2北研所新员工培训系列教程-DWDM基本原理

DWDM系统基本原理朱晓宇

第一部分DWDM系统的特点及分类第二部分DWDM系统的限制因素第三部分DWDM系统的基本结构第四部分DWDM系统的业务介绍第五部分DWDM系统的保护方式第六部分DWDM系统的网络管理目录超大容量：充分利用光纤的巨大带宽资源,使N个波长复用起来在单根光纤中传输.数据透明传输.可根据实际业务量需要逐步增加波长来扩容,最大限度的保护已有投资.高度的组网经济性和可靠性。可构成未来透明的,高度生存性的全光网络.DWDM系统的特点

传统的光纤通信系统都是在一根光纤中传输一路光信号。为了充分利用光纤的巨大带宽资源，增加光纤的传输容量，以DWDM技术为核心的新一代的光纤通信技术已经产生。

DWDM技术是通道波长间隔小于或等于100GHz的WDM技术。采用该技术的设备所使用的波长可以覆盖一个或多个光谱带。

DWDM技术的产生DWDM系统分类单纤单向DWDM单纤双向DWDM开放式DWDM集成式DWDM长途骨干DWDM城域DWDMLH&ULHDWDM骨干网/省干MetroDWDM城域/本地网OADM/OXCOTMOTMOTMOTMOTMOADM/OXCOADMOADMOADMOADM网络层次骨干网城域网网络容量大（C+L160波）小（C40波）网络拓扑链状网或者环带链复杂环网传输距离<3000km<1000km节点类型OLA，OTM为主，OADM较少OADM为主，OLA,OTM较少保护方式1+1保护为主保护方式灵活（1+1，1：N，共享）业务类型SDH业务为主灵活多样（SDH，PDH，数据）动态特性波长固定波长可重构网络特点容量大，成本高成本低廉，结构紧凑DWDM系统的物理参数限制EDFAband1.21.31.41.51.61.7Loss(dB/km)0.10.20.40.81.00-20-101020Dispersion(ps/nm-km)Loss(allfibers)DSFNZDF+NZDF-G652G653G655+G655-单模光纤类型、衰减和色散谱光信号在光纤中传播时，由于吸收、瑞利散射和波导缺陷等机理产生功率损耗，从而引起衰减。DWDM系统中由于引入EDFA进行光功率再生,EDFA会产生自发辐射噪声ASE，引起系统中OSNR的恶化。光通道OSNR代价

Rs点最低OSNR–Ss点最低OSNRSs点最低OSNR是系统发端点，满足最大BER条件下的最低OSNR；Rs点最低OSNR是系统收端点，满足最大BER条件下的最低OSNR；

OSNR=10log(Psignal/Pnoise)(dB)衰减及OSNR单模光纤中的色度色散由材料色散和波导色散组成。由于光纤的折射率以及光传输路径长度随波长而不同，以及光源脉冲信号的啁啾，使得光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，最终导致脉冲信号传输后展宽甚至离散，限制电中继器之间的距离。色度色散取决于光纤材料折射率特性和光源的谱宽，因而与光纤的类型，光源速率，以及光源的啁啾有关。

色散不改变信号频谱，是一个线性可逆过程。脉冲展宽TDCF脉冲压缩色度色散色散

PMD传输线路快轴慢轴距离

PMD由光纤的随机性双折射引起，即不同极化状态下光纤的折射率不同，引起相移不同，反映在时域上为不同极化态之间的群延时不同，最终使光脉冲波形展宽。是统计特性，与时间相关。为保证偏振模色散引起的系统功率代价小于1dB，系统偏振模色散的平均值必须小于一比特周期的十分之一。对于10Gb/s的光纤传输系统，线路中由偏振模色散导致的平均群时延（DGD）要求小于10ps。

DGD（ps）＝[Σ(PMD2×L＋DGDDCM2＋DGDEDFA2)]1/2PMD是随机过程，不可逆偏振模色散（PMD）非线性效应受激拉曼散射SRS：短波长能量向长波长转移受激布里渊散射SBS：当入射光功率值达到一定阈值时发生背向散射现象，产生前向信号噪声。四波混频FWM：当相位匹配条件满足时，产生新的频率分量的功率

fijk=fi+fj-fk

自相位调制SPM：光脉冲的光谱大大展宽交叉相位调制XPM：某信道的非线性相移不仅与本信道的功率有关，还与其他信道的功率有关。非线性效应的产生与光纤的有效面积注入到光纤的光功率有关，通过将入纤功率限制在一定范围内，可以有效避免光纤非线性效应的影响。

Aeff:DCF<G.653<G.655<G.652系统限制因素结果解决方案衰减功率减弱光中继补偿OSNR信号噪声增加（时域）增加信号功率，FEC，信号码型色度色散脉冲变形（时域）色散补偿PMD脉冲变形（时域）电中继非线性效应信号畸变（频域）降低入纤功率

影响DWDM系统光通道OSNR代价的因素：-发送端残余色散代价-非线性效应-通道间串扰-相干串扰-光通道中的反射-极化相关损耗光转发器1┇输入信道1信道N信道1信道Nλ1λn

光转发器n光合波器BALAPA光分波器λ1λn

接收1┇接收nλsλsλsλs光监控信道接收/发送光监控信道发送器光监控信道接收器输出网络管理系统光发射机光中继放大光接收机DWDM系统的基本结构DWDM的主要组件简介

光源：激光器调制器光探测器：PINAPD

光复用/解复用器件：MUX/DEMUX,OADM

光放大器：EDFA，RPOA，RAMAN，光谱监测器：OPM

光层保护器件：光开关L_RACCCChannel#1Channel#79C波段100GHz间隔C+波段100GHz间隔L波段100GHz间隔L+波段100GHz间隔Channel#2Channel#80Channel#81Channel#159Channel#82Channel#160Cband50GHzInterleaverLband50GHzInterleaverC/Lband合分波器Lstep1step2step3step4LLC_RAC_RAL_RA长途DWDM系统波长扩容方案城域DWDM系统波长扩容方案DWDM系统业务介绍SDH155M/622M/2.5G/10G/40G，GbE、10GE、POSATM、FC、ESCON，FICON、FC、DVBPDH、任意速率(34M~2.5G)DWDM系统业务板介绍ATM、FC、ESCON10G、10GE任意速率(34M~2.5G)SDH155M/622M/2.5G、

GbE、POS4×155M/622Mb/s（ATM、SDH等）2×

GbESRM42DSA8×anyESCON/FICON/FC/DVB4×2.5Gb/sGEM2SRM41OTU2.5GOTU10GOTUCOTUCDWDM系统的保护方式1＋1复用段保护路径保护（线路无光）1＋1光通道保护OTUOP主通道保护通道OPOTUOTUOTU路径、单板保护（LOS/LOF/误码越限）路径保护（LOS/LOF/误码越限）1:N光通道保护路径、单板保护,可实现波长1:N保护功能A向保护通道λnB向保护通道λnB向保护通道λn业务1业务16业务1客户侧系统侧客户侧系统侧A向保护通道λnODUOMU...

n

2

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1光转发光转发光转发光转发

3光转发光转发光转发光转发SWESWE光转发光转发光转发光转发ODUOMU

1

n保护端口业务1保护端口保护端口业务1保护端口SWESWE两纤双向光通道共享保护路径保护两纤双向光复用段共享保护路径保护（线路无光）两纤双向光复用段共享保护环DWDM系统的网络管理遵循TMN相关标准设计系统管理功能系统管理功能拓扑构造,上下