DWDM培训教材-中级.ppt

1、DWDM培训教材,胶片作者:曾兴云TelE_mail：,DWDM技术基础 华为DWDM产品 华为DWDM产品网上应用,把不同波长的光信号复用到一 根光纤中进行传送（每个波长承载一个TDM 电信号）的方式统称为波分复用。细分为：, 波分复用： 不同窗口的光波复用。 密集波分复用： 同一窗口的多个光波复用。 光频分复用： 同一窗口的很多个光波复用。,什么是波分复用（WDM）？,波分复用系统原理,1,10Gb/s 传输系统,40Gb/s 传输系统,42.5Gb/s,162.5Gb/s,320Gb/s 传输系统,3210Gb/s,20Gb/s 传输系统,82.5Gb/s,DW

2、DM应用的光纤基础 应用窗口、衰耗,G.655=0.25dB/KM(1550nm窗口) G.652=0.22dB/KM(1550nm窗口),衰耗 dB,波长 nm,OH- 吸收峰,S 波段,C 波段,L 波段,1310nm 波段,G.655,G.652,波长 nm,S 波段,C 波段,L 波段,1310nm 波段,C波段色散量 G.65516 (ps/nm*km) G.6521720 (ps/nm*km) G.65303.5 (ps/nm*km),G.653,DWDM应用的光纤基础 应用窗口、色散,DWDM核心单元设计,DWDM系统的核心功能单元 解决什么问题？,1、光波长转换单元（OTU）

3、2、光放大单元 3、MUX/DEMUX单元 4、光监控通道单元 5、DWDM的网管系统,O/E即光/电转换 E/O即电/光转换,O/E,E/O,整形、定时、数据再生,光入,光出,光波长转换单元工作原理,G.957,G.692,光波长转换单元类型一,光波长转换单元类型二,接收模块,发射模块,抖动抑制,O,E,E,O,B1检出,抖动增益,0,fc,光转发板抖动传递函数,抖动增益,0,fc,光转发板抖动传递函数,(无抖动抑制）,OTU的设计抖动抑制,激光器管芯 温度采样,比例积分,设定温度,调制器,驱动器,控制稳定度在全温度范围为5GHz(40pm) 在寿命范围为10GHz,OTU的设计中心波长控制

4、,OTU在网络应用中的几种类型,OTU的性能输入抖动容限,OTU的性能抖动传递函数,OTU的类型直接调制,OTU的类型电吸收调制,OTU的类型M-Z外调制,不同调制方式的比较,EDFA 的组成及原理,光放大单元的基本要求,1、增益控制 2、增益平坦,无增益锁定,有增益锁定,增益控制的常用方法（1）,光检测控制,补光激光器,WDM,EDFA,补光法,增益控制的常用方法（2）,泵电流控制,光检测器,EDFA,输入功率控制法,增益控制的常用方法（3）,光检测器,EDFA,调顶法,光检测器,光检测器,增益控制的常用方法（4）,功率比较法,增益平坦度,EDFA增益平坦的实现,合波/分波器,合波/分波器的

5、种类,熔锥型耦合器,多层介质膜合波/分波器,采用多层介质膜材料，在10度到70度范围内， 中心波长最大变化70pm,阵列波导（AWG）合波/分波器,一、OSC的作用 在一个新波长传送有关WDM系统的管理和监控信息。 二、对OSC的要求 不应限制OA上的泵浦光波； 不应限制 未来 1310nm波长的业务； OA失效时，OSC仍继续可用（超长传输）；,光监控信道单元,三、OSC的实现 工作波长：优选1510nm 速率：优选2Mb/s (保证不用EDFA也能超长传输) 接入和解出： 在OM与BA之后接入、 在OD与PA之前解出监控信息,O M,OD 2,B A,P A,O D,OM 2,OSC信息入

6、,OSC信息出,光监控信道单元,DWDM 系统的保护方法（1）,工作通道,保护通道,DWDM 系统的保护方法（2）,工作通道,保护通道,STM-64如何接入DWDM？,传输网络中再生段信号性能分析,1.发送端功率 2.接收端灵敏度 3.光通道代价,OTM,OTM,OLA,OLA,OLA,色度色散带来的功率代价,Pc=5*Log10(1+(8D2*B*L/2C)2) Pc:光通道代价（色散）2dB (1dB) D：光纤色散系数 ：中心波长 B：信号速率（Tbit/s) L：色散受限距离,PMD带来的功率代价,PCPMD:PMD带来的光通道代价1dB 光路的PMD：应0.1比特周期 2.5G:40

7、ps 10G：10ps (10/(400KM) 1/2=0.5PS/KM 1/2) 40G：2.5ps (2.5/(25KM) 1/2=0.5PS/KM 1/2) STM-16系统受PMD的影响很小，可忽略 STM-64系统需考虑PMD的影响(400KM) STM-256系统受PMD的影响很大(25KM),Lc=71400/(aD2B2) Lc：色散受限距离 D：光纤色散系数（尽量减低） ：工作波长 B：信号速率（Tbit/s) a：啁啾系数,传输受限距离（工程近似）,（P.S.Henry的计算公式）,1.采用G.655光纤降低色散+色散补偿 技术（SPM、Pre-chirp、PDC） 2.采

8、用M-Z外调制光源降低频率啁啾 3.在G652光纤上使用色散补偿技术 4.使用FEC和DW技术提高接收灵敏度,STM-64传输的几种解决方法,1.在大城市基于G652或G655光纤 构建市话骨干调度层网络 2.在经济发达地区基于G.655光纤 和色散补偿技术构建本地网 3.在国家一级干线基于G655光纤 和色散补偿技术构建试验网,STM-64使用现状分析,DWDM网络设计,DWDM网络规划设计方法,A. 网络的色散损伤因素考虑 B. 网络的OSNR设计 C. 网络的功率预算设计 D. 光纤的非线性因素考虑,DWDM 波长范围,17,1310nm,1550nm,色散系数,波长,DWDM网络常用的

9、几种光纤,G.652,G.655,G.653,STM-16系统划分为四种再生段距离规格 150km(3000ps/nm) 360km(7200ps/nm) 500km(10000ps/nm) 640km(12800ps/nm),光源的色散容限决定再生段距离,一个光放大器在单位频率间隔内产生的放大的自发辐射噪声功率PASE： PASE2 NSP（G1）h v NSP 是EDFA的自发噪声系数； G是EDFA的内部增益； h是普朗克常数； v是光频率。 放大器的外部噪声系数NF： NF10 Log2 NSP （2 NSP1）/GIN IN是放大器输入衰耗（以dB为单位）。,OSNR - 单个EDF

10、A产生的噪声,1） 中继段衰耗相同 OSNRPOUTLNF10 Log N10 Logh vv 0 POUT是每信道输出功率（以dBm为单位）； L是放大器间的衰耗（以dB为单位）； NF是外部噪声系数（以dB为单位）； N是链路中的间隔数目； v 0 是光带宽； 10 Logh vv 0-58 dBm（1.55m 带域、0.1nm光带宽内） 小增益、多跨段中继设计 VS. 高增益、少跨段中继设计,整个线路的光信噪比,822dB 530dB 333dB,DWDM网络的等间距应用规格,确保再生段接收端的OSNR不小于20dB,中继距离不同的应用,0,78,198,311,363,435,-28,

11、-18,-8,+2,+5,78km,22dB,120km,33dB,105km,33dB,82km,30dB,75km,22dB,-2dBm,PA,SBA,PA,A站,B站,C站,D站,E站,35dB,35dB,33dB,33dB,8dBm,8dBm,8dBm,8dBm,11dB,PA,11dB,PA,SBA,13dB,SBA,光信噪比设计（实例）,光放的ASE噪声功率参数,光放大器产生的自发辐射噪声为： Pase=-58+NF+10lgG NF（噪声指数）：PA =4.5dB BA =5.0dB SBA=5.5dB 10lgG（放大器增益）：PA =23dB BA =23dB SBA=23d

12、B 因此： Pase_ba=-58+5.0+23=-30dBm=10-3.0mW Pase_pa=-58+4.5+23=-29.5dBm=10-3.05mW Pase_sba =-58+5.5+23=-29.5dBm=10-2.95mW,A-E再生段OSNR,总噪声功率为各段PA和BA引入的ASE噪声沿线积累的总和 Pase= 10-3.05 (E站PA积累噪声) +10-2.9510+2.3-3.3(D站BA积累噪声) +10-3.0510+2.3-3.3+2.3-1.3 (D站PA积累噪声) +10-2.9510+2.3-3.3+2.3-1.3-3.3+2.3 (C站BA积累噪声) +10

13、-3.0510+2.3-3.3+2.3-1.3-3.3+2.3-1.1+2.3 (C站PA积累噪声) +10-2.9510+2.3-3.3+2.3-1.3-3.3+2.3-1.1+2.3-3.5+2.3 (B站BA积累噪声) +10-3.0510+2.3-3.3+2.3-1.3-3.3+2.3-1.1+2.3-3.5+2.3-1.1+2.3 (B站PA积累噪声) +10-2.9510+2.3-3.3+2.3-1.3-3.3+2.3-1.1+2.3-3.5+2.3-1.1+2.3+2.3-3.5 (A站BA积累噪声) = 0.00289MW = -25.4dBm 输出点的信噪比OSNR= =-2

14、-(-25.4)=23.4dB20dB，符合建议要求。,DWDM网络升级,32波DWDM的实现-连续波方案,使用频带：1535.82nm1560.61nm (192.1THZ195.2THZ),32波DWDM的实现-分离波长方案,使用频带：(RED+BLUE）1548.51nm1560.61nm、1531.12nm1542.94nm(192.1THZ193.6THZ、194.3THZ-195.8THZ),DWDM技术基础 华为DWDM产品 华为DWDM产品网上应用,华为DWDM光传输产品,内置光谱分析单元 抖动抑制单元 B1校验功能 多种业务接口(up to 10Gb/s) 灵活配置的OADM

15、 与华为SDH产品统一网管,32波DWDM（密集波分复用）设备,SBS W32,波分复用系统,.,不 用 DWDM,应 用 DWDM,DWDM网络与SDH网络的比较,OLA单价 = 1.3倍REG单价,OLA,OLA,OLA,华为SBS W32的应用范围,3210G,Metro,SBS W32的产品系列,3210G:,Metro自愈环: 16通道200GHz间隔 32通道100GHz间隔,SBS W32产品的指标,1.完善的网络规划设计,A. 网络的色散损伤因素考虑 B. 网络的OSNR设计 C. 网络的功率预算设计 D. 光纤的非线性因素考虑,2、放大器设计,大功率放大器的实现方式,DWDM

16、网络的应用规格,光信噪比限制（1）,超长距离中继段设计，减少中继站点，优化网络结构,中继距离不同的应用,0,78,198,311,363,435,-28,-18,-8,+2,+5,78km,22dB,120km,33dB,105km,33dB,82km,30dB,75km,22dB,光信噪比限制（2）,华为的增益锁定技术,华为EDFA技术- C_Band全平坦技术,3、波长转换器设计,超强的抖动抑制能力,抖动传递函数,OTU的功能框图,方便的新业务接入,SBS W32的OTU类型,注:10Gb/s系统目前只提供集成式方案,1.25G的OTU,100M-1.5G的OTU,4.可升级的OADM实现

17、波长上下,5.适用的运营维护技术,A. 预留多个在线监测光口 B. 内置光谱分析单元 C. B1校验实现故障定位 D. 业务信道与监控信道（OSC）相互独立 E. 内置ODF架,预留丰富的线路接口,支持在线检测,M 1 6,D 1 6,SC1,SCC,OHP,TWC,TWC,RWC,RWC,RWC,S C A,WPA,WBA,s,s,1,n,1,n,M 1 6,TWC,TWC,WBA,SC1,SCC,OHP,D 1 6,RWC,RWC,WPA,S C A,1,n,s,s,1,n,OTM,OTM,A.预留多个在线监测光口,B.内置光谱分析技术,用户可实时了解系统的光谱特性，实现系统的在线监控，满

18、足干线网远程监控维护的需要,SDH,OTU-T,合 波 器,分 波 器,OTU-R,SDH,B1校验 SDH接入部分,B1校验 DWDM线路部分,DWDM部分,C.B1校验实现误码定位,实现故障准确定位，便于定位误码发生在SDH段，还是DWDM段,1510,1550,线路,线路,线路,线路,线路,OSC,WPA,SCA,WPA,WPA,OSC,OSC,D.业务信道与监控信道相互独立,OADM设备,连接机柜外光纤,连接子架单板光纤,连接子架单板光纤,E.机柜内置ODF架,6、DWDM网络保护设计,1. 基于SDH自愈环的保护,2. 基于DWDM的通道环保护,SBS W32 自愈环的OADM种类,

19、有放大器系统 通道间隔100GHz 单板MR2,上下2波，可级联4级，上下8波 单板MR4,上下4波，可级联2级，上下8波,无放大器系统 通道间隔200GHz 单板MC2,上下2波，可级联4级，上下8波 单板MC4,上下4波，可级联2级，上下8波,SBS W32自愈环的保护方式 -通道环保护,OTU,OTU,OTU,OTU,working,protection,双发选收. 接收端的工作OTU处于激活态, 保护OTU处于休眠态. 一旦发生业务故障,系统将关掉工作OTU,而激活保护OTU. 全部时间小于50ms.,GE-T,GE-R,GE-R,GE-T,对新业务的保护-DWDM通道环保护,GE-T

20、,GE-R,GE-R,GE-T,SDH-R,SDH-T,SDH-T,SDH-R,对SDH业务的保护-SDH通道环保护,SDH-R,SDH-T,SDH-T,SDH-R,DWDM技术基础 华为DWDM产品 华为DWDM产品网上应用,国家干线 中国铁通上海株洲铁路40G DWDM干线 中国网通广深40G DWDM干线 某军区40G DWDM干线（超过2000KM） 省级干线 中国电信贵州省40G DWDM干线 中国电信吉林省西部 DWDM干线 中国联通黑龙江80G DWDM干线 市区骨干网 中国移动重庆市40G DWDM骨干网,华为DWDM产品高层网应用,支持IP over SDH/DWDM，提供P

21、OS（STM-16 级别）接口、千兆以太网(GE)接口 波长转换单元(OTU)具有抖动抑制能力并完全实现3R功能（再生、再定时、再整形） 提供B1校验功能，实现故障的快速准确定位,预留6波,GE 接口,O T M,O T M,预留6波,GE 接口,广州,深圳,中国网通广深40G DWDM干线,O L A,石龙,POS 接口,POS 接口,贵州省干线传输网 (40GDWDM+SDH),DWDM MADM 优化的、分工明确的长途干线传输网解决方案 骨干路由采用16波 DWDM系统，节省光纤资源和SDH中继设备，降低网络中继成本 内置光谱分析单元实现DWDM系统重要光接口参数的在线监控，满足干线网远

22、程监控维护的需要 DWDM和SDH产品实现统一网管，便于维护,安顺,都匀,遵义,息烽,贵阳,OTM,OLA,OTM,OTM,OTM,40Gb/s DWDM系统,重庆移动40G干线传输网,W32,W32,W32,W32,W32,W32,W32,大坪,上桥,南坪,毛线沟,七星岗,新牌坊,李家陀,哈尔滨,牡丹江,大庆,齐齐哈尔,绥化,北安,伊春,鹤岗,佳木斯,双鸭山,七台河,鸡西,下城子,横道,尚志,阿城,依兰,方正,宾县,海伦,依安,富裕,铁力,金山屯区,肇东,林甸,呼兰,124km,114km,108km,130km,75km,85km,76km,88km,101km,桦南,98km,100km,110km,90km,66km,128k