DWDM基本原理讲解课件

,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,*,DWDM,原理,刘和平,本部用户服务部,主要内容,WDM,基本知识,系统光功率预算,基本知识1-,WDM,系统设计依据和执行标准,ITU-T,G.661-1996：,有关放大器一般参数的定义和测试,ITU-T,G.662-1995：,光纤放大器器件及子系统的一般特性,ITU-T,G.663-1996：,光纤放大器器件及子系统的应用有关方面,ITU-T,G.664-1998：,用于光传输系统的通用光安全性程序,ITU-T,G.671-1996：,无源光器件的传输特性,ITU-T,G.681-1996：,使用光放大器包括光复用器的局间和长途线路系统的光接口,ITU-T,G.691-1997：,具有光放大器的有关单信道,SDH,系统的光接口,ITU-T,G.692-1998：,具有光放大器的多通道系统的光接口,基本知识1-,WDM,系统设计依据和执行标准,ITU-T G.784-1994：,同步数字体系(,SDH),的管理,ITU-T G.773-1993：,传输设备管理的,Q,接口协议栈,ITU-T G.774-1994：SDH,网元信息模型,ITU-T,G.826-1995：,基群及更高速率的国际固定比特率数字通道的误码性能参数和指标,ITU-T,G.825-1995：,基于,SDH,数字网络抖动与漂移的控制,ITU-T,G.957-1995：,有关,SDH,设备和系统的光接口,光波分复用系统总体技术要求（暂行规定）（,YDN 120-1999）,光波分复用系统（,WDM）,技术要求-32*2.5,Gbit,/s,部分）（,YD/T 1060-2000）,基本知识1,光的电磁波属性： 波长和频率的关系,www:,基本知识1-,系统工作波长,中心频率间隔：,200,GHz（8,波）,100,GHz（16，32/40,波）,中心频率偏差（寿命终了值）：,20,GHz,波长稳定度（环境温度-1060,）：,3,GHz,序号,中心频率(,THz),波长(,nm),备注,1,192.1,1560.61,*,2,192.2,1559.79,3,192.3,1558.98,*,4,192.4,1558.17,5,192.5,1557.36,*,6,192.6,1556.55,7,192.7,1555.75,*,8,192.8,1554.94,9,192.9,1554.13,*,10,193.0,1553.33,11,193.1,1552.52,*,12,193.2,1551.72,13,193.3,1550.92,*,14,193.4,1550.12,15,193.5,1549.32,*,16,193.6,1548.51,17,193.7,1547.72,18,193.8,1546.92,19,193.9,1546.12,20,194.0,1545.32,21,194.1,1544.53,22,194.2,1543.73,23,194.3,1542.94,24,194.4,1542.14,25,194.5,1541.35,26,194.6,1540.56,27,194.7,1539.77,28,194.8,1538.98,29,194.9,1538.19,30,195.0,1537.40,31,195.1,1536.61,32,195.2,1535.82,33,195.3,1535.04,34,195.4,1534.25,35,195.5,1533.47,36,195.6,1532.68,37,195.7,1531.90,38,195.8,1531.12,39,195.9,1530.33,40,196.0,1529.55,通路波长分配,CH1(OTU1): 192.1THz(1560.61nm),CH2(OTU2): 192.2THz(1559.79nm),CH32(OTU32): 195.2THz(1535.82nm),192.1*1560.61=195.2*1535.82=193.1*1552.52=光速,对32/16波系统,通路波长间隔为100,GHz(,约0.8,nm).,对8波系统,通路波长间隔为200,GHz(,约1.6,nm).,选用波长应在,EDFA,光放大器的放大频段之内.,基本知识2,1530,nm,1540,nm,1550,nm,1560,nm,1570,nm,1580,nm,1590,nm,1600,nm,BLUE BAND,蓝带,RED BAND,红带,INFRA-RED BAND,红外带,196.0,199.0,195.0,194.0,193.0,192.0,191.0,1505,1510,1530,1535,1540,1545,1550,1555,1560,1565,1570,OSC,信道1510,10,nm,C-Band,(,nm),L-Band,基本知识3-,DWDM,系统简介,DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing,在一根光纤上同时利用不同波长的光载波承载不同的信号进行混合传输,最早的波分复用技术是将1310,nm,和1550,nm,的两波分复用,DWDM1550nm,窗口下以一定的波长间隔传送光载波,l,N,l,2,l,1,l,N,l,2,l,1,l,N,l,2,l,1,光复用器,光解复用器,光纤放大器,基本知识3-,DWDM,系统简介,DWDM,与,CWDM,DWDM,技术是在波长1550,nm,窗口附近，,EDFA,能提供增益的,波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，各自受不同数字信号的调制，复合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。,光功率（,dBm),1530 - 1560,nm,波长,波长间隔：0.82,nm,基本知识3-,WDM,的组成,1, ,Tx1,Tx2,TxN,OM/OA,OA/OD,Rx1,Rx2,RxN, ,OA,S1,f1,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,f2,S2,Sn,fn,R,M1,R,M2,R,Mn,MPI-S,R,S,MPI-R,S,D1,S,D2,S,Dn,R2,R1,Rn,发射端：,波长范围, 波长稳定度, 输出光功率, 啁啾系数, 消光比, 光纤损耗, 光纤色散, 光纤非线性,OA,增益带宽,OA,噪声指数,OA,饱和输出功率,OM,插入损耗, 各通路插损的最大差异, 接收机灵敏度, 光信噪比, 接收机噪声,OD,插入损耗,OD,相邻通路隔离度,OD,非相邻通路隔离度,基本知识3-,WDM,的组成,光发射和接收部分：,特定波长转换、信号调制和波长、功率稳定、色散容限大的,LD,发射源；,能容忍一定,SNR,信号的,PIN,或,APD,宽带光接收机。,合波和分波部分：,插损小、信道隔离度高的光解复用器,光传输和光放大：,满足一定损耗和色散参数的线路光纤,增益平坦和增益锁定的,EDFA,光放大器,光监控通道：,1510,nm,DWDM,系统网管,光传送网分层模型,基本知识,光发射技术,发射机调制技术：,1、直调（节省成本）,2、,EA,调制（减少,啁啾系数）,3、,MZ,调制,波长稳定技术：,1、,温度反馈控制技术,2、,波长反馈控制技术,发射机主要技术指标：,1、光谱特性,2、眼图模板,3、抖动性能,4、误码性能,光接收技术,接收机类型：,1、,PIN/APD,2、2R/3R,3、,单一速率/多速率,接收机主要技术指标：,1、灵敏度,2、过载点,3、反射,基本知识-,光源-激光器的调制方式,激光器的直接调制,调整注入电流,光信号输出,缺点：引起频率啁啾，,展宽谱线宽度,光调制器,激光器的间接调制,光信号输出,电调制信号,优点：压缩谱线宽度，,减少,啁啾系数，,保证光谱质量,常用的外调制：,EA；LiNbO3（MZ）,频率啁啾的解决,基本知识-,发射模块的波长控制,TEC,温度控制器,TEC,温度,控制电路,温度传感器,0,激光输出,T(,C,),(,nm,),对于1.5,m DFB,激光器，波长温度系数约为13,GHz/,C，,管芯温度每升高1,C，,输出波长大约向长波长方向移动0.1,nm。,管芯温度和波长关系曲线,0,LD,管芯,通路波长的监控,根据,OTU,单板当前15分钟性能中光发射模块管芯温度的变化情况，可初步判断各通路波长的漂移情况，如对,OTU1,单板，如果工程开通时的管芯温度为25.3度, 波长为标准的192.1,THz(1560.61nm),在经过多年运行后,如果网管查询管芯温度为26.3度, 则可基本推断出,此时该单板输出光信号波长向长波长漂移了0.1,nm,即波长约变为192.097,THz(1560.71nm).,如果波长漂移过大,大于20,GHz,时,可考虑采用多波长计通过设备的,OMU/OA,等单板的监控光口进行准确测试,然后在网管单板维护菜单中进行,OTU,波长的调整.通过仪表的测试或网管上管芯温度的恢复来判断是否调整至满足运行要求.,基本知识-,对,OTU,光发送部分的要求,中心频率 ：192.1,THz196.0THz,中心频率偏差：,40,dB,-20dB,谱宽：,0.2,nm,基本知识,通道代价,背靠背灵敏度：,-33.5,dBm,传输后灵敏度：,-32,dBm,通道代价：,1.5,dB,基本知识,正常的眼图,左上：传输前,Filter on,右上：传输前,Filter off,左下：传输675,km,后,右下：传输775,km,后,线路光纤为,G652。,基本知识,不正常系统的眼图,左上：下降沿发散（,LD,工作点不合适）,右上：眼图模糊（光口反射严重）,左下：传输775,km,后，（色散补偿不足）,右下：直调,LD,模块传输后眼图,线路光纤为,G652。,基本知识-,DWDM,系统中使用的波分复用器件的性能应满足,ITU-T G.671,及相关建议的要求。,合波器 常用的合波器类型有耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型。 合波器的参数主要有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化相关损耗和各通路插损的最大差异。,分波器,分波器的类型主要有光栅型、介质薄膜滤波器型、熔锥型和集成光导型分波器等类型。 分波器的参数主要有通路间隔、插入损耗、光反射系数、相邻通路隔离度、非相邻通路隔离度、极化相关损耗、温度系数、,0.5,dB,和 20,dB,带宽。,DWDM,复用和解复用器,滤波器型,阵列波导光栅型,耦合器型,34,衍射光栅型, 34 ,1,2,3,4,。,。,。,3,4,34,3,4, 34 ,DWDM,复用和解复用技术,基本知识-,EDFA,EDFA,特点：,1、全透明,2、无串扰,3、宽带宽,(35,nm),4、,高增益,(33,dB),5、,低噪声(5.5,dB),EDFA,主要技术指标：,1、增益,2、带宽,3、噪声系数,4、输出光功率,5、平坦度,6、瞬态响应,光放大技术（,EDFA）,980,nm pump,1480,nm,pump,Fast non-radiation decay,N,1,at,Ground,Level,N,3,0 at,980 nm,Pump level,N,2,at Metastable,Level,Amplified,Signals,Plus ASE,1550,nm,Signals,线路损耗的影响,包括吸收、散射、弯曲、接头损耗，导致光信噪比降低,OSNR =,P,out,- 10logM - L + 58dBm - N,f,- 10logN-,P,其中：,P,out,为总入纤功率，,M,为通道数量，,L,为线路损耗，,N,f,为,EDFA,噪声系数，,N,为光再生段数量，,P,为通道功率与均值间差异。,线路色散的影响,包括材料色散、波导色散及模式色散等，导致波形展宽引起码间串扰,色散传输限制：,B,2,L D10,000,km。,多种跨距段：80，100，120,km；,超长跨距段达到160,km,以上。,122,dB (80km),130,dB (100km),1,x 33 dB (120km),333,dB (360km),530,dB (500km),822,dB (640km),:,ZXWM-32 OTM,: ZXWM-32 OLA,1,x 41 dB (,约160,km),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,光监控信道,发送器,光监控信道,接收器,输出,网络管理系统,光发射单元,光中继放大,光接收单元,光监控,网络管理,基本知识-,独立的监控通道,DWDM,系统中影响信号传输的因素,线宽、,动态效应,啁啾,ASE,增益平坦性,D，ATT，,SPM，XPM，,FWM，SRS.,m,M,D,串扰,差拍、,散粒、,热噪声,基本知识,在长距离光纤传输系统中，为了减轻色散对信号的影响，应选用啁啾小、线宽窄的高品质激光器；,在长距离光纤传输时，色散对信号的影响十分明显，在高速率传输时(10,G),尤其如此。必须进行相应的色散管理；,色散补偿不能抵消光纤的非线性效应对信号的影响。必要的色散还可以在一定程度上降低非线性效应的影响。在多信道、高速率传输时，采用大有效面积光纤和降低信道平均功率可以降低非线性效应的影响；,在级联的,EDFA,系统中，为了在接收端保持合适的,OSNR，,必须对信道功率、光纤段数（增益）和信道数进行综合考量；在同样长度的复用段内，采用多跨距、小增益,OA,的系统要比少跨距、大增益,OA,的系统更合适。,大裕量的系统设计可以使系统升级成为可能。,ZXWM-32,系统设计总体框架,ZXWM-32,系统设计总体框架,系统可分为开放式和集成式。其中开放式,WDM,系统采用,O/E/O,波长变换技术，将不满足,G.692,标准要求的光信号转换至满足,G.692,标准要求的光信号。,采用具有增益锁定及增益网管调控功能的掺铒光纤放大器，实现超长距离传输，最长无电中继传输距离可达640,km(,采用,FEC,技术可达800,km)。,配置类型完全满足,ITU-T G.692,建议要求，典型配置为333,dB、530dB、822dB,等。,采用专利技术进行线路故障检测，实现光复用段的保护，倒换时间小于50,ms。,系统设计为双向传输系统，传输光纤采用,G.652,光纤，也可采用,G.655,光纤。,系统提供独立的光监控通道（,OSC），,用以传输复用段和中继段的公务和网元管理信息，并提供,OSC,的保护路由。,系统可以进行告警、维护、性能、配置、安全和系统等管理，具有主、副站,WDM,网元管理功能，,各单板具有软件在线升级功能和统一的单板软、硬件框架。采用模块化设计便于系统升级与维护。,ZXWM-32,光传输系统设备类型,OLA,线路放大,设备,OTM,光终端,设备,OADM,光分插复,用设备,OTM,光终端,设备,ZXWM-32,光传输,系统由以下三种设备类型构成：,光终端设备（,OTM）：,由光转发子架（,OTU）,和光放大子架（,OA）,组成,光分插复用设备（,OADM）：,由光转发子架（,OTU）,和光放大子架（,OA）,组成,光线路放大设备（,OLA）：,由光放大子架（,OA）,组成,ZXWM-32,光传输,系统机架结构,告警灯,电 源 插 箱,光转发（,OTU）,子架,光 纤 走 线区,光放大（,OA）,子架,光 纤 走 线区,风 扇 插 箱,光转发（,OTU）,子架,光 纤 走 线区,系统采用了模块化,结构,设计，所有主光通道单板的背板接口设计完全相同，,可以任意混插，实现系统灵活配置。,只需通过在同一机架内增加光转发子架和部分单板的方式，即可实现系统升级和扩容，具有极好的兼容性和扩展性。,内置,ODF,架,ZXWM-32,光传输系统,OTU,子架结构,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,OTU,光转发板,ZXWM-32,光传输系统,OA,子架结构,OMU,OA,OW,OSC,NCP,OSC,OP,OA,ODU,OMU,光合波板,OA ,光放大板,OPM ,光通道监控板,OW ,公务板,OSC ,光监控通道板,NCP ,主控板,ODU ,光分波板,公共接口区,ZXWM-32,光传输系统结构 集成式,O,M,U,合波器,O,D,U,光监控,分波器,光终端设备,ZXSM2500,光发送,ZXSM2500,光发送,ZXSM2500,光接收,ZXSM2500,光接收,分波器,合波器,合波器,分波器,光监控,光线路放大设备,光终端设备,分波器,O,D,U,合波器,O,M,U,光监控,ZXSM2500,光接收,ZXSM2500,光接收,ZXSM2500,光,发送,ZXSM2500,光发送,OA,OA,OA,OA,OA,OA,ZXWM-32,光传输系统结构 开放式,O,M,U,合波器,O,D,U,光监控,分波器,光终端设备,2.5,GSDH,光发送,2.5,GSDH,光发送,2.5,GSDH,光接收,2.5,GSDH,光接收,分波器,合波器,合波器,分波器,光监控,光线路放大设备,光终端设备,分波器,O,D,U,合波器,光监控,2.5,GSDH,光接收,2.5,GSDH,光接收,2.5,GSDH,光,发送,2.5,GSDH,光发送,OTU,OTU,O,M,U,OA,OA,OA,OA,OA,OA,OTU,OTU,系统光功率预算, ,OTU,OTU,OTU,OM/OA,OA/OD,OTUR,OTUR,OTUR, ,OA,S1,f1,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,f2,S2,Sn,fn,R,M1,R,M2,R,Mn,MPI-S,R,S,MPI-R,S,D1,S,D2,S,Dn,R2,R1,Rn,发射端：,波长范围, 波长稳定度, 输出光功率, 啁啾系数, 消光比, 光纤损耗, 光纤色散, 光纤非线性,OA,增益带宽,OA,噪声指数,OA,饱和输出功率,OM,插入损耗, 各通路插损的最大差异, 接收机灵敏度, 光信噪比, 接收机噪声,OD,插入损耗,OD,相邻通路隔离度,OD,非相邻通路隔离度,系统光功率预算,OTUT,入光、出光,OTUG,入光、出光,OMU,输入、输出,OBA,输入、输出,OLA,输入、输出,OPA（SDMT）,输入、输出,ODU,输入、输出,OTUR,输入、输出,系统光功率预算,发送端,OTUT,输入、输出,PIN,接收：310,dBm,为佳，,SDH,输出光加5,dB（10dB）,衰减器后送入发送端,OTU。,APD,接收：1020,dBm,为佳，,OTU,和,OTUG,的输出光功率（,EALD）3,2dBm.,OTUR,的输出光功率：23,dBm,系统光功率预算,OMU,输入、输出,OMU32,插损（耦合器型器件）：16,0.5dB,单通路,OTU,信号输入,OMU,则,OMU,输出为-19,dBm;OBA2520,输出为6,dBm;,2,路,OTU,输入,则,OMU,输出为-16,dBm;,8路,OTU,输入,则,OMU,输出为-10,dBm; OBA,输出为15,dBm;,32路,OTU,输入,则,OMU,输出为-4,dBm; OBA,输出为饱和的近20,dBm;,若,OMU,为波长敏感型,其插损与,ODU,分波器件一致，约68,dB，,对应,OBA,增益类型相应要变一下，如,OBA1720（,或,OBA1417,西安移动）；此时要根据具体光器件插损来决定,OMU,和,OBA,之间如何加合适的衰减器。,系统光功率预算,OA,输入、输出,对,OBA,和,OLA,要确保每个通路经,OA,放大后的单信道功率为5,dBm,在一个复用段内,可以允许某个站点的,OA,单信道功率有5,3,dBm,的变化, 但应该对相邻站点的,OA,作适当调整,避免在一个复用段内总线路损耗(包括线路衰减器的衰减量)和,OA(OLA,和,OPA),总增益偏差过大的现象.,线路衰减器的配置原则是使,OLA/OPA,的增益等于其前一段的线路光纤的损耗加线路衰减器的衰减量.一般情况下,线路衰减器加在,OA,的输出端,即线路光纤的入纤处.,对32波的,OPA1712/2212/2712,单信道输出功率为-3,dBm,标准入光功率根据不同增益来确定即可.,系统光功率预算,接收端的功率预算,OPA,的单信道标准输出功率为-3,dBm;,在目前开通光通路比较少（4波以下）的情况下，可适当提高其单通路输出功率，一般单通路的输出光功率范围可在26,dBm,之间。,西部干线合同采用的,ODU32,的插入损耗为7,dB,左右, 如果不加衰减器,OPA,输出直接送入,ODU, ODU,每通路的输出功率范围应在 -5-15,dBm,之间, 若,SDH,光板采用,APD,接收模块,则根据具体功率情况可在,OPA,和,ODU,之间配置一个5,dB/10dB,的衰减器. 这样送入,SDH,的功率比较合适.如,SDH,光板为短距,PIN,接收模块，不需加衰减器。,系统光功率预算,SDMT,在线路损耗小于13,dB,时, 可以用,SDMT,单板代替,OPA,单板使用,仅完成1510/1550信号光的分离.,ODU,每通路的标准输出光功率为:,5-13-1-7=-16,dBm.,SDMT,和,ODU,之间不需要加衰减器.,系统光功率预算,OAD,站点的功率调整,OAD,站点采用的,OBA1620；,功率预算请注意。,与,SDH,远端接入情况下的配置分析,ZXWM32,组网功率分配图,网管功能的使用,OTU,输出功率/波长调整、,B1,监测,OA,增益调整、,APR（APSD）,控制,单板重要数据的配置,单板软件的远程下载,NCP,程序的下载,系统光功率的计算和分析,单板复位（软、硬复位）,单板告警/告警阈值设置,ZXWM32,系统,OTM,站点内部光纤连接关系,ZXWM32,系统,OLA,站点内部光纤连接关系,ZXWM32,系统,OADM,站点内部光纤连接关系,