《光纤通信新技术》PPT课件.ppt

第 一 讲 光 波 分 复 用光 纤 通 信 新 技 术 光 波 分 复 用 技 术l 空 分 复 用 SDMl 时 分 复 用 TDMl 频 分 复 用 FDMl 码 分 复 用 CDMl 波 分 复 用 WDMl 光 码 分 复 用 OCDMl 副 载 波 复 用 SCM 副 载 波 复 用 模 拟 电 视 光 纤 传 输 系 统 放 大 M1 BPF f1 f1s 放 大 M2 BPF f2 f2s 放 大 MN BPF 频 道 1 频 道 2 频 道 N 组 合 电 路 宽 放 驱 动 电 路 光 发 射 机 LD 光 纤 探 测 电 路 宽 放 分 离 电 路 D1 LPF f1s D2 LPF DN LPF f2s f3s 频 道 1 频 道 2 频 道 N Mi为 调 制 器 Di为 解 调 器 BPF为 带 通 滤 波 器 LPF为 低 通 滤 波 器 fN f Ns PIN 光 接 收 机 光 波 分 复 用 技 术l 光 波 分 复 用 (WDM)l 在 一 根 光 纤 中 同 时 传 输 多 个 波 长 光 信 号 的 技 术 。l 其 实 质 是 频 分 复 用 ， 一 般 情 况 下 ， 若 信 道 间 隔 较 大 （ 100GHz） ， 则 称 为 波 分 复 用 。l WDM技 术 对 网 络 升 级 、 发 展 宽 带 业 务 、 充 分 发 掘光 纤 宽 带 潜 力 、 实 现 超 高 速 光 纤 通 信 具 有 十 分 重要 的 意 义 。 光 波 分 复 用 技 术l 光 波 分 复 用 (WDM)l 波 分 复 用 (WDM)l 波 长 间 隔 在 几 十 到 几 百 纳 米 ； 采 用 普 通 的 光 纤 WDM耦 合 器对 复 用 信 道 解 复 用 。l 密 集 波 分 复 用 (DWDM)l 波 长 间 隔 为 0.8nm的 整 数 倍 （ 0.8nm,1.6nm,2.4nm),一 般 不 超过 10nm（ 对 应 的 频 率 间 隔 为 100GHz） ； 采 用 波 长 选 择 性 高的 光 栅 解 复 用 器 对 复 用 信 道 解 复 用 。 l 光 频 分 复 用 (OFDM)l 波 长 间 隔 为 0.11nm（ 对 应 的 频 率 间 隔 只 有 几 吉 至 几 十 吉 赫兹 ） ； 实 现 较 为 困 难 ， 需 采 用 相 干 光 检 测 技 术 。 WDM系 统 的 构 成 系 统 容 量 BL=(B1+B2+BN)L Canal 0 = 1548.51 nm et 1550.12 nm et 1559.79 nm et = 1560.61 nm WDWM采 用 的 波 段 序 号 中 心 频 率 （ THz） 中 心 波 长 （ nm）1 192.1 1560.612 192.2 1559.793 192.3 1558.984 192.4 1558.175 192.5 1557.366 192.6 1556.557 192.7 1555.758 192.8 1554.94 9 192.9 1554.1310 193.0 1553.3311 193.1 1552.5212 193.2 1551.7213 193.3 1550.9214 193.4 1550.1215 193.5 1549.3216 193.6 1548.51 16通 路 WDM光 纤 数 字 传 输 系 统 通 路 标 称 中 心 波 长 及 频 率 32通 路 WDM传 输 系 统 连 续 频 带 通 路 标 称 中 心 频 率 及 波 长 光 波 分 复 用 技 术l WDM技 术 的 主 要 特 点 ：l 充 分 利 用 光 纤 的 巨 大 带 宽 资 源 （ 30THz ） 。l 可 同 时 传 输 多 种 不 同 类 型 的 信 号 。l 节 省 线 路 投 资 。l 降 低 器 件 的 超 高 速 要 求 。l 具 有 高 度 的 组 网 灵 活 性 、 经 济 性 和 可 靠 性 。 WDM系 统 的 基 本 结 构 光 转 发 器 1 光 合 波 器光 转 发 器 n BA 1 n 1 n 光 纤 光 监 控 信 道 接 收 /发 送 LA 光 纤 接 收 1光 分 波 器 接 收 n PA 1 n 1 n 光 监 控 信 道 发 送 器 s s s s 光 监 控 信 道 接 收 器 网 络 管 理 系 统 光 中 继 放 大 光 接 收 机光 发 射 机 光 波 分 复 用 系 统 的 主 要 设 备l 光 转 发 器 (OUT)l 波 长 转 换 器 ， 把 非 标 准 波 长 转 化 为 标 准 波 长 。l OTU按 其 在 WDM传 输 系 统 的 位 置 分 为 发 送 端 OTU、 作为 再 生 中 继 器 的 OTU和 接 收 端 OTU。 l 目 前 商 用 的 仍 然 是 光 -电 -光 的 转 换 方 式 。 Tx OTUTx OTUTx OTU LAOM/BA PA/OD OTUOTUOTU OM/BA LA PA/OD OTUOTUOTU RxRxRx TxTx Tx LAOM/BA PA/OD REGREG REG OM/BA LA PA/OD RxRx Rx 开 放 式 WDM系 统 (Tx为 具 有 G.957/G.691光 口 的 SDH终 端 设 备 ) 集 成 式 WDM系 统 (Tx、 REG分 别 为 具 有 G.692光 口 的 SDH终 端 、 中 继 设 备 ) 光 转 发 器 光 波 分 复 用 系 统 的 主 要 设 备l 光 波 分 复 用 器 (合 波 器 )与 解 复 用 器 (分 波 器 )l 角 度 色 散 型l 光 滤 波 器 型l 光 纤 耦 合 器 型 光 波 分 复 用 器 与 解 复 用 器l 角 度 色 散 型l DWDM系 统 中 最 常 用 的 角 度 色 散 器 件 为 光 栅 。l 多 波 长 的 光 信 号 入 射 到 一 个 反 射 光 栅 上 ， 光 栅 对不 同 波 长 的 光 衍 射 角 度 不 同 ， 利 用 一 个 透 镜 ， 可将 不 同 波 长 的 光 聚 焦 到 不 同 的 光 纤 中 。 棱 镜 折 射 分 光 解 复 用 光 栅 衍 射 解 复 用光 栅 型 解 复 用 器 解 复 用 路 数 多 、 插 损 较 小 、 分 辨 率 较 高 ，被 广 泛 应 用 于 DWDM系 统 中 。 光 纤 布 喇 格 光 栅 复 用231 2 3 41 光 纤 布 喇 格 光 栅2 2 1 3 4耦 合 器2具 有 高 波 长 选 择 性 ， 易 于 光 纤 耦 合 ， 插 入 损 耗 低 ， 结 构 简单 ， 体 积 小 。 光 波 分 复 用 器 与 解 复 用 器l 光 滤 波 器 型l 基 于 光 学 干 涉 原 理 实 现 分 波 与 合 波 。l 干 涉 膜 滤 波 器 型l Mach-Zahnder滤 波 器 型l 阵 列 波 导 光 栅 多 层 干 涉 DTF滤 波 器 型 2 3n54 , n21 , 1 马 赫 -曾 德 尔 干 涉 仪 (MZI)结 构 图输 入 1输 入 2 路 程 差 ， DL 输 出 1输 出 2Mach-Zahnder滤 波 器 型适 合 用 于 宽 带 滤 波 ， 也 可 通 过 级 联 几 个 MZI实 现 窄 带 滤 波 。 阵 列 波 导 光 栅 解 复 用 器 （ AWG）插 入 损 耗 低 ， 通 带 平 坦 ， 容 易 集 成 ， 在 WDM全 光 网 中 具 有 多 种 用 途 。 40通 道 AWG DWDM 光 波 分 复 用 器 与 解 复 用 器l 光 纤 耦 合 器 型l 分 为 两 类 ：l 将 多 路 信 号 混 合 在 一 起 ， 再 强 度 等 分 地 分 给 多 个 用 户 ，不 要 求 对 波 长 具 有 选 择 性 。l 可 以 制 成 波 分 复 用 /解 复 用 器 ， 具 有 波 长 选 择 特 性 。l 分 为 T形 耦 合 器 、 定 向 耦 合 器 、 星 形 耦 合 器 。l 高 端 口 数 目 的 耦 合 器 可 用 低 端 口 数 目 的 耦 合 器 复合 而 成 。 光 纤 定 向 耦 合 器 单 模 光 纤 熔 锥 型 波 分 复 用 器12 34L 输出功率 光 纤 2输 出 光 纤 1输 出输 入 功 率)(sin )(cos22 21 LCP LCP 4-WDM（ 4*4星 型 耦 合 器 ） 1 3 2 4 1 1 3 2 4(C) 3(B) 1 3 2 4 (A) (P)光 纤 各 种 WDM器 件 性 能 比 较 器 件 类 型 机 理 批 量 生产 通 路 间（ nm） 通 路 数 串 音（ dB） 插 入 损 耗（ dB） 主 要 缺 点 衍 射 光 栅 型 角 度 色 散 一 般 0.5 10 4 131 -30 3 6 温 度 敏 感DTF型 干 涉 /吸 收 一 般 1 100 2 32 -25 2 6 通 路 数 较 少熔 锥 型 波 长 依 赖 性 较 容 易 10 100 2 6 -（ 15-45） 0.2 1.5 通 路 数 少集 成 光 波 导 型 平 面 波 导 容 易 1 5 4 4 32 25 6 11 插 入 损 耗 大 WDM系 统 的 传 输 方 式 点 对 点双 纤 单 向 WDM传 输 光 发 射 机 光 发 射 机 复 用 器 光 纤 放 大 器 解 复 用 器 光 接 收 机 光 接 收 机 1 n 1 n 1n 1 n 光 接 收 机 光 接 收 机 解 复 用 器 光 纤 放 大 器 复 用 器 光 发 射 机 光 发 射 机 1 n 1n 1 n 1 n WDM系 统 的 基 本 构 成 点 对 点 光 发 射 机 光 发 射 机 光 接 收 机 光 接 收 机 1 n 1 n 1n 1 n 光 接 收 机 光 接 收 机 复 用 /解 复 用 器 光 纤放 大 器 光 发 射 机 光 发 射 机 1 n n12n 1 n 复 用 /解 复 用 器 n1 2n 单 纤 双 向 WDM传 输双 向 传 输 的 信 号 采 用 不 同 波 长 ， 实 现 双 向 全 双 工 。 WDM网 的 分 层 结 构 电 路 层电 通 道 层电 复 用 段 层光 层 物 理 层电 路 层通 道 层复 用 段 层再 生 段 层物 理 层 WDM光 网 络SDH网 络 光 通 道 层光 复 用 段 层光 传 输 段 层 SDH层WDM层 WDM层 功 能l 光 通 道 层 ： 为 业 务 信 号 提 供 光 通 道 上 端 到 端 的 透 明 传 送 。l 提 供 灵 活 的 光 通 道 层 连 接 ；l 重 新 安 排 适 配 及 开 销 处 理 。l 光 复 用 段 层 ： 为 多 波 长 信 号 提 供 系 统 功 能 。l 完 成 其 多 波 长 复 用 段 适 配 和 开 销 处 理 ；l 为 保 证 复 用 段 的 操 作 管 理 提 供 监 测 。l 光 传 输 段 层 ： 为 光 信 号 提 供 在 各 种 光 纤 上 传 输 的 功 能 。 l 光 放 大 ；l 光 在 传 输 中 的 色 散 进 行 监 视 和 管 理 。 光 波 分 复 用 技 术 的 发 展 DWDM高 速 传 输 系 统 研 究 的 最 新 成 果容 量 传 输 长 度 特 点 研 究 单 位80 40Gb/s 7000km 商 用 化 Alcatel256 40Gb/s 100km C、 L波 段 ， 分 布 拉 曼 放 大 器 ，残 余 边 带 技 术 Alcatel211 10Gb/s 7221km 信 道 间 距 37.5G， 拉 曼 放 大 器 Fujitsu100 10Gb/s 320km 信 道 间 距 25G， 拉 曼 放 大 器 NTT16Tb/s 信 道 间 距 25G80 80Gb/s 480km Nortel160 40Gb/s 186km 信 道 间 距 25G NEC 176 40Gb/s 50km 信 道 间 距 50G， 偏 振 复 用 Siemens273 40Gb/s 117km SCL波 段 ， 分 布 拉 曼 放 大 器 NEC 国 内 各 大 通 信 公 司 光 传 输 产 品公 司 深 圳 华 为 深 圳 中 兴 大 唐 电 信 烽 火 科 技 （ 武 邮 ）产 品 型 号 SBS ZXWM32 DAW 16 2.5Gb/sSDH 32 10Gb/sSDH单 信 道 容 量 STM-1STM-64 STM-1STM-64 STM-16 STM-16 STM-64信 道 数 32 32 8 16 32总 传 输 速 率（ Gbit/s） 320 320 20 40 320 传 输 距 离 3 1205 1008 80 3 1205 1008 80 3 1205 100 8 80 5 120 5 80 光 纤 容 量 的 增 长