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光路DWDM技术交流与案例分享 主讲人 廖兴林Email 1134958037 目录 DWDM系统概述 DWDM传输媒质 DWDM关键技术 DWDM受限因素 DWDM产品介绍 DWDM组网方案 前言 随着数据业务的飞速发展 对传输网的带宽需求越来越高 传统的PDH或SDH技术 采用单一波长的光信号传输 这种传输方式是对光纤容量的一种极大浪费 因为光纤的带宽相对于目前利用的单波长信道来讲几乎是无限的 DWDM技术就是在这样的背景下应运而生的 它不仅大幅度地增加了网络的容量 而且还充分利用了光纤的宽带资源 减少了网络资源的浪费 带宽及业务受限解决方案 重新铺设光缆 提高光纤单信道传输速率 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 增加单根光纤中传输的波长数量WDM光电器件的迅速发展 特别是EDFA的成熟和商用化 使在1550nm窗口区域采用DWDM技术成为可能 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 什么是波分复用 高速公路 加油站 巡逻车 DWDM系统定义 SDHsignal IPpackage ATMcells WDM 把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送 这种方式我们把它叫做波分复用 WavelengthDivisionMultiplexing 在接收端 经解复用器将各种波长的光载波分离 然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号 DWDM 波长间隔为0 2 1 6nm之间 波长间隔相对密集 相对于CWDM具有更大的容量 波道数更多 支持EDFA光放大 传输距离更远 DWDM技术是在波长1550nm窗口附近 在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 这些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 1560nm波长 波长间隔 0 8 1 6nm DWDM的基本概念 DWDM技术概述 目前使用C波段 1525 1565nm正在开发L波段 1570 1620nmS波段 1400nm波段 40波DWDM的波长分配 N路波长复用的DWDM系统的总体结构主要有 光波长转换单元 OTU 波分复用器 分波 合波器 ODU OMU 光放大器 BA LA PA DWDM的系统结构 应用模式 MUX DEMUX OTU OTU 客户设备 客户设备 发射端 接收端 电再生 lN l2 l1 lN l2 l1 lN l2 l1 光复用器 光解复用器 光纤放大器 TDM 单纤单波长电再生 DWDM 单纤多波长全光放大 DWDM与TDM的区别 DWDM的特点之多业务接入能力 OTU OTU 多个光信号通过采用不同波长复用在一根光纤中传输 每个波长上承载不同信号 SDH PDH ATM IP等 DWDM特点之降低成本 SDH技术 DWDM特点之升级扩容方便 40 2 5G 16 2 5G 40 10G WDM的优势 超大容量数据透明传输长距离传输兼容已有光纤灵活组网经济性和可靠性平滑扩容能力 DWDM关键技术 OTU的作用 实现波长转换的同时 也可以实现单 多模转换 光信号的再生放大 OTU的工作原理 采用光 电 光变换的方法实现波长转换 首先客户端光模块接收到的客户设备过来的光信号 转换成电信号 经过信号放大 整形 时钟提取 再将电信号调制到激光器上输出 为何需要OTU 客户端信号输入 单 多模 光 电 光转换 DWDM波长输出 单模 波分端光接口 客户端光接口 MUX DEMUX DWDM复用器与解复用器 MUX DEMUX 光波分复用解复用技术 介质薄膜技术衍射光栅技术阵列波导技术 光波分复用解复用主要参数 插入损耗通道隔离度通道带宽偏振相关损耗 介质薄膜相干滤波片 1 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或合并2 优点与光纤参数无关 可以实现结构稳定的小型化器件信号通带比较平坦插入损耗较低温度特性很好3 缺点加工复杂 但目前的工艺已经比较成熟 衍射光栅型 输入光 1 2 8 1 2 3 7 8 自聚焦透镜 光栅 DWDM关键技术 1 原理属于角色散型器件 当光到光栅上后 由于光栅的角色散作用 使不同的光信号以不同的角度出射 然后经过透镜会聚到不同的输出光纤 从而完成波长选择和分离的作用 反之就可以实现波长的合并 2 优点波长选择特性优良 可以使波长间隔小到0 5nm左右并联工作 插入损耗不会随复用信道的数目增加而增加3 缺点温度稳定性不好 阵列波导光栅 AWG 1 原理是以光集成技术为基础的平面波导型 2 优点并联工作 可以复用的通道数多尺寸小易于批量生产3 缺点需要温度补偿 使用起来比较麻烦 光放大技术 EDFA RFA 拉曼光纤放大器 掺饵光纤放大器 光放 EDFA的特性 增益谱与低损耗区间一致高效率能量转换高增益 低串扰良好的增益稳定性 增益区间固定受限增益不平坦性光浪涌问题 优点 缺点 EDFA介绍 此图片为插卡式 可插入1U2U6U机架中进行网管 DWDM系列掺铒光纤放大器 具有低噪声 高增益 增益可调 增益平坦 结构标准 高可靠性等特点 应用在1528 1564nm光波范围内的密集波分复用传输系统中 可实现超大容量 超长距离光纤通讯 可延长中继距离 使无电中继传输达数百公里 EDFA的基本结构示意图 耦合器 耦合器 光隔离器 信号输入 铒光纤 信号输出 LD1 LD2 EDFA结构示意图 掺铒光纤放大器的放大作用是通过受激辐射机理产生的 泵激光能量将铒离子激发至较高能级 信号光则激发受激离子向较低能级跃迁 从而产生具有同样能量 与输入信号具有同样的波长的光子的辐射 使信号得到放大 EDFA基本原理 EDFA的三种类型 线路放大器功率放大器前置放大器 EDFA的应用 放大器应用的三种方式 80KM 24db 40KM 15db 发射机 接收机 线路放大器 110KM 33db 发射机 接收机 前置放大器 110KM 33db 发射机 接收机 功率放大器 EDFA的特点 增益谱与低损耗区间一致高效率能量转换高增益 低串扰良好的增益稳定性电源支持交直流可选 双电源保护支持串口 SNMP网管 远程数据监控和控制 自动报警 关断 和恢复等一系列智能化功能 拉曼放大器的特性 灵活的增益区间结构简单利用了非线性效应低噪声特性 高泵浦功率低能量转换效率成本较高 优点 缺点 FEC技术 前向纠错编码技术 发端加入冗余纠错码 收端进行解码纠错 消除线路产生的误码降低接收机的OSNR容限要求 降低的OSNR容限称为 编码增益 编码增益越强 表示FEC的纠错能力越强 FEC技术的种类带内FEC ITU TG 707标准支持 编码增益 3 4dB带外FEC ITU TG 975 709标准支持 编码增益 5 6dB超强FEC 目前无统一标准 编码增益最高 7 9dB WDM的受限因素 光功率预算 光纤损耗 dB P输出 dBm P输入 dBm 距离 km xa dB km a 损耗系数在1550nm窗口 G 652和G 655光纤的损耗系数 a 0 22dB km P输出 P输入 距离L km 解决之道光放大器技术 EDFA OEO中继 降低系统插损 色散预算 色散 ps nm 距离 km x色散系数 ps nm km G 652光纤 色散系数 17ps nm kmG 655光纤 色散系数 4 5ps nm km 色散问题解决之道色散补偿技术在长距离传输的情况下 采用色散补偿模块 DCM 进行色散补偿 DCM 距离L km 光信噪比 提高OSNR解决之道 提高系统信噪比RAMAN放大技术采用低噪声的前置放大器 高增益的功率放大器OEO中继 完成信号的再生放大 整形和再定时采用FEC技术 降低系统对信噪比的要求 DWDM产品介绍 DWDM产品介绍 DWDM组网应用 EDFA产品介绍 产品介绍 DWDM系列 2U机架式DWDM 2U 1UDWDM设备介绍 采用光 电 光变换的方法实现波长转换 同时 也可以实现单 多模转换光信号的再生放大 支持125Mbps 4 25Gbps速率向下兼容 4 25GOTU板卡 OTU波长转换板卡 采用光 电 光变换的方法实现波长转换 同时 也可以实现单 多模转换光信号的再生放大 支持10Gbps速率 10GSFP OTU板卡 OTU波长转换板卡 采用光 电 光变换的方法实现波长转换 同时 也可以实现单 多模转换光信号的再生放大 支持10Gbps速率 10GXFPOTU板卡 OTU波长转换板卡 FR8000全系列产品简介 标准1U19英寸单子卡机架双电源可插拔1 1保护2M 10G接入单卡带保护支持48波DWDM波长双向接入任意地点安装 FR8000 独特2U519英寸8子卡机架小尺寸 大容量双电源可插拔1 1保护2M 10G接入多卡带保护支持48波DWDM波长双向接入多种业务卡混插 标准6U19英寸16子卡机架超Tbit容量 400G 8T超长距2000kmODUX10G 100G双电源可插拔1 1保护多种业务卡混插带保护 超宽带智能传输平台 超T bit容量 海量IP业务传送 全网智能保护 可靠性更高 超T bit容量 快速集中调度超长距2000公里无电中继传送能力 大颗粒 大业务 支持10G 100G混传网络平滑升级获得高带宽 客户侧支持1 1光口双发选收热冗余保护 波长侧支持1 1光口双发选收热冗余保护 线路侧支持1 1双发选收热冗余保护 电源支持1 1双电源热冗余备份 小体积 高集成度 1U 2U 6U紧凑化设计 体积小 1 8 16个通用业务槽位 高密度MUX单板支持48波高密度ODUK单板 支持8 SFP FR8000超宽带智能传送平台 超级智能网管平台 支持基于SNMP CLI WEB TELNET等网管方式 完全可视化图形界面支持全网拓扑图自动发现 网元自动生成 超细化网元 可细化至每个节点器件支持电子地图定位 故障定位迅速 准确 支持声音告警 邮件告警 短信告警 实时在线远程监控 EMS网管平台 覆盖从规划到运维全流程PRBS故障快速诊断 资源报表一键式导出支持光电智能 保障业务0中断支持OPM实时信道扫描 OSNR实时监控 亮点 功能 实现本地串口监控实现远程SNMP网管实现两路OSC信号的传输 光监控通道不限制2个光放大器之间的距离 放大器失效不影响光监控通道性能 网管单板相对业务板是独立的 不影响业务 业务板出故障时 仍然可以保证网管信息传输 确保监控不中断 本站网管失效不影响其他站网管信息传输 采用1510nm波长 支持最大40dB跨段传输支持RJ45 E1 SFP 最大可能的利用现有传输资源传输网管信息 网络管理单板 8 SFP单板 支持3R功能信号放大再生波形整形时钟再定时多协议速率兼容 以太网业务 FE GEFC业务 1Gbps 2Gbps4Gbps SDH业务 STM 1 4 16端口密度高 单板支持4路4 25G 125M双向业务 单板支持8路单向4 25G 125M业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持SFP数字诊断 功能 波长转换中继放大信号再生 8 SFP 多速率OTU单板 支持3R功能信号放大再生波形整形时钟再定时多协议速率兼容 以太网业务 10GEFC业务 8G 10GCRPS业务 9 8GSDH业务 STM 64端口密度高 单板支持4路8 5G 10Gbps双向业务 单板支持8路单向8 5G 10Gbps业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持SFP 数字诊断 4 XFP多速率OTU单板 支持3R功能信号放大再生波形整形时钟再定时多协议速率兼容 以太网业务 10GEFC业务 8G 10GCRPS业务 9 8GSDH业务 STM 64端口密度高 单板支持2路8 5G 10Gbps双向业务 单板支持4路单向8 5G 10Gbps业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持SFP数字诊断 6 XFP多速率保护单板 高可靠性 波长侧双光口冗余设计 支持1 1自动倒换保护支持点对点1 1自动倒换保护 倒换时间 20ms支持环网自动倒换保护功能 倒换时间 20ms支持3R功能信号放大再生波形整形时钟再定时多协议速率兼容 以太网业务 10GEFC业务 8G 10GCRPS业务 9 8GSDH业务 STM 64端口密度高 单板支持2路8 5G 10Gbps双向业务 单板支持4路单向8 5G 10Gbps业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能支持XFP数字诊断 TMUX子速率复用单板 超高通道利用率 支持8 125Mbps端口汇聚一个10G端口支持8 155Mbps端口汇聚一个10G端口支持8 622Mbps端口汇聚一个10G端口支持8 1 25Gbps端口汇聚一个10G端口灵活客户端接口 客户侧支持1 25G 125Mbps向下兼容客户端接口支持对所有端口数据的映射 客户端接口支持端口双重Vlan隔离客户端接口支持各端口数据交换强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持SFP模块DDM数字诊断 TMUX子速率复用保护单板 高可靠性 波长侧双光口冗余设计 支持1 1自动倒换保护支持点对点1 1自动倒换保护 倒换时间 20ms支持环网自动倒换保护功能 倒换时间 20ms超高通道利用率 支持8 125Mbps端口汇聚一个10G端口支持8 1 25Gbps端口汇聚一个10G端口灵活客户端接口 客户侧接口支持1 25G 125Mbps向下兼容客户端接口支持对所有端口数据的映射 客户端接口支持端口双重Vlan隔离客户端接口支持各端口数据交换强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持SFP模块DDM数字诊断 功能 实现8 SFP汇聚1x10G提高信道利用率提供小颗粒接入业务实现波长1 1保护环网保护 10GFECOTU单板 高可靠性 采用前向纠错编解码技术 可提高6 8dB信噪比采用前向纠错编解码技术 可提高9 12dB信噪比多协议速率兼容 以太网业务 10GEFC业务 8G 10GCRPS业务 9 8GSDH业务 STM 64端口密度高 单板支持2路8 5G 10Gbps双向业务 单板支持4路单向8 5G 10Gbps业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持XFP数字诊断 10GFEC保护单板 高可靠性 波长侧双光口冗余设计 支持1 1自动倒换保护支持点对点1 1自动倒换保护 倒换时间 20ms支持环网自动倒换保护功能 倒换时间 20ms高可靠性 采用前向纠错编解码技术 可提高6 8dB信噪比采用前向纠错编解码技术 可提高9 12dB信噪比多协议速率兼容 以太网业务 10GEFC业务 8G 10GCRPS业务 9 8GSDH业务 STM 64端口密度高 单板支持2路8 5G 10Gbps双向业务 单板支持4路单向8 5G 10Gbps业务 强大的自愈环功能 支持软硬件loopback端口自环功能具有PRBS自发包功能 测试链路误码性能支持XFP数字诊断 功能 提高系统信噪比6 8dB提高系统信噪比9 12dB提高系统传输质量延长传输距离实现波长1 1保护环网保护 AWG合波单板 超大容量 单卡支持100GHZ最大48波 统一平台 单卡采用40波 48波兼容设计板卡采用模块化设计 支持热插拔支持1U 2 5U 6U统一平台超低插损 插损 5dB 典型值为4 5dB插损统一 48波AWG通道插损差异 0 6dB高通道隔离度相邻隔离度 25dB 非相邻隔离度 35dB 实现40 48路DWDM波长的光信号复用进一根光纤 实现40 48路DWDM光信号解复用为单路波长信号 功能 无源合波 解波单板 统一平台 单卡采用4波 8波 16波兼容设计板卡采用模块化设计 支持热插拔支持1U 2 5U 6U统一平台低插损4波最大插损 1 8dB8波最大插损 2 5dB16波最大插损 4 5dB高通道隔离度相邻隔离度 25dB 非相邻隔离度 35dB高稳定性和高可靠性与光纤参数无关 插损稳定温度特性很好 受温度影响小结构稳定 不易损坏 实现16路DWDM波长的光信号复用进一根光纤 实现16路DWDM光信号解复用为单路波长信号 功能 OADM光分插复用单板 统一平台 单卡采用1 8波波兼容设计板卡采用模块化设计 支持热插拔支持1U 2 5U 6U统一平台低插损4波最大插损 1 8dB8波最大插损 2 5dB高通道隔离度相邻隔离度 25dB 非相邻隔离度 35dB高稳定性和高可靠性与光纤参数无关 插损稳定温度特性很好 受温度影响小结构稳定 不易损坏 实现1 8路DWDM波长光信号Add实现1 8路DWDM波长光信号Drop 功能 EDFA光放大单板 低噪声系数 典型值4 5dB高增益平坦度 DWDM48波增益平坦度 1dB多种工作模式 支持AGC APC ACC三种工作模式瞬态响应控制 保证功率 增益稳定 不影响现有信号 ASE自动修正 自动优化ASE 保证噪声指数在最小值个性化定制 支持饱和输出 增益个性化定制支持BA LA PA放大器个性化定制支持带中间级EDFA 支持DCM插入 可以抵消DCM引入的插损 支持OADM插入 可以抵消OADM引入的插损个性化设计独特的Mon口设计 实现信噪比在线监控独特OSC设计 实现远程网管监测 功能 实现C波段光信号放大 总波长范围覆盖1528 1561nm 支持系统实现不同跨段的无电中继传输 光谱分析类单板 OPM8功能 OPM8单板提供8个端口 每个端口最多80波光信号的光功率检测 同一时间1 8光开关选择1路光信号送入光功率检测模块进行光功率检测支持检测单波光功率 并将标准波长和光功率上报给主控板 在网管上可查询这些信息 技术指标 技术指标 线路侧 设备容量大目前使用单模光纤传输 DWDM的每通道的最高传输速率可达10G 总容量可达480G设备组网灵活波分复用设备可以组成点到点 点对多点 链状 环状 单纤单向 单纤双向等网络拓扑结构 支持多种速率业务灵活透明接入多种业务接口 支持以太网 PDH SDH CATV及专网等业务 多种速率选择 155M 1 25G 2 5G 10G各种速率支持向下兼容 满足多种规格的传输距离无中继可支持30km 40km 80km 100km 120km等多种距离规格 支持中继 实现长距离的传输 具有良好的可扩展性DWDM最大可扩展到48波 可实现1 1光复用端保护功能光路倒换时间 30ms 保证线路的安全可靠 开放式系统结构支持不同厂商的客户端接入 与多种厂家的设备互连 互通可实现OADM光分插复用功能 中间节点可上下波长强大的网管功能支持基于SNMP的网管 具有实时性监控功能 人机界面友好 同时支持CLI WEB TELNET等网管方式具有1 1的电源热冗余备份有源波分设备提供双电源1 1热备份功能 电源支持热插拔 交 直流可选 DWDM的升级指通过插入更多的波道数量 以实现传输更多的业务数量 采用模块化设计 有源区和无源区分开 扩容方便DWDM的升级通过升级接口实现 只需增加OTU板卡 即可实现扩容DWDM最多可以升级到48波 C L波段可升级至160波 DWDM系统扩容及升级特性 ATM交换机 路由器 网管 ATM交换机 路由器 DWDM应用方案 使用一对DWDM设备 点对点传输 点到点的拓扑中 设备利用有限的光纤资源 复用出几倍于原有的带宽来实现两点之间多业务的双向汇聚 比CWDM具有更大的带宽容量 FE GE GE FE SDH SDH ATM交换机 路由器 ATM交换机 路由器 DWDM链状组网 使用波分复用终端设备和光分插复用设备配合 上下几路波长 构架出城域光通信中的链状网络 OADM ATM交换机 1 2 1 3 2 3 路由器 使用DWDM设备构建链状网络 机房A 机房B 机房C 西向 东向 骨干网 用户路由器 用户路由器 用户路由器 用户路由器 用户交换机 用户交换机 2 1 3 4 5 6 网管平台 利用多个波通道在双纤资源中实现业务对称环网 相互通讯无干扰 充分体现波分复用的优势 DWDM环网组网图 利用EDFA光放技术 配合DWDM 实现长途传输 同时 考虑色散问题 进行色散补偿 复用器 解复用器 1 2 40 1 2 40 EDFA OBA EDFA OLA EDFA OPA DCM 预补偿 线路补偿 后补偿 DCM DCM DWDM EDFA DCM的应用 利用DWDM进行双星型网络改造 改造前 原来由于每个节点都需要四根光纤与核心层交换机相连 因此需要大量的光纤资源 通过DWDM组建的双星型网络 只需要很少的光纤就可以更好地完成相同的功能 同时能够在有限的光纤资源上提供更多的用户接入 双星型汇聚网络 路由器 城域核心网 核心路由器 核心路由器 FR8000 路由器 路由器 路由器 1 2 3 8 FR8000 FR8000 Fr8000 FR8000 谢谢 诚信服务共赢