第十三章WDM网络

1、第十三章第十三章 WDMWDM网络网络13.1. DWDM概述概述13.2. DWDM系统结构系统结构13.3. 波长计划波长计划13.1 DWDM技术技术光纤通信经过30多年的发展，单信道实用 化 系 统 的 传 输 速 率 从 1 9 7 6 年 的45Mbit/s发展到了10Gbit/s，线路的利用率得到了很大提高(但与光纤巨大的带宽潜力相比这点带宽还微不足道)。 类似于传统频分复用的概念，在13001600 nm光谱范围内，以一定的间隔隔开的多个波长可以在同一根光纤中独立传播。(200nm窗口，带宽约窗口，带宽约30THz）1270 1350148016002c波长间隔和频率间隔之间的

2、换算关系例：在15251565 nm频带内，窄线宽激光器在 0.8 nm谱带内(100 GHz间隔) 发射信号，则一根光纤可以同时承载50路独立的信号。80 nm120 nm相比窗口带宽，每个波长信道上信号的调制带宽很窄电时分复用面临的问题：电时分复用面临的问题：“电子瓶颈电子瓶颈”限制：限制： 10Gb/s40Gb/s光纤色散限制光纤色散限制单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽signal1signal21 0 1 11 0 0 11 1 0 0 1 0 1 1TDM signal 13.1.1DWDM技术产生背景技术产生背景 传统的传输网络扩容方法采用空

3、分多路复用（SDM）和时分多路复用（TDM）两种方式。 （1）SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量，传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。 （2）TDM是比较常用的扩容方式，从PDH的一次群至四次群的复用，到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的复用。但达到一定的速率等级时，会受到器件和线路等特性的限制。 DWDM技术不仅大幅度地增加了网络的容量，而且还充分利用了光纤的宽带资源，减少了网络资源的浪费。光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤

4、中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。 13.1.2DWDM原理概述原理概述 DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在一条光纤内同时传输。 通常把光信道间隔较大（甚至在光纤的不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM），而把在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用（DWDM）。 DWDM系统的构成及光谱示意如图13-1所示。图13.1 DWDM系统的构成及频谱示意图点到点的波分复用系统点到点的波分复用系统波分复用器100 GHz间隔的WDM信道频谱 13.1.3DWDM工作方式工作方式 （

5、1）双纤单向传输）双纤单向传输 双纤单向传输指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。如图13.2所示，图13.2 双纤单向传输的DWDM系统 （2）单纤双向传输）单纤双向传输 单纤双向传输指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向的光信号应安排在不同波长上。图13.3 单纤双向传输的DWDM系统 （3）光信号的分出和插入）光信号的分出和插入 通过光分插复用器（OADM）可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入，即完成上/下光路，利用这种方式可以完成DWDM系统的环形组网。图13.4 光信号的分出和插入传输 13.1.4DWDM的应用形式的应用形式

6、有开放式DWDM和集成式DWDM。 开放式DWDM系统采用波长转换技术，将复用终端的光信号转换成符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。 集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求复用终端的光信号符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。 13.1.5DWDM的优越性 (1) 可以充分利用光纤的巨大带宽潜力，使一根光纤上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。 (2) N个波长复用以后在一根光纤中传输，在大容量长途传输时可以节约大量的光纤。(3) 波分复用通道对传输信号是完全透明的，即对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可同时提供多种协议的业务，不受限制地提供端到端业务。(4) 可扩

7、展性好。(5) 降低器件的超高速要求。13. 2 DWDM系统结构系统结构 1DWDM器件器件 DWDM器件分为合波器和分波器两种，如图13-5所示。 合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。 分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。图13-5 DWDM器件 2DWDM的几种网络单元类型 DWDM设备可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网单元的作用。 （1）光终端复用器（OTM） 在发送方向，OTM把波长为116（或32）的STM-16信号经合波器复用成D

8、WDM主信道，然后对其进行光放大，并附加上波长为s的光监控信道。 在接收方向，OTM先把光监控信道取出，然后对DWDM主信道进行光放大，经分波器解复用成16（或32）个波长的STM-16信号。OTM的信号流向如图13-6所示。图13-6 OTM信号流向图 （2）光放大器（OLA） 每个传输方向的OLA先取出光监控信道（OSC）并进行处理，再将主信道进行放大，然后将主信道与OSC合路并送入光纤。如图13-7所示。图13-7 OLA信号流向图 （3）光分插复用器（OADM） OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光

9、信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元直接插入主信道，再经功率放大后插入本地光监控信道，向远端传输。以MR2为例，其信号流向如图13-8所示。图12-8 静态OADM（32/2）信号流向图 （4）两个OTM背靠背组成的光分插复用器 用两个OTM背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM，如图13-9所示。图13-9 两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图 （5）电中继器（REG） 以STM-16信号的中继为例，其的信号流向如图13-10所示。图13-10 电中继器（REG）的信号流向图 3DWDM网络的一般组成 （1）点到点组网 DWDM的点到点组网示意图如图13-11所

10、示。 （2）链形组网 DWDM的链形组网示意图如图13-12所示。 （3）环形组网 DWDM环形组网示意图如图13-13所示。图13-11 DWDM的点到点组网示意图 图13-13 DWDM的环形组网示意图 图13-12 DWDM的链形组网示意图 4DWDM网络的保护 点到点线路保护主要有两种保护方式 一种是基于单个波长、在SDH层实施的1+1或1N的保护； 另一种是基于光复用段上的保护，在光路上同时对合路信号进行保护，这种保护也称光复用段保护（OMSP）。 另外还有基于环网的保护。13.3 波长计划波长计划分类分类n简单WDM（简称WDM）：1310nm/1550nm，用于PON接入网络nC

11、WDM（Coarse WDM）：传统的CWDM: 850nm窗口，主要用于多模光纤的接入网中WWDM (Wide WDM): 10GE WAN城域CWDM:主要用于城域网nDWDM (Dense WDM ）主要用于长距离传输系统简单简单WDM：主要用于采用单纤双向传输方式的光纤接入网中（如PON），在上下行方向采用不同的波长，1310nm为上行波长（用户到中心局）；1550nm为下行波长(用户到中心局)。采用熔融光纤波分复用器实现波长的复用/解复用Downstream 1550nmUpstream 1310nmCWDM-传统传统CWDMn20世纪80年代提出，用于850nm传输窗口的多模光纤局

12、域网（如：视频分配网，双向单纤网络等）n波长间隔25nmn20世纪90年代后期，随着10G以太网技术的兴起，采用850窗口的4波长传送10GE被列入10GE LAN的标准之一（IEEE802.3)CWDM-WWDM：nIEEE802.3 10GE WAN标准之一：l多模光纤，l1310nm窗口，l间隔为25nm的4个光波长信道，l单信道速率3.125Gb/s，l传输距离10km.CWDM-城域城域CWDMn随着DWDM技术在长距离通信中的应用。宽带城域网络问题逐渐成为通信网络的瓶颈。宽带、灵活及低成本是城域网追求的主要目标。采用CWDM技术是实现这一目标的有效手段。nITU-T G.694.2

13、规定了城域CWDM的波长分配方案CWDM优越性：优越性：n降低对激光器波长漂移的限制，无制冷激光器（如VCSEL）成为其首选器件n降低滤波器件的制作难度及成本DWDMnITU-T G.694.1规定了DWDM的波长分配方案n波长间隔包括200GHz,100GHz,50GHzn目前长距离系统主要使用C-band(1530nm1565mn)和L-band(1565nm1625nm)的波长WDM系统的优点系统的优点1. 系统容量可以很容易升级 如果每个波长可以承载40 Gb/s的信息，那么一根光纤若同时 传输100个波长就能实现4 Tb/s的传输2. 可以保持数据的透明性 WDM 的信道都可以独立地

14、携带任意的传输格式，它们之间 可以不同步，数据速率可以不同，可以是模拟的或者数字的3. 可以用于构造波长路由光网络 光网络交换节点除了可以执行时间和空间两个维度的交换之 外还可以利用波长进行交换，多维的交换让光网络具有更高 的灵活性WDM实验记录实验记录1Alcatel5.12T12840G2000.092NEC6.4T16040G2000.103Siemens7.04T17640G2000.104Alcatel10.2T25640G2001.035NEC10.9T27340G2001.03WDM+TDM会议传输距离容量信号研究机构OFC0332x100km160 x42.7GCSRZ-DPSKOFSOFC03100 x100km40 x42.7GCSRZ-DPSKMinteraECOC038200km64x42.7GCSRZ-DPSKKDDIOFC046120km149x42.7 GDPSKAlcatelECOC06160km140 x111GCSRZ-DQPSKNTT