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1、摘摘 要要本文从密集波分复用（）技术的概念入手，介绍光放大技术、功率均衡技术、光合波与分波技术,光纤技术，克服色散技术，节点技术，网络管理技术。增益均衡用的光纤光栅是一种长周期光纤光栅。其光栅周期一般为数百微米。其损耗峰值波长和半功率点宽度可以由紫外光照射量或光栅长度来控制。因此，通过多个长周期光栅组合，可以构成具有与 EDFA 增益波长特性相反的增益均衡器。使用该技术，在 1528nm 到 1568nm 的 40nm 带宽内，可以实现增益偏差在 5%以内的带宽增益平坦的 EDFA。光纤技术光纤技术这里所说的“光纤技术”是指在进一步研究掺铒光纤特性的基础上，通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组
2、合来改变掺铒光纤的特性，从而改善掺铒光纤放大器（EDFA）的增益特性。光纤技术除了改善增益特性外，还可改善 EDFA 的噪声特性和扩宽增益带宽。（1） 掺铝的 EDF，是在光纤中除了掺铒外还掺入一定的铝，改变玻璃的组成成份，迫使铒的放大能级分布改变，加宽可放大的频率范围。普通的以硅光纤为基础的掺铒光纤放大器 EDFA 的增益平坦区很窄，仅在 1549nm 至 1561nm 之间，大约 12nm 的范围，通过掺铝，可以将平坦区的范围扩展为 1540nm 到 1560nm。（2）氟化物 EDF，是在 EDF 中掺入一定比例的氟化物，使用这种光纤制作的光放大器，可以将增益的平坦区的波段扩展到 153
3、01560nm，在这 30nm 的区域内，增益的平坦度达到 15dB。（3）掺铒碲化物光纤，是在 EDF 中掺入一定比例的碲化物。使用这种光纤制作的光放大器，可放大的频带特别宽，而且与石英系光纤的其他掺铒光放大器相比，频带向长波长一侧移动。（4）掺钇 EDF，是在掺铒光纤中加入一定比例的钇（Y） ，由于钇（Y）可以作为铒的激活剂，以工作 792nm 附近的光源作为泵浦源，制成铒/钇光纤放大器在1544nm 到 1561nm 波段的 17nm 带宽内，可以获得 05dB 以内的增益平坦度，输出功率大于+26dBm，噪声系数小于 5dB。（5）混合型 EDFA，是使用不同掺杂材料的光纤进行组合，制
4、作混合型EDFA。这种组合方式，不仅可以提高设计的自由度，而且还可以使增益平坦度、噪声特性、放大效率均达到最佳。在 DWDM 光传送网络中，应根据系统使用的信道数、系统的要求来选择使用不同种类的光放大器，要求越高性能越好的 EDFA 成本也越高。一般对于 8 个信道 600km 长度的 DWDM 系统，使用掺铝 EDFA 的较多。克服色散的技术克服色散的技术在 1550nm 波长附近，G652 光纤的色散典型值为 17ps/nmkm。当光纤的衰减问题得到解决以后，色散受限就变成了决定系统传输距离的一个主要问题。DA技术即色散容纳技术，就是通过一些技术手段减少或消除色散的影响。一般来说，主要使用
5、以下的几种解决方法。压缩光源的谱线宽度光源的谱线越宽，光纤色散对光脉冲的展宽越大。因此通过选用频率啁啾系数小的激光器，可以减少传输线路色散的影响。频率啁啾是单纵模激光器才有的系统损伤。减少光源啁啾系数的一个有效的方法是，减少外调制的激光器，它是由一个恒定光源和一个光调制器构成的，通过使用恒定光源，避免了直接调制时激励电流的变化，从而减少了光源发出光波长的偏移，达到降低频率啁啾系数的目的。目前在 WDM 系统中，几乎所有的光源使用的均为外调制激光器，可以在不采用其他色散调节技术的情况下，在 G652 光纤上开通 25Gbit/s 系统无再生中继传输 600km 以上。色散补偿光纤的运用色散补偿光
6、纤（DCF）是一种特制光纤，其色度色散为负值，恰好与 G652光纤相反，可以抵消 G652 常规光纤色散的影响。通常这类光纤的典型色散系数为90ps/（nmkm） ，因而 DCF 只需在总线路长度上占 G652 光纤的长度的1/5，即可使总链路色散值接近于零。通常认为采用 DCF 来进行色散补偿是一种十分简单易行的无源补偿方法，特别是对于波分复用系统，其成本可以由多个波长的系统分担，更显其优越性。3选用新型的光纤由于 G652 光纤出现的比较早，铺设的较多，因此 WDM 技术比较多地考虑如何利用该光纤扩容的技术。现在新布放的光纤多为更加适合于 WDM 光传输的G655 光纤或大有效面积（LEA
7、F）光纤。G655 光纤的零色散点在 1550nm 窗口中间，使该窗口的色散系数和衰减系数均更加适合于 DWDM 技术的应用。光合波与分波技术光合波与分波技术光合波与分波器在超高速、大容量波分复用系统中起着关键作用，其性能的优劣对系统的传输质量有决定性影响。合波与分波器性能指标主要插入损耗和串扰，WDM 系统对其要求是：（1）损耗及其偏差小；（2）信道间的串扰小；（3）低的偏差相关性。DWDM 系统中常用的光合波分波器主要有介质薄膜干涉型、释放光栅型、星型耦合器及光照射光栅、阵列波导光栅等。节点技术节点技术WDM 光传送网中的节点分为光交叉连接（OXC）节点、光分插（OADM）节点和混合节点（
8、同时具有 OXC 和 OADM 功能的节点） 。OXC 节点的功能类似于 SDH 网络中的数字交叉连接设备（DXC） ，只不过是以光波信号为操作对象在光域上实现的，无需进行光电/电光转换和电信号处理。OXC 主要由交叉连接矩阵、波长转换接口以及管理控制单元等模块组成。OXC 在未来的全光通信网络中，起着十分重要的作用，甚至可以说，它是真正意义的网络节点。当光缆中断或节点失效时，OXC 能自动完成故障隔离、重选路由、重新配置网络节点。当业务发展需要对网络结构进行调整时，OXC 可以简单迅速地完成网络的调度和升级。同样地，OADM 节点的功能类似于 SDH 网络中的数字分插复用设备（ADM） ，它
9、可以直接以光波信号为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下。网络管理技术网络管理技术1网络及其各组成系统的电气特性的监测，包括对光信号功率变化与波长的稳准度、系统噪声与非线形效应、系统的传输色散与衰减、系统各单元部件的接口状态等的监测，还包括对网络的部件单元工作状态的控制等。2网络的故障监测与保护自愈管理，包括局部或全局的故障诊断和故障节点或路由隔离、自适应时保护倒换和网络自愈、重构的实现控制等。3网络传输结构管理，包括波长路由管理、波长变换的控制管理等，这是光域内实现网络无阻塞连接和重构的关键。关键词关键词：密集波分复用 关键技术 光放大技术、功率均衡技术、光合波与分波技术
10、节点技术 铁路 工程设计 目目 录录第一章 前 言.1第二章 铁路 DWDM 的关键技术.22.1 光放大技术 .22.2 功率均衡技术.32.3 光合波与分波技术.32.4 节点技术 .32.5 光纤技术2.6 克服色散技术2.7 网络管理技术第三章 铁路 DWDM 系统设计的主要考虑因素.43.1 设备选择.43.1.1 光纤.43.1.2 终端设备.43.1.3 DWDM 设备.43.2 DWDM 系统的网络结构.63.3 光纤段跨距和衰减.73.4 光接收信噪比.7第四章 京九铁路 DWDM 系统的设计.84.1 铁路 DWDM 系统的构成.84.2 各项指标的计算分析.84.2.1
11、色散.84.2.2 衰耗.94.2.3 光信噪比(OSNR)的计算.9第五章 结论.10参考文献.10第一章 前 言在通信事业飞速发展的今天,各种新型的电信业务,如个人通信业务、商业数据、Cable-TV、视频点播及日益壮大的网络,对传输容量的需求与日俱增。在不久的将来,话音与数据的比例会从 1:0.4 变为 1:20,这需要数倍甚至数十倍地增加系统容量。面对这一需求,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上百倍的 DWDM 技术应运而生,它解决了传输宽带紧张这一“瓶颈”问题,成为当今电信网发展的新热点。所谓技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同将光纤的低损
