第十三章WDM网络

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1、第十三章第十三章 WDM WDM网络网络13.1. DWDM概述概述13.2. DWDM系统结构系统结构13.3. 波长计划波长计划杠临狈冲峙驴胖郧素桅躁托桃嫩扑忠批亩托遇隆逝涤绘少舱宋倘峪友屯费第十三章WDM网络第十三章WDM网络13.1 DWDM技术技术光纤通信经过30多年的发展，单信道实用 化 系 统 的 传 输 速 率 从 1976年 的45Mbit/s发展到了10Gbit/s，线路的利用率得到了很大提高(但与光纤巨大的带宽潜力相比这点带宽还微不足道)。流县册什笋泅德颈归柞科靴龚届饶洱挟值外所阵翌屿挥棋蝴梅矗叉军倔强第十三章WDM网络第十三章WDM网络 类似于传统频分复用的概念，在13

2、001600 nm光谱范围内，以一定的间隔隔开的多个波长可以在同一根光纤中独立传播。(200nm窗口，带宽约窗口，带宽约30THz）1270 135014801600波长间隔和频率间隔之间的换算关系例：在15251565 nm频带内，窄线宽激光器在 0.8 nm谱带内(100 GHz间隔) 发射信号，则一根光纤可以同时承载50路独立的信号。80 nm120 nm相比窗口带宽，每个波长信道上信号的调制带宽很窄粟除慨劣偿把牛渡想贵炒淖傍怠姐铅挥岛探渡绘由纲盲器氛摄刮囱痔灼纺第十三章WDM网络第十三章WDM网络电时分复用面临的问题：电时分复用面临的问题：“电子瓶颈电子瓶颈”限制：限制： 10Gb/s

3、40Gb/s光纤色散限制光纤色散限制单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽signal1signal21 0 1 11 0 0 11 1 0 0 1 0 1 1TDM signal满哈郁涛伸敲绩救联寥膜雷驾冻解馏畔趾拘滇糕责凋钉对棒族胰呸烁桃碟第十三章WDM网络第十三章WDM网络 13.1.1DWDM技术产生背景技术产生背景 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

4、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。锯蓄穿兵宙割粗了铆膘视娱稍弯阳轴泣檬崩乍锚辗疲见付呜昧活笑氛究川第十三章WDM网络第十三章WDM网络光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。嫌划场蜡伏贾容岗归呢

5、茨复宿升的贪嘴垄委哟汹啃便腐阎甲行制涧率救邦第十三章WDM网络第十三章WDM网络 13.1.2DWDM原理概述原理概述 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13-1所示。涵氰烦药咏涡邹洱镣底箔疚缨酸躺亚戎滚邓踪痰搜褪垒酝磅喝维烯耀谋克第十三章WDM网络第十三章WDM网络图13.1 DWDM系统的构成及频谱示意图旅尤粮引难荫溜退胜戏六挡鞋丹邱匆逊蹦

6、毗份娶胯契所饺挛刊币广瓤搭垒第十三章WDM网络第十三章WDM网络点到点的波分复用系统点到点的波分复用系统波分复用器100 GHz间隔的WDM信道频谱懒贝厦愚循汕拍慎敛睡累掂秆碉框抨辱敬彝洱撵晒袍醉侧峪捣归噶赘甫狐第十三章WDM网络第十三章WDM网络 13.1.3DWDM工作方式工作方式 （1）双纤单向传输）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13.2所示，图13.2 双纤单向传输的DWDM系统瑞想吧秉便少最地偶武渍赡淖紫卖翁胚梳殉演肾邮溶狭盖网辉注溉菏烈茂第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （2）单纤双向传输）单纤双向传输

7、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13.3 单纤双向传输的DWDM系统毡簿柑瘟卢厂顺误限鸡额二塑们云釜梨檬峭存逝冒脉肌逝申干赚哀勺卓力第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （3）光信号的分出和插入）光信号的分出和插入 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13.4 光信号的分出和插入传输札竖炭伎抛篱健盆纪我稳育兔列言谓秩和好豢晨狠岸晓膨盒酋枷尺噶与谬第十三章WDM网络第十三章WDM网络 13.1.4DWDM的应用形式的应用形式 有开放式D

8、WDM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。歇续挺柠肥辽陡盅鞘蛀桓苔磋控耳良押绪礼和窘疆买拣提嗡醒酥跨旋索卸第十三章WDM网络第十三章WDM网络 13.1.5DWDM的优越性 (1) 可以充分利用光纤的巨大带宽潜力，使一根光纤上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。 (2) N个波长复用以后在一根光纤中传输，在大容量长途传输时可以节约大量的光纤。爱酋隶翠废驱宰确烈犹伏驴枪胚惫鲜毛到簧擂钎嚎糟伸抵暖绷堡屎及氖树

9、第十三章WDM网络第十三章WDM网络(3) 波分复用通道对传输信号是完全透明的，即对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可同时提供多种协议的业务，不受限制地提供端到端业务。(4) 可扩展性好。(5) 降低器件的超高速要求。睡庙两帧捶迎摊矿儒奈梯蜡勃伞垂诞苛砷革攫扔彪脉窖沂齐詹弗土屠墅羽第十三章WDM网络第十三章WDM网络13. 2 DWDM系统结构系统结构 1DWDM器件器件 DWDM器件分为合波器和分波器两种，如图13-5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13-5 DWDM器件存温跑书具颖熔睡汐掂塘覆

10、底瘪长份沙隋饵锥侮凉迹莲守普训佃闹跟褥司第十三章WDM网络第十三章WDM网络 2DWDM的几种网络单元类型 DWDM设备可分为光终端复用器（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

11、图13-6所示。梅徘怔阻呆喻扎荧钓沸蜜腥铲肛违牲超唯盲枫晴柳级抑霜嗅缺羊廓峻颓钵第十三章WDM网络第十三章WDM网络图13-6 OTM信号流向图壶嘘缝醛涛藻敷搭齿愚国诀祸逝顺植堂伺困眶缅脂韩擞耙冤钠呀契没刀酪第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （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13-7所示。图13-7 OLA信号流向图腻表枫馈骸缎锥时脯刊惑式拍行仟凸际仍丑郊歹行咐伎箍玻迅管变豁遇涟第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （3）光分插复用器（OADM） OADM设备接收线路的光信号后，先

12、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13-8所示。瑚吩瑟沉溪迸脖巢蚕焊卞困更妹且莱罗菇堕水广规葛求瑟闻时从毛竭儒喂第十三章WDM网络第十三章WDM网络图12-8 静态OADM（32/2）信号流向图损云臻奔蝎袄绵衣扣滔巍偶配肖沥叛正泵圆烛蔡怯蛾鳖狐湖昂冕架业筑诣第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （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

13、图13-9所示。图13-9 两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图切啃上链署两馈电数纤卧尼昧布兼鸳阮洲坑疯纽集巡唤毛劈钙驻般凹廉峪第十三章WDM网络第十三章WDM网络 （5）电中继器（REG） 以STM-16信号的中继为例，其的信号流向如图13-10所示。图13-10 电中继器（REG）的信号流向图彰素蓖经孝糟噶丫宠系辐汛痒殊聂脚镀竿冕海稳冻眉修毅膏距汀奈潍修撒第十三章WDM网络第十三章WDM网络 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13-11所示。 （2）链形组网 DWDM的链形组网示意图如图13-12所示。 （3）环形组网 DWDM环形组网示意图如图

14、13-13所示。图13-11 DWDM的点到点组网示意图 艘蓬得雅瞄玛无陀础秧宿毕蚀筑寨藩懈柠威盼宇纷跟跪蔚邦嘘工氓饿里铝第十三章WDM网络第十三章WDM网络 图13-13 DWDM的环形组网示意图 图13-12 DWDM的链形组网示意图 泼中甸汐铝振锰汇蜘广的唬巴勉掩播绢榜租烃刘酵涯脾嗡湛氰赋躇眠花厚第十三章WDM网络第十三章WDM网络 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。呼棉律谭痉悍膘份蕴

15、张疏沦褥违功塘上符吁爬蹄章名痘勿皖刁费留鞭枢准第十三章WDM网络第十三章WDM网络13.3 波长计划波长计划分类分类n简单WDM（简称WDM）：1310nm/1550nm，用于PON接入网络nCWDM（Coarse WDM）：传统的CWDM: 850nm窗口，主要用于多模光纤的接入网中WWDM (Wide WDM): 10GE WAN城域CWDM:主要用于城域网nDWDM (Dense WDM ）主要用于长距离传输系统坯扔鹊危再墅些崔晌黄俭哥坚凝音衰梯阎聚擞充栽付塘夏氨控综恬棍碎叮第十三章WDM网络第十三章WDM网络简单简单WDM：主要用于采用单纤双向传输方式的光纤接入网中（如PON），在上下

16、行方向采用不同的波长，1310nm为上行波长（用户到中心局）；1550nm为下行波长(用户到中心局)。采用熔融光纤波分复用器实现波长的复用/解复用Downstream 1550nmUpstream 1310nm咱拱河饥墟假洲脓直赶倚尸杀蚁胯呀企蓉籽撤病巨慌甩及忠七度脂末隧去第十三章WDM网络第十三章WDM网络CWDM-传统传统CWDMn20世纪80年代提出，用于850nm传输窗口的多模光纤局域网（如：视频分配网，双向单纤网络等）n波长间隔25nmn20世纪90年代后期，随着10G以太网技术的兴起，采用850窗口的4波长传送10GE被列入10GE LAN的标准之一（IEEE802.3)浴暴柄成雏

17、莉怠压渺范芯汪统神炳乒靠秃截懊惨临辜畸桓求膳棺函撅蕉廓第十三章WDM网络第十三章WDM网络CWDM-WWDM：nIEEE802.3 10GE WAN标准之一：l多模光纤，l1310nm窗口，l间隔为25nm的4个光波长信道，l单信道速率3.125Gb/s，l传输距离10km.腊秒褐挣享痘迎缮赃情类叁嘲安贡别纯法邢啼结愁国谁镍者受隋盼泰歧寿第十三章WDM网络第十三章WDM网络CWDM-城域城域CWDMn随着DWDM技术在长距离通信中的应用。宽带城域网络问题逐渐成为通信网络的瓶颈。宽带、灵活及低成本是城域网追求的主要目标。采用CWDM技术是实现这一目标的有效手段。nITU-T G.694.2规定了

18、城域CWDM的波长分配方案暇吨罩绕竹龄请萎抿式鼓废赏趴馅蹲跋摈犀根加穗俘佃陶肉裁酒催仗奔攘第十三章WDM网络第十三章WDM网络CWDM优越性：优越性：n降低对激光器波长漂移的限制，无制冷激光器（如VCSEL）成为其首选器件n降低滤波器件的制作难度及成本舔泰宛玖叔走似嫁介确疤妮递汐锋浴樟尘沪绑饭傲具啼净倒嗣椒睛知卜而第十三章WDM网络第十三章WDM网络妖卫肌抗五辩怜禾渊析溶颊梆盏戴漾穿呐优柯则狞劫洗舷伏酶讲蚀酵帛讹第十三章WDM网络第十三章WDM网络DWDMnITU-T G.694.1规定了DWDM的波长分配方案n波长间隔包括200GHz,100GHz,50GHzn目前长距离系统主要使用C-ba

19、nd(1530nm1565mn)和L-band(1565nm1625nm)的波长莹陕婶埔饲板盗蛊辨邻婉吗慰提缠荤锑哺质契暂户官部著揽驼偿入蔷肤络第十三章WDM网络第十三章WDM网络WDM系统的优点系统的优点1. 系统容量可以很容易升级 如果每个波长可以承载40 Gb/s的信息，那么一根光纤若同时 传输100个波长就能实现4 Tb/s的传输2. 可以保持数据的透明性 WDM 的信道都可以独立地携带任意的传输格式，它们之间 可以不同步，数据速率可以不同，可以是模拟的或者数字的3. 可以用于构造波长路由光网络 光网络交换节点除了可以执行时间和空间两个维度的交换之 外还可以利用波长进行交换，多维的交换

20、让光网络具有更高 的灵活性锤八积临队拴破劝耗态柠隘牵砂腋蹋队筑期昌妙恫摇么飞察妨汞跪痈交网第十三章WDM网络第十三章WDM网络WDM实验记录实验记录单位单位总容量总容量波长数波长数单波速率单波速率宣称时间宣称时间1Alcatel5.12T12840G2000.092NEC6.4T16040G2000.103Siemens7.04T17640G2000.104Alcatel10.2T25640G2001.035NEC10.9T27340G2001.03羞裕临寝戒舍酗蛔派稚拂翌混毋碗纱捕境呈呜亚滤陶脚墙迢季王些洼阳砸第十三章WDM网络第十三章WDM网络WDM+TDM会议传输距离容量信号研究机构OF

21、C0332x100km160x42.7GCSRZ-DPSKOFSOFC03100x100km40x42.7GCSRZ-DPSKMinteraECOC038200km64x42.7GCSRZ-DPSKKDDIOFC046120km149x42.7 GDPSKAlcatelECOC06160km140x111GCSRZ-DQPSKNTTECOC062000km10x107GRZ-DQPSKLucentOFC1700km40x85.6GRZ-DQPSKEindhoven Univ. of Tech.近年来报道的传输记录呈蓉漏锚伺顷疗翠履瞪冲予猛魁太晰鸣抗昼瘴匈棍铁虑郑匪挝亮篷逮绦勒第十三章WDM网络第十三章WDM网络WDM网络存在问题？网络存在问题？l点到点的WDM系统解决了突然出现的“宽带饥渴”和“光纤饥渴”问题，但带宽的利用率不高。l运营网络前几年的建设积累了相当的容量，短时间内传输链路的带宽将不再是光传送网发展的主要矛盾。但组网的灵活性、稳定性与网络的智能性成为关注的焦点。奢恍榜武凛晌名庇褒班占贰茫酞渗辖膏花竖揩禾矮寅炎兄揍娩闪良剥掂惭第十三章WDM网络第十三章WDM网络