40km的，使用VMUX的系统预补偿量不要超过20km；n对G.652/ G.655下的ERZ系统，一般情况下预补偿量不超过20km，使用VMUX的系统预补偿量不要超过10km；n复用段中任何一个放大站点累积过补偿和累计欠补偿量必须小于80km ，累计过补偿配置优先 色散补偿标准色散补偿标准补偿模块分布原则补偿模块分布原则模块分布一般原则：n对于含有超过8个以上放大段（包括含有OADM站点的情况）的复用段，希望尽可能实现均匀补偿，即累积过补偿或者欠补偿量尽量小一些 ；n对于存在OADM的复用段，OADM-OTM，OADM

10、-OADM之间的子复用段的补偿也要满足系统色散容限的要求 n由于DCM模块的规格问题，有时子复用段的色散补偿可能无法做到欠补偿，此时一个子复用段如果小于（含）4个放大段且不采用波长可调谐OTU单板的情况下允许过补偿，过补偿量应小于10km（for G652），20km（for G655）。 色散补偿标准色散补偿标准光功率限制光功率限制为了保证不因引入色散补偿模块而导致其他非线性，要求进入补偿模块的光功率：n必须保证单波光功率0dbm；n最好保持单波光功率-3dbm 。 色散补偿配置方案色散补偿配置方案根据色散补偿的原则，有以下5种配置方式：nA、置于发送端的OBA与OMU之间（如图1），此时发

11、送端的OMU采用介质膜滤波器型或AWG型器件 OTU OLAOTMOPAOTM色散补偿配置方案色散补偿配置方案B、置于线路中，DCM插在OLA放大前面，采用DCM+OLA作为放大站。当（线路损耗+DCM插损）32dB并且系统信噪比核算满足要求时。或者当（线路损耗+DCM插损）32dB并且系统信噪比核算满足要求时，DCM插在OPA前面，这种补偿配置也不增加成本，但要影响系统OSNR。 OBAOTMOPAOTM OBA OLAOTM DCM+OPAOTM色散补偿配置方案色散补偿配置方案nC、置于线路中，采用OPA+DCM+OBA两级放大作为放大站（如图4）。此方案增加了OA板配置故增加了成本，对系

12、统OSNR影响较小。 色散补偿配置方案色散补偿配置方案D、在OADM站点，采用OPA+OBA+OAD+OBA两级放大，色散补偿模块的位置在OAD前的OPA与OBA之间，如图a，图中的OPA应是OPA+OBA；色散补偿模块的位置也可以在OAD后的OBA与OAD之间，如图b，此时色散补偿量应小于60km(G652)和80km(G655)；也可以2种方法同时采用，如图c。DCM1完全补偿下路通道，DCM2补偿直通和上路通道的色散，DCM2小于60km(G652)和80km(G655)。 OPA+DCM+OAD+OBA OBA OTM OPA OTM 图A色散补偿配置方案色散补偿配置方案 OPA+OA

13、D+DCM+OBA OBA OTM OPA OTM OPA+DCM1+OAD+DCM2+OBA OBA OTM OPA OTM 图b图c在OADM节点配置DCM时还要考虑的因素有：（1）下路通道色散必须完全被补偿。（2）下路通道的光功率在接收机允许范围内。（3）上路和直通通道的补偿量相当。色散补偿配置方案色散补偿配置方案nE、在配置有DRA板的节点，放大器结构为DRA+OPA+OBA，DCM应配置在OPA与OBA之间。 M800的色散补偿特点的色散补偿特点M800的补偿特点：nA、采用均匀补偿的原则，尽可能每个跨段独立完全补偿 ；n如果条件1不能满足，相邻两个节点可以采用过补偿或者欠补偿的方法，但过补偿量不超过20km；如果是欠补偿，残余补偿量（线路长度DCM补偿距离）必须小于40km， 同时需要满足条件3和4； n对于网络中的每对业务（包括保护路由），在所经过的再生段内，不论采用何种补偿方式，都要求满足总残余补偿量小于40km； n对于网络中的每对业务（包括保护路由），如果传输跨段大于2个跨段（包括2个跨段），在所经过的再生段内，不论采用何种补偿方式，不能过补偿。nPDM色散是由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入的随机色散量。nPDM色散只能通过改善光