DWDM培訓(xùn)(原理)(共117張)

1、DWDM用戶培訓(xùn)用戶培訓(xùn)原理及關(guān)鍵技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)賈寧寧 中興通訊培訓(xùn)中心ZTE Communications 一、一、DWDMDWDM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 二、光纖傳輸特性二、光纖傳輸特性 三、三、DWDMDWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 一、一、DWDMDWDM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 lNl2l1lNl2l1lNl2l1光復(fù)用器光解復(fù)用器光纖放大器DWDM定義定義 WDM將攜帶不同信息的多個光載波復(fù)合到一根光纖中進(jìn)行傳輸(早期使用1510/1310兩波長系統(tǒng)） DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing） 在1550nm窗口，采用更多波長進(jìn)行波分復(fù)用(8

2、,16)DWDM技術(shù)是在波長1550nm窗口附近，在EDFA能提供增益的波長范圍內(nèi)，選用密集的但相互又有一定波長間隔的多路光載波，這些光載波各自受不同數(shù)字信號的調(diào)制，復(fù)合在一根光纖上傳輸，提高了每根光纖的傳輸容量。光功率（dBm)1530 - 1560nm 波長波長間隔：0.82nmDWDM技術(shù)概述技術(shù)概述目前使用目前使用: :C C波段：波段：15251565nm15251565nm正在開發(fā)正在開發(fā): :L L波段：波段：15701620nm15701620nmS S波波段：段：1400nm1400nm波段波段1.21.31.41.51.61.7波長波長 ( m)損耗損耗(dB/km)(dB

3、/km)0.10.20.40.81.025 THzl l0未來光纖通信窗口未來光纖通信窗口：12801625nm 最早的波分復(fù)用技術(shù)是將1310nm和1550nm的兩波分復(fù)用， 波長間隔為一般數(shù)十nm 隨著1550窗口的EDFA的商用化，新的WDM系統(tǒng)只用 1550 窗口，這些WDM系統(tǒng)的相鄰波長間隔比較窄（ 20 dB ，B= 2.5 Gb/sOSNR 25 dB ，B= 10 Gb/s吸收損耗吸收損耗：光波通過光纖材料時，一部分光能變成熱能，造成光功率的損失。本征吸收本征吸收：是光纖基礎(chǔ)材料(如SiO2)固有的吸收，不是雜質(zhì)或缺陷引起的，因此，本征吸收基本確定了某一種材料吸收損耗的下限。雜

4、質(zhì)吸收雜質(zhì)吸收：由光纖材料的不純凈而造成的附加吸收損耗。散射損耗散射損耗：由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生散射，由此產(chǎn)生的損耗。散射散射：指光通過密度或折射率等不均勻的物質(zhì)時，除了在光的傳播方向以外，在其他方向也可以看到光，這種現(xiàn)象叫光的散射。損耗損耗本征本征非本征非本征吸收吸收紫外吸收金屬離子紅外吸收OH離子、H2散射散射瑞利散射波導(dǎo)缺陷米氏散射受激布里淵散射受激拉曼散射脈沖展寬脈沖展寬T光脈沖信號中的不同頻譜成份在光纖中的傳光脈沖信號中的不同頻譜成份在光纖中的傳輸速度不同，導(dǎo)致脈沖信號傳輸后展寬甚至輸速度不同，導(dǎo)致脈沖信號傳輸后展寬甚至離散。離散。uu

5、 光纖色散效應(yīng)對傳輸?shù)挠绊懝饫w色散效應(yīng)對傳輸?shù)挠绊? 0 1 0 1 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1InputOutput脈沖展寬 (ps) = D(ps/ nm*km) * S(nm) * L(km)TimeTime脈沖展寬脈沖展寬 1/4 比特周期時會引起誤碼比特周期時會引起誤碼 T啁啾效應(yīng)啁啾效應(yīng)直接調(diào)制激光器輸出信號帶有較大的啁啾，使得脈沖直接調(diào)制激光器輸出信號帶有較大的啁啾，使得脈沖頻譜展寬并在前后沿產(chǎn)生頻譜紅移和藍(lán)移，在光纖色頻譜展寬并在前后沿產(chǎn)生頻譜紅移和藍(lán)移，在光纖色散的作用下，引起脈沖的快速展寬和信號劣化。散的作用下，引起脈沖的快速展寬和信號劣化。

6、色散容限色散容限光源啁啾對系統(tǒng)傳輸距離的影響由光源啁啾對系統(tǒng)傳輸距離的影響由色散容限參數(shù)色散容限參數(shù)值（值（Ds)Ds)表示。表示。如如: :光源色散容限值光源色散容限值Ds=12800ps/nm,SMFDs=12800ps/nm,SMF（G.652G.652）光纖的色散參量值取光纖的色散參量值取D=20ps/km/nmD=20ps/km/nm，則該光源，則該光源的色散受限距離為的色散受限距離為640 km640 km。光纖中的光傳輸可描述成完全是沿光纖中的光傳輸可描述成完全是沿X X軸振動和軸振動和完全是沿完全是沿Y Y軸振動或一些光在兩軸上的振動。軸振動或一些光在兩軸上的振動。每個軸代表一

7、個偏振每個軸代表一個偏振“模模”兩個偏振模的到達(dá)時間差兩個偏振模的到達(dá)時間差偏振模色散偏振模色散PMDPMD光纖光纖PMDPMD環(huán)境因素和工藝缺陷引起的纖芯環(huán)境因素和工藝缺陷引起的纖芯橢圓及應(yīng)力是引起橢圓及應(yīng)力是引起PMDPMD的主要因素的主要因素PMD引起脈沖引起脈沖展寬（隨機(jī)性）展寬（隨機(jī)性）光纖光纖PMDPMD由光纖的雙折射引起由光纖的雙折射引起, ,諸如應(yīng)力、彎曲、諸如應(yīng)力、彎曲、扭絞、溫度等隨機(jī)引入扭絞、溫度等隨機(jī)引入產(chǎn)生信號間干擾產(chǎn)生信號間干擾; ;當(dāng)偏振相關(guān)損耗產(chǎn)生的二次效應(yīng)可能產(chǎn)生當(dāng)偏振相關(guān)損耗產(chǎn)生的二次效應(yīng)可能產(chǎn)生PMDPMD與色度色散之間的耦合從而增加色散與色度色散之間的耦

8、合從而增加色散的統(tǒng)計分量的統(tǒng)計分量; ;解決辦法之一是改進(jìn)光纖工藝或在系統(tǒng)輸解決辦法之一是改進(jìn)光纖工藝或在系統(tǒng)輸入輸出端插入偏振控制器。入輸出端插入偏振控制器。受激拉曼散射受激拉曼散射 （SRSSRS）受激布里淵散射（受激布里淵散射（SBSSBS）自相位調(diào)制（自相位調(diào)制（SPMSPM）交叉相位調(diào)制（交叉相位調(diào)制（XPMXPM）四波混頻（四波混頻（FWMFWM）光纖非線性效應(yīng)光纖非線性效應(yīng)短波長泵浦長波長短波長泵浦長波長對系統(tǒng)的影響：對系統(tǒng)的影響：引起信道功率失衡引起信道功率失衡引起信道間的拉曼串?dāng)_引起信道間的拉曼串?dāng)_lPlP輸入輸入輸出輸出（1 1）受激拉曼散射）受激拉曼散射 （SRSSRS）

9、是一種當(dāng)達(dá)到門限功率水平時，信號產(chǎn)生向信號相是一種當(dāng)達(dá)到門限功率水平時，信號產(chǎn)生向信號相反方向傳播的受激發(fā)射的非線性現(xiàn)象反方向傳播的受激發(fā)射的非線性現(xiàn)象增益比增益比SRSSRS大兩個數(shù)量級大兩個數(shù)量級當(dāng)光源譜功率（亮度）大時，當(dāng)光源譜功率（亮度）大時，SBSSBS占主導(dǎo)地位占主導(dǎo)地位對系統(tǒng)的影響：對系統(tǒng)的影響：大于一定值時，引起強(qiáng)烈背向散射，疊大于一定值時，引起強(qiáng)烈背向散射，疊加強(qiáng)度噪聲。加強(qiáng)度噪聲。（2 2）受激布里淵散射（）受激布里淵散射（SBSSBS）（3 3）自相位調(diào)制（）自相位調(diào)制（SPMSPM）相位隨光強(qiáng)而變化，轉(zhuǎn)化為波形畸變相位隨光強(qiáng)而變化，轉(zhuǎn)化為波形畸變SPMSPM的影響隨該通

10、道注入光纖的光功率增大而增大，隨光纖的影響隨該通道注入光纖的光功率增大而增大，隨光纖及傳輸段而積累。及傳輸段而積累。（4 4）交叉相位調(diào)制（）交叉相位調(diào)制（XPMXPM）相位受到其它其它信道的調(diào)制，經(jīng)光纖色散轉(zhuǎn)化相位受到其它其它信道的調(diào)制，經(jīng)光纖色散轉(zhuǎn)化引起強(qiáng)度噪聲引起強(qiáng)度噪聲SPMSPM和和XPMXPM信道間相互作用產(chǎn)生新的頻率，信道間相互作用產(chǎn)生新的頻率，相關(guān)參數(shù)有信道數(shù)、信道間隔、信道功率、相關(guān)參數(shù)有信道數(shù)、信道間隔、信道功率、光纖色散、折射率、光纖長度、材料的高階光纖色散、折射率、光纖長度、材料的高階偏振特性等。偏振特性等。（5 5）四波混頻（）四波混頻（FWMFWM）光纖光纖f1ff

11、3f2f1ff3f2fFWMFWMFWM是影響系統(tǒng)性能的主要非線性效應(yīng)：是影響系統(tǒng)性能的主要非線性效應(yīng)：當(dāng)當(dāng)FWMFWM產(chǎn)生的新頻率落入信道帶寬范圍內(nèi)時，會引產(chǎn)生的新頻率落入信道帶寬范圍內(nèi)時，會引起信道強(qiáng)度起伏和信道間串?dāng)_。起信道強(qiáng)度起伏和信道間串?dāng)_。補(bǔ)償措施：補(bǔ)償措施：*采用非零色散位移光纖（采用非零色散位移光纖（G.655G.655）和常規(guī)單模光纖）和常規(guī)單模光纖（G.652G.652）*采用大有效纖芯面積光纖（采用大有效纖芯面積光纖（LEAFLEAF）*控制入纖功率控制入纖功率四波混頻（四波混頻（FWMFWM）入纖功率是影響光纖非線性效應(yīng)入纖功率是影響光纖非線性效應(yīng)的決定參數(shù)的決定參數(shù)限

12、定入纖光功率在一定范圍內(nèi)，限定入纖光功率在一定范圍內(nèi)，能有效控制非線性效應(yīng)的影響。能有效控制非線性效應(yīng)的影響。另外信道間效應(yīng)可通過限制光另外信道間效應(yīng)可通過限制光通道間隔和光譜范圍的方式得通道間隔和光譜范圍的方式得到一定程度的緩解。到一定程度的緩解。光纖非線性效應(yīng)的抑制光纖非線性效應(yīng)的抑制 DWDM DWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)輸入輸入 信道1 信道N 信道1 信道N光合波器光分波器輸出輸出網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)光中繼放大光接收機(jī)光源（激光器）光源（激光器）主要參數(shù)：主要參數(shù)：*波長穩(wěn)定性波長穩(wěn)定性*色散容限色散容限類型：類型：*直接調(diào)制直接調(diào)制*EAEA調(diào)制調(diào)制*馬赫馬赫- -策恩德策恩德

13、(M-Z)(M-Z)調(diào)制調(diào)制*電折射調(diào)制電折射調(diào)制光源技術(shù)主要需要解決兩大問題：光源技術(shù)主要需要解決兩大問題： 波長穩(wěn)定問題 要求在壽命終了時波長的漂移：20GHz (約0.16nm) 色散容限問題 G.652光纖，在1550nm窗口，色散系數(shù)一般取值為20ps/km.nm 對于360km、500km、640km的標(biāo)準(zhǔn)配置，色散容限值分別為 7200ps/nm 、10000ps/nm、12800ps/nm波長穩(wěn)定問題的解決辦法：波長穩(wěn)定問題的解決辦法： 精密的管芯溫度控制技術(shù)精密的管芯溫度控制技術(shù) 原理：溫度是影響激光器輸出波長穩(wěn)定性的最主要原因，通過精密 自動溫度控制電路（ATC），保持激光

14、器管芯的溫度恒定。 優(yōu)點：比較容易實現(xiàn)，能夠滿足通常的要求 缺點：不能解決由于激光器老化引起的波長漂移。 波長反饋控制技術(shù)波長反饋控制技術(shù) 原理：波長敏感器件的輸出電壓隨激光器輸出波長而變動，通過此電壓來直接或間接控制激光器的工作電流，使輸出波長穩(wěn)定。 優(yōu)點：能夠達(dá)到很高的精度 缺點：實現(xiàn)起來比較復(fù)雜，成本較高。提高光源色散容限的方法：提高光源色散容限的方法： 外調(diào)制技術(shù) 原理：對于直接調(diào)制，單縱模激光器引起的啁啾是限制其色散容限 主要因素。 在外調(diào)制情況下，高速電信號不直接調(diào)制激光器，而是加在某 一介質(zhì)上，利用該介質(zhì)的物理特性使通過的激光器信號的光波 特性發(fā)生變化，從而建立電信號和激光的調(diào)制

15、關(guān)系 優(yōu)點：很低的啁啾，可以獲得遠(yuǎn)大于直接調(diào)制的色散受限距離 目前實用化的外調(diào)制激光器的種類： EAEA調(diào)制調(diào)制 電吸收激光器（EML激光器） 優(yōu)點：色散容限好；體積小，集成度好，驅(qū)動電壓低，功率小 ； 缺點：啁啾系數(shù)較大； 應(yīng)用：目前，大部分公司的WDM產(chǎn)品都采用EML激光器 。馬赫馬赫- -策恩德策恩德(M-Z)(M-Z)調(diào)制調(diào)制 波導(dǎo)型鈮酸鋰調(diào)制器 優(yōu)點：調(diào)制速率極高，色散受限距離長；調(diào)制線寬很窄，消光比高； 缺點： 與偏振態(tài)有關(guān)，激光器和調(diào)制器之間的連接必須使用保偏光纖； 應(yīng)用： 主要應(yīng)用在10Gb/s以上的高速DWDM系統(tǒng)中 復(fù)用器復(fù)用器fiber解復(fù)用器解復(fù)用器光波分解復(fù)用技術(shù)主要

16、包括： 陣列波導(dǎo)技術(shù)、衍射光柵技術(shù)、干涉薄膜技術(shù)和光纖光柵技術(shù)等光波分復(fù)用技術(shù)還包括耦合器技術(shù)。 主要技術(shù)參數(shù)要求主要技術(shù)參數(shù)要求 插入損耗低 通道帶寬寬 各信道間的串?dāng)_小，即隔離度高 偏振相關(guān)性小 波長的溫度穩(wěn)定性好DWDMDWDM復(fù)用和解復(fù)用器復(fù)用和解復(fù)用器 介質(zhì)薄膜濾波器型介質(zhì)薄膜濾波器型陣列波導(dǎo)光柵型陣列波導(dǎo)光柵型耦合器型耦合器型llllllllll3 3ll4 4衍射光柵型衍射光柵型lllll3l3l4l4llll l l3 3ll4 4 l l1l l2l l3l l4。l l3 3l l4 4llllll3 3ll4 4lllll l3 3l l4 4 llll l l3 3ll

17、4 4 1）光柵型）光柵型 2）介質(zhì)薄膜濾波器型（）介質(zhì)薄膜濾波器型（DTF) 3）耦合器型（熔錐型）耦合器型（熔錐型）(AWG) 4）陣列波導(dǎo)光柵型）陣列波導(dǎo)光柵型 復(fù)用器復(fù)用器/解復(fù)用器類型解復(fù)用器類型 光柵型復(fù)用器光柵型復(fù)用器/解復(fù)用器的原理及特點解復(fù)用器的原理及特點 1）原理）原理 屬于角色散型器件，當(dāng)光到光柵上后，由于光柵的角屬于角色散型器件，當(dāng)光到光柵上后，由于光柵的角色散色散 作用，使不同的光信號以不同的角度出射，然后經(jīng)過作用，使不同的光信號以不同的角度出射，然后經(jīng)過透鏡會聚透鏡會聚 到不同的輸出光纖，從而完成波長選擇和分離的到不同的輸出光纖，從而完成波長選擇和分離的作用，反之就

18、可以實現(xiàn)波長的合并。作用，反之就可以實現(xiàn)波長的合并。 2） 優(yōu)點優(yōu)點 波長選擇特性優(yōu)良，可以使波長間隔小到波長選擇特性優(yōu)良，可以使波長間隔小到0.5nm左右左右 并聯(lián)工作，插入損耗不會隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加并聯(lián)工作，插入損耗不會隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加 3）缺點）缺點 溫度穩(wěn)定性不好溫度穩(wěn)定性不好 輸入光（ l1， l2. l8)l1l2l3l7l8自聚焦透鏡光柵光柵型解復(fù)用器的原理示意光柵型解復(fù)用器的原理示意圖圖 介質(zhì)薄膜濾波器型復(fù)用器介質(zhì)薄膜濾波器型復(fù)用器/解復(fù)用器的原理及特點解復(fù)用器的原理及特點 1）原理）原理 利用幾十層不同的介質(zhì)薄膜組合起來，組成具有特定波長利用幾十層不同的介質(zhì)

19、薄膜組合起來，組成具有特定波長 選擇特選擇特性的干涉濾波器，就可以實現(xiàn)將不同的波長分離或合并性的干涉濾波器，就可以實現(xiàn)將不同的波長分離或合并 2） 優(yōu)點優(yōu)點 與光纖參數(shù)無關(guān)，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件與光纖參數(shù)無關(guān)，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件 信號通帶比較平坦信號通帶比較平坦 插入損耗較低插入損耗較低 溫度特性很好溫度特性很好 3）缺點）缺點 加工復(fù)雜。但目前的工藝已經(jīng)比較成熟加工復(fù)雜。但目前的工藝已經(jīng)比較成熟 通路數(shù)不能太多。通路數(shù)不能太多。介質(zhì)薄膜分波器功能框圖入射光（l1, l2. ln）多層介質(zhì)模l1l2l3lnln-1 耦合器型復(fù)用器原理及特點耦合器型復(fù)用器原理及特點 1）原理）

20、原理 通過將多根光纖熔融在一起，使多個輸入波長可以通過將多根光纖熔融在一起，使多個輸入波長可以 耦合在一起，達(dá)到波長合并的目的，但不能用來將不耦合在一起，達(dá)到波長合并的目的，但不能用來將不 同波長進(jìn)行分離。同波長進(jìn)行分離。 2） 優(yōu)點優(yōu)點 溫度特性很好溫度特性很好 光通道帶寬較好光通道帶寬較好 制造簡單，易于批量生產(chǎn)制造簡單，易于批量生產(chǎn) 3）缺點）缺點 尺寸較大，信道隔離度差，復(fù)用的波長數(shù)少尺寸較大，信道隔離度差，復(fù)用的波長數(shù)少INOUTl1l2l3l4l5l6。.。l13l14l15l1616波的耦合型合波器功能框圖 集成光波導(dǎo)型合波器集成光波導(dǎo)型合波器/分波器的原理及特點分波器的原理及特

21、點 1）原理）原理 是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件。是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件。 2） 優(yōu)點優(yōu)點 并聯(lián)工作，可以復(fù)用的通道數(shù)多并聯(lián)工作，可以復(fù)用的通道數(shù)多 尺寸小尺寸小 易于批量生產(chǎn)易于批量生產(chǎn) 3）缺點）缺點 需要溫度補(bǔ)償，使用起來比較麻煩需要溫度補(bǔ)償，使用起來比較麻煩 目前目前816路路WDM系統(tǒng)中合波器應(yīng)用最多的是耦合器系統(tǒng)中合波器應(yīng)用最多的是耦合器型型 優(yōu)點：簡單、便宜、通道間隔離度好 缺點：插入損耗大，但可以通過EDFAEDFA來補(bǔ)償功率的損失 優(yōu)點：通道間隔離度好、溫度穩(wěn)定性好 缺點：價格較高 目前目前816路路WDM系統(tǒng)中分波器多采用干涉薄膜濾波系統(tǒng)中分波器多采用

22、干涉薄膜濾波器型器型 OTUOTU的作用和分類的作用和分類 OTUOTU的作用：波長轉(zhuǎn)換的作用：波長轉(zhuǎn)換 電脈沖再生（電脈沖再生（3R3R） 檢測檢測B1B1、J0J0字節(jié)字節(jié) FEC FEC前向糾錯前向糾錯 OTUOTU的分類：的分類：OTUOTU和和OTUR OTUR 2.5G OTU 2.5G OTU 、10G OTU10G OTU、多業(yè)務(wù)、多業(yè)務(wù)OTU OTU OTU With FEC & No FEC OTU With FEC & No FEC 為何需要為何需要OTU？ 頻率要求頻率要求 G.692中允許的中允許的WDM的通道頻率是基于的通道頻率是基于193.1THz，最小，最小間隔

23、是間隔是50G/100G的頻率間隔系列的頻率間隔系列 色散容限要求色散容限要求 WDM系統(tǒng)的電再生間距可達(dá)系統(tǒng)的電再生間距可達(dá)640Km，而，而SDH系統(tǒng)的電再系統(tǒng)的電再生間距僅生間距僅5060Km，因此，因此WDM對于光源的色散容限要求對于光源的色散容限要求要遠(yuǎn)大于要遠(yuǎn)大于SDH對光源的要求對光源的要求SDH光發(fā)射機(jī)WDM輸出光接收模塊監(jiān)測及通訊電路監(jiān)控板發(fā)射模塊采用光采用光電電光變換的方法實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換，光變換的方法實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換，首先利用光電探測首先利用光電探測器將從器將從SDH光端機(jī)過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過限幅放大、光端機(jī)過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過限幅放大、時鐘提取時鐘提取/數(shù)據(jù)

24、再生后，再將電信號調(diào)制到激光器或外調(diào)制器上。數(shù)據(jù)再生后，再將電信號調(diào)制到激光器或外調(diào)制器上。色散容納值大色散容納值大2、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)波長、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)波長 OTU原理原理 與與OTU相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù) 色散容限色散容限 接收靈敏度接收靈敏度 定義：在滿足一定誤碼率條件下的最小入射光功率定義：在滿足一定誤碼率條件下的最小入射光功率 過載功率過載功率 定義：在滿足一定誤碼率條件下的最大入射光功率定義：在滿足一定誤碼率條件下的最大入射光功率 中心頻率偏移中心頻率偏移 定義：實際中心頻率與標(biāo)稱中心頻率的偏移定義：實際中心頻率與標(biāo)稱中心頻率的偏移 WDM系統(tǒng)中系統(tǒng)中OTU的種類的種類 根據(jù)

25、在根據(jù)在WDM系統(tǒng)中位置不同而分為：系統(tǒng)中位置不同而分為： 發(fā)送端發(fā)送端OTU 作為再生中繼器的作為再生中繼器的OTU 接收端的接收端的OTU 波 分 復(fù) 用 器 OTUG.957S1S2S3Sn OA OA OA解波分復(fù)用器R1R2R3Rn 發(fā)送端發(fā)送端OTU 再生中繼器再生中繼器OTU SSS復(fù)用器波分OAOA解波分復(fù)用器OTU復(fù)用器波分OAOA解波分復(fù)用器.23nR2R3RnOTUOTUS1R1OTU 接收端接收端OTU 波 分 復(fù) 用 器S1S2S3Sn OA OA OA解波分復(fù)用器R1R2R3Rn OTUG.957 WDM系統(tǒng)中系統(tǒng)中OTU的種類的種類 根據(jù)在色散容限不同而分為：根據(jù)

26、在色散容限不同而分為： OTUD(短距）短距）: Ds=1800ps/nm : 90kmOTUEM (中距）中距）: Ds=7200ps/nm : 90km-360kmOTUEL (長距）長距）: Ds=12800ps/nm : 360km-640km 傳統(tǒng)的再生方式采用光/電/光的3R技術(shù)將微弱信號整形放大。 光放大技術(shù)可利用一個光放大器將一定波長范圍內(nèi)的光信號 直接放大，大大節(jié)省用戶投資，使DWDM技術(shù)走向?qū)嵱没?光放大器主要有摻鉺光纖放大器和半導(dǎo)體光放大器等，目前 摻鉺光纖放大器已非常成熟。摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器（EDFA）鉺摻雜光纖鉺摻雜光纖隔離器隔離器WDMWDM耦合器耦合器

27、PinPoutlNl2l1lNl2l1隔離器隔離器泵浦激光器泵浦激光器980nm,1480nmEDFAEDFA的工作原理的工作原理980 nm1480nmN1N30N2 1550nm1550nm受激輻射受激輻射信號光信號光泵浦光泵浦光波長波長相對功率相對功率要求：信道間功率均衡要求：信道間功率均衡 良好的光譜特性（頂平而沿陡）良好的光譜特性（頂平而沿陡）DWDMDWDM解復(fù)用器性能要求解復(fù)用器性能要求EDFAEDFA的應(yīng)用分類的應(yīng)用分類 OBAOPAOLA光波長合波器12n 光功率放大光波長分波器12n 光線路放大光前置放大光線路放大1550nm窗口的DWDM傳輸系統(tǒng)根據(jù)在根據(jù)在WDM系統(tǒng)中的

28、位置不同而分類系統(tǒng)中的位置不同而分類1） 功率放大器功率放大器 用途：處于合波器之后，用于對合波后的信號進(jìn)行功率提升用途：處于合波器之后，用于對合波后的信號進(jìn)行功率提升 特點：對于噪聲系數(shù)、增益要求不高，要求有較大的輸出功率特點：對于噪聲系數(shù)、增益要求不高，要求有較大的輸出功率2） 線路放大器線路放大器 用途：用在中繼設(shè)備上，用于補(bǔ)償線路的傳輸損耗用途：用在中繼設(shè)備上，用于補(bǔ)償線路的傳輸損耗 特點：要求有較小的噪聲系數(shù)和較大輸出光功率特點：要求有較小的噪聲系數(shù)和較大輸出光功率3）前置放大器）前置放大器 用途：處于線路放大器之后，分波器之前，用于信號放大，提高用途：處于線路放大器之后，分波器之前

29、，用于信號放大，提高 接收機(jī)的靈敏度接收機(jī)的靈敏度 特點：要求噪聲系數(shù)較小，對于輸出功率沒有太大的要求特點：要求噪聲系數(shù)較小，對于輸出功率沒有太大的要求 自發(fā)輻射（自發(fā)輻射（ASEASE）噪聲）噪聲 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)NF=NF=（S/NS/N）inin/ /（S/NS/N）outout3dB3dB 增益增益G=10lgG=10lg（P Poutout/P/Pinin） （dBdB） 增益平坦度增益平坦度-增益均衡增益均衡 帶寬帶寬EDFAEDFA的主要性能參數(shù)的主要性能參數(shù) 對信號的格式及數(shù)據(jù)率對信號的格式及數(shù)據(jù)率“透明透明 ”放大區(qū)恰好與單模光纖的最低損耗區(qū)域重合放大區(qū)恰好與單模光纖的最低損

30、耗區(qū)域重合噪聲系數(shù)低，可以多級級聯(lián)噪聲系數(shù)低，可以多級級聯(lián) EDFA的特點的特點 1545nm1560nm光波長光波長 EDFA 增益帶寬增益帶寬 1530nm - 1565nm 帶內(nèi)增益平坦性帶內(nèi)增益平坦性 功放、預(yù)放和線放：單個EDFA增益平坦度1.5dB 噪聲指數(shù)和飽和輸出功率噪聲指數(shù)和飽和輸出功率 小的噪聲指數(shù)（小于5.5dB） 大的飽和輸出功率 工作增益工作增益 22/25/30/33dB等1530nm光功率光功率 與光放大器相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)與光放大器相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù) 輸出功率輸出功率 通道增益通道增益 定義：輸出光功率和輸入光功率之比定義：輸出光功率和輸入光功率之比 增益平坦度

31、增益平坦度 用放大帶寬內(nèi)增益的最大差異值來表征用放大帶寬內(nèi)增益的最大差異值來表征 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 定義：輸入端信噪比與輸出端信噪比之比定義：輸入端信噪比與輸出端信噪比之比根據(jù)泵浦源的不同而分類根據(jù)泵浦源的不同而分類 有兩種泵浦源有兩種泵浦源 ：980nm 和和1480nm） 采用采用980nm的泵浦源的的泵浦源的EDFA 特點：低噪聲特點：低噪聲） 采用采用1480的泵浦源的的泵浦源的EDFA 特點：較高的泵浦效率，可以輸出較大功率特點：較高的泵浦效率，可以輸出較大功率 但噪聲較高但噪聲較高光放大技術(shù)主要需要解決的兩大問題： 增益平坦度 多級級聯(lián)后EDFA增益曲線極不平坦，導(dǎo)致可選用的增益區(qū)

32、減小 增益均衡技術(shù) 某些波長信號的失去或增加會引起其它波長信號功率的驟變， 引起系統(tǒng)誤碼提高光放大器的增益平坦度的辦法： 濾波器型 原理：在EDFA中內(nèi)插無源濾波器，將1530nm的增益峰降低，或?qū)ｉT設(shè)計通透譜與摻鉺光纖增益譜相反的濾波器將增益譜削平 特點：工藝復(fù)雜，有附加損耗 本征型 原理：采用高鋁摻雜的鉺光纖或氟化物鉺光纖。 特點：無須引入附加元件，而且摻鋁光纖可以增大放大器的放大譜寬；但是平坦化的效果不是很理想，而且氟化物不穩(wěn)定，對環(huán)境有 污染。增益平坦措施增益平坦措施增益增益EDFA增益譜增益譜波長波長均衡器均衡器增益增益波長波長得到的增益譜得到的增益譜增益增益波長波長鋁或其它離子鋁或

33、其它離子光纖光纖光放大器在一定的帶寬范圍內(nèi)（35 40nm）增益是平坦的uu EDFA的動態(tài)可調(diào)增益與鎖定的動態(tài)可調(diào)增益與鎖定 EDFA能夠根據(jù)光信號的變化，實時地動態(tài)調(diào)整自身的工作狀態(tài)，減小信號波動的影響，保 證整個信道的穩(wěn)定。 EDFA必須具備增益鎖定功能，防止當(dāng)某些光信道完全斷路（或只剩最后一路信道）時對其他光信道的影響。 uu EDFA的光浪涌問題的光浪涌問題 在輸入信號跳變的瞬時將產(chǎn)生光浪涌，即輸出光功率出現(xiàn)尖峰。uu EDFA光放大器級連使用時的噪聲積累光放大器級連使用時的噪聲積累問題問題 EDFA的噪聲系數(shù)為4 6dB左右； 信噪比劣化的程度與級連的EDFA數(shù)量和光放大器 之間光

34、纖段的跨距有關(guān)。復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器OBAOPAOPAOBA解復(fù)用器解復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器OLAOLAOLAOLAOLAOLA OSC OSC OSC OSC OSCOSCOSC光監(jiān)控通道光監(jiān)控通道 OLAOLAOPAOBA光監(jiān)控通道光監(jiān)控通道復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器OBAOPAOPAOBA解復(fù)用器解復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器OLAOLAOLAOLAOLAOLA OSC OSC OSC OSC OSC1 1、實現(xiàn)監(jiān)視、控制和管理、實現(xiàn)監(jiān)視、控制和管理DWDMDWDM設(shè)備的通道。設(shè)備的通道。2 2、實現(xiàn)公務(wù)聯(lián)絡(luò)。、實現(xiàn)公務(wù)聯(lián)絡(luò)。3 3、獨立于主光通道，基于、獨立于主光通道，基于1510nm15

35、10nm波長。波長。DWDMDWDM系統(tǒng)中電再生段最大距離系統(tǒng)中電再生段最大距離（約（約640km640km）的制約因素）的制約因素 光路信噪比的要求光路信噪比的要求 光纜線路總色散值的限制光纜線路總色散值的限制 實際組網(wǎng)中實際組網(wǎng)中640km640km往往都有上下業(yè)務(wù)的需求往往都有上下業(yè)務(wù)的需求 WDM系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù) 安全維護(hù)要求安全維護(hù)要求o 點到點線路保護(hù)方式；點到點線路保護(hù)方式； 基于單個波長、在基于單個波長、在SDH層實施的層實施的1+1或或1:N的保護(hù)的保護(hù) 光復(fù)用段保護(hù)光復(fù)用段保護(hù)OMSP o 環(huán)網(wǎng)保護(hù)方式環(huán)網(wǎng)保護(hù)方式 點到點點到點WDM系統(tǒng)組成環(huán)系統(tǒng)組成環(huán) 利用利用OADM設(shè)備組成環(huán)設(shè)備組成環(huán) 波分復(fù)用系統(tǒng)的負(fù)載很大安全性非常重要Tx1wTxlpTx2wTx2p.TxnwTxnp合波器