DWDM原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,传输产品,本部用服,DWDM,产生背景,利用,TDM,方式扩容已经日益接近技术的极限,已经铺设,的,G.652,光纤的高色散限制了,10Gbit/s,以上系统的传输,光电器件的迅速发展，特别是,EDFA,大规模的商用化,从技术和经济的角度，,DWDM,技术是目前最经济可行的扩容技术手段,2,什么是,DWDM,DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing,所谓波分复用就是把具有不同标称波长的几个或几十个光通路信号复用到一根光纤中进行传送，每个光通路承载一个,SDH,或其他信号。,3,DWDM,系统基本结构,光转发器,1,输入,信道1,信道,N,信道1,信道,N,1,n,光转发器,n,光合波器,BA,LA,PA,光分波器,1,n,接收,1,接收,n,s,s,s,s,光监控信道,接收,/,发送,光监控道,发送器,光监控道,接收器,输出,网络管理系统,光发射机,光中继放大,光接收机,4,DWDM,工作原理,5,DWDM,的特点,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,利用,EDFA,技术实现超长距离传输,对光纤的色散没有过高要求,未来光网络的基石,6,DWDM,在,传输网中的定位,E,verything Over DWDM,IP,ATM,SDH,DWDM,光纤物理层,Open Optical Interface,SDH,ATM,IP,其它,7,DWDM,的演变和发展,OADM.,3,、,可变波长,OADM,组成环网,4,、,引入,OXC,后的光网络,OTM,OTM,1,、,DWDM,点到点传输系统,OTM,OTM,OADM.,2,、,固定波长,OADM,完成波长上下,8,DWDM,网元类型,OTM,1,OADM,2,OLA,3,REG,4,9,DWDM,系统工作波长区,系统工作波长区：,WDM,的波长范围为,C,波段和,L,波段,C,波段波长范围为,1528,1561nm,L,波段波长范围为,1577,1603nm,G.692,规定，通道间隔是,100GHZ,（,约,0.8nm,）,的整数倍,10,通道间隔,两个相邻复用通路之间的标称频率差,G.692,规定，通道间隔是,100GHz,的整数倍,11,标称中心频率,标称中心频率是指,WDM,系统中每个复用通路对应的中心波长（频率）,12,中心频率偏移,指复用光通路的实际中心工作频率与标称中心频率之间的偏差,一般,16,波的,WDM,的最大中心频率偏移为,20,GHz,13,DWDM,的关键技术,光源技术,合波和分波技术,光放大技术,光分插复用技术,光通道监控技术,14,光源技术,标准稳定的波长,G.692,中允许的,WDM,的通道频率是基于,192.1THZ,，,最小间隔是,100G,频率间隔系列，,SDH,光源符合,G.957,标准即可,满足长距离传输要求,WDM,系统的电再生距离可达,640km,，而,SDH,系统的电再生距离仅为,50,60km,，,因此,WDM,对于光源的色散容限要求远大于,SDH,对光源的要求。,15,光源技术,波长稳定技术,工作温度与偏流控制,波长反馈控制,外调制技术,电吸收调制器光源,M-Z,调制器光源,16,光源技术波长转换器,把光通路的非标称波长转换为符合,G.692,规定的标称波长，然后接入,WDM,，,使得,WDM,具有开放性,具有,3R,功能（再定时、再整形、数据再生）,波长转换实现方式,O/E,E/O,整形,、,定时,、,再生,光信号出,G,.,692,光信号入,G,.,957,17,波长转换器种类,根据再,WDM,系统中位置不同而分为,发送端波长转换器,再生中继波长转换器,接收端波长,S,S,S,复,用,器,波,分,O,A,O,A,解,波,分,复,用,器,O,T,U,复,用,器,波,分,O,A,O,A,解,波,分,复,用,器,.,2,3,n,R,2,R,3,R,n,O,T,U,O,T,U,O,T,U,OTU,G.957,S1,G.692,R1,OTU,G.957,18,光源技术,WDM,系统,集成式,WDM,系统,开放式,WDM,系统,19,集成,式,WDM,系统,20,开放式,WDM,系统,实现不同厂家的,SDH,系统工作在一个,WDM,系统之中。,21,波分复用器件,波分复用器件包括合波器和分波器，又叫光复用器和光解复用器,合波器：把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光波，送到光纤中进行传输，对光波起复用作用。,分波器：把来自光纤的光波分解成具有原标称波长的光通路信号，分别输入到相应的光通路接收机中，即对光波起解复用作用。,合波器（,OMU,）,与分波器（,ODU,）,皆为无源器件。,22,光波分复用器的种类,光波分复用器件的种类,光栅型波分复用器,（精细，实验室使用）,介质薄膜波分复用器,（波长敏感型光器件）,阵列波导波分复用器,熔锥型波分复用器,(,耦合器，波长不敏感）,光纤布喇格光栅型,23,光栅型波分复用器,光栅型波分复用器属于角色散型器件。它利用不同波长的光信号在这种元器件的反射角度不一样的特性，来分离和合并不同波长的光信号。,波长选择特性优良，可以使波长间隔小到,0.5nm,左右,要求制作工艺非常精良，造价昂贵，多用在实验室环境中,24,耦合性波分复用器,原理：通过将多根光纤熔融在一起，使多个输入波长可以耦合在一起，达到波长合并的目的，但不能用来将不同波长进行分离。,优点,温度特性很好,光通道带宽较好,缺点,插入损耗很高,尺寸大，复用的波长数少,IN,1,2,3,4,5,6,。,13,14,15,16,25,介质薄膜滤波器型分波器,原理：利用几十层不同的介质薄膜组合起来，组成具有特定波长， 选择特性的干涉滤波器，就可以实现将不同的波长分离。,优点 ：,插入损耗较低,通道间隔好,入射光（,1, 2. n,）,多层介质模,1,2,3,n,n-1,26,阵列波导型复用器,阵列波导波分复用器是以光集成技术为基础的平面波导型器件。,该器件可以集成生产，在今后的接入网中有很大的潜在应用。而且除了波分复用器外，还可以作成矩阵结构，对光信道进行上下分,插（,OADM,），,是今后光传送网络中实现光交换的优选方案。,27,波分复用器主要参数,复用通路数：代表波分复用器件能进行复用与解复用的光通路数量，它与器件的分辨率、隔离度等参数密切相关。,插入损耗,IL,：,波分复用器件本身对光信号的衰耗作用,信道隔离度,：,它表征此光元器件中各复用光通路彼此之间的隔离程度。,28,波分复用器主要参数,中心波长：进出复用器的波长,与,ITU-T,规定的标准波长相比不能相差太大偏差，否则会引起系统崩溃。,反射系数,R,：,是指在波分复用器件的输入端，反射光功率与入射光功率之比,带宽：该参数仅对分波器有效，,20dB,描述分波器阻带特性，,0.5dB,描述分波器带通特性,29,合波器工程参数,30,分波器工程参数,31,光放大技术,光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输的最大障碍,光功率受限，这是光通信史上的重要里程碑。,光放大器是一种不需要经过光,/,电,/,光变换而直接对光信号进行放大的有源器件,32,光放大器的种类,掺铒光纤放大器,EDFA,掺铷光纤放大器,PDFA,半导体激光放大器,SOA,33,光放大器的种类,增益锁定型,对各波长的增益都一样，光放大器的输出光功率随输入光功率变化而变化,功率锁定型,当功率大于一定值时，其输出功率为一个恒定值，多用于单波长系统。,34,光放大器的种类,合波器,1,2,n, ,光功率放大,分波器,1,2,n, ,光线路放大,光前置放大,光线路放大,用于对合波后的信号进行功率提升；对于噪声系数、增益要求不高，要求有较大的输出功率,用在中继设备上，用于补偿线路的传输损耗；要求有较小的噪声系数和较大输出光功率,用于提高接收机的灵敏度；要求噪声系数较小，对于输出功率没有太大的要求,35,EDFA,工作原理,980,n,m,泵浦,1480,n,m,泵浦,快速非辐射跃迁,N,1,N,3,0,N,2,1530 - 1560,n,m,受激辐射跃迁和,自发辐射跃迁,1550,n,m,信号,受激吸收,36,EDFA,结构,EDFA,主要是由掺铒光纤、泵浦源、耦合器和光隔离器组成,耦合器,光隔离器,光隔离器,掺铒光纤,980nm,泵浦激光,器,输入信号,输出信号,是为了保证泵浦光与,EDFA,中合波器的反射光不向外洩漏，光隔离器的特点是只允许正方向的光进入。,信号光和与泵浦光同时沿掺铒光纤传 输，泵浦光的能量被光纤中的铒离子吸收而跃迁到更 高的能级，并可以通过能级间的受激发射转移为信号光的能量。信号光沿掺铒光纤长度不断放大，泵浦光 沿掺铒光纤长度不断衰减,把铒离子从,E1,能级“泵”到,E3,能级，使其形成粒子数反转分布状态，为受激幅射创造条件,。,把泵浦光与信号光合并在一起输入到掺铒光纤中,37,EDFA,主要技术参数,增益,G,：,输出光功率和输入光功率之比,带宽：也称为波长工作范围，是指,EDFA,能进行平坦放大的光波长范围,增益平坦度：用放大带宽内增益的最大差异值来表征。要求进入,OA,的各波长具有相同的光功率。,输入,/,输出功率：注意控制单个复用通路的输出光功率。,噪声系数：输入端信噪比与输出端信噪比之比。,38,EDFA,的局限性,非线形问题：当光功率达到一定程度时，会有非线形效应产生，限制放大性能和传输距离。,光浪涌问题：当输入信号能量跳变时，输出光功率出现尖峰，即为浪涌。,色散问题：放大器仅仅补偿因衰耗而引起的功率问题，但是随着传输距离的增加，总色散随之增加，从而成为限制系统的主要因素。,带宽问题：,EDFA,能,进行平坦放大的光波长范围。要求,EDFA,在,WDM,系统中对每一个复用光通路都具有相同的增益。,39,光浪涌现,象,当,WDM,系统的传输链路突然断开，如果光放大器的泵浦源不关闭，继续向掺铒光纤 “泵浦”，使处于稳态的铒离子越积累越多；若此时有一个较高功率的光信号输入，将使所有处于稳态的铒离子发生受激幅射，从而导致光放大器的输出光功率出现“尖峰” ，“烧坏”光连接器和光接收机，给系统带来无法弥补的损伤,40,分插复用技术,光分插复用设备：光分插复用设备（,OADM,）,的功能类似于,SDH,网络中的数字分插复用设备（,ADM,），,它可以直接以光波信号作为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下,41,光监控技术,光,监控技术的作用,在一个新波长上传送有关,WDM,系统的网元管理和监控信息，当然也包括对,EDFA,的监控信息，使得网络运营商能有效的对,WDM,系统进行管理,42,光监控技术,对监控通道的要求：,不限制,EDFA,所用的泵浦波长；,不限制两个线路放大器之间的距离,不限制未来在,1310nm,波长上的业务,监控通路的传输应该是分段的双向传输,线路放大器失效时仍能使用；,监控通道的实现：,工作波长： 采用,1510nm,的波长,传输速率： 信号速率为,2.048Mb/s,，,帧格式符合,G.704,标准。,43,监控通道接口参数,44,光接口分类,区段,相邻两个光线路放大器之间光缆线路部分,45,光接口分类,系统分类与应用代码,G.692,规定,WDM,系统的应用代码为,nWX,-Y.Z,N :,系统复用光通路数,W:,区段类别，可以分别为,L,、,V,、,U,X,：为,WDM,系统合波器与分波器之间包括的区域数目,Y,：,为复用光通路信号的,STM,登记,Z,：,所用光纤的类型，,Z=2,、,3,、,5,Z=2 G.652,光纤,Z=3 G.653,光纤,Z=5 G.655,光纤,46,光接口分类,有线路放大器的系统分类与应用代码,中国选用的有线路放大器的系统分类和应用代码,47,光接口参数及要求,光,发送机参数（参考点,Sn,）,平均发送光功率,光谱特性,消光比,眼图,中心频率（波长）,中心频率偏移,48,光接口参数及要求,光通道参数（,MPI-S,与,MPI-R,之间）,衰减,色散容限值,光通道代价,49,光接口参数及要求,光接收机参数（参考点,Rn,）,接受灵敏度,过载光功率,接收波长范围,光信躁比,OSNR,50,WDM,的网管系统,WDM,对于承载的业务是透明的，可以承载各种格式的业务,WDM,系统的网管只负责对光线路系统的管理，包括 波分复用,/,解复用器、光放大器、监控信道等,51,网管系统的管理功能,故障管理功能,性能管理功能,配置管理功能,安全管理功能,52,传输功能,提供20Gb/s,、,40Gb/s，80Gb/s，320Gb/s，400Gb/s的传输容量。,对STM-N信号进行透明接入外，还可承载其它格式的光信号，如POS，GE，ATM等。,多样化的系统配置满足长距和短距传输需求，可实现从几公里直至1000km以上的超长无电中继传输。,为了保障网络性能，采用了完善的功率管理技术对系统中各点的功率进行调整和控制,。,可以测量每个光通路的参数，如光功率、中心波长和光信噪比，并可将相应数据送到网管系统中，在网管上可以查看,。,准确的故障定位，精确的性能监测,53,WDM,系统的保护,点到点线路保护方式；,基于单个波长、,在,SDH,层实施的,1+1,或,1:N,的保护,光复用段保护,OMSP,环网保护方式,点到点,WDM,系统组成环,利用,OADM,设备组成环,54,在,SDH,层实施,1,1,保护（线性）,Tx1w,Txlp,Tx2w,Tx2p,.,.,Txnw,Txnp,合,波,器,合,波,器,OLA,OLA,分,波,器,分,波,器,Rx1w,Rxlp,Rx2w,Rx2p,.,.,Rxnw,Rxnp,基于单个波长，在,SDH,层,实施的,1+1,保护,WDM,工作系统,WDM,保护系统,55,在,SDH,层实施,1:N,保护,合波器,OLA,。,分波器,。,Rx11,Rx12,Rx1m,Tx11,Tx12,Tx1m,WDM,工作系统,1,合波器,。,分波器,。,Rx21,Rx22,Rx2m,Tx21,Tx22,Tx2m,WDM,工作系统,2,合波器,。,分波器,。,Rxn1,Rn12,Rxnm,Txn1,Txn2,Txnm,WDM,工作系统,n,合波器,。,分波器,。,Rxp1,Rxp2,Rxpm,Txp1,Txp2,Txpm,WDM,保护系统,1,。,。,。,。,OLA,OLA,OLA,基于单个波长，在,SDH,层,实施的,1:n,保护,56,在,SDH,层实施,1:N,保护,合波器,OLA,。,合波器,。,Rx1,Rx2,Rxp1,Tx1,Tx2,Txp1,WDM,工作系统,。,工作系统,工作系统,工作系统,保护系统,。,Rxn,保护系统,工作系统,工作系统,工作系统,Txn,基于单个波长，在,SDH,层,实施的同一,WDM,系统内的,1:n,保护,57,光复用段保护,OMSP,O,L,A,O,L,A,O,L,A,O,T,M,O,L,A,光开,关,O,T,M,分路,器,WDM,工作系统,WDM,保护系统,58,基于单波长,SDH,层实施的保护,WDM,利用点到点,WDM,系统组成的环,WDM,WDM,WDM,59,具有分插能力,OADM,的保护,4,4,2,2,3,3,1,1,OADM,OADM,OADM,OADM,A,站,C,站,B,站,D,站,60,WDM,的安全要求,单路或合路入纤最大光功率电平为,17dBm,激光器的安全,光纤的非线形,自动功率关断功能（,APSD,进程 ）,为了避免光放大器的,“,浪涌,”,现象,在主光通道的一段或多段光中继段上光信号丢失时启动,要光闭上游一个和下游再生段内的所有光放大器,61,DWDM,信号流程,62,谢谢大家！,63,