WDM原理基础知识介绍.ppt

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1、7/8/2023,WDM原理基础知识,光网络产品服务部杨明张 42198,Page 2,了解WDM的基本概念、基本原理、组成结构了解WDM的传输媒质掌握DWDM的关键技术掌握DWDM的受限因素及解决办法了解华为波分典型组网,学习目标,学习完本课程，您应该能够：,Page 3,课程内容,第一章 波分复用技术概述第二章 WDM 的传输媒质第三章 DWDM的关键技术第四章 WDM系统受限因素第五章 典型组网信号流,Page 4,WDM产生的背景,采用SDM，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本),更高比特率TDM。STM-1-STM-64,一根光纤上传输多个信号,各种新业务的蓬勃发展，需要的带宽越来越大

2、,如何提高传输容量,Page 5,什么是WDM？,小车/信号 高速路/光纤 加油站/光放站 巡逻车/监控信道,2.5G,10G,GE,Page 6,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（Wavelength Division Multiplexing）。,WDM的概念,稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm 密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nm,Page 7,WDM对波长的要求,从技术实现的角度来说各厂家可以选择任意波长进行波分复用 从技术兼容性的角度来说我们必须对WDM系统中的光波长进行规范 ITU-T 对WDM系统中光

3、波长的规定G.692建议、建议、建议=波长频率分配表 WDM中的光波长必须严格遵照波长频率分配表,Page 8,WDM典型模型,Page 9,双纤单向波分复用系统采用两根光纤，每根光纤只完成一个方向光信号的传输。,双纤单向WDM,Page 10,单纤双向波分复用系统则只用一根光纤，在这根光纤中同时实现双向信号的传输。单纤双向波分复用系统中，两个方向的信号光应安排在不同波长上。,单纤双向WDM,Page 11,WDM系统的划分,开放式WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换功能，可以和任何厂家的 SDH 设备进行对接。集成式WDM系统在终端复用设备中，不具备光接口变换功能，SDH 设备中的光发

4、送单元性能必须满足波分系统的要求：如：波长精度、光谱特性、发送光功率等等。半开放式WDM系统在终端复用设备中，发端具备光接口变换功能，可以和任何厂家的 SDH 设备进行对接。,Page 12,OTU：完成非标准波长信号光到符合G.694.1(2)的标准波长信号光的波长转换功能 OM/OD：完成G.694.1(2)固定波长信号光的合波/分波 OA:BA（功放）：通过提升合波后的光信号功率，从而提升各波长的输出光功率PA（预放）：通过提升输入合波信号的光功率，从而提升各波长的接收灵敏度LA（线放）：完成对合波信号的纯光中继放大处理 OSC:通常采用1510nm和1625nm，负责整个网络的监控数据

5、传送。（后来出现了ESC技术,利用OTU光信号直接携带监控信息，在ESC方式下不需要OSC，但要求OTU支持ESC功能）,开放式WDM系统的组成,Page 13,本章小结,什么是WDM？WDM对波长有何要求？WDM可分为哪几种类型？开放式WDM系统由哪几部分组成？每部分的作用是什么？,Page 14,课程内容,第一章 波分复用技术概述第二章 WDM 的传输媒质第三章 DWDM的关键技术第四章 WDM系统受限因素第五章 典型组网信号流,Page 15,光在光纤中传输的原理,N1Sin 1=N2Sin 2Sinc=N2/N1 1=c,折射定律以及全反射定律,Page 16,光纤的结构,光纤的结构,

6、纤芯的折射率n1 和包层的折射率 n2 哪个更大一些？,Page 17,单模/多模光纤,随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤：当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右；当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常直径为510um；从光纤的外观上来看，两种光纤区别不大，

7、包括塑料护套的光纤直径都小于1mm；波分系统里用的都是单模光纤,Page 18,光纤的损耗特性,光纤的衰减或损耗是一个非常重要的、对光信号的传播产生制约作用的特性。光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要包含吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收；由于材料的不均匀使光散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。瑞利散射损耗是光纤材料二氧化硅的本征损耗；光纤的弯曲会引起辐射损耗；决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗,Page 19,常规光纤损耗随波长变化曲线图,波长不同，损耗不同 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，

8、光纤损耗急剧加大，俗称水峰 ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段 容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小,Page 20,WDM中信号光窗口范围,因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（13111611nm）。,Page 21,光纤中的色散特性,光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散。,光纤中的色散可分为模式色散、色度色

9、散、偏振模色散：模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中；色度色散（CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散；偏振模色散（PMD）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿；色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/km（n为1/2）,Page 22,色度色散的影响,从TDM角度上说，色散将导致码间干扰。,光源是非零谱宽的，光源输出的光信号被电脉冲进行强度调制，调制信号具有调制光源的每一波长成

10、分。由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（T+T），这叫作脉冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。但从WDM角度上说，色度色散有利于克服光纤的非线性造成的信道间干扰，如FWM和XPM。需要辨证的看待色度色散的影响。,Page 23,偏振模色散（PMD）,由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称偏振模色散，它也是光纤的重要参数之一。引起偏振模色散的因素是随机产生的，因而偏振模色散是一个随机量。PMD具有和色度色散相同的影响：引起脉冲展宽,Page

11、24,光纤的截止波长,截止波长：单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长；实际光波长比截止波长小时会有多个模式在单模光纤中传播，并呈现多模特性；为避免模式噪声和模式色散，实际系统光缆中的最短光缆长度的截止波长应该小于系统的最低工作波长，截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以抑制高阶模的产生或可以将产生的高阶模式噪声功率代价减小到完全可以忽略的地步；G.652光纤在22米长光缆上的截止波长1260nm，在220米长的跳线光缆截止波长1260nm，在短于2米长跳线光缆上的光纤的截止波长1250nm；G.655光纤在22米长光缆上的截止波长1480nm，在短于2米长光缆上的一次涂敷

12、光纤上的截止波长小于等于1470nm，220米长跳线光缆上的截止波长1480nm。,Page 25,光纤的模场直径,在光纤中，光能量不完全集中在纤芯中传输，部分能量在包层中传输，纤芯的直径不能反映光纤中光能量的分布，于是提出了模场直径的概念。,模场直径就是描述单模光纤中光能集中程度的参量 模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成系统的光信噪比降低，大大影响系统性能。,思考：此值是越大越好还是越小越好？,Page 26,从本质上讲，所有介质都是非线性的，只是一般情况下非线性特征很小，难以表现出来。当光纤的入纤功率不大时，光纤呈现线性特

13、征，当光放大器和高功率激光器在光纤通信系统中使用后，光纤的非线性特征愈来愈显著；单模光纤的非线性效应一般可以分：受激非弹性散射（受激拉曼散射SRS、受激布里渊散射SBS）、克尔效应（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频FWM）,注意：非线性效应一旦产生，就无法消除或补偿，必须尽量防止非线性效应的产生！使用模场直径大的光纤，可以降低通过光纤的功率密度，可以抑制非线性效应的产生。最主要我们可以通过降低入纤光功率、采用大有效面积光纤等来防止非线性效应的发生。非线性效应与色散相关，色散并不是越小越好。,单模光纤的非线性效应,Page 27,ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和

14、G.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤，区别见下表：,G.652/G.653/G.655单模光纤,Page 28,G.652/G.653/G.655单模光纤各自的特点,色散系数(ps/nmkm),正色散系数G.655光纤,波长(nm),1550,1310,17,1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输2.应用：TrueWave真波光纤(正色散区的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非线性效应）,G.652光纤:大量铺设，传高速信号需色散补偿,G.653光纤:1550nm波长区混频严重，不适合DWDM,负色散系数G.655光纤,Page

15、 29,本章小结,WDM系统中使用的是单模还是多模光纤？单模光纤中损耗最小的窗口是哪些窗口？信号光在单模光纤中传输会遇到哪些问题？G.652/653/655光纤各自的特点是什么？色散是否越小越好？,Page 30,课程内容,第一章 波分复用技术概述第二章 WDM 的传输媒质第三章 DWDM的关键技术第四章 WDM系统受限因素第五章 典型组网信号流,Page 31,DWDM系统的关键技术,光放大器,光监控技术,光源/光电检 测器,监控信道,合波分波技术,Page 32,DWDM光源技术,DWDM系统的光源具有两个最突出的特点：1、比较大的色散容限值；2、标准而稳定的波长；因此选择半导体激光器（L

16、D）作为光源。对于应用于高速光纤通信系统中LD光源，又分为多纵模（MLM）激光器和单纵模（SLM）激光器两类。,MLM,SLM,Page 33,激光器的调制方式,Page 34,优点：技术简单、成本较低缺点：因存在1和0频率的变化，不可避免存在啁啾。啁啾的存在展宽了激光器发射光谱的带宽，使光源的光谱特性变坏，限制了系统的传输速率和距离；适用于短距离传输,直接调制光源,直接调制：直接调就是利用电信号的1和0控制激光器的开、关，使特定波长的光波携载电信号。,Page 35,间接调制光源,间接调制不直接调制光源，而是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制，此调制器实际上起到一个开关的作用。,恒定

17、光源是一个连续发送固定波长和功率的高稳定光源，在发光的过程中，不受电调制信号的影响，因此不产生调制频率啁啾，光谱的谱线宽度维持在最小。光调制器对恒定光源发出的高稳定激光根据电调制信号以“允许”或者“禁止”通过的方式进行处理，而在调制的过程中，对光波的频谱特性不会产生任何影响，保证了光谱的质量，适用于高速率、长距离传输。常用的间接调制有两种：电吸收调制光源和M-Z光源,Page 36,优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长缺点：技术较复杂,电吸收调制光源（EA）,Page 37,优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长缺点：技术难度大，不便于集成,马赫-策恩德尔调制光源（M-Z）,Page 38,三种光

18、源的比较,WDM中，我们常用的是电吸收调制光源和直调光源,Page 39,光电检测器,光电检测器的作用是把接收到的光信号转换成相应的电信号。半导体光检测器主要有两类：PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。,PIN管由于其灵敏度比较低（一般为-20dBm左右）、过载点比较高（一般为0dBm左右）适用于短距离传送。APD管由于其灵敏度比较高（一般为-28dBm左右）、过载点比较低（一般为-9dBm左右），适用于长距离传送。较高的反向偏压以及较强的输入光信号都可能导致反偏电流过大，使APD管被反向击穿。因此在现场需要注意操作规范：1、使用OTDR表等能输出大功率光信号的仪器对光路进行测量时，注

19、意将对端通信设备与光路断开，一面强光损坏接收机。2、保证输入光功率不超过器件允许的最大值，单板自环时注意加适当的衰减器。3、不能采用将光纤连接器插松的形式来代替光衰减器。,Page 40,放大器,Page 41,EDFA组成及原理,EDFA输出功率的大小与这些因素有关输入信号光强度铒纤的长度泵浦光强度,ASE噪声,Page 42,增益控制的两种方式：1、掺金属元素；2、GFF定制；,EDFA增益平坦控制,Page 43,增益平坦技术-GFF,Page 44,EDFA常见控制模式,AGC模式,输出随输入的变化而变化，增益保持不变。-波分系统里最常见的控制模式。AGC又叫增益锁定模式，有多种实现方

20、案，常见的是电控pump技术,如下：,APC模式,无论输入如何变化，输出保持不变，此时变化的是增益。-可调增益使用的模式。,通过检测输出、输入，得到实际增益；通过改变PUMP的功率来改变输出，使实际增益最终保持到目标增益。,通过检测输出功率，与目标输出值比较，改变PUMP的功率来改变输出，使实际输出功率最终保持到目标输出功率。,Page 45,为什么要进行AGC控制？,当其它条件不变的情况下，EDFA上下波给系统引入的问题：波数增加时，由于进入EDFA的光功率增大，导致泵浦光功率对各波的贡献减小，单波光功率突然下降，如果此时的光功率低于接收机能够接收的最小光功率，则会出现瞬间的信号丢失，稳定后

21、各波的增益均有一定程度的下降；波数减少时，由于进入EDFA的光功率突然减小，过剩的泵浦光功率全部贡献给了余下的信道，导致单波光功率突然上升，如果此时的光功率高于接收机接收的最大光功率，则会对接收机造成过冲，稳定后各波增益会有一定程度的上升；所以在波分系统中，放大器需要采取增益锁定技术。,Page 46,放大自发辐射（ASE）是EDFA的基本噪声源，是系统OSNR劣化的主要因素，如下图。放大器产生的自发辐射噪声功率为：PASE=-58+NF+G（dBm）其中NF为光放大器噪声系数（dB）、G为光放大器的增益（dB）,EDFA噪声特性,Page 47,工作电流：也称作偏置电流，其决定着放大板的输出

22、光功率。正常情况下，单板的输出功率不变，工作电流应该维护在一个相对稳定的状态。制冷电流：制冷电流对应着制冷电路的调节。在放大板上制冷电流对应泵浦激光器的温度，随激光器温度的变化而变化。注意正负号的意义（负值表示加热）。背光电流：背光电流是放大板的一个性能值，对应于功率检测，通过背光电流的大小可以知道激光器输出功率的大小。一般情况下我们是通过查看背光电流来判断泵浦激光器的好坏：,对下面几个参数的理解将有助于维护中的故障定位：,EDFA重要性能参数-3 I,3 I,Page 48,如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内，弱信号光即可得到放大，这种基于

23、受激拉曼散射机制的光放大器即称为拉曼光纤放大器。,三大特点：其增益波长由泵浦光波长决定，只要泵浦源的波长适当，理论上可得到任意波长的信号放大；其增益介质为传输光纤本身；这使拉曼光纤放大器可以对光信号进行在线放大，构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和远程泵浦；噪声指数低，这使其与常规EDFA混合使用时可大大降低系统的噪声指数，增加传输跨距。,拉曼放大器原理,Page 49,拉曼放大器原理,光纤非线性效应的巧妙运用、化废为宝的实例SRS-受激拉曼散射：入射光子能量转移到低频光上（频率下移13.2THz）一个频率为f1的光子入射到光纤中，当它的功率足够强，以至发生SRS效应时，它会将自身的能量转

24、移到频率为 f1-13.2THz 的光子上，而自身以分子振动的形式消亡。SRS效应需要很强的光才能激发，这正是为什么拉曼放大器功率都很强很危险的原因。,FRA放大是在普通光纤中，且没有波段的限制。理论上任何波长都可以放大。,FRA的增益谱曲线,Page 50,拉曼放大器原理,放大范围,Pump源,一个泵浦波长放大的范围有限。可以根据需要选择多个波长，进行合理叠加，即可得到任意波段的放大。如果你想放大的波长频率为f2，则入射的泵浦源选择f2+13.2THz即可,拉曼放大器内部示意图：,Page 51,放大器的增益（G）,Power meter,FRA,信号光,在EDFA中，增益G=Pout Pi

25、n,P1：关闭FRA的泵浦源测试的结果；P2：开启FRA的泵浦源测试的结果Gon-off=P2 P1,EDFA,P1,P2,G=P2 P1,P1,P2,但是在FRA中，G为开关增益，其定义及测试与EDFA有所不同：,注意在拉曼放大器中，P1、P2测试的都是输出点的光功率,信号光,Page 52,EDFA与FRA的比较,Page 53,合波器与分波器,Page 54,目前最常用的有三种器件：耦合型、介质膜型、AWG型。,耦合型,介质膜型,AWG型,合波器与分波器,Page 55,监控技术,DWDM对光监控信道有以下要求：光监控通道不限制光放大器的泵浦波长；光监控通道不限制两个光线路放大器之间的距

26、离；光监控通道不限制未来在1310nm波长的业务；线路放大器失效时光监控通道仍然可用；,Page 56,典型OSC信息的帧结构,监控通路的2Mbit/s系统物理接口应符合G.703要求。其帧结构和比特率符合G.704的规定：,Page 57,ESC技术,波分产品以前对网元进行操作、管理和维护（OAM）都是采用专用的监控信道单板OSC实现。随着技术的发展，从降低产品成本的角度出发，人们提出了利用固定帧结构业务中的开销字节进行DCC通信的思路，直接通过OTU单板的对接实现网元间的通信，这就是电监控信道（ESC）。ESC是采用随路的方式，即监控信息随主业务信号一起传送，到对端再将他们分离，这种方式不

27、再另外占用波长资源。从单板的实现原理上ESC可以细分为两种：固定帧格式DCC、调顶DCC。固定帧结构DCC又可以分为固定SDH帧结构DCC和基于G.709帧结构GCC两种。,降成本方案,Page 58,本章小结,WDM中常用的光源有哪些？它们各自的特点是什么？WDM中接收机有几种？它们的主要区别何在？EDFA的工作原理是什么？EDFA是如何引入噪声的？何为EDFA的增益锁定？何为平坦度？何为EDFA的3 I？合波分波器有几种类型？我们目前使用的是哪种？DWDM对光监控信道的要求有哪些？,Page 59,课程内容,第一章 波分复用技术概述第二章 WDM 的传输媒质第三章 DWDM的关键技术第四章

28、 WDM系统受限因素第五章 典型组网信号流,Page 60,DWDM系统受限因素,四大受限因素：衰耗、色散（色度色散和偏振模色散）、信噪比、非线性。其中衰耗用放大器解决，已不是主要问题40G对光纤传输提出了更加严格的要求，在同等物理条件下与DWDM 10G 传输系统相比，40G 有如下限制：信噪比（OSNR）劣化 4倍（6dB）、色度色散容限降低16倍、偏振模色散（PMD）劣化4倍、非线性效应变得更加明显,Page 61,OSNR的计算,“噪声指数(NF)”是描述光放大器的关键参数之一，它描述了光放大器产生的ASE噪声的相对大小：,单个放大器产生的噪声：Pase=-58+NF+G（dB）,通常

29、，我们说的信噪比是指最后一个放大器输出端的信噪比，对于输出端A点，有OSNR=Ps(A)/Pase(A)其中Ps（A）为A点信号功率；Pase（A）为A点噪声功率，它等于所有放大器的噪声功率在A点的累积值。,Page 62,OSNR计算实例,各放大器产生的自发辐射噪声为(NF约为5dB）：Pase1=Pase2=Pase3=Pase4=-58+5+23=-30(dB)=1E-3(mw)末端站输出点的总噪声功率为：Pase=(Pase1-L1+G2-L2+G3-L4+G4)+(Pase2-L2+G3-L4+G4)+(Pase3-L4+G4)+Pase4=1E(-3-3+2.3-2+2.3-3.7

30、+2.3)+1E(-3-2+2.3-3.7+2.3)+1E(-3-3.7+2.3)+1E(-3)=0.00001589+0.00007943+0.00003981+0.001=0.00113513(mw)=-29.45(dBm)末端输出点的信噪比为：OSNR=Ps(mW)/Paseh(mW)=Ps(dB)-Pase(dB)=-9-(-29.45)=20.45dB20dB因此通过计算信噪比满足系统的要求。,Page 63,OSNR计算实例,此工具得出的信噪比值（19.93dB）与用公式计算的值（20.45dB）相差不大，如果用CAS.EXE计算的值符合要求，那么实际的网络OSNR就是满足要求的。

31、注：此工具放在7.0资料光盘中：“7.0中文资料光盘05-波分产品族资料01-波分公共03-功能与特性02-仪器工具01-信噪比粗略计算工具”下。,Page 64,提高系统的OSNR：1、采用低噪声前置光放大器+高增益功率光放大器；2、采用拉曼放大器，使之与EDFA配合使用，降低NF；,降低系统的OSNR的容限：1、采用前向纠错技术FEC or EFEC or AFEC 2、使用特殊码型技术,如何提高信噪比裕量,Page 65,信号码型技术,较小的duty cycle；同等OSNR条件下更大的Q值富余度；更高的抵抗光纤色散和非线性失真的能力；更高的抵抗PDM导致的接收眼图畸变的能力；,Page

32、 66,信号码型技术,2000T bit/s*km,SuperDRZ,容量*距离,1000T bit/s*km,3000T bit/s*km,ALLRAMAN system,RZ,CSRZ,SuperCRZ,ODB,BL-PSBT,DMS,编码技术比较,SuperWDM technology,Page 67,DRZ码型技术,0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0,SuperDRZ,0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1

33、1 0,SuperDRZ,进入光纤传输前的SuperDRZ脉冲序列（红色脉冲和蓝色脉冲相位相差180度）,由于前后相邻的两个“1”脉冲相位相反，在接收机上表现的此处的光功率依然为“0”信号,SuperDRZ利用差分信号输入产生正的和负的脉冲，用以驱动MZ调制器；经过调制后的光脉冲序列（SuperDRZ编码）相邻“1”码之间的相位差180度（相位相反）。,随着光信号在光纤里的传输，光脉冲会展宽；但由于相邻的“1”码之间的相位是相反的，因此相邻的“1”码即使有重叠，反映在光强度上仍然趋于“0”。,经过一定长度光纤传输的SuperDRZ脉冲序列（红色脉冲和蓝色脉冲相位相差180度）,Page 68,

34、DRZ减少码间干扰,信号不同传输距离后的眼图,相比RZ具有更大的色散容限，可以有效减少码间干扰SuperDRZ PMD容限比RZ高,General RZ,SuperDRZ,Page 69,DRZ优秀的非线性容限,DRZ通过使用可控制的啁啾调制，继承了SuperWDM在非线性容限方面的优越性能。特殊的频率调制能够抑制非线性效应 自相位调制(SPM)、四波混频(FWM),喇曼散射(SRS)和布里渊反射(SBS)。,Page 70,FEC技术,FEC技术有带内FEC和带外FEC两种，DWDM单板主要采用带外FEC技术，带外FEC由ITU-T G.975/709标准支持。,ITU-T G.975利用R

35、S（255，239）码对SDH信号直接进行FEC编/解码；ITU-T G.709对OTN网络进行了结构描述，其中FEC开销被直接定义到了OTN网络的OTUk层。,RS（255，239）纠错前后的理论BER对比表,Page 71,FEC技术,G.709里的FEC及扩展FEC：,Page 72,FEC技术,AFEC的线速与带外FEC相同，但编码增益更高。AFEC的编码增益与EFEC相当，但线速更低，因此带宽代价较少。AFEC符合G.709标准定义的帧格式。,Page 73,WithoutFEC,In Band FEC,Out of BandFEC,AFEC,OSNR25dB,OSNR23.5dB,

36、OSNR20dB,OSNR16dB,WithoutFEC,Out of BandFEC,OSNR20dB,OSNR14dB,10G:,2.5G:,FEC对OSNR的要求,Page 74,目前降低光纤色度色散的影响主要是采用色散补偿补偿模块对光纤中的色散累积进行补偿。色散补偿主要有两种方式：1、一种是色散补偿光纤（DCF，Dispersion Compensation Fiber）法；2、一种是色散补偿光栅法，即啁啾光纤光栅(CFG，Chirped Fiber Grating)法；DWDM系统目前采用DCF来进行色散补偿,色散补偿技术,Page 75,色散补偿光纤与普通传输光纤的不同之处是它在1

37、550nm处具有负的色散系数，DCF补偿法实际上就是利用这种负色散的光纤，接入G652 光纤系统中抵消 G652 光纤的正色散。其色散系数典型值为-90ps/（nmKm），因而DCF只需在总线路长度上占G.652 光纤的长度的1/5,即可使总链路色散值接近于零。,DCF色散补偿技术,Page 76,色散受限距离=(色散容限/色散系数)+DCM补偿-(1030)(确保系统有1030公里冗余度）10G波长转换板色散容限为700ps/nm，若在G.652光纤中传输，其色散系数为 17ps/nm.km，考虑到系统的冗余度1030km，无补偿最大传输距离L=700/17-(1030)=1030km。也就

38、是说：系统传输距离超过30km时就必须加入DCM进行补偿；同理，若在G.655光纤中传输，其色散系数为4.5ps/nm.km，无补偿最大传输距离L=700/4.5=155km，考虑余量后，传输距离超过100km时必须加入DCM补偿。G.652光纤中，计算公式为：DCML-(色散容限/色散系数)-(1030)=L-(700/17)-(1030)=L-(1030)G.655光纤中，计算公式为：DCML(4.5/17)-(1030)=Lx-(1030)注：首先将G.655折算成G.652长度：Lx=L(4.5ps/17ps),DCM色散补偿规格计算,Page 77,CFG补偿技术,啁啾光纤光栅（CF

39、G，Chirped Fiber Grating），它是用紫外光经过模板照射在光纤上刻蚀而成，使得光纤内折射率呈周期性的变化。入射脉冲中不同频率的光在光栅中不同位置反射，其耦合是在两个反向传播模之间发生的。反射的时延调整到使之与光纤传输所产生的时延大小相等、方向相反。,Page 78,40G传输关键技术,Page 79,本章小结,WDM系统的受限因素主要有哪些？华为公司的色散补偿采用了哪种技术？改善信噪比的途径有哪些？,Page 80,课程内容,第一章 波分复用技术概述第二章 WDM 的传输媒质第三章 DWDM的关键技术第四章 WDM系统受限因素第五章 典型组网信号流,Page 81,华为波分网

40、络单元类型,按用途可分为：,光终端复用设备(OTM)光线路放大设备(OLA)光分插复用设备(OADM)电中继设备(REG),下面以BWS 1600G设备为例，介绍组网信号流。,Page 82,组网类型介绍,SDH,OTM,OLA,OLA,OTM,SDH,STM-16,16个,OTM16/16,120km,STM-16,16个,STM-16,8个,OTM16/16,120km,OADM16/8,链型组网：,点到点组网：,Page 83,组网类型介绍,环行组网：,Page 84,1600G组网示意图,DMX,DMX,DMX,DMX,OTU,L,OTU,L,OTU,OTU,C,MUX,MUX,MUX

41、,OTU,L,OTU,C,OTU,OTU,SC1,ITL,ITL,ITL,SC1,SC2,SC2,OADM,OADM,FIU,OTM,OLA,OADM,OTM,C,L,FIU,FIU,FIU,FIU,FIU,C,MUX,ITL,C Band Module,50GHz,50GHz,50GHz,50GHz,新的系统结构只采用C波段模块，增加一级25GHz波长间隔的Interliver，放弃了昂贵的L波段器件，支持模块化升级方式。,Page 85,1600G组网演进,OTM,REG,REG,OTM,OADM,第一阶段：点到点组网 600公里无电中继传输,OADM,ROADM,第二阶段：环形组网 20

42、003000公里无电中继传输能力降低OEO成本,第三阶段：环形/MESH组网 支持基于ROADM技术的动态网络 40005000公里无电中继传输能力,OADM,OADM,Page 86,多样化的FOADM,低成本结构简单最大16波上下,FOADM I,多层介质膜技术串行OADM,FOADM II,AWG技术并行OADM,支持在线升级100业务上下直接穿通，无需电中继 从2维至3维的扩展能力,OADM的应用目标是降低DWDM中波长转换器的成本,EREG,Page 87,FOADM组网举例,FOADM I,FOADM II,3:在每个OADM站点穿通，无需电中继,2:在FOADM I站点穿通、在F

43、OADM II站点上下,1:在每个OADM站点上下,根据节点的上下业务规模实现灵活的FOADM配置；FOADM I适用于中小节点(16)，FOADM II适用于大节点(16)；,Page 88,2维ROADM,ROADM II(Wavelength Selective Switch),适用于2维节点支持动态的波长上下和穿通100波长上下能力内置光均衡功能,Coupler,19 switch,Multi-port Mux/Demux,WSS Module,Tunable laser for colorless add,Broadband Receiver for colorless drop,R

44、OADM I(Waveblocker),更灵活的业务上下能力，Colorless ADD/Drop更方便的升级方式2D-4D-8D无损扩展能力支持MESH组网,40 switchs,Page 89,多维ROADM,Ring1,Ring2,Major Hub nodes,灵活的光层能力跨环组网实现自动波长连接，消除光Hub点人工跳纤方式。从2维向多维的在线升级（最大支持8维）通过光层穿通的方式减少中继消除昂贵的电中继级联的成本,Page 90,灵活的ROADM组网,汇聚型 OADM节点 2维节点 低的波长上下率 上下业务在本地终结 基本无重构需求,ROADM(WSS),OADM/ROADM(WB),汇合型 OADM节点 低的波长上下率 与3-5个节点连接 具有远程重构和管理需求,主核心节点 高的波长上下率 可能有重构需求 与多个节点连接,Page 91,本章小结,ROADM的种类有哪些？,