01-WDM原理基础知识介绍-A

HUAWEITECHNOLOGIESCo.,Ltd.原理基础知识光网络产品服务部杨明张42198HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage2•了解WDM的基本概念、基本原理、组成结构•了解WDM的传输媒质•掌握DWDM的关键技术•掌握DWDM的受限因素及解决办法•了解华为波分典型组网学习目标学习完本课程，您应该能够：HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage3课程内容第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage4WDM产生的背景采用SDM，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本)更高比特率TDM。STM-1--STM-64一根光纤上传输多个信号如何提高传输容量HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage5高速路加油站巡逻车什么是WDM？小车/信号高速路/光纤加油站/光放站巡逻车/监控信道2.5G10GGEHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage6把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把它叫做波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing）。WDM的概念12┋12n┉稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nmHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage7WDM对波长的要求从技术实现的角度来说各厂家可以选择任意波长进行波分复用从技术兼容性的角度来说我们必须对WDM系统中的光波长进行规范ITU-T对WDM系统中光波长的规定G.692建议、G.694.1建议、G.694.2建议====》波长频率分配表WDM中的光波长必须严格遵照波长频率分配表HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage8WDM典型模型Rx1RxnRx2Tx1Tx2TxnMUXOADEMUXOSCOSCOSCOSCHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage9双纤单向波分复用系统采用两根光纤，每根光纤只完成一个方向光信号的传输。双纤单向WDMHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage10单纤双向波分复用系统则只用一根光纤，在这根光纤中同时实现双向信号的传输。单纤双向波分复用系统中，两个方向的信号光应安排在不同波长上。单纤双向WDM…λ１λ２λＮλ１λ２λＮ…光波长复分用器光波长复分用器功率/前置放大功率/前置放大光线路放大…………东向1-N西向1-N红带EDFA1547.5—1560.5nm蓝带EDFA1527.5—1542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC1510nmOSC1625nmHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage11主流WDM系统的划分开放式WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换功能，可以和任何厂家的SDH设备进行对接。集成式WDM系统在终端复用设备中，不具备光接口变换功能，SDH设备中的光发送单元性能必须满足波分系统的要求：如：波长精度、光谱特性、发送光功率等等。半开放式WDM系统在终端复用设备中，发端具备光接口变换功能，可以和任何厂家的SDH设备进行对接。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage12OTU：完成非标准波长信号光到符合G.694.1(2)的标准波长信号光的波长转换功能OM/OD：完成G.694.1(2)固定波长信号光的合波/分波OA:BA（功放）：通过提升合波后的光信号功率，从而提升各波长的输出光功率PA（预放）：通过提升输入合波信号的光功率，从而提升各波长的接收灵敏度LA（线放）：完成对合波信号的纯光中继放大处理OSC:通常采用1510nm和1625nm，负责整个网络的监控数据传送。（后来出现了ESC技术,利用OTU光信号直接携带监控信息，在ESC方式下不需要OSC，但要求OTU支持ESC功能）开放式WDM系统的组成OTUOUTPA1n合波器OTUOTU1nOTMOLAOTMBAOTUOMOAOD分波器OSCOSCOSCOSCOTUOUTLAClientClientHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage13本章小结什么是WDM？WDM对波长有何要求？WDM可分为哪几种类型？开放式WDM系统由哪几部分组成？每部分的作用是什么？HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage14课程内容第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage15光在光纤中传输的原理N2N1N1N221N1Sin1=N2Sin2Sinc=N2/N11=c折射定律以及全反射定律HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage16涂层n2包层n2包层涂层纤芯n1d1d2光纤的结构光纤的结构纤芯的折射率n1和包层的折射率n2哪个更大一些？HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage17单模/多模光纤随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤：当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右；当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常直径为5~10um；从光纤的外观上来看，两种光纤区别不大，包括塑料护套的光纤直径都小于1mm；波分系统里用的都是单模光纤HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage18光纤的损耗特性光纤的衰减或损耗是一个非常重要的、对光信号的传播产生制约作用的特性。光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要包含吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收；由于材料的不均匀使光散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。瑞利散射损耗是光纤材料二氧化硅的本征损耗；光纤的弯曲会引起辐射损耗；决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage19常规光纤损耗随波长变化曲线图波长不同，损耗不同1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小90013001400150016001700波长:nm损耗dB/km231451200多模光纤（850~900nm）O波段E波段SCLUOH-HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage20WDM中信号光窗口范围波段说明范围（nm）带宽（nm）O波段原始1260~1360100E波段扩展1360~1460100S波段短波长1460~152565C波段常规波长1525~156540L波段长波长1565~162560U波段超长波长1625~167550因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（1311~1611nm）。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage21光纤中的色散特性光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散。光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散：模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中；色度色散（CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散；偏振模色散（PMD）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿；色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/kmⁿ（n为1/2）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage22色度色散的影响从TDM角度上说，色散将导致码间干扰。λ3λ1λ3λ1λ3λ3λ1λ1TT+ΔT光源是非零谱宽的，光源输出的光信号被电脉冲进行强度调制，调制信号具有调制光源的每一波长成分。由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（T+ΔT），这叫作脉冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。但从WDM角度上说，色度色散有利于克服光纤的非线性造成的信道间干扰，如FWM和XPM。需要辨证的看待色度色散的影响。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage23偏振模色散（PMD）由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称偏振模色散，它也是光纤的重要参数之一。引起偏振模色散的因素是随机产生的，因而偏振模色散是一个随机量。PMD具有和色度色散相同的影响：引起脉冲展宽HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage24光纤的截止波长截止波长：单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长；实际光波长比截止波长小时会有多个模式在单模光纤中传播，并呈现多模特性；为避免模式噪声和模式色散，实际系统光缆中的最短光缆长度的截止波长应该小于系统的最低工作波长，截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以抑制高阶模的产生或可以将产生的高阶模式噪声功率代价减小到完全可以忽略的地步；G.652光纤在22米长光缆上的截止波长≤1260nm，在2~20米长的跳线光缆截止波长≤1260nm，在短于2米长跳线光缆上的光纤的截止波长≤1250nm；G.655光纤在22米长光缆上的截止波长≤1480nm，在短于2米长光缆上的一次涂敷光纤上的截止波长小于等于1470nm，2~20米长跳线光缆上的截止波长≤1480nm。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage25光纤的模场直径在光纤中，光能量不完全集中在纤芯中传输，部分能量在包层中传输，纤芯的直径不能反映光纤中光能量的分布，于是