光传输网络技术SDH与DWDM第5章课件

第五章第五章 DWDMDWDM技术概述技术概述第五章DWDM技术概述本章内容简介本章内容简介DWDM技术提出的背景DWDM技术的概念及其技术特点DWDM系统结构及设备DWDM系统的分类本章内容简介DWDM技术提出的背景学习重点与要求学习重点与要求重点和难点：WDM复用方式；DWDM系统结构；标称中心频率的选定；DWDM分层结构学习重点与要求重点和难点：WDM复用方式；DWDM系统结构；5.1 DWDM5.1 DWDM技术概述技术概述1光纤通信发展的过程第一代：短波长波段,850nm；多模光纤传输(阶跃)；光源为砷化铝镓半导体激光器;光电检测器为硅材料的PIN光电二级管或半导体雪崩光电二级管APD。低码速(2M),短距离;用于市话中继,PDH系统,L=10km第二代：长波长,1310nm，多模光纤传输(渐变)；低损耗低色散；光源:长波长InGaAsP/InP半导体激光器；光电检测器用Ce材料.长途通信,PDH系统,L=50km5.1.1 DWDM5.1.1 DWDM技术提出的背景技术提出的背景5.1DWDM技术概述1光纤通信发展的过程5.1.1第三代：长波长,1310nm;损耗低,色散几乎为零；单模光纤传输。多用于长途通信,跨洋通信;SDH系统,L=80km第四代：长波长,工作波长1550nm;最低低损耗,色散最小；单模光纤传输；EDFA问世;用于长途干线网SDH,WDM系统,L=640Km2为什么要提出WDM技术信息快速发展的需求:由于数据量不断增大,所需频带宽度越宽,要求信道具有高速率,大容量的特性充分利用光纤具有的巨大带宽资源:理论上研究证明:在1550nm窗口 光纤带宽大约为25Tbit/s。时分复用（TDM）技术存在的缺陷:TDM(PDH,SDH)随着速率提高对电子器件开关速率要求越来越高。光器件的迅速发展促进了DWDM的商用化:解决了全光放大的问题,实现了光传输的全光中继.第三代：长波长,1310nm;损耗低,色散几乎为零；单模光纤1.波分复用（DWDM）的定义利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可能应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段用做一个独立的通道传输一种预定波长。波分复用实质上就是光域的频分复用。DWDM系统中的光波信号频分复用与同轴电缆系统中频分复用的区别：5.1.2 DWDM5.1.2 DWDM技术的定义技术的定义1.波分复用（DWDM）的定义5.1.2DWDM技术的定2.WDM与DWDMDWDM是WDM的一种形式。一般情况下，如果不特指1310nm/1550nm的两波长WDM系统，人们谈论的WDM系统就是DWDM系统。DWDM（密集波分复用）技术：工作在1550nm窗口；通路间隔则只有0.82nm，甚至小于0.8nm；多用于长途通信系统。CWDM（粗波分复用）技术：通路间隔则为10nm；多用于接入网络。2.WDM与DWDM3.光纤的波段划分由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技术主要应用在C波段上3.光纤的波段划分由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技4提高信道传输容量的复用方式空分复用（SDM）:靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。但线路投资大;带宽利用率低;扩容方式受限.时分复用（TDM）：通过时域切割达到多路复用，通过提高速率等级从而提高传输容量。目前有:PDH(1-5次群)和SDH(STM-1到STM-256)。但速率升级难；对器件开关速率要求高；更高速率的复用设备成本较高。波分复用（WDM）光码分复用（OCDMA）：在光域中，通过对目的地址采用正交编码的方式，提高传输质量。解码可以异步进行;传输保密性好，但用户数量和调治速率受到限制。目前主要采用的复用方式：TDM与WDM的合用方式。电域TDM实现PDH和SDH的高速率传输；光域WDM提高单根光纤的传输容量.4提高信道传输容量的复用方式5.实现DWDM的关键技术光源技术：单纵模激光器。要求光源发出的波长要准确,稳定,偏差小；可靠性高；成本低。光合波/分波技术：光合波器:将多路单波长信号合成一路多波长信号；光分波器:将一路多波长信号分解成多路单波信号。要求插入损耗少、通带内的损耗平坦、通路间的隔离度高,偏振相关性小、温度稳定性好。光放大器：可实现多波长信号的全光放大(无需分波合波)。要求高增益、通频带内增益平坦、宽频带,低噪声、增益特性与偏振不相关。光纤技术：单模光纤。要求损耗小、色散小但不能为零。5.实现DWDM的关键技术6.DWDM的发展与应用（）DWDM发展的三个阶段第一代DWDM设备已经成为长途网的首选技术。第二代DWDM设备为城域网（MAN）的业务提供商提供DWDM的容量。第三代DWDM网络提供可升级的、全光的、分布式的波长交换。（2）DWDM的发展方向以WDM为基础的全光网络全光智能网。光分插复用器（OADM）：在光网络中,能实现中间站的光波道信号灵活上下光交叉连接器OXC:在光网络中,能对各光波道信号进行灵活的交叉连接.6.DWDM的发展与应用可变波长激光器:在工作波段范围内,实现可调谐的激光器;即能根据需求,发出任意波长的光的激光器。全光再生器:在光域中实现对信号的放大,再生,定时提取.目前EDFA只能对光放大,不能对光信号再生由于色散和EDFA级联噪声影响,使光传输距离受限。可变波长激光器:在工作波段范围内,实现可调谐的激光器;即能根超大容量传输节约光纤资源各通路透明传输、平滑升级扩容充分利用成熟的TDM技术利用EDFA实现超长距离传输对光纤色散无过高要求可组成全光网络5.1.3 DWDM5.1.3 DWDM技术的主要特点技术的主要特点超大容量传输5.1.3DWDM技术的主要特点5.2 DWDM5.2 DWDM系统结构系统结构5.2.1 DWDM5.2.1 DWDM系统结构系统结构5.2DWDM系统结构5.2.1DWDM系统结构1.光发射机是WDM的核心光转发器（OTU）将非特定波长光信号转换成具有稳定特性波长的光信号。光合波器将各路单波道光信号合成为多波道通路的光信号。光功率放大器（BA）放大后输出多通路光信号送入光纤进行传输。2.光中继器主要用来对光信号进行补偿放大要求光中继放大器对不同波长信号具有相同的放大增益。目前使用最多的是掺铒光纤放大器（EDFA）。3.光接收机前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信号。光分波器从主信号中分出各特定波长的各个光信道，经OTU转换成原终端设备所具有的非特定波长的光信号。1.光发射机是WDM的核心4光监控信道用于放置监视和控制系统内各信道的传输情况的监控光信号。发送端：插入本节点产生的光监控信号 与主信道光信号合波输出。接收端：从主信道中分离出 的光监控信道。的光监控信号。光监控信道传送帧同步字节、公务字节、和网管所用的开销字节。注：注：不能通过EDFA（EDFA工作波段：15301565nm）。4光监控信道发送端：插入本节点产生的光监控信号与主信道1实现波长标准化的意义横向兼容的第一步。为不同厂家的产品在物理层上互联提供可能。为全光网络的虚波长通路的选路技术打下基础。2DWDM系统选择波长的原则至少应提供16个波长。波长数量不能太多，从经济和技术的角度予以限定。所有波长应位于光放大器增益曲线相对比较平坦的部分，使光放大器提供均匀增益。波长与泵浦波长无关。通路在频率上保持均匀间隔。5.2.2 5.2.2 标称波长的确定标称波长的确定1实现波长标准化的意义5.2.2标称波长的确定3ITU-T给出的标称频率（1）绝对频率参考指WDM系统标称中心频率的绝对参考点。G.692建议，WDM绝对频率参考点为193.1THZ，波长1552.52nm。(2)标称中心波长每个通路对应的中心波长。目前国际上规定通路频率参考频率为193.1THZ，最小间隔为100GHZ。(3)中心频率偏差标称频率和实际中心频率之差.间隔100GHZ:20GHZ(16路系统);间隔200GHZ:20GHZ(8路系统);影响因素:光源啁秋,信号信息带宽,光纤字相位调制引起的脉冲真纳宽及温度和老化的影响等.3ITU-T给出的标称频率(4)常用16/8通路的DWDM系统中心频率与对应波长16路系统：频率间隔100GHZ（波长间隔0.8nm）8路系统：频率间隔200GHZ（波长间隔1.6nm）波道频率/THz波长/nm波道频率/THz波长/nm1192.61548.519193.41554.942192.71549.3210193.51555.753192.81550.1211193.61556.554192.91550.9212193.71557.365193.01551.7213193.81558.176193.11552.5214193.91558.987193.21553.3315194.01559.798193.31554.1316194.11560.61(4)常用16/8通路的DWDM系统中心频率与对应波长波1DWDM系统的两种基本形式（1）双纤单向传输需要两根光纤实现双向传输；在同一根光纤上所有光通道的光波传输方向一致；对于同一个终端设备，收、发波长可以占用一个相同的波长。5.3 DWDM5.3 DWDM系统分类系统分类5.3.1 DWDM5.3.1 DWDM两类基本系统两类基本系统1DWDM系统的两种基本形式5.3DWDM系统分类5.3光传输网络技术SDH与DWDM第5章课件（2）单纤双向传输只需要一根光纤实现双向通信；在同一根光纤上，光波同时向两个方向传输；对于同一个终端设备，收、发需占用不同的波长；为了防止双向信道波长的干扰，一是收、发波长应分别位于红波段区和蓝波段区，二是在设备终端需要进行双向通路隔离，三是在光纤信道中需采用双向放大器实现两个方向光信号放大。（2）单纤双向传输5.3.2 DWDM5.3.2 DWDM系统典型的两类应用结构系统典型的两类应用结构1集成式DWDM系统 把标准的光波长和波长受限色散距离的光源集成在SDH系统中。DWDM设备简单，不需要OTU；对SDH设备要求高，设备接口必须满足G.692标准；每个SDH信道不能互通；SDH与DWDM设备应是同一个厂家生产，才能达到波长接口的一致性；不能横向联网，不利于网络的扩容。5.3.2DWDM系统典型的两类应用结构1集成式DWD2开放式DWDM系统在波分复用器前加OTU，将SDH非规范的波长转换为标准波长。OTU满足G.692接口要求。DWDM设备复杂，需要增加OTU器件，复用波数越多，增加的OTU器件越多；对SDH设备无特殊要求，SDH终端设备只要符合G.957标准即可；利于横向联网和网络的扩容。2开放式DWDM系统集成式DWDM系统开放式DWDM系统集成式DWDM系统开放式DWDM系统5.3.3 DWDM5.3.3 DWDM系统的网络拓扑结构系统的网络拓扑结构1 SDH与WDM的关系SDH与WDM是客户层与服务层的关系。5.3.3DWDM系统的网络拓扑结构1SDH与WDM2 DWDM的网络拓扑结构目前DWDM系统主要是点点的线形结构（光电混合器）；随着OADM和OXC的发展技术成熟，将组成环形网和网状网，以提高网络的生存性和可靠性。3 DWDM系统的分层结构2DWDM的网络拓扑结构3DWDM系统的分层结构光传输网络技术SDH与DWDM第5章课件5.3.4 DWDM5.3.4 DWDM的监控技术的监控技术DWDM系统的监控对象光器件：OTU、分波/合波器、EDFA；光纤线路运行状况：运行质量、故障定位、告警等。1.带外波长监控技术采用一个特定波长作为光监控信道，该信道能在每个光中继器/放大器处一足够低的误码率进行分插。可选1310nm，1480nm，1510nm或1625nm，优选151010nm。速率低，一般为2.048Mb/s。5.3.4DWDM的监控技术DWDM系统的监控对象2带内波长监控技术选用位于EDFA增益带宽内的15324nm波长。监控系统的速率可提高至155Mbit/s。3带外、带内结合波长监控技术在OCH采用带内方式，OMS和OST采用带外方式。4光监控信道的保护通过数据网DCN传输监控信息。2带内波长监控技术5.3.5 DWDM5.3.5 DWDM系统传输总速率系统传输总速率光纤传输的总信号速率BT为各个波长的信号速率Bi之和。5.3.5DWDM系统传输总速率光纤传输的总信号速率BT