光纖通信第8節(jié)DWDM技術ppt課件

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8.6 DWDM技術簡介,內(nèi) 容 提 要,1. 概述,2. DWDM技術概要,3. DWDM組網(wǎng),一 概 述,,一 概 述,九十年代以來，以Internet為代表的信息技術革命正在深刻地改變傳統(tǒng)電信概念和體系。,目前北美Internet骨干網(wǎng)的業(yè)務 量幾乎每6～9個月翻一番， 比著名的CPU性能進展more定律 （18個月左右翻番）快2～3倍,話音業(yè)務?數(shù)據(jù)業(yè)務?寬帶綜合業(yè)務B-ISDN 世界電話業(yè) 務年增長 率為 10%，數(shù)據(jù)業(yè)務年增長 40% 中國 話音業(yè)務 14% 的增長率，數(shù)據(jù)業(yè)務 400% 的增長率,容量的需求,,250 200 150 100 50 0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,115,135,,,,,,,,,,,2,IP,23,106,250,,,,,話音,話音和IP通信量的增長情況,1996 1997 1998 1999 2010 2020,,10,58,Tbit技術到干線網(wǎng),21世紀的傳輸,Gbit技術到辦公室/家庭,Mbit技術到個人,,擴容的選擇,空分復用 SDM(Space Division Multiplexer) 時分復用 TDM(Time Division Multiplexer) 波分復用 WDM(Wavelength Division Multiplexer) TDM和WDM技術合用,DWDM技術特點,高容量：可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍 低成本：在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器，大大降低傳輸成本 透明性：與信號速率、格式無關, 是引入寬帶新業(yè)務（例如CATV ) 的方便手段 波長路由：利用WDM選路實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復從而實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng),,,采用WDM前的擴容,,采用WDM后的擴容,,,,TX,EDFA,EDFA,TX,TX,TX,,TX,TX,TX,TX,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,TX,TX,TX,TX,TX,TX,TX,TX,M U X,120 km,120 km,120 km,WDM+EDFA 革新了光纖傳輸,,D E M,,,1310nm/1550nm窗口的波分復用 仍用于接入網(wǎng)，但很少用于長距離傳輸 1550nm窗口的密集波分復用(DWDM) 可廣泛用于長距離傳輸，用于建設全光網(wǎng)絡,波分復用技術的發(fā)展,二 DWDM技術概要,DWDM系統(tǒng)的分類,以信道速率分類：2.5Gbit/s 、10Gbit/s及混合速率,以信道承載業(yè)務類型分類：PDH、SDH、ATM、 IP或混合業(yè)務等,以信道數(shù)分類：4?、8?、16?、32?等,以系統(tǒng)接口分類：集成式或開放式系統(tǒng),還可以總?cè)萘?、地理域或網(wǎng)絡功能等分類,DWDM系統(tǒng)的五大組成部分,合波和分波無源部分 信道隔離度高的光解復用器,發(fā)射和接收有源部分 特定波長和波長穩(wěn)定、色散容限大的激光器發(fā)射源 能容忍一定SNR信號的光接收機,光傳輸和光放大 小色度色散系數(shù)光纖 增益平坦和增益鎖定的EDFA光放大器,DWDM系統(tǒng)的五大組成部分,光監(jiān)控信道 1510nm,DWDM系統(tǒng)網(wǎng)管 光傳送網(wǎng)分層模型,光傳輸和光放大,發(fā)射和接收有源部分,合波和分波無源部分,光傳輸和光放大部分,光的傳輸,影響光傳輸?shù)墓饫w參數(shù) 光纖的衰減 光纖的色散 光纖的非線性效應,,光纖衰耗,隨著脈沖在光纖中傳輸，脈沖的寬度被展寬,模間色散(Mode Dispersion) 色度色散(Cromatic Dispersion) 偏振色散(Polarization Mode Dispersion),,,,,,,,,在常規(guī)光纖系統(tǒng)中，光纖呈現(xiàn)線性傳輸特性。 然而，當光功率增加到一定值時，光纖開始呈現(xiàn)非線性特性。因為在高強度電磁場中任何電介質(zhì)對光的響應都會變成非線性，光纖也不例外。 隨著傳輸速率的提高，傳輸距離的延長，波分復用通路的增加以及光纖放大器的使用，這種光纖的非線性已成為最終限制系統(tǒng)性能的因素。 非線性問題已成為新一代光纖系統(tǒng)設計考慮的重要方面。,,光纖的非線性效應,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光纖的非線性效應,傳輸使用的三種不同類型的單模光纖,G.652單模光纖（NDSF）,G.653單模光纖（DSF）,G.655單模光纖（NZ-DSF）,常規(guī)G.655 大有效面積G.655,,三種光纖色散情況比較,大多數(shù)已安裝的光纖 低損耗 大色散分布 大有效面積 色散受限距離短 2.5Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約600km 10Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約34km G.652+DCF方案升級擴容成本高 結論: 不適用于10Gb/s以上速率傳輸，但可應用于 2.5Gb/s以下速率的DWDM。,G.652單模光纖（NDSF）,低損耗 零色散 小有效面積 長距離、單信道超高速EDFA系統(tǒng) 四波混頻（FWM）是主要的問題，不利于DWDM技術 結論: 適用于10Gb/s以上速率單信道傳輸，但不適用于 DWDM應用，處于被市場淘汰的現(xiàn)狀。,G.653單模光纖（DSF）,在1530－1565nm窗口有較低的損耗 工作窗口較低的色散，一定的色散抑制了非線性效應（四波混頻）的發(fā)生。 可以有正的或負的色散——海底傳輸系統(tǒng) 正色散SPM效應壓縮脈沖，負色散SPM效應展寬脈沖。 為DWDM系統(tǒng)的應用而設計的,G.655單模光纖（NZ-DSF）,結論: 適用于10Gb/s以上速率DWDM傳輸， 是未來大容量傳輸，DWDM系統(tǒng)用光纖的理想選擇。,EDFA光放大器,,EDFA在線路中的應用,,,,,,合 波 器,分 波 器,功率放大器,前置放大器,線路放大器,,,,,,,,發(fā)射和接收有源部分,為了WDM系統(tǒng)的互操作，在發(fā)射端和接收端的信道中心頻率必須相同。,ITU-T G.652推薦在C波段和L波段從196.10THz（1528.77nm)開始、間隔為50GHz的整數(shù)倍增加或減?。ɑ虬?.39nm的倍數(shù)增加或減?。?。,DWDM系統(tǒng)對光發(fā)射和光接收的 基本要求,,,,,196.0,199.0,195.0,194.0,193.0,192.0,191.0,1505,,,,,,,,,,,,,,1510,1530,1535,1540,1545,1550,1555,1560,1565,1570,OSC信道1510??10nm,,,,,C-Band,,,L-Band,(THz),?(nm),中心頻率(中心波長)偏差??n/5，n為光信道間隔,標稱中心頻率或波長是以193.1THz（1552.52nm)為中心、間隔為100GHz的整數(shù)倍。,DWDM系統(tǒng)對光發(fā)射和光接收的 基本要求,,中 心 波 長 和 中 心 頻 率,,光發(fā)送機,光源的波長穩(wěn)定,光接收機,工作波長范圍的響應度,對SNR的靈敏度,光接收機,,接收機必須承受的影響： 信號畸變 噪聲 串擾,合波和分波無源部分,DWDM系統(tǒng)中使用的波分復用器件的性能應滿足ITU-T G.671及相關建議的要求。,DWDM系統(tǒng)對合波和分波無源器件的 基本要求,波分復用器分類：,,,980/1550、1480/1550泵浦/信號波分復用器（全光纖熔融拉錐型）。 1310/1550波分復用器（全光纖熔融拉錐型）。 1550波段內(nèi)粗波分復用器（有可能用全光纖熔融拉錐方法實現(xiàn)）。,1、粗波分復用器,2 密集波分復用器DWDM,,,一、干涉濾光膜型波分復用器,輸入光纖,?1,?4,?3,?2,?0 (監(jiān)管信道),干涉濾光膜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,?1—?16,?1—?15,?16,,,,干涉濾光膜型DWDM的一種工藝方案,,,,,,,,,,,,?1—?14,?15,,,,,,,,二、光柵型波分復用器,輸入光,,,,,?1,?4,?3,?2,1. 體光柵型,,,2. 光纖光柵型,,,,,,,,,,,布拉格光柵,?1—?16,?1—?15,,,,?16,?,,,,三、陣列波導光柵型波分復用器(AWG),光監(jiān)控信道（OSC）,DWDM系統(tǒng)對光監(jiān)控信道的 基本要求,監(jiān)控通路波長1510nm，監(jiān)控速率2Mb/s 對光監(jiān)控通路的要求 (1) 監(jiān)控通路不限制光放大器的泵浦波長 (2) 監(jiān)控通路不限制光放大器之間的距離 (3) 監(jiān)控通路不限制未來在 1310 nm 波長的業(yè)務 (4) 在光放大器失效時監(jiān)控通路仍然可用 (5) OSC傳輸是分段的且具有3R功能和雙向傳輸功能 (6) 應有OSC保護路由，防止光纖被切斷后監(jiān)控信息不能傳送的嚴重后果,DWDM網(wǎng)管系統(tǒng),,光傳輸段層(OTS),光傳送網(wǎng)分層結構,,SDH分層結構,,物理層(FIBER),,,電路層,網(wǎng)元管理系統(tǒng)管理功能： 故障管理：進行故障診斷、故障定位、故障隔離、故障改正，以及路徑測試功能。 性能管理：性能參數(shù)監(jiān)視等 配置管理：設置和預配等 安全管理：4級授權等,獨立的網(wǎng)元管理功能 EM 層,DWDM的網(wǎng)管應與所承載信號 的網(wǎng)管分離開，以增加承載多樣性， 發(fā)揮“業(yè)務透明”的特點。,三 DWDM組網(wǎng),未來光網(wǎng)絡的前景,未來光網(wǎng)絡的前景,超高速率網(wǎng)絡中，若繼續(xù)采用原有的SDXC或ATM DXC/ADM設備，節(jié)點設備將變的十分龐大復雜，實現(xiàn)難度越來越大。 超高速率傳輸帶來的經(jīng)濟效益被轉(zhuǎn)接費用升高所抵消。 唯一的出路是走向光聯(lián)網(wǎng)！ 要設置更高通道等級——光通道（OP），進行光路的交叉連接（OXC）和分插復用（OADM）。 OADM/OXC技術是全光網(wǎng)絡技術的關鍵。,OADM,OADM的功能是從傳輸設備中選擇性地下光信號、或上光信號、或僅僅通過某個波長信號，同時不影響其它波長信道的傳輸。,,OXC,OXC是全光網(wǎng)的核心器件。,,,20世紀 曾經(jīng)是電網(wǎng)絡的時代 21世紀 將會是光網(wǎng)絡的時代,