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波分原理及其应用技术


传输基础知识简介

DWDM在传输网中的定位
? 从技术和经济的角度,DWDM技术是目前最经济 可行的扩容技术手段
IP

ATM

SDH

ATM

IP

其它

SDH

Open Optic

al Interface

DWDM DWDM
光纤物理层
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WDM定义-光波分复用

l1 l2

lN

l1

l1

l2

l2

lN

lN

光纤放大器
光复用器 光解复用器

WDM—将携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输

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DWDM系统基本结构

光发射机
信道1 输入 光转发器1 ┇ 光转发器n λ
n

光中继放大
光 合 波 器

光接收机
λ
1

λ

1

BA λ s

信道N

LA λ s λ s

PA λ s

光 分 波 器λ

接收1 ┇

信道1 输出 信道N

n

接收n

光监控信道 接收/发送

光监控道 发送器

光监控道 接收器

网络管理 系统
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光纤的结构

涂覆 包层 纤芯

n2

n1

n1 > n2
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光纤的结构
? 通信用的光纤是指由透明通光性良好的材料做成的纤芯和在它周 围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层被覆,并将射入纤 芯的光信号,经包层界面的全反射,使光信号保持在纤芯中传播 的媒体,达到传输通信信号的目的。只有纤芯和包层的光纤,就 是光纤接续时剥除涂敷层后的裸光纤。如图所示为使用最广泛的 两种光纤的结构。图a为紧套光纤,如常见的尾纤,图b为松套光 纤,经过着色处理过的光缆中的光纤芯线 。

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光纤的特性-损耗

吸收损 耗

光波通过光纤材料时,一部分光能变成热 能,造成光功率的损失

本征 吸收

光纤基础材料(如SiO2)固有的吸收, 不是杂质或缺陷引起的,因此,本征吸收 基本确定了某一种材料吸收损耗的下限 由光纤材料的不纯净而造成的附加吸 收损耗(灰尘,金属离子等)
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杂质 吸收

光纤的特性-损耗

散射损耗

由于光纤的材料、形状、折射率分布等的 缺陷或不均匀,使光纤中传导的光发生散 射,由此产生的损耗。





指光通过密度或折射率等不均匀的物质时, 除了在光的传播方向以外,在其他方向也 可以看到光,这种现象叫光的散射。

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光纤的特性-损耗

附加损耗

由于光纤经过集束制成光缆,在各种环境下 进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦 合与连接等引起的光纤附加损耗

? 光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗 ? 光纤线路中的连接损耗 ? 光器件之间的耦合损耗等

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单模光纤分类

G.652光纤:

常规单模光纤,又称色散未位移单模光纤(1310性能最佳, 0色散,低损耗)

G.653光纤:

色散移位光纤;(1550nm性能最佳,0色散,容易 引起非线 性。)
截止波长移位的单模光纤 ;(1550低衰减,1310零色散) 主要用于海底光缆

G.654光纤:

G.655光纤:

非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作 波长区,色散系数较小,色散受限距离达数百公里,并且可 以 有效减小四波混频 的影响。
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WDM系统关键技术

? 光转发技术
? 光波分复用器和解复用器技术

? 光放大技术
? WDM系统的监控技术

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OM/OD技术-波分复用器件

复用器

解复用器

fiber

波分复用器件包括合波器和分波器,又叫光复用器

和光解复用器

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OM/OD技术-OM/OD器件

合波器 (OM)

把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光 波,送到光纤中进行传输,对光波起复用作用。

分波器 (OD)

把来自光纤的光波分解成具有原标称波长的光通路信 号,分别输入到相应的光通路接收机中,即对光波起 解复用作用。

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OM/OD器件类型 4-阵列波导波分复用器( AWG)

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OM/OD器件类型 4-阵列波导波分复用器( AWG)
? 原理
- 是以光集成技术为基础的平面波导型器件。

? 优点
- 并联工作,可以复用的通道数多 - 尺寸小 - 易于批量生产

? 缺点
- 需要温度补偿

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思考一下?
? 系统中合波板OMU出现故障,现场没有备用的 OMU单板,只有一块备用的ODU单板,是否可 以用ODU单板来代替OMU单板? ? 反过来呢?

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DWDM系统与光波分复用器件的对应关系
合波器
32波 以下 40 波 80波 以上 32波 以下

光波分复用器 类型

分波器
40 波 80波 以上

耦合型 阵列波导型
介质薄膜型 光栅型

√ √
√ -


√ -





√ -


√ -




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WDM系统关键技术

? 光转发技术
? 光波分复用器和解复用器技术

? 光放大技术
? WDM系统的监控技术

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光放大技术

? 光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输 的最大障碍——光功率受限,这是光通信史上

的重要里程碑。
? 光放大器是一种不需要经过光/电/光变换而直 接对光信号进行放大的有源器件

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光放大技术-放大器分类

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光放大技术- EDFA的应用分类

λ λ

1

λ

1

2

? ? ?
λ
n

合 波 器

光功率 放大 光线路 放大 光线路 放大

光前置 放大

分 波 器

λ

2

? ? ?
λ
n

? 合波信号功率提升 ? 较大的输出功率

? ? ? ?

中继设备 补偿线路传输损耗 较小的噪声系数 较大输出光功率

? 提高接收灵敏度 ? 要求噪声系数较小

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光放大技术- EDFA的光浪涌问题
A

LA 西复用器 LA

R0

LA

T1

R2

T3 LA

LA 东复用器

T0

LA

R1 OTS OMS

T2

LA

R3

LA

当WDM系统的传输链路突然断开,如果光放大器的泵浦源不关闭, 继续向掺铒光纤 “泵浦”,使处于稳态的铒离子越积累越多;若此 时有一个较高功率的光信号输入,将使所有处于稳态的铒离子发生受 激幅射,从而导致光放大器的输出光功率出现“尖峰” ,“烧坏” 光连接器和光接收机,给系统带来无法弥补的损伤
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主要内容
? ? ? ? DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范

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DWDM技术规范

?集成式系统和开放式系统 ?工作波长 ?主要性能指标

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集成式系统和开放式系统

155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM 155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM

O T U
G.692

G.692

Open开放式 O M U

Integrated集成式

OTU: Optical Transponder Unit OMU: Optical Multiplexing Unit
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DWDM技术规范

?集成式系统和开放式系统 ?波段划分 ?主要性能指标

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波段划分

3.0 ~140THz 2.5 OH 吸收峰 损耗 (dB/km) 2.0 1.5 1.0 0.5 O 0 800 1000 1200 E 1400 S C L 1600 波长(nm)
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-

~50THz OH-吸收峰

OH-吸收峰

波段划分

波段名称 O波段 E波段 S波段

说明 原始(Original) 扩展(Extended) 短波(Short)

波长范围 1260-1360 1360-1460 1460-1530

C波段 L波段 U波段

常规(Conventional) 长波(Long) 超常(Ultralong)

1530-1565 1565-1625 1625-1675

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DWDM技术规范

?集成式系统和开放式系统 ?工作波长 ?主要性能指标

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标称中心频率

标称中心 频率

是指WDM系统中每个复用通路对应 的中心波长(频率)。

当复用通路为16波/32波/40波时: ? 第1波的中心频率为192.1THz ? 通路间隔为100GHz ? 频率向上递增

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标称中心频率

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工作波长说明

8/16/32/40/48 波系统
? ? ? ? 工作波长范围:C波段(1530nm~1565nm) 频率范围:191.3 THz ~ 196.0 THz 通路间隔:100 GHz 中心频率偏差:±20GHz(速率低于2.5Gbit/s); ±12.5GHz(速率10Gbit/s)

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工作波长说明

80/96 波系统

? 工作波长范围:C波段(1530nm~1565nm) ? 频率范围:C波段 191.30 ~ 196.00 THz 191.35 ~ 196.05 THz ? 通路间隔:50GHz ? 中心频率偏差:±5GHz

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工作波长说明

160/176 波系统

? 工作波长范围:C波段(1530nm ~ 1565nm) L波段(1565nm ~1625nm)

? 频率范围:

- C波段:191.30~196.00THz & 192.15~196.05THz - L波段:187.00~190.90THz & 186.95~190.85THz
? 通路间隔:50GHz

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光指标-功率

W

功率单位是瓦特。光传输中的光能量比较小,一般用mW进行计 量。

dBm

dBm单位是一个绝对值,是和1mW的功率值的绝对值:P dBm=10*log10(P/P0) =10*log10(pmW/1mW)

dB单位是一个相对值,是P1相对于参考点P2的功率值:

dB

P1-2 dB=10*log10(P1/P2) =10*log10(P1/P0)- 10*log10(P2/P0)

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光指标-衰耗

Fiber P1 Fiber loss=P1/P2
? ?

P2

衰耗就是能量的损失。对于无源器件,带来的都是衰耗。 衰耗是一个相对量,一般选择无源器件的输出作为参考 点,输入功率和输出功率的比值作为该器件的衰耗。 光纤衰耗与光纤的长度呈正比,即光纤衰耗是具有累积 性质的。

?

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光指标-增益

光放大器 P1

P2

光放增益 = P1 / P2

? ? ? ?

增益就是能量的提升 对于放大器,能够带来增益 增益是一个相对量,一般选择放大器的输入作为参考点 输出功率和输入功率的比值作为该器件的增益

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光指标-信噪比
? 信号就是有用的0/1代码功率。
0 1 0 1 1 0 1 1 0 0

? 噪声就是无效码流功率。 ? 信噪比指信号功率和噪声功率的比值。

OSNR = Pout - 10logM - L + 58dBm - Nf - 10logN- ? P
其中: Pout为总入纤功率,M为通道数量,L为线路损耗, Nf 为EDFA噪声系数, N为光再生段数量, ? P为通道功率与均值间差异。 信噪比直接影响是业务误码或者中断。工程中光信噪比的测试使用光谱分析仪。 光纤吸收、散射、弯曲、接头损耗,都会导致光信噪比降低
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园区传输网络结构

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园区传输网络结构

?光缆分布 ?园区波分系统

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园区内光缆分布-出局光缆

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园区内光缆分布-机楼间光缆

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园区内光缆分布-楼层间光缆

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园区内光缆分布-ODF架

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园区传输网络结构

?光缆分布 ?园区波分系统

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园区波分系统

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园区波分系统-信号流

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园区波分系统-硬件介绍
各单板功能简介

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园区波分系统-业务开通
目前园区开通的业务

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园区波分系统-业务开通
如何跳纤,跳纤注意事项

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园区波分系统-业务开通
现场配置业务题目 请开通一条从NE5000E-1到A3-207 ODF的业务,目标: NE5000E端口可以收到光即算配置成功。

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现场维护

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