光纖通信課件第6章解析

第六章WDM系統(tǒng)本章內(nèi)容WDM系統(tǒng)設(shè)備與組網(wǎng)。WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備。WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。概要本章學(xué)習(xí)的目的和要求把握WDM概念和系統(tǒng)構(gòu)造。把握WDM系統(tǒng)的設(shè)備和組網(wǎng)。了解WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。把握WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。本章實(shí)踐要求及教學(xué)情境到到光纖通信實(shí)訓(xùn)室或運(yùn)營(yíng)商傳輸機(jī)房，考察了解相關(guān)WDM設(shè)備和組網(wǎng)狀況。概要6.1.1WDM概述1．WDM技術(shù)產(chǎn)生背景隨著話音業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)和各種新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，特殊是IP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方法承受兩種方式：〔1〕空分多路復(fù)用〔SDM〕〔2〕時(shí)分多路復(fù)用〔TDM〕6.1WDM技術(shù)概述6.1.1WDM概述2．WDM的概念和特點(diǎn)〔1〕WDM的概念波分復(fù)用〔WDM〕技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其根本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)〔復(fù)用〕，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)展傳輸，在接收端又將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)〔解復(fù)用〕，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端，因此，將此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用，簡(jiǎn)稱光波分復(fù)用技術(shù)。6.1WDM技術(shù)概述6.1WDM技術(shù)概述圖6-1WDM系統(tǒng)的根本組成及頻譜示意圖6.1.1WDM概述2．WDM的概念和特點(diǎn)〔2〕WDM技術(shù)的特點(diǎn)①充分利用光纖的巨大帶寬資源。②多種類型的信號(hào)可同時(shí)傳輸。③系統(tǒng)升級(jí)時(shí)能最大限度地愛(ài)護(hù)已有投資。④高度的組網(wǎng)敏捷性、經(jīng)濟(jì)性和牢靠性。⑤降低器件的超高速要求。⑥可兼容全光交換。6.1WDM技術(shù)概述WDM工作方式(1)雙纖單向傳輸如圖6-2所示，雙纖單向傳輸是指一根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸，反向光信號(hào)的傳輸由另一根光纖來(lái)完成。因此，同一波長(zhǎng)在兩個(gè)方向上可以重復(fù)利用。圖6-2

雙纖單向傳輸?shù)腤DM系統(tǒng)6.1WDM技術(shù)概述6.1.2WDM工作方式(2)單纖雙向傳輸如圖6-3所示，單纖雙向傳輸是指在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向光信號(hào)的同時(shí)傳輸，兩個(gè)方向的光信號(hào)應(yīng)安排在不同的波長(zhǎng)上。圖6-3單纖雙向傳輸?shù)腤DM系統(tǒng)6.1WDM技術(shù)概述6.1.2WDM工作方式(2)單纖雙向傳輸通過(guò)在中間設(shè)置光分插復(fù)用器〔OADM〕或光穿插連接器〔OXC〕可以實(shí)現(xiàn)各波長(zhǎng)的光信號(hào)在中間站的分出與插入，即完成光路的上/下，如圖

6-4

所示。6.1WDM技術(shù)概述圖6-4光信號(hào)的分出和插入傳輸6.1.3WDM系統(tǒng)類型WDM系統(tǒng)可以分為集成式WDM系統(tǒng)和開(kāi)放式WDM系統(tǒng)兩大類。1．集成式WDM系統(tǒng)

6.1WDM技術(shù)概述圖6-5集成式WDM系統(tǒng)WDM系統(tǒng)類型2．開(kāi)放式WDM系統(tǒng)

圖6-6開(kāi)放式WDM系統(tǒng)6.1WDM技術(shù)概述6.1.4WDM系統(tǒng)應(yīng)用類型1．有線路光放大器的WDM系統(tǒng)圖6-7有線路光放大器的WDM系統(tǒng)參考配置6.1WDM技術(shù)概述6.1.4WDM系統(tǒng)應(yīng)用類型1．有線路光放大器的WDM系統(tǒng)當(dāng)把一個(gè)符合ITU-T

G.957的放射機(jī)和光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器結(jié)合起來(lái)作為G.692光放射機(jī)時(shí)，則猶如在參考配置中定義的一樣，參考點(diǎn)Sn位于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的輸出光連接器后面，如圖6-8所示。在這種狀況下，符合G.957的放射機(jī)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器之間的接口是從G.957給定的S點(diǎn)的一系列規(guī)定中選出來(lái)的。圖6-8符合G.957的放射機(jī)和光轉(zhuǎn)發(fā)器聯(lián)合使用6.1WDM技術(shù)概述6.1.4WDM系統(tǒng)應(yīng)用類型2．無(wú)線路光放大器的WDM系統(tǒng)〔1〕無(wú)線路光放大器的WDM系統(tǒng)參考配置無(wú)線路光放大器的WDM系統(tǒng)的參考配置如圖6-9所示。6.1WDM技術(shù)概述圖6-9無(wú)線路光放大器的WDM系統(tǒng)的參考配置6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.2.1WDM系統(tǒng)的根本構(gòu)造一般來(lái)說(shuō)，WDM系統(tǒng)主要由5局部組成：光放射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)治理系統(tǒng)，如圖6-10所示。圖6-10WDM系統(tǒng)總體構(gòu)造示意圖〔單向〕6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備WDM設(shè)備一般按用途可分為光終端復(fù)用器〔OTM〕、光線路放大器〔OLA〕、光分插復(fù)用器〔OADM〕和電中繼器〔REG〕幾種類型。下面以華為公司的波分320G設(shè)備為例表達(dá)各種網(wǎng)絡(luò)單元類型在網(wǎng)絡(luò)中所起的作用。6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備1．光終端復(fù)用器圖6-11OTM信號(hào)流向圖6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備2．光線路放大器6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-12OLA信號(hào)流向圖6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備3．光分插復(fù)用器6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-13靜態(tài)OADM〔32/2〕信號(hào)流向圖6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備雙OTM背靠背組成的OADM的信號(hào)流向如圖6-14所示。圖6-14兩個(gè)OTM背靠背組成的OADM信號(hào)流向圖6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.2.2WDM系統(tǒng)設(shè)備4．電中繼器圖6-15電中繼器〔REG〕的信號(hào)流向圖6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)1．WDM組網(wǎng)WDM系統(tǒng)最根本的組網(wǎng)方式為點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)、鏈形組網(wǎng)和環(huán)形組網(wǎng)。6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備〔a〕WDM的點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)示意圖

〔b〕WDM的鏈形組網(wǎng)示意圖〔c〕WDM的環(huán)形組網(wǎng)示意圖圖6-16WDM的根本組網(wǎng)示意圖6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)2．WDM網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)〔1〕基于單個(gè)波長(zhǎng)的愛(ài)護(hù)①基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1＋1愛(ài)護(hù)

6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-17基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1＋1愛(ài)護(hù)6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)2．WDM網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)〔1〕基于單個(gè)波長(zhǎng)的愛(ài)護(hù)②基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1:n愛(ài)護(hù)

6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-18基于單個(gè)波長(zhǎng)，在SDH層實(shí)施的1:n愛(ài)護(hù)6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)2．WDM網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)〔1〕基于單個(gè)波長(zhǎng)的愛(ài)護(hù)③基于單個(gè)波長(zhǎng)，同一WDM系統(tǒng)內(nèi)1:n愛(ài)護(hù)(2〕光復(fù)用段愛(ài)護(hù)6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-19光復(fù)用段〔OMSP〕愛(ài)護(hù)6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)2．WDM網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)〔3〕環(huán)網(wǎng)的愛(ài)護(hù)①基于單個(gè)波長(zhǎng)愛(ài)護(hù)的波長(zhǎng)通道愛(ài)護(hù)環(huán)，即單個(gè)波長(zhǎng)的1＋1愛(ài)護(hù)，類似于SDH系統(tǒng)中的通道愛(ài)護(hù)

6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-20光通道愛(ài)護(hù)環(huán)6.2.3WDM組網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)2．WDM網(wǎng)絡(luò)愛(ài)護(hù)〔3〕環(huán)網(wǎng)的愛(ài)護(hù)②復(fù)用段愛(ài)護(hù)環(huán)6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備圖6-21二纖單向光復(fù)用段愛(ài)護(hù)環(huán)6.2.4WDM系統(tǒng)的監(jiān)控WDM系統(tǒng)的監(jiān)控要求在一個(gè)新波長(zhǎng)上傳送有關(guān)WDM系統(tǒng)的網(wǎng)元治理和監(jiān)控信息。1．對(duì)光監(jiān)控信道的要求2．WDM系統(tǒng)的監(jiān)控〔1〕帶外波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)〔2〕帶內(nèi)波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)治理在一個(gè)WDM系統(tǒng)中，可以承載多家SDH設(shè)備，WDM系統(tǒng)的網(wǎng)元治理系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于所承載的SDH設(shè)備，可以治理EDFA、光監(jiān)控通道、OTU及OM/OA等，對(duì)它們的掌握要統(tǒng)一納入WDM系統(tǒng)的網(wǎng)元級(jí)治理。這樣，就明確劃分了SDH系統(tǒng)和WDM系統(tǒng)的網(wǎng)元治理界限，一個(gè)面對(duì)SDH系統(tǒng)設(shè)備終端，另一個(gè)面對(duì)WDM系統(tǒng)設(shè)備。網(wǎng)元治理系統(tǒng)的治理功能包括故障治理、性能治理、配置治理和安全治理。網(wǎng)元與網(wǎng)元之間互連通過(guò)OSC中的DCC通道傳遞監(jiān)視掌握信息。6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備WDM系統(tǒng)的性能國(guó)家骨干網(wǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)是基于SDH多波長(zhǎng)系統(tǒng)的，因此，其網(wǎng)絡(luò)性能應(yīng)當(dāng)全部滿足我國(guó)SDH體制及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)，主要有誤碼、抖動(dòng)和漂移指標(biāo)。6.2WDM系統(tǒng)構(gòu)造與設(shè)備6.3.1光源光源的作用是產(chǎn)生激光或熒光，它是組成光纖通信系統(tǒng)的重要器件。目前應(yīng)用于光纖通信的光源是LD和LED，都屬于半導(dǎo)體器件，共同的特點(diǎn)是：體積小、重量輕、耗電量小。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.3.1光源1．激光器的調(diào)制方式〔1〕間接調(diào)制方式①電光調(diào)制器②聲光調(diào)制器③波導(dǎo)調(diào)制器6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.3.1光源1．激光器的調(diào)制方式〔2〕外調(diào)制激光器的類型①集成外調(diào)制激光器常用的是與光源集成在一起的電吸取調(diào)制器。②分別外調(diào)制激光器常用的是恒定光輸出激光器〔CW〕＋馬赫-策恩德〔MachZehnder〕外調(diào)制器〔LiNbO3〕。圖6-22電吸取調(diào)制器的吸取波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變示意圖6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.3.1光源2．激光器波長(zhǎng)的穩(wěn)定與掌握〔1〕集成式電吸取調(diào)制激光器的波長(zhǎng)穩(wěn)定〔2〕分布反響式激光器的波長(zhǎng)穩(wěn)定〔3〕其他波長(zhǎng)穩(wěn)定技術(shù)6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)圖6-23波長(zhǎng)敏感器件對(duì)光源進(jìn)展波長(zhǎng)反響掌握原理光電檢測(cè)器由前面的介紹可知，在WDM系統(tǒng)中，可利用一根光纖同時(shí)傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，因而在接收時(shí)，必需能從所傳輸?shù)亩嗖ㄩL(zhǎng)業(yè)務(wù)信號(hào)中檢測(cè)出所需波長(zhǎng)的信號(hào)，因此要求光電檢測(cè)器應(yīng)具有多波長(zhǎng)檢測(cè)力量。要完成此功能，可以承受可調(diào)光電檢測(cè)器，它是在一般的光電二極管構(gòu)造根底上增加一個(gè)諧振腔，這樣可以通過(guò)調(diào)整施加到諧振腔上的電壓來(lái)轉(zhuǎn)變諧振腔的長(zhǎng)度，從而到達(dá)調(diào)諧的目的。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WDM可以分為開(kāi)放式和集成式兩種系統(tǒng)構(gòu)造。開(kāi)放式WDM系統(tǒng)用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器〔OTU〕將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長(zhǎng)，對(duì)復(fù)用終端光接口沒(méi)有特殊的要求，只要這些接口符合ITU-TG.957建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)即可。而集成式WDM系統(tǒng)沒(méi)有承受波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合ITU-TG.692規(guī)定的波長(zhǎng)。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.3.3光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器1．沒(méi)有定時(shí)再生電路的OTU2．有定時(shí)再生電路的OTU6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

圖6-24沒(méi)有定時(shí)再生電路的OTU圖6-25有定時(shí)再生電路的OTU光放大器光放大器〔OA〕是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電/光變換而直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)展放大的有源器件，能高效補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的損耗，延長(zhǎng)通信系統(tǒng)的傳輸距離，是新一代的長(zhǎng)距離、大容量、高速率光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)光放大器1．EDFA增益的平坦性圖6-26EDFA增益曲線平坦性的改進(jìn)2．EDFA的增益掌握6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)光放大器光放大器比電再生器有兩大優(yōu)勢(shì)：1.光放大器支持任意比特率和信號(hào)格式。2.放大器不僅支持單個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)放大〔如再生器〕，而且支持肯定波長(zhǎng)范圍的光信號(hào)放大。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.3.5光復(fù)用器和光解復(fù)用器波分復(fù)用系統(tǒng)的核心部件是波分復(fù)用器件，即光復(fù)用器和光解復(fù)用器〔有時(shí)也稱合波器和分波器〕，實(shí)際均為光學(xué)濾波器，其特性好壞在很大程度上打算了整個(gè)系統(tǒng)的性能。光復(fù)用器和光解復(fù)用器的性能指標(biāo)主要有插入損耗和串?dāng)_。WDM系統(tǒng)對(duì)其要求是插入損耗小、信道間的串?dāng)_小和低的偏振相關(guān)性。6.3WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6.4.1WDM波長(zhǎng)安排1．確定頻率參考2．標(biāo)稱中心頻率3．通路間隔4．中心頻率偏差6.4WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)6.4.2WDM系統(tǒng)光接口1．光接口的位置6.4WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖6-27單通路的光接口的位置圖6-28多通路的光接口的位置6.4.2WDM系統(tǒng)光接口2．光接口參數(shù)〔1〕單個(gè)發(fā)送機(jī)輸出端參數(shù)〔2〕單個(gè)接收機(jī)輸入口參數(shù)〔3〕合路信號(hào)的輸入口參數(shù)〔4〕合路信號(hào)的輸出口參數(shù)〔5〕光通路參數(shù)6.4WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)3．WDM光接口指標(biāo)6.4.2WDM系統(tǒng)光接口2．光接口參數(shù)6.4WDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖6-29主光通道與子光通道的劃分某組網(wǎng)配置如圖6-30所示，均承受中興ZXWMM900WDM設(shè)備。A、B之間構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，有兩個(gè)光波長(zhǎng)通道的業(yè)務(wù)，接入SDH信號(hào)，每個(gè)波道速率均為10Gbit/s。圖6-30某WDM系統(tǒng)組網(wǎng)配置6.5WDM系統(tǒng)案例分析1．故障現(xiàn)象其中一個(gè)業(yè)務(wù)中斷，消失了發(fā)送端OTU10G2板的R_LOS告警信號(hào)，而另一個(gè)業(yè)務(wù)正常。2．處理步驟①用光功率計(jì)測(cè)量發(fā)送端OTU10G2板的輸入光功率。假設(shè)輸入光功率太低，即為R_LOS告警的緣由。接下來(lái)檢查SDH設(shè)備的發(fā)