光纤通信课件第七章.

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1、 光纤通信光纤通信 第第7 7章章 光纤通信新技术光纤通信新技术 1 光纤通信光纤通信 本章内容、重点和难点本章内容、重点和难点 本章内容 DWDM技术的概念及系统结构。 光接入网的概念及相关的接入技术。 相干光通信技术。 光弧子通信技术。 全光通信网。 本章重点和难点 DWDM技术。 光接入技术。 全光通信网。 第第6 6章章 SDHSDH技术技术 2 光纤通信光纤通信 学习本章目的和要求 掌握DWDM技术及系统结构。 了解光接入的原理，掌握光接入网的相关技术。 了解相干光通信及光弧子通信的基本概念。 了解全光网的概念。 第第6 6章章 SDHSDH技术技术 3 光纤通信光纤通信 7.1 D

2、WDM7.1 DWDM技术技术 介绍：DWDM的原理 DWDM关键技术和实现方式 传输媒质（也就是光纤）的种类和特性 DWDM系统组网 4 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 1DWDM技术产生背景 传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用（SDM）和时 分多路复用（TDM）两种方式。 （1）SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量， 传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。 （2）TDM是比较常用的扩容方式，从PDH的一次群至四次群 的复用，到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的复用。 但达到一定的速率等级时，会受到器

3、件和线路等特性的限制。 DWDM技术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。 5 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 2DWDM原理概述 DWDM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。 通常把光信道间隔较大（甚至在光纤的不同窗口上）的复 用称为光波分复用（WDM），而把在同一窗口中信道间隔较小 的WDM称为密集波分复用（DWDM）。 DWDM系统的构成及光谱示意如图7-1所示。 6 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 图7

4、-1 DWDM系统的构成及频谱示意图 7 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 3DWDM工作方式 （1）双纤单向传输 双纤单向传输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。如图7-2所示， 图7-2 双纤单向传输的DWDM系统 8 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 （2）单纤双向传输 单纤双向传输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波长上。 图7-3 单纤双向传输的DWDM系统 9 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 （3）光

5、信号的分出和插入 通过光分插复用器（OADM）可以实现各波长的光信号在中 间站的分出与插入，即完成上/下光路，利用这种方式可以完成 DWDM系统的环形组网。 图7-4 光信号的分出和插入传输 10 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概述概述 4DWDM的应用形式 有开放式DWDM和集成式DWDM。 开放式DWDM系统采用波长转换技术，将复用终端的光信号 转换成符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。 集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求复用终端 的光信号符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。 11 光纤通信光纤通信 7.1.1 DWDM7.1.1 DWDM概

6、述概述 5DWDM的优越性 （1）超大容量 （2）对数据“透明” （3）系统升级时能最大限度地保护已有投资 （4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性 （5）可兼容全光交换 12 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 1DWDM器件 DWDM器件分为合波器和分波器两种，如图7-5所示。 合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。 分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。 图7-5 DWDM器件 13 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 2DWDM的几种网络单元类型 DWDM设备可分为光终端复用器

7、（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。 以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网单元的作用。 （1）光终端复用器（OTM） 在发送方向，OTM把波长为116（或32）的STM-16信号经 合波器复用成DWDM主信道，然后对其进行光放大，并附加上波 长为s的光监控信道。 在接收方向，OTM先把光监控信道取出，然后对DWDM主信道 进行光放大，经分波器解复用成16（或32）个波长的STM-16信 号。OTM的信号流向如图7-6所示。 14 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 图7-6 OTM信号流向图

8、15 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 （2）光放大器（OLA） 每个传输方向的OLA先取出光监控信道（OSC）并进行处理， 再将主信道进行放大，然后将主信道与OSC合路并送入光纤。如 图7-7所示。 图7-7 OLA信号流向图 16 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 （3）光分插复用器（OADM） OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA 将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光 信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元 直接插入主信道，再经功率放

9、大后插入本地光监控信道，向远端 传输。以MR2为例，其信号流向如图7-8所示。 17 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 图7-8 静态OADM（32/2）信号流向图 18 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 （4）两个OTM背靠背组成的光分插复用器 用两个OTM背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM，如 图7-9所示。 图7-9 两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图 19 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 （5）电中继器（REG） 以STM-16信号的中继为例，其

10、的信号流向如图7-10所示。 图7-10 电中继器（REG）的信号流向图 20 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 3DWDM网络的一般组成 （1）点到点组网 DWDM的点到点组网示意图如图7-11所示。 （2）链形组网 DWDM的链形组网示意图如图7-12所示。 （3）环形组网 DWDM环形组网示意图如图7-13所示。 图7-11 DWDM的点到点组网示意图 21 光纤通信光纤通信 7.1.2 DWDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 图7-13 DWDM的环形组网示意图 图7-12 DWDM的链形组网示意图 22 光纤通信光纤通信 7.1.2 D

11、WDM7.1.2 DWDM系统结构系统结构 4DWDM网络的保护 点到点线路保护主要有两种保护方式 一种是基于单个波长、在SDH层实施的1+1或1N的保护； 另一种是基于光复用段上的保护，在光路上同时对合路信号进 行保护，这种保护也称光复用段保护（OMSP）。 另外还有基于环网的保护。 23 光纤通信光纤通信 7.2 7.2 光接入技术光接入技术 以前的接入网主要是铜缆网，携带的业务主要是电话业务。 铜缆网的故障率很高，维护运行成本也很高，为了减少铜缆 网的维护运行费用和故障率，光接入网技术应运而生。 24 光纤通信光纤通信 7.2.1 7.2.1 光接入网的基本概念光接入网的基本概念 1光接

12、入网基本概念及位置 所谓接入网就是指端局到用户环路之间的所有机线设备，通 常又称为用户网，如图7-14所示。 光接入网（OAN）是指本地交换机或远端交换模块与用户设 备之间采用光传输或部分采用光传输的系统。 图7-14 接入网在电信网中的位置 25 光纤通信光纤通信 7.2.1 7.2.1 光接入网的基本概念光接入网的基本概念 2OAN的优点与功能 （1）减少网路的维护运行费用，降低故障率。 （2）利于开发新业务，特别是宽带多媒体业务，加强竞争力 ，提高业务收入。 （3）大大延长传输距离，扩大交换机的覆盖范围。 （4）引入OAN后，连接到用户设备的双绞线或同轴电缆段的长 度很短，可实现宽带传输

13、，充分利用现有的巨大的网络投资。 功能：OAN可为企事业单位和居民住宅用户服务；OAN工作 于多厂家、多类型交换机环境；OAN能提供所有原来铜缆网所提 供的业务（主要是2Mbit/s以下速率的业务），并能升级提供图像 和数据等宽带业务。 26 光纤通信光纤通信 7.2.1 7.2.1 光接入网的基本概念光接入网的基本概念 3OAN的参考配置 图7-15所示的是OAN的参考配置。可见，光接入网又可定义 为：共享同一网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入 链路，由光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）、光网络单元 （ONU）及适配功能（AF）组成，可能包括若干与同一OLT相连 的ODN。

14、OLT的作用是为OAN提供网络侧与本地交换机之间的接口，完 成电/光转换，并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信。 ODN的功能是完成光信号功率的分配。 ONU的作用是提供远端用户侧接口，完成光/电转换。 AF为ONU和用户设备提供适配功能。 27 光纤通信光纤通信 7.2.1 7.2.1 光接入网的基本概念光接入网的基本概念 图7-15 OAN的参考配置 28 光纤通信光纤通信 7.2.2 7.2.2 无源光网络（无源光网络（PONPON） 1无源光网络（PON）的应用类型与组网 应用类型：按ONU所处的位置不同，可将PON分为3种基本的 应用类型，光纤到路边（FTTC），光纤到大楼（FTTB），光纤 到家（FTTH）和/或光纤到办公室（FTTO）。如图7-16所示。 图7-16 PON基本应用类型 29 光纤通信光纤通信 7.2.2 7.2.2 无源光网络（无源光网络（PONPON） 组网： PON的组网有 总线结构、树形结构、星 形结构和混合结构。如图 7-17所示，图中SP是光分 支器，一个OLT一般能带 500个用户，一个ONU可 带4、16、32、64个用户 。 图7-17 无源光网络的组网 30 光纤通信光纤通信 7.2.2 7.2.2 无源光网络（无源光网络（PONPON） 2PON的业务支持能力 PON可支持