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1、1 1波分复用波分复用1. 1. 概述概述 2. DWDM2. DWDM技术技术3. DWDM3. DWDM组网组网2 2一 概 述InternetInternet骨干网的业务骨干网的业务 量几乎每量几乎每6 69 9个月翻一番，个月翻一番， 比著名的比著名的CPUCPU性能进展性能进展moremore定律定律 （1818个月左右翻番）快个月左右翻番）快2 23 3倍倍话音业务话音业务数据业务数据业务宽带综合宽带综合业务业务 数据业务数据业务爆发性爆发性增长增长3 3容量的需求容量的需求2502001501005001151352IP23106250 话音话音和IP通信量的增长情况1996 1
2、997 1998 1999 2010 202010584 4 TbitTbit技术到干线网技术到干线网2121世纪的传输世纪的传输 GbitGbit技术到办公室技术到办公室/ /家庭家庭 MbitMbit技术到个人技术到个人5 5扩容的选择扩容的选择空分复用空分复用SDM(Space Division Multiplexer) 时分复用TDM(Time Division Multiplexer) 波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexer)TDMTDM和和WDMWDM技术合用技术合用6 6DWDMDWDM技术特点技术特点vv高容量：高容量：可以充分利用光纤的
3、巨大带宽资源，使传输可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍容量比单波长传输增加几倍至几十倍vv低成本：低成本：在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本生器，大大降低传输成本vv透明性：透明性：与信号速率、格式无关与信号速率、格式无关, , 是引入宽带新业务是引入宽带新业务（例如（例如CATV ) CATV ) 的方便手段的方便手段vv波长路由：波长路由：利用利用WDMWDM选路实现网络交换和恢复从而选路实现网络交换和恢复从而实现未来透明的、具有高度生存性的光联网实现未来透明的、具有高度生存性的光联网7 7
4、采用WDM前的扩容8 8采用WDM后的扩容9 9TXEDFAEDFATXTXTXTXTXTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTX40km40km40km40km40km40km40km40km40km1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1
5、310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 R
6、PTR1310 RPTRTXTX1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTR1310 RPTRTXTXTXTXTXTXTXTXTX TXM U X120 km120 km120 kmWDM+EDFA 革新了光纤传输D E M10101310nm/1550nm窗口的波分复用仍用于接入网，但很少用于长距离传输1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络波分复用技术的发展波分复用技术的发展1111二二 DWDMDWDM技术技术1212DWDMDWDM系统的分类系统的分类以以信道速率信
7、道速率分类：分类：2.5Gbit/s 2.5Gbit/s 、10Gbit/s10Gbit/s及混合速率及混合速率以以信道承载信道承载业务类型业务类型分类：分类：PDHPDH、SDHSDH、ATMATM、IPIP或混合业务等或混合业务等以以信道数信道数分类：分类：4 4 、8 8 、1616 、3232 等等以以系统接口系统接口分类：分类：集成式或开放式系统集成式或开放式系统1313开放式和集成式系统结构开放式和集成式系统结构1414开放式4波、8波、16波、32波WDM系统1515集成式4波、8波、16波、32波WDM系统1616波长转换波长转换(Wavelength Convertion)(
8、Wavelength Convertion)开放式系统的关键技术开放式系统的关键技术-1717DWDMDWDM系统的五大组成部分系统的五大组成部分 合波和分波无源部分合波和分波无源部分o 信道隔离度高的光解复用器 发射和接收有源部分发射和接收有源部分o 特定波长和波长稳定、色散容限大的激光器发射源o 能容忍一定SNR信号的光接收机 光传输和光放大光传输和光放大o 小色度色散系数光纤o 增益平坦和增益锁定的EDFA光放大器 光监控信道光监控信道o 1510nm DWDMDWDM系统网管系统网管o 光传送网分层模型 1818光纤衰耗1919传输使用的三种不同类型的单模光纤传输使用的三种不同类型的单
9、模光纤G.652G.652单模光纤（单模光纤（NDSFNDSF）G.653G.653单模光纤（单模光纤（DSFDSF）G.655G.655单模光纤（单模光纤（NZ-DSFNZ-DSF）常规G.655 大有效面积G.6552020三种光纤色散情况比较三种光纤色散情况比较2121大多数已安装的光纤大多数已安装的光纤低损耗低损耗 大色散分布大色散分布 大有效面积大有效面积色散受限距离短色散受限距离短2.5Gb/s2.5Gb/s系统色度色散受限距离约系统色度色散受限距离约600km600km10Gb/s10Gb/s系统色度色散受限距离约系统色度色散受限距离约34km34kmG.652+DCFG.652
10、+DCF方案升级扩容成本高方案升级扩容成本高结论结论: : 不适用于不适用于10Gb/s10Gb/s以上速率传输，但可应用于以上速率传输，但可应用于 2.5Gb/s2.5Gb/s以下速率的以下速率的DWDMDWDM。G.652G.652单模光纤（单模光纤（NDSFNDSF）2222低损耗低损耗 零色散零色散 小有效面积小有效面积 长距离、单信道超高速长距离、单信道超高速EDFAEDFA系统系统四波混频（四波混频（FWMFWM）是主要的问题，）是主要的问题，不利于不利于DWDMDWDM技术技术结论结论: : 适用于适用于10Gb/s10Gb/s以上速率单信道传输，但不适以上速率单信道传输，但不适
11、 用于用于 DWDMDWDM应用，处于被市场淘汰的现状。应用，处于被市场淘汰的现状。G.653单模光纤（DSF）2323 在在153015301565nm1565nm窗口有较低的损耗窗口有较低的损耗 工作窗口较低的色散，一定的色散抑制了非线性效应（工作窗口较低的色散，一定的色散抑制了非线性效应（ 四波混频）的发生。四波混频）的发生。 可以有正的或负的色散可以有正的或负的色散海底传输系统海底传输系统 正色散正色散SPMSPM效应压缩脉冲，负色散效应压缩脉冲，负色散SPMSPM效应展宽脉冲。效应展宽脉冲。 为为DWDMDWDM系统的应用而设计的系统的应用而设计的G.655G.655单模光纤（单模光
12、纤（NZ-DSFNZ-DSF）结论结论: : 适用于适用于10Gb/s10Gb/s以上速率以上速率DWDMDWDM传输，传输，是未来大容量传输，是未来大容量传输，DWDMDWDM系统用光纤的理想选择。系统用光纤的理想选择。2424EDFAEDFA在线路中的应用在线路中的应用合 波 器分 波 器功率放大器功率放大器前置放大器前置放大器线路放大器线路放大器2525光线放(OLA)增益增益G=2025dBG=2025dBPout=+17dBmPout=+17dBm增益增益G=2025dBG=2025dBPin=-28dBmPin=-28dBmATT增益增益G=25G=25、30/33dB30/33d
13、BPout=+17dBmPout=+17dBm增益G=3035dBPout=+17dBm光功放(OBA)光预放(OPA)OBAOPAOBAOLAOPA2626 半导体光放大器（SOA） 掺铒光纤光放大器（EDFA） 掺镨光纤光放大器（PDFA） 激光拉曼光放大器(SRA)1550EDFA增益窗口 30nm 60nm光 放 大 器 增 益光 纤 衰 减除去 OH 峰外 300nm低损耗窗口波长nm8501310PDFASOASRA光放大器技术的发展EDFA增益窗口 30nm 60nmPDFASOASRA2727发射和接收有源部分发射和接收有源部分2828中心波长和中心频率中心波长和中心频率196
14、.0199.0195.0194.0193.0192.0191.015051510153015351540154515501555156015651570OSC信道151010nmC-BandL-Band(THz)(nm)中心频率(中心波长)偏差n/5，n为光信道间隔标称中心频率或波长是以193.1THz（1552.52nm)为中 心、间隔为100GHz的整数倍。DWDMDWDM系统对光发射和光接收的系统对光发射和光接收的 基本要求基本要求2929中中心心波波长长和和中中心心频频率率3030光发送机光发送机光谱特性光谱特性 121-XdB发光二极管（LED ）121-XdB121-XdB多纵模激
15、光器（MLM ）单纵模激光器（SLM ）3131温度反馈控制温度反馈控制T(C)(nm)对于1.5m DFB激光器，波长 温度系数约为13GHz/C管芯温度和波长关系曲线0 TEC温度控制器TEC温度 控制电路0激光输出温度传感器激光器管芯波长控制技术波长控制技术之一之一 3232 直接调制方式直接调制方式输出功率正比于调制电流；输出功率正比于调制电流；简单、损耗小、价廉；简单、损耗小、价廉；使用使用FPFP或或DFBDFB激光器二极管；激光器二极管； 随调制速率增高，模数增加，激光器谱线展宽（啁啾）。随调制速率增高，模数增加，激光器谱线展宽（啁啾）。限制使用在限制使用在 2.5Gbps 高速率传输调制方式调制方式温度波长 控制电路3434光接收机光接收机 工作波长范围的响应度对SNR的灵敏度3535光接收机光接收机接收机必须承受的影响：信号畸变噪声串扰3636光转发器（光转发器（TransponderTransponder）* 以目前工艺水平的组件比特率可达40Gbit/s * 消光比得到改善，并可用外调制对信号进行整形 * 高SNR * 与偏振无关 * 操作简单O/E/O波长转换器3737合波和分波无源部分合波和分波无源部分3838波分复用器分类：980/1550、1480/1550泵浦/信号波分复
