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1、.摘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合来改变掺铒光纤的特性，从而改善
2、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15301560nm，在这30nm的区域内，增益的平坦度达到15dB。（3）
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
4、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
5、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
6、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（LEAF）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
7、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（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
8、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
9、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：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节点技术铁路工程设计.38目录第一章前言6DWDM原理概述8第二章DWDM9DWDM系统的分类10DWDM系统按一根光纤中传输的光通道是单向的还是双向的可以分成单纤单向和单纤双向两种，按DWDM系统和客户端设备之间是否有光波长转换单元OTU分成开放式和集成式两种。10DWDM特点12DWDM的好处13D
10、WDM相关设备14DWDM原理16第三章铁路DWDM的关键技术193.2功率均衡技术213.3光合波与分波技术223.4节点技术22第四章DWDM系统设计的主要考虑因素264.1设备选择264.1.1光纤264.1.2终端设备284.1.3设备284.3光纤段跨距和衰减324.4光接收信噪比32第五章京九铁路DWDM系统的设计335.1京九铁路DWDM系统的构成335.2各项指标的计算分析335.2.3光信噪比(OSNR)的计算34第六章结论35DWDM系统结构分析35优点35参考文献38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
11、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）不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同特定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输，在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些
12、不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。为了区别于传统的系统，人们称波长间隔更紧密的系统为密集波分复用系统（）。目前，技术已成为通信网络带宽高速增长的最佳解决方案，今后无论是广域网、城域网还是接入网，都将以系统为传输平台，基于的光传送网将构成整个通信网的基础物理层，因此了解和掌握技术，把它更好地应用到传输网络的建设中就变得更为迫切。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，允许各载波信道在光纤内同时传输。与通用的单信道系统相比，DWDM不仅极大地提高了网
13、络系统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接人多种业务。通常把光信道间隔较大的复用称为光波分复用(WDM)，再把在同一窗口中信道问隔较小的复用称为密集波分复用(DWDM)。随着科技的进步，现代的技术甚至可以实现波长间隔为零点几个纳米级的复用，因此把波长间隔较小的8个波、16个波、32乃至更多个波长的复用称为DwDM。发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器(掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率)，再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可
14、以根据情况决定有或没有光线路放大器，到达接收端经光前置放大器(主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离)放大以后，送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。DWDM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，允许各载波信道在光纤内同时传输。与通用的单信道系统相比，密集WDM（DWDM）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，而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接入多种业务更使得它的应用前景十分光明。在模拟载波通信系统中，为了充分利用电缆的带宽资源，提高系统的传输容量，通常利用频分复用的方法。即在同一根电缆中同时传输若干个信
15、道的信号，接收端根据各载波频率的不同利用带通滤波器滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。事实上，这样的复用方法在光纤通信系统中是非常有效的。与模拟的载波通信系统中的频分复用不同的是，在光纤通信系统中是用光波作为信号的载波，根据每一个信道光波的频率（或波长）不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，从而在一根光纤中实现多路光信号的复用传输。由于目前一些光器件（如带宽很窄的滤光器、相干光源等）还不很成熟，因此，要实现光信道非常密集的光频分复用（相干光通信技术）是很困难的，但基于目前的器件水平，已可以实现相隔光信道的频分复用。人们通常把光信道间隔较大（甚至在光纤不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM），再把在同一窗口中信道间隔较小的DWDM称为密集波分复用（DWDM）。随着科技的进步，现代的技术已经能够实现波长间隔为纳米级
