DWDM技术培训

WDM原理及设备技术培训烽火通信科技股份有限公司2009年6月唐正超产品行销工程师目录WDM概述DWDM系统介绍烽火通信FONST系列W1600设备特色扩容的选择空分复用SDM(SpaceDivisionMultiplexer)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexer)波分复用WDM(WavelengthDivisionMultiplexer)TDM和WDM技术合用什么是DWDM技术从频域来看–光的频域上信号频率差别比较大，人们更喜欢采用波长来定义频率上的差别，因而这样的复用方法称为波分复用。WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术CWDM——coarseWDM信道间隔是20nm的WDM。省成本，高传输带宽，主要用于中短距离的光城域网中。NWDM——narrowWDM信道间隔是10nm的WDMDWDM——denseWDM工作于1550nm窗口，信道间隔1.6nm、0.8nm、0.4nm、0.2nm,可以广泛用于长途传输，组建全光网络。WWDM——wideWDM1310nm+1550nm，纯无源器件几种WDM技术DWDM技术的三个发展方向更长距离–LH(1000KM以下)—ELH(1000-2000KM)—ULH(2000以上)–烽火通信在2003年实现无电中继传输距离已达3040公里，单跨距最大已达到140多公里。更大容量–DWDM的容量:10G×32波－10G×160波－40G×80波–烽火通信是目前国内唯一能够提供3.2TDWDM系统的厂商，并已经通过国家863专家组的验收。更灵活的组网方式–OTM－OADM–OADM环网成为可能。–烽火通信的OADM在国内国外已成熟商用。目录WDM概述DWDM系统介绍烽火通信FONST系列W1600设备特色DWDM系统组成DWDM系统组成–发送和接收有源部分–合波分波无源部分–光放大部分–光传输线路部分–OSC和网管部分WDM分类以系统接口分类–全开放型–集成型–半开放型信道间隔划分–WWDM——wideWDM–CWDM——coarseWDM–NWDM——narrowWDM–DWDM——denseWDM以信道数分类以信道速率分类以地理域分类隔离带隔离带隔离带正向车道反向车道第一车道:λ1第二车道:λ2第三车道:λ3第N车道:λN第一车道:λ1第二车道:λ2第三车道:λ3第N车道:λnDWDM系统好比一条高速公路DWDM系统相关理解一个DWDM系统好比一条高速公路，分为正反向双车道，就好比通信系统用的两条双纤一样，所有的车辆只允许单向行进，就是所谓的（双纤双向或单纤单向）系统。一个高速公路设计之初就用规划所使用的车道的数量8λ16λ32λ、……160λ每个高速公路都有规定的最高时速，120km/h,180km/h,对应起来就好比DWDM系统的每个波道的最高速率一样：2.5G、10G，高速率向下（低速率）兼容。每个车道上都允许跑不同种类的车：大卡车（SDH业务）、小轿车（GE、FE业务）…………规划系统设计波道数量设计单波道最高速率承载业务类型线路对WDM系统的影响吸收、散射光能转换为热能自相位调制(SPM)交叉相位调制(XPM)四波混频(FWM)SBSSRS衰减非线性效应模间色散波导色散材料色散偏振模色散色散光信躁比放大器的自发辐射噪声系统的噪音积累G.652：普通单模光纤，1550nm窗口具有低衰耗值，大有效面积和大色散分布，是大多数已经敷设的光纤。G.653：零色散位移光纤，1550nm窗口具有低衰耗值，小有效面积和零色散。G.655：常规G.655、大有效面积G.655（LEAF）非零色散位移光纤，1550nm窗口具有低衰耗值，较大有效面积和小色散。正向车道第一车道:λ1第二车道:λ2第三车道:λ3DWDM系统需考虑的问题（衰耗）汔车在公路上行进需要消耗汔油，就好比DWDM系统的光信号在光纤中传输一样，光信号会慢减弱，因此必须在高速公路适当距离设置加油站，给汔车补充油量，以便于继续向前传送。光信号在DWDM系统中进行传送，光信号会慢减弱，在经过适当的距离要不断的进行放大，也就是要在适当的距离要合理设置站点，配置EDFA进行光信号放大形象的说所置的OA站点就相当于加油站EDFA就相当于汔油。加油站合理的设置放大器一个高速公路里的加油站（OA站），要根据所跑汔车的类型以及距离合理的调整自己油量系统.–油料分很多种：汔油/柴油、机油、润滑油等。•OBA/OLA相当于汔油，汔车跑一段时间就要加油。（上高速路之前就要加满汔油，也最是发送端配置OBA).•OPA相当于润滑油，一般汔车跑过一段距离就要加，或者和汽油（OBA）配合使用。超长段的时候怎么办？前面的路很长，我的油箱装不了那多，跑不了这远的距离，怎么办？空中加油机相当于拉曼放大器，在某两点之间全程的为飞机加油，汽车一边消耗汽油一边由空中加油机为其加油。正好符合拉曼放大器的原理，分布式放大，信号一边衰减一边放大。加油站两点之间太远了空中加油机一.光纤色散：模间色散、色度色散、偏振模色散二.色度色散色散系数D()：指光源谱宽和单位长度光纤的色度色散，其单位是ps/(nm.km)。零色散波长0：当波导色散与材料色散在某各波长互相抵消，使总的色度色散趋近于零时，该波长即为零色散波长。零色散斜率S0：在零色散波长0处色散系数随波长变化的斜率即为S0DWDM系统需考虑的问题（色散）DWDM系统需考虑的问题（色散）为了解光纤色散，需要知道送进光纤中的信号结构。一是光源发出的并不是单色光；二是调制信号有一定的带宽。10.51.541.551.561.571.58波长/nm相对输出功率图3.4光源的谱宽表典型光源的线宽光源类型线宽(nm)发光二极管(LED)20~100激光二极管(LD)1~5分布反馈半导体激光器(DFB)50(MHz)多量子阱激光器(MQW)0.01~0.1第一车道:λ1第二车道:λ2第三车道:λ3第N车道:λNDWDM系统需考虑的问题（色散）续高速公路上的每一辆车相当于一个光信号脉冲一样，色散就好比汽车的前轮和后轮的速度不一致一样，造成汽车的长度增大，从面发生碰车事故。撞车了当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真，这说明光纤对光脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。色散斜率的影响SMF1533nm1557nm17ps/nm.km@1545nm15.92ps/nm/km18.08ps/nm/km0.09ps/nm2.km色散斜率(400km)6368ps/nm7232ps/nmDCF-总色散距离短波长长波长DCFDCFDCFDCF工程设计时，以满足系统设计要求，即保证接收端在1550nm的残留色散值在0－800ps之间（该条件下，可保证整个波段1525-1565nm的所有波长均处于收端的容限之内）。光信噪比影响对于DWDM系统两个重要的指标：光信噪比(OSNR)误码率(BER)OSNR:信号光功率与噪声光功率之比，每个EDFA产生的ASE噪声会经过后续的放大器放大以及光纤衰之后积累起来，使得系统输出端OSNR下降。光信噪比影响精确计算WDM系统中光信道的OSNR是很复杂的，一方面EDFA光放大器对系统噪声积累的影响的理论模型还有待于完善；另一方面，WDM系统中许多主要参数与波长的相关性也增加了计算的复杂性，如光纤段衰减的波长相关、EDFA增益的不平坦等。但在现有理论和研究水平的基础上，为保证设计的WDM系统性能满足工程基本要求，根据最坏情况的设计原理，在工程中可以粗略地估算OSNR。简单化模型：对于最坏情况信道的可变跨距衰减OSNRK=58+P(最坏情况)-Nf-Langk-10LogKOSNRK：K个跨距后的光信噪比，dBM：波分复用得光信道数量P(最坏情况)：最坏情况信道的输出光功率，dBmNf：光放大器(OA)的噪声指数Langk：渐增的跨距衰减，dB光信噪比影响－续OSNR:信号光功率与噪声光功率之比，每个EDFA产生的ASE噪声会经过后续的放大器放大以及光纤衰之后积累起来，使得系统输出端OSNR下降。必须在信道数、光纤段数以及段损耗之间进行综合选择。累积噪声随着放大器的级数线性增长,而且还随着放大器级间损耗(增益)指数增长，系统总长度一定时,低增益、多级数比高增益、少级数方案有高得多的OSNR;其他条件一定时,信道数M和光纤段数N有互补作用;提高EDFA总输出功率的有效方法。对于ULHDWDM系统，光纤非线性效应的影响非常显著。由于我们采用G.652光纤传输，系统设计中主要考虑自相位调制（SPM[SelfPhaseModulation]）和相邻信道交叉相位调制（XPM[CrossPhaseModulation]）的影响。考虑非线性效应后，需要重新考虑光信噪比，信号的传输受诸多物理因素的限制，一味追求高OSNR是不对的。网络设计仿真软件模拟真实系统利用设计仿真软件模拟光路的建立、帮助设计人员准确无误进行系统设计。简单、方便、快捷、准确。将网络的实际参数以导入到网络仿真软件；网络仿真软件模拟各个光复用段和放大段的功耗以及光信噪比(OSNR)。非线性效应的影响非线性效应在常规光纤系统中，光纤一般呈现线性传输特性。然而，当光功率增加到一定值时，光纤开始呈现非线性特性。因为在高强度电磁场中任何电介质对光的响应都会变成非线性，光纤也不另外。过去，这种非线性不太为人们所关注，然而进几年来随着传输速率的提高，传输距离的延长，波分复用通路的增加以及光纤放大器的使用，这种光纤的非线性已成为最终限制系统性能的因素。非线性问题已成为新一代光纤系统设计考虑的重要方面。光纤中的非线性效应，一方面可引起传输信号的附加损耗、信道之间的串话、信号频率的移动等。受激的散射效应受激拉曼散射(SRS)受激布里渊散射(SBS)折射率效应相位调制(SPM)交叉相位调制(XPM)四波混频(FWM，FPM)WDM系统组成合波/分波单元光放大单元波长转换单元光传输线路部分管理维护单元1，2，3，…n1，3，…n2输出孔阑象平面物平面输入孔阑多层介质膜干涉滤波器对环境不敏感，滤波特性好各通路插损差异问题光纤熔锥型耦合器实现简单，成本低插损大211+21+2合波/分波单元烽火通信DWDM系统采用AWG器件实现合波/分波单盘可提供32/40波合/分波插损小，隔离度高降低首级EDFA的增益要求，减小噪声引入提高整个系统裕度和性能指标。合波器分波器OAD单元串行OAD，固定波长上下–1/2/4/8波OAD模块可选–可通过OAD级联实现扩容–成本降低（相对于背靠背）并行OAD（COAD）–波长灵活上下–可提供8波COAD–利于波长资源规划WDM设备组成合波/分波单元光放大单元波长转换单元光传输线路部分管理维护单元jfCPceRsMPMPPL2maxPs——发送机在S点最小平均发送光功率（dBm）；PR——接收机在R点最差灵敏度（BER=10-12时）(dBm)；Me——设备富余度，一般取3dB，在光接口参数中已考虑；PP——最大光通道代价(dB)；c——光纤连接器损耗，通常一个中继段两端各1个连接器，损耗0.5dB/个；f——光纤衰减，光纤衰减系数为：1310nmf≤0.36dB/km1550nmf≤0.22dB/km；j——光纤接头损耗，通常取平均1.85km一个接头，接头平均损耗0.08dB/个，则j≤0.08/1.85≤0.043dB/km；Mc——线路富余度，每个中继段取3dB，也可按Mc取.05~0.1dB/km固定值或由光缆线路决定线路衰耗分析——中继距离光功率预算需进行光功率放大和补偿掺铒光纤放大器喇曼光放大器EDFA掺铒光纤放大器EDFA种类OBA–18-