光纤通信ppt课件第6章解析.ppt
第六章 WDM系统,本章内容WDM系统设备与组网。WDM系统的关键技术。WDM系统规范。本章重点、难点WDM系统结构与设备。WDM系统规范。WDM系统的关键技术。,概要,本章学习的目的和要求掌握WDM概念和系统结构。掌握WDM系统的设备和组网。了解WDM系统的关键技术。掌握WDM系统规范。本章实践要求及教学情境到到光纤通信实训室或运营商传输机房，考察了解相关WDM设备和组网情况。,概要,6.1.1 WDM概述1WDM技术产生背景随着话音业务的快速增长和各种新业务的不断涌现，特别是IP技术的广泛应用，网络扩容受到严重的挑战。传统的传输网络扩容方法采用两种方式：（1）空分多路复用（SDM）（2）时分多路复用（TDM）,6.1 WDM技术概述,6.1.1 WDM概述2WDM的概念和特点（1）WDM的概念波分复用（WDM）技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此，将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。,6.1 WDM技术概述,6.1 WDM技术概述,图6-1 WDM系统的基本组成及频谱示意图,6.1.1 WDM概述2WDM的概念和特点（2）WDM技术的特点 充分利用光纤的巨大带宽资源。 多种类型的信号可同时传输。 系统升级时能最大限度地保护已有投资。 高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 降低器件的超高速要求。 可兼容全光交换。,6.1 WDM技术概述,6.1.2 WDM工作方式(1)双纤单向传输如图6-2所示，双纤单向传输是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。因此，同一波长在两个方向上可以重复利用。,图6-2 双纤单向传输的WDM系统,6.1 WDM技术概述,6.1.2 WDM工作方式(2)单纤双向传输如图6-3所示，单纤双向传输是指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向的光信号应安排在不同的波长上。,图6-3 单纤双向传输的WDM系统,6.1 WDM技术概述,6.1.2 WDM工作方式(2)单纤双向传输通过在中间设置光分插复用器（OADM）或光交叉连接器（OXC）可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入，即完成光路的上/下，如图6-4所示。,6.1 WDM技术概述,图6-4 光信号的分出和插入传输,6.1.3 WDM系统类型WDM系统可以分为集成式WDM系统和开放式WDM系统两大类。1集成式WDM系统,6.1 WDM技术概述,图6-5 集成式WDM系统,6.1.3 WDM系统类型2开放式WDM系统,图6-6 开放式WDM系统,6.1 WDM技术概述,6.1.4 WDM系统应用类型1有线路光放大器的WDM系统,图6-7 有线路光放大器的WDM系统参考配置,6.1 WDM技术概述,6.1.4 WDM系统应用类型1有线路光放大器的WDM系统当把一个符合ITU-TG.957的发射机和光波长转换器结合起来作为G.692光发射机时，则如同在参考配置中定义的一样，参考点Sn位于光波长转换器的输出光连接器后面，如图6-8所示。在这种情况下，符合G.957的发射机和波长转换器之间的接口是从G.957给定的S点的一系列规定中选出来的。,图6-8 符合G.957的发射机和光转发器联合使用,6.1 WDM技术概述,6.1.4 WDM系统应用类型 2无线路光放大器的WDM系统（1）无线路光放大器的WDM系统参考配置无线路光放大器的WDM系统的参考配置如图6-9所示。,6.1 WDM技术概述,图6-9 无线路光放大器的WDM系统的参考配置,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.1 WDM系统的基本结构一般来说，WDM系统主要由5部分组成：光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统，如图6-10所示。,图6-10 WDM系统总体结构示意图（单向）,6.2.2 WDM系统设备WDM设备一般按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。下面以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网络单元类型在网络中所起的作用。,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.2 WDM系统设备1光终端复用器,图6-11 OTM信号流向图,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.2 WDM系统设备2光线路放大器,6.2 WDM系统结构与设备,图6-12 OLA信号流向图,6.2.2 WDM系统设备3光分插复用器,6.2 WDM系统结构与设备,图6-13 静态OADM（32/2）信号流向图,6.2.2 WDM系统设备双OTM背靠背组成的OADM的信号流向如图6-14所示。,图6-14 两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.2 WDM系统设备4电中继器,图6-15 电中继器（REG）的信号流向图,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.3 WDM组网与网络保护1WDM组网WDM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网。,6.2 WDM系统结构与设备,（a）WDM的点到点组网示意图,（b）WDM的链形组网示意图 （c）WDM的环形组网示意图,图6-16 WDM的基本组网示意图,6.2.3 WDM组网与网络保护2WDM网络保护（1）基于单个波长的保护 基于单个波长，在SDH层实施的11保护,6.2 WDM系统结构与设备,图6-17 基于单个波长，在SDH层实施的11保护,6.2.3 WDM组网与网络保护2WDM网络保护（1）基于单个波长的保护 基于单个波长，在SDH层实施的1:n保护,6.2 WDM系统结构与设备,图6-18 基于单个波长，在SDH层实施的1:n保护,6.2.3 WDM组网与网络保护2WDM网络保护（1）基于单个波长的保护 基于单个波长，同一WDM系统内1:n保护(2）光复用段保护,6.2 WDM系统结构与设备,图6-19 光复用段（OMSP）保护,6.2.3 WDM组网与网络保护2WDM网络保护 （3）环网的保护 基于单个波长保护的波长通道保护环，即单个波长的11保护，类似于SDH系统中的通道保护,6.2 WDM系统结构与设备,图6-20 光通道保护环,6.2.3 WDM组网与网络保护 2WDM网络保护 （3）环网的保护 复用段保护环,6.2 WDM系统结构与设备,图6-21 二纤单向光复用段保护环,6.2.4 WDM系统的监控 WDM系统的监控要求在一个新波长上传送有关WDM系统的网元管理和监控信息。1对光监控信道的要求2WDM系统的监控（1）带外波长监控技术（2）带内波长监控技术,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.5 WDM系统的网络管理在一个WDM系统中，可以承载多家SDH设备，WDM系统的网元管理系统应独立于所承载的SDH设备，可以管理EDFA、光监控通道、OTU及OM/OA等，对它们的控制要统一纳入WDM系统的网元级管理。这样，就明确划分了SDH系统和WDM系统的网元管理界限，一个面向SDH系统设备终端，另一个面向WDM系统设备。网元管理系统的管理功能包括故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。网元与网元之间互连通过OSC中的DCC通道传递监视控制信息。,6.2 WDM系统结构与设备,6.2.6 WDM系统的性能国家骨干网的波分复用系统是基于SDH多波长系统的，因此，其网络性能应该全部满足我国SDH体制及标准规定的指标，主要有误码、抖动和漂移指标。,6.2 WDM系统结构与设备,6.3.1 光源光源的作用是产生激光或荧光，它是组成光纤通信系统的重要器件。目前应用于光纤通信的光源是LD和LED，都属于半导体器件，共同的特点是：体积小、重量轻、耗电量小。,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.1 光源1激光器的调制方式（1）间接调制方式 电光调制器 声光调制器 波导调制器,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.1 光源1激光器的调制方式（2）外调制激光器的类型 集成外调制激光器常用的是与光源集成在一起的电吸收调制器。 分离外调制激光器常用的是恒定光输出激光器（CW）马赫-策恩德（Mach Zehnder）外调制器（LiNbO3）。,图6-22 电吸收调制器的吸收波长的改变示意图,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.1 光源2激光器波长的稳定与控制（1）集成式电吸收调制激光器的波长稳定（2）分布反馈式激光器的波长稳定（3）其他波长稳定技术,6.3 WDM系统的关键技术,图6-23 波长敏感器件对光源进行波长反馈控制原理,6.3.2 光电检测器由前面的介绍可知，在WDM系统中，可利用一根光纤同时传输不同波长的光信号，因而在接收时，必须能从所传输的多波长业务信号中检测出所需波长的信号，因此要求光电检测器应具有多波长检测能力。要完成此功能，可以采用可调光电检测器，它是在一般的光电二极管结构基础上增加一个谐振腔，这样可以通过调节施加到谐振腔上的电压来改变谐振腔的长度，从而达到调谐的目的。,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.3 光波长转换器WDM可以分为开放式和集成式两种系统结构。开放式WDM系统用波长转换器（OTU）将复用终端的光信号转换成指定的波长，对复用终端光接口没有特别的要求，只要这些接口符合ITU-T G.957建议的光接口标准即可。而集成式WDM系统没有采用波长转换技术，要求复用终端的光信号的波长符合ITU-T G.692规定的波长。,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.3 光波长转换器1没有定时再生电路的OTU2有定时再生电路的OTU,6.3 WDM系统的关键技术,图6-24 没有定时再生电路的OTU 图6-25 有定时再生电路的OTU,6.3.4 光放大器光放大器（OA）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，能高效补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离，是新一代的长距离、大容量、高速率光通信系统的关键部件。,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.4 光放大器1EDFA增益的平坦性 图6-26 EDFA增益曲线平坦性的改进2EDFA的增益控制,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.4 光放大器光放大器比电再生器有两大优势：1.光放大器支持任意比特率和信号格式。2.放大器不仅支持单个信号波长放大（如再生器），而且支持一定波长范围的光信号放大。,6.3 WDM系统的关键技术,6.3.5 光复用器和光解复用器 波分复用系统的核心部件是波分复用器件，即光复用器和光解复用器（有时也称合波器和分波器），实际均为光学滤波器，其特性好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。光复用器和光解复用器的性能指标主要有插入损耗和串扰。WDM系统对其要求是插入损耗小、信道间的串扰小和低的偏振相关性。,6.3 WDM系统的关键技术,6.4.1 WDM波长分配1绝对频率参考2标称中心频率3通路间隔4中心频率偏差,6.4 WDM系统规范,6.4.2 WDM系统光接口1光接口的位置,6.4 WDM系统规范,图6-27 单通路的光接口的位置,图6-28 多通路的光接口的位置,6.4.2 WDM系统光接口2光接口参数（1）单个发送机输出端参数（2）单个接收机输入口参数（3）合路信号的输入口参数（4）合路信号的输出口参数（5）光通路参数,6.4 WDM系统规范,3WDM光接口指标,6.4.2 WDM系统光接口2光接口参数,6.4 WDM系统规范,图6-29 主光通道与子光通道的划分,某组网配置如图6-30所示，均采用中兴ZXWM M900 WDM设备。A、B之间构成点对点通信，有两个光波长通道的业务，接入SDH信号，每个波道速率均为10Gbit/s。,图6-30 某WDM系统组网配置,6.5 WDM系统案例分析,1故障现象其中一个业务中断，出现了发送端OTU10G2板的R_LOS告警信号，而另一个业务正常。2处理步骤 用光功率计测量发送端OTU10G2板的输入光功率。如果输入光功率太低，即为R_LOS告警的原因。接下来检查SDH设备的发送端是否有问题，SDH设备与发送端OTU10G2板之间的光跳纤是否清洁。 如果接收光功率正常，交换两块发送端OTU10G2板的输入信号，然后观察告警情况。如果R-LOS告警依然出现在该OTU10G2板上，则可以判断是发送端OTU10G2板的接收模块出了问题。如果R-LOS告警出现在另一块发送端OTU10G2板上，则可以判断是SDH设备的发送信号有问题。,6.5 WDM系统案例分析,（1）WDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在一条光纤内同时传输。与通用的单信道系统相比，WDM不仅极大地提高了网络系统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且具有扩容简单和性能可靠等诸多优点。（2）WDM系统主要由光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统5部分组成。其工作方式有双纤单向和单纤双向两种。系统类型通常有开放式和集成式两种。,小结,（3）WDM系统设备一般按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）、电中继器（REG）等几种类型，网络保护有点到点线路保护、光复用段保护和基于环网的保护。WDM系统监控有带外波长监控技术和带内波长监控技术两种。WDM网管包括故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。（4）WDM的关键技术包括光源、光检测器、光波长转换器、光放大器、光复用器和解复用器及光纤传输技术等方面。,小结,
