波分原理及其應用技術

1、整理課件傳輸基礎知識簡介中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部IPATMSDHDWDMOpen Optical InterfaceSDHATMIP其它其它DWDM在傳輸網(wǎng)中的定位在傳輸網(wǎng)中的定位光纖物理層光纖物理層DWDM 從技術和經濟的角度，從技術和經濟的角度，DWDM技術是目前最經濟技術是目前最經濟可行的擴容技術手段可行的擴容技術手段中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部WDM定義定義光波分復用光波分復用lNl2l1lNl2l1lNl2l1光復用器光解復用器光纖放大器WDM將攜帶不同信息的多個光載波復合到一根光纖中進行傳輸

2、將攜帶不同信息的多個光載波復合到一根光纖中進行傳輸中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部 信道1 信道N光分波 器輸出光接收機光接收機輸入 信道1 信道N光合波 器光發(fā)射機光發(fā)射機網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡管理系統(tǒng)系統(tǒng)DWDM系統(tǒng)基本結構系統(tǒng)基本結構光中繼放大光中繼放大中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部光纖的結構光纖的結構n1n2纖芯纖芯包層包層涂覆涂覆n1 n2中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部通信用的光纖是指由透明通光性良好的材料做成的纖芯和在它周圍采用比纖芯的折射率稍低的材料做成的包層被覆，并

3、將射入纖芯的光信號，經包層界面的全反射，使光信號保持在纖芯中傳播的媒體，達到傳輸通信信號的目的。只有纖芯和包層的光纖，就是光纖接續(xù)時剝除涂敷層后的裸光纖。如圖所示為使用最廣泛的兩種光纖的結構。圖a為緊套光纖，如常見的尾纖，圖b為松套光纖，經過著色處理過的光纜中的光纖芯線 。光纖的結構光纖的結構中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部吸收損吸收損耗耗光波通過光纖材料時，一部分光能變成熱能，造成光功率的損失光纖基礎材料（如基礎材料（如SiO2）固有的吸收）固有的吸收，不是雜質或缺陷引起的，因此，本征吸收基本確定了某一種材料吸收損耗的下限本征本征吸收吸收由光纖材料的不

4、純凈而造成的附加吸收損耗（灰塵，金屬離子等）雜質雜質吸收吸收光纖的光纖的特性特性-損耗損耗中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部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，使光纖中傳導的光發(fā)生散射，由此產生的損耗。指光通過密度或折射率等不均勻密度或折射率等不均勻的物質時，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。散散 射射光纖的光纖的特性特性-損耗損耗中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部由于光纖經過集束制成光纜，在各種環(huán)境下進行光纜敷設、光纖接續(xù)以及作為系統(tǒng)的耦合與連接等引起的

5、光纖附加損耗 光纖/光纜的彎曲損耗、微彎損耗 光纖線路中的連接損耗 光器件之間的耦合損耗等附加損耗附加損耗光纖的光纖的特性特性-損耗損耗中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部單模光纖分類單模光纖分類G.652光纖：光纖：常規(guī)單模光纖，又稱色散未位移單模光纖（常規(guī)單模光纖，又稱色散未位移單模光纖（1310性能最佳，性能最佳， 0色散，低損耗）色散，低損耗）G.653光纖光纖：色散移位光纖；色散移位光纖；(1550nm性能最佳，性能最佳，0色散，容易色散，容易 引起非線引起非線性。）性。）G.654光纖光纖：G.655光纖：光纖： 非零色散移位單模光纖。該種光纖主

6、要應用于非零色散移位單模光纖。該種光纖主要應用于1550nm工作工作波長區(qū)，色散系數(shù)較小，色散受限距離達數(shù)百公里，并且可波長區(qū)，色散系數(shù)較小，色散受限距離達數(shù)百公里，并且可以以 有效減小四波混頻有效減小四波混頻 的影響。的影響。截止波長移位的單模光纖截止波長移位的單模光纖 ；（；（1550低衰減，低衰減，1310零色散）零色散）主要用于海底光纜主要用于海底光纜中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部WDM系統(tǒng)關鍵技術系統(tǒng)關鍵技術中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部波分復用器件包括合波器和分波器，又叫光復用器波分復用器件包括合波

7、器和分波器，又叫光復用器和光解復用器和光解復用器復用器復用器fiber解復用器解復用器OM/OD技術波分復用器件技術波分復用器件中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部OM/OD技術技術OM/OD器件器件合波器合波器（OM）分波器分波器（OD)把來自光纖的光波分解成具有原標稱波長的光通路信號，分別輸入到相應的光通路接收機中，即對光波起解復用作用。把具有標稱波長的各復用通路光信號合成為一束光波，送到光纖中進行傳輸，對光波起復用作用。中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部OM/OD器件類型器件類型 4陣列波導波分復用器（陣列波導波分

8、復用器（AWG）中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部OM/OD器件類型器件類型 4陣列波導波分復用器（陣列波導波分復用器（AWG） 原理- 是以光集成技術為基礎的平面波導型器件。 優(yōu)點- 并聯(lián)工作，可以復用的通道數(shù)多- 尺寸小- 易于批量生產 缺點- 需要溫度補償中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部q 系統(tǒng)中合波板OMU出現(xiàn)故障，現(xiàn)場沒有備用的OMU單板，只有一塊備用的ODU單板，是否可以用ODU單板來代替OMU單板？q 反過來呢？思考一下？思考一下？中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部

9、DWDM系統(tǒng)與光波分復用器件的對應關系系統(tǒng)與光波分復用器件的對應關系光波分復用器光波分復用器類型類型合波器合波器分波器分波器3232波波以下以下4040波波8080波波以上以上3232波波以下以下4040波波8080波波以上以上耦合型耦合型- - - - - -陣列波導型陣列波導型介質薄膜型介質薄膜型- - -光柵型光柵型- - - - -中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部WDM系統(tǒng)關鍵技術系統(tǒng)關鍵技術中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部 光放大器的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸光放大器的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸?shù)?/p>

10、最大障礙的最大障礙光功率受限，這是光通信史上光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。的重要里程碑。 光放大器是一種不需要經過光光放大器是一種不需要經過光/ /電電/ /光變換而直光變換而直接對光信號進行放大的有源器件接對光信號進行放大的有源器件光放大技術光放大技術中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部光放大技術放大器分類光放大技術放大器分類中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部合波器12n 光功率光功率放大放大分波器12n 光線路光線路放大放大光前置光前置放大放大光線路光線路放大放大 合波信號功率提升合波信號功率提升 較大的輸

11、出功率較大的輸出功率 中繼設備中繼設備 補償線路傳輸損耗補償線路傳輸損耗 較小的噪聲系數(shù)較小的噪聲系數(shù) 較大輸出光功率較大輸出光功率 提高接收靈敏度提高接收靈敏度 要求噪聲系數(shù)較小要求噪聲系數(shù)較小光放大技術光放大技術 EDFA的應用分類的應用分類中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部 當WDM系統(tǒng)的傳輸鏈路突然斷開，如果光放大器的泵浦源不關閉，繼續(xù)向摻鉺光纖 “泵浦”，使處于穩(wěn)態(tài)的鉺離子越積累越多；若此時有一個較高功率的光信號輸入，將使所有處于穩(wěn)態(tài)的鉺離子發(fā)生受激幅射，從而導致光放大器的輸出光功率出現(xiàn)“尖峰” ，“燒壞”光連接器和光接收機，給系統(tǒng)帶來無法彌補的

12、損傷光放大技術光放大技術 EDFA的光浪涌問題的光浪涌問題中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部主要內容主要內容 DWDM系統(tǒng)概述 光纖的基本特性 DWDM系統(tǒng)關鍵技術 DWDM系統(tǒng)的技術規(guī)范系統(tǒng)的技術規(guī)范中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部DWDM技術規(guī)范技術規(guī)范中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部OTU: Optical Transponder UnitOMU: Optical Multiplexing UnitOMUOTUIPIP集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)中國電信廣

13、東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部DWDM技術規(guī)范技術規(guī)范中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部波段劃分波段劃分00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波長（nm）損耗（dB/km）140THz50THzOH-吸收峰OH-吸收峰OH-吸收峰OESCL中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部波段劃分波段劃分波段名稱波段名稱說明說明波長范圍波長范圍O波段 原始(Original)1260-1360E波段 擴展(Extended)1360-1460S波段 短波(Short

14、)1460-1530C波段 常規(guī)(Conventional)1530-1565L波段 長波(Long)1565-1625U波段 超常(Ultralong)1625-1675中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部DWDM技術規(guī)范技術規(guī)范中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部當復用通路為當復用通路為16波波/32波波/40波時：波時： 第第1波的中心頻率為波的中心頻率為192.1THz 通路間隔為通路間隔為100GHz 頻率向上遞增頻率向上遞增標稱中心頻率標稱中心頻率標稱中心標稱中心頻率頻率是指是指WDM系統(tǒng)中每個復用通路對應系統(tǒng)

15、中每個復用通路對應的中心波長（頻率）。的中心波長（頻率）。中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部標稱中心頻率標稱中心頻率中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部8/16/32/40/48 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明工作波長說明 工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（1530nm1565nm） 頻率范圍：頻率范圍：191.3 THz 196.0 THz 通路間隔：通路間隔：100 GHz 中心頻率偏差：中心頻率偏差：20GHz（速率低于（速率低于2.5Gbit/s）；）；12.5GHz（速率（速率10Gbit/s）中國電信廣東公

16、司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部 80/96 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明工作波長說明 工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（1530nm1565nm） 頻率范圍：頻率范圍：C波段波段 191.30 196.00 THz 191.35 196.05 THz 通路間隔：通路間隔：50GHz 中心頻率偏差：中心頻率偏差：5GHz中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部 160/176 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明工作波長說明工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（1530nm 1565nm） L波段（波段（1565nm 1625nm）頻率范圍

17、：頻率范圍：- C波段：波段：191.30196.00THz & 192.15196.05THz - L波段：波段：187.00190.90THz & 186.95190.85THz 通路間隔：通路間隔：50GHz中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部W功率單位是瓦特。光傳輸中的光能量比較小，一般用功率單位是瓦特。光傳輸中的光能量比較小，一般用mW進行計進行計量。量。dBmdB dB單位是一個相對值，是單位是一個相對值，是P1相對于參考點相對于參考點P2的功率值：的功率值：P1-2 dB=10*log10(P1/P2) =10*log10(P1

18、/P0)- 10*log10(P2/P0)dBm單位是一個絕對值，是和單位是一個絕對值，是和1mW的功率值的絕對值：的功率值的絕對值：P dBm=10*log10(P/P0) =10*log10(pmW/1mW) 光指標功率光指標功率中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部n衰耗就是能量的損失。對于無源器件，帶來的都是衰耗。n衰耗是一個相對量，一般選擇無源器件的輸出作為參考點，輸入功率和輸出功率的比值作為該器件的衰耗。n光纖衰耗與光纖的長度呈正比，即光纖衰耗是具有累積累積性質性質的。光指標衰耗光指標衰耗中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)

19、絡運行維護部n增益就是能量的提升增益就是能量的提升n對于放大器，能夠帶來增益對于放大器，能夠帶來增益n增益是一個相對量，一般選擇放大器的輸入作為參考點增益是一個相對量，一般選擇放大器的輸入作為參考點n輸出功率和輸入功率的比值作為該器件的增益輸出功率和輸入功率的比值作為該器件的增益光指標增益光指標增益P1P2光放大器光放大器光放增益光放增益 = P1 / P2中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部OSNR = Pout - 10logM - L + 58dBm - Nf - 10logN- P光指標信噪比光指標信噪比 信號就是有用的0/1代碼功率。 噪聲就是無效

20、碼流功率。 信噪比指信號功率和噪聲功率的比值。信噪比直接影響是業(yè)務誤碼或者中斷。工程中光信噪比的測試使用光譜分析儀。光纖吸收、散射、彎曲、接頭損耗，都會導致光信噪比降低其中： Pout為總入纖功率，M為通道數(shù)量，L為線路損耗， Nf 為EDFA噪聲系數(shù)，N為光再生段數(shù)量， P為通道功率與均值間差異。中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部園區(qū)傳輸網(wǎng)絡結構園區(qū)傳輸網(wǎng)絡結構中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部園區(qū)傳輸網(wǎng)絡結構園區(qū)傳輸網(wǎng)絡結構中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡運行維護部網(wǎng)絡運行維護部園區(qū)內光纜分布園區(qū)內光纜分布-出局光纜出局光纜中國電信廣東公司中國電信廣東公司綜合部綜合部網(wǎng)絡