第八章 光波分复用系统
光波分复用的基本原理
光波分复用的基本原理光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是利用多个不同波长的光信号在一根光纤中传输的技术。
它是一种高效、高速的光通信方式，可以提高光纤通信的容量和速度。
WDM技术是通过将多个信号分别调制成不同波长的光信号，然后将这些光信号合并在一根光纤中传输，最后再将这些信号通过波分复用器（WDM器）进行分离，达到同时传输多个信号的目的。
本文将详细介绍WDM的基本原理及其应用。
一、WDM的原理WDM的基本原理是利用不同波长的光信号在一根光纤中传输，这些光信号可以同时传输，并且不会相互干扰。
WDM具体实现过程可以分为三个步骤：波长选择、光信号的多路复用、光信号的分路解复用。
1.波长选择在WDM中，每个光通道都有一个不同的波长，因此需要选择合适的波长区间。
一般来说，波长区间可以是常见的几个光纤谱段，例如1320~1360nm、1460~1625nm，或者是更小的波长间隔，如0.4nm、0.8nm或1.6nm。
2.光信号的多路复用当多个不同波长的光信号传递到一个单一光纤中时，它们会相互影响并干扰对方。
因此必须将它们在合适的位置上合并成单一的光束，这个过程称为多路复用。
在多路复用的过程中，需要用到一系列光学器件，例如：波分复用器（WDM器）、光衰减器、滤波器、耦合器、放大器、修补器、反射器等。
3.光信号的分路解复用在传输结束后，需要将合成的光信号恢复成原始的多个信号，这个过程称为分路解复用。
分路解复用的关键是在合适的位置上使用波分复用器（WDM器），将多个信号根据波长进行区分并进行分离。
分离后，可以通过调制解码等方法将信号恢复成原始数据。
二、WDM的应用WDM技术在光通信领域中的应用广泛，以下列出几个主要应用：1. 宽带网宽带网是一种将多种网络服务集成在一起的网络。
WDM技术可以在该网络中提供高达10Gbps的带宽，满足不同用户对网络传输速率、稳定性等方面的需求。
光波分复用系统的基本原理
光波分复用系统的基本原理本文简要介绍光波分复用系统的基本原理、结构组成、功能配置、关键技术部件和技术特点，说明光波分复用WDM系统是今后光通信发展的方向。
一、光波分复用（WDM）技术光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。
二、WDM系统的基本构成WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。
单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。
双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。
目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。
三、双纤单向WDM系统的组成以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
光波分复用系统
●四波混频 当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时， 当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的 非线性会导致产生其他的新波长。 非线性会导致产生其他的新波长。新波长的产生及原有 波长信号能量的转移消耗， 波长信号能量的转移消耗，会在多波长系统中产生串扰 或较大的信号衰减。 或较大的信号衰减。FWM的效率取决于通道间隔和光纤 的效率取决于通道间隔和光纤 色散。通道间隔越小，光纤色散越小， 色散。通道间隔越小，光纤色散越小，不同光波之间的 相位匹配就越好， 效率就越高， 相位匹配就越好，FWM效率就越高，影响越严重。 效率就越高 影响越严重。 通道间隔应满足下式： 通道间隔应满足下式：∆W≥0.25(M·P/D)1/2 M：光纤放大器间隔数 ： D：光纤色散系数： ：光纤色散系数： P：单通道平均光功率 ：
七、WDM系统的监控技术 系统的监控技术 在有EDFA 系统中，EDFA上业务信号不能上下，无电 系统中， 上业务信号不能上下， 在有 上业务信号不能上下 接口接入，只有光信号放大。 接口接入，只有光信号放大。在业务信号的开销位置上 也没有对EDFA监控的字节。因此必须增加一个电信号对 监控的字节。 也没有对 监控的字节 EDFA的运行状态进行监视。通常采用在个新长上传送监 的运行状态进行监视。 的运行状态进行监视 控信号。另外，对WDM系统的各相关部件的故障告警， 控信号。另外， 系统位，运行中的质量监控，所以在WDM系统中要设 故障定位，运行中的质量监控，所以在 系统中要设 有光监控通道（ 有光监控通道（OSC：optical supervision channel）。 ： ）。
5、光放大问题 、
•动态可调增益与锁定：要求EDFA能根据信号的变化， 动态可调增益与锁定：要求 能根据信号的变化， 动态可调增益与锁定 能根据信号的变化 实时地动态调整自身的工作状态，减小信号的波动， 实时地动态调整自身的工作状态，减小信号的波动，保 证信道的稳定。 证信道的稳定。 •要避免信道增减对其他信道的影响。 要避免信道增减对其他信道的影响。 要避免信道增减对其他信道的影响 •增益平坦 增益平坦 •光浪涌 •级联噪声 级联噪声
光纤通信系统波分复用系统WDM-共64页课件
中心频率 193.6 193.5 193.4 193.3 193.2 193.1 193.0 192.9 192.8 192.7 192.6 192.5 192.4 192.3 192.2 192.1
4 波系统 * * * *
8 波系统 * * * * * * * *
16 波系统 * * * * * * * * * * * * * * * *
（a）现实的需要性，以2.5Gb／s系统为例， 16波分单向就可达到40Gb／s的传输速率， 这足以满足未来几年的业务需求；
（b）技术的可行性。当前波分复用器件和激 光器元件的技术都满足16个波长以上的复用。
从当前应用上看，WDM系统只用于 2.5Gb／s以上的高速率系统。因而在制定规 范的过程中，我们主要考虑了基于2.5Gb／s SDH的干线网WDM系统的应用，承载信号为 SDH STM-16系统，即2.5Gb/s×N的WDM 系统。对于承载信号为其他格式(例如IP)的系 统和其它速率（例如10Gb/s×N）暂不作要 求。
开放式波分复用系统：就是波分复用器前端 加入波长转移单元OTU，将当前SDH的 G.957接口波长转换为G.692的标准波长光 接口。可以接纳过去的老SDH系统，并实 现不同厂家互联，但OTU的引入可能对系 统性能带来一定的负面影响。
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关 键的系统因素：
如为了抑制多通道干扰(MPI)，必须注意到光反射的影响、 双向通路之间的隔离、串扰的类型和数值、两个方向传输的功 率电平值和相互间的依赖性、光监控信道(OSC)传输和自动功 率关断等问题，同时要使用双向光纤放大器。
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1 1,
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光波分复用
网络管理系统是通过光监控信道的物理层传送开销字节到其它节点或接收其它节点的开销字节对光波分复用 系统迸行管理。主要实现配置、故障、性能、安全管理等功能，并与上层管理系统相连。
WDM系统构成
WDM系统按照工作波长的波段不同可以分为两类：一类是在整个长波长波段内信道间隔较大的复用，称为粗 波分复用（CWDM）；另一类是在1550nm波段的密集波分复用（DWDM），它是在同一窗口中信道间隔较小的 波分复用，可以同时采用8,16或更多个波长在一对光纤上（也可采用单纤）构成光纤通信网络，其中每个波长之 间的间隔为1.6nm，0.8nm或更低，对应的带宽为200GHz，100GHz或更窄的带宽。
(1)可充分利用光纤的带宽资源，使同一根光纤的传输容量增加几倍至几十倍，甚至几百倍。(2)由于光波分 复用技术使用的波长相互独立，故可以同时传输特性完全不同的信号。(3)采用全双工方式，光信号可以在一根光 纤中同时向两个不同的方向传输，节省了线路投资，提高了系统的经济效益。(4)对于早期敷设的芯数不多的光缆， 波分复用技术可提供“在线升级，平滑过渡”的技术支持，即在对原有系统不作较大改功的情况下，进行扩容， 节省投资。(5)随着传输速率的不断提高，许多光器件的响应速度已明显不足。使用波分复用技术可以降低对器件 性能上的要求。(6)波分复用器件大多是光无源器件，结构简单，体积小，稳定可靠，在网络设计和施工中有很大 灵活性。因此，波分复用技术成为当前迸行扩容、升级改造以及建设新的高速、大容量通信网络的最佳技术 选 择。
通信技术中的波分复用系统原理与应用
通信技术中的波分复用系统原理与应用波分复用系统（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种应用于通信技术中的重要技术。
它通过同时传输多个不同波长的光信号来实现光纤通信的高容量与高速率传输。
波分复用系统可以分为密集波分复用系统（DWDM）和稀疏波分复用系统（CWDM）两种类型，下面将重点介绍波分复用系统的原理和应用。
波分复用系统的原理主要基于波长和频率的特性。
这个系统中的每个波长都可以独立传输数据，同时在光纤中并行传输，从而提高了传输容量和速率。
波分复用系统的核心部件有光添加器、光分复用器和光解复用器。
光添加器用于将多个输入信号通过光纤发送到远程目的地，光分复用器则负责将多个信号合并成一个复合信号传输，光解复用器根据波长对复合信号进行分解，将各个波长的信号解复用为独立的信号。
波分复用系统的应用非常广泛。
波分复用系统可以实现高容量的光纤通信传输。
通过同时传输多个波长的光信号，可以将光纤的传输容量提高几十倍甚至上百倍，大大增加了通信网络的带宽，满足了日益增长的数据传输需求。
波分复用系统可以减少光纤线缆的使用，降低了通信设备的成本。
由于使用波分复用技术，可以将多个信号通过同一根光纤传输，避免了铺设大量的光纤线缆，从而节省了线缆的使用成本。
再次，波分复用系统还可以提高通信网络的可靠性和稳定性。
通过将不同波长的信号分隔传输，即使其中一个波长发生故障，其他波长的信号仍然可以正常传输，保证了通信网络的连续性和可靠性。
在实际应用中，波分复用系统被广泛应用于光纤通信网络中的长距离传输。
特别是在国际长途通信领域，波分复用技术已成为标配。
相比传统的电信号传输，波分复用系统在信号传输距离上有明显的优势。
由于光信号的传输损耗随距离的增加而增加，传统的光纤通信技术在长距离传输中很容易出现信号衰减和失真的问题。
而波分复用技术通过将信号进行多波长同时传输，可以充分利用光纤的宽带特性，克服了传统光纤通信的距离限制，实现了长距离高速率的信号传输。
波分复用器(第八章光波分复用技术及关键器件)
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
c. 模耦合型光波分复用器
P 1 o u tzP inco s2K z P 2o u tzP insin2K z
sin2s11(或 0)
s1 s2
+m
2
s1=（KL）1 s2=（KL）2
对特定波长为λ1和λ2，选择光纤 参数，调整耦合长度，使：
在直通臂：P1out(λ1)=1， P1out(λ2)=0;
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式： 双纤单向传输和单纤双向传输。
(1) 双纤单向传输 单向WDM传输：指所有光通路同时在一根光纤上沿 同一方向传送； 由于各信号是通过不同光波长携带 的，彼此之间不会混淆； 在接收端通过光解复用器将不同波 长的信号分开，完成多路光信号传 输的任务。
双纤单向传输
列阵波导光栅复用器能同时提供有 波长选择的N ×N 联结。它可以工作在 高衍射级，因而可有10- 2纳米级的分辨 率。 同时，它还可用作分波器、合波 器、波长选择开关、多波长激光器等。
用SiO 2， InGaAsP/ In 以及多种有机材料 制备的实用化器件已经出现。它结构紧凑，
集成度高，性能稳定，信号畸变小，通道
采用普通透 镜的WDM
采用渐变 折射率透 镜，简化 了装置的
校准。
光栅型波分复用器的优点：
波长通道数大（～132Ch）； 通道间隔小（商用～0.4nm）； 插损不随通道数增加（6～7dB）。
光栅型波分复用器的缺点：
温度敏感（～0.01nm/oC），需温度补偿（温控、材料补偿）； 高斯型通带（采用特殊技术可实现平顶，但增大损耗）。
光纤
光纤光纤 光纤
干涉滤1波器3
干涉 滤波器
干涉 滤波器
波分复用就是光的频分复用
波分复用就是光的频分复用1、什么是光波分复用？光波分复用是指在传输光纤网络中，将少量信息流（也称为流），通过位型复用技术，在一根单模或者多模光纤上传输，各流之间空间隔离，实现了可靠的多路复用，使多路传输时受干扰的影响减至最低，大大提高数据传输的可靠性和容错性；同时还可以减少传输带宽，提高数据的传输速度和传输率，发挥光缆的最大容量，大大节约了网络成本。
2、光波分复用的工作原理光波分复用的工作原理是，将多个信号拆分成多个独立的连续波段，然后分别编码，将多个编码信号转换为光信号，并将其复用到一根光纤上，然后在光纤传输路由的终端处实现识别和重组，最终实现原信号的传输。
光波分复用技术的实现主要分为三个步骤：有线信号转换到光信号，将光信号复用到一条光纤上，以及有限信号光信号重构成原有线信号。
3、光波分复用的优势（1）提高了网络传输带宽，并且保障了网络流量的可靠性和容错性；（2）能够有效地利用宽带网络和光纤网络资源；（3）降低网络成本，可以把多个信号复用到一根光纤上，从而大大节约网络搭设的成本；（4）可以有效利用光纤的最大传输带宽，使数据传输的速率更高；（5）能够传输传统无线信号，如话音、视频、数据和图像等，同时可以支持多种应用，弥补传统光源和光复用技术中的不足。
4、光波分复用的应用（1）广播与电视传输：光波分复用技术可以提供的高质量的磁场防离辐射能力，无航空限制，更小的回绕时延，简单的布线，使用低成本的光纤，可以实现大距离的传输，满足广播和电视业的传输要求。
（2）数据传输：光波分复用技术可以250多个终端在一根光纤使用，极大地提高了传输带宽，延长了距离，减少了传输耗散带宽，改善了光信号传输质量。
（3）语音传输：光波分复用技术在语音传输中有着广泛的应用，可以满足不同的语音传输服务需求，提高了语音传输的可靠性，延长了传输路径。
5、光波分复用的结构光波分复用技术的结构主要有光放大器、选择器和终端路由器等，根据传输要求，选择不同的光放大器和选择器，使其能够具有良好的信号输出效果，终端路由器可以识别和重组复用后的信号，并按其原来的信号格式重构，最终实现原有信号的传输。
光波分复用系统
ｃｎｔ ｃｏ ，ｏｋｎ ｎ￣ ｅ ｎ ｙ ｅｈ ｏ ｇｅ． ｏｓ ｕｔｎｗ ｒｉｇ ｆ ｃ ｌ ａｄ ｅ ｃｎ ｌ ｉ ｒ ｉ ｐ ｉ ｋ ｔ ｏ ｓ
Ｋபைடு நூலகம்ｅ ｗ ｏ ｄ ： ａ ｌｎｇｈ ｄｖｉｉ ｎｍ ｕｔｐ ｅ ｎｇＤｅ ｙ ｒ ｓＷ ｖｅｅ ｔ ｉ ｓｏ ｌｉｌｘｉ ； ｍｕｌ ｐ ｅ ｉ ｇ ｔ ｌｘ ｎ ｉ
一
通 路 。与单 纤单 向 Ｗ Ｍ 比单纤 双 向 Ｗ Ｍ系统 可 以减少 光纤 和线 Ｄ相 Ｄ
路 放大 器 的数量 。 三 、Ｗ Ｍ 统 的关键 技术 Ｄ系 （ ）光源 技术 一
、
光 波分 复用 技术 是在 一根 光纤 中 同时传 输 多个波 长光 信 号的 一项 技 术 。其基 本原 理 是在发 送端 将 不 同波 长 的光 信号 组合起 来 （ 复
计算机光盘软件与应用
工 程 技 术
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ａ ｎ ｉ ｉ
２ １ 年第 １ ０１ ８期
光波分复用系统
李 炎
（ 中国铁通 长春分公 司，长春
摘
１ ０６ ） ３０ １
要 ：本 文介 绍 了光 波分 复 用 系统 的基 本概 念 、 系统 构造 、 工作原 理 以及 关键技 术 。
Ｗ Ｍ 技术 使一 根光 纤 的传输 容量 比单 波长 传输 增加 几倍 至几 Ｄ
十 倍 甚至几 百倍 ，充分 的利 用 了光纤 的 巨大带 宽 资源 ； 由于 ＷＭ Ｄ 技 术使 用 的各波 长 信道 相互独 立 ， 因而可 以 同时传 输 多种不 同类
型 的信 号；ＷＭ 技 术有 高度 的组 网 灵活性 ，如 长途 干线 网、多 路 Ｄ 多址 局域 网等 ，可 以利 用 Ｗ Ｍ技术 选择 路 由，实 现 网络交 换和 故 Ｄ 障恢 复 。Ｗ Ｍ 系统 的基 本构 成主 要有 两种 形式 ， 即双纤 单 向和 单 Ｄ
光纤通信 第8章 光复用技术PPT课件
光纤通信单信道速率40Gbit/s，与光纤带宽潜 力相比相差巨大，有潜力可挖。
电复用技术实验室已到40Gbit/s，但受电子迁移 速率限制，进一步提高速率已十分困难。
克服电复用的这一“瓶颈”，进一步提高光纤 频带的利用率，只有采用光复用技术，必须挖。
4
8.1 光复用技术的基本概念
复用技术：为提高通信线路利用率，采用同一传输 线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。 （FD把M通，信TD资M源，（C带DM宽，、S时C隙M））固定分配给各个终端。 一旦分配确定，这个终端是否通信，都占用这个频 带两或种时复隙用，方直式到: 拆线为止。
副载波复用模拟电视光纤传输系统方框图
11
8.1 光复用技术的基本概念
4.光副载波复用（OSCM）
特点：
副载波复用模拟电视光纤传输系统方框图
副载波信道复用和解复用在电域进行，副载波复用的几 个信道能共用一个价格昂贵光器件，降低设备成本。副载 波复用受限于电、光器件的可用带宽，而限制了最高副载 波频率和数据率。若更多地利用光纤的带宽，副载波复用 技术可与波分复用技术联合使用。
延迟的复用 信息(1)
（3）
帧同步脉冲
比特交错时分解复用原理图
27
8.2.1 比特交错光时分复用
解复用：(3)帧脉冲数据流与复用脉冲数据流逻辑与，与门 的输出是提取的第j路数据流。
光纤通信8光波分复用技术
损耗区的巨大带宽资源，在光纤低损耗窗口采用多个相互间有一定的波长间隔 的激光器作为光源，经各光源调制的信号同时在光纤中传播，这就是WDM技 术。可以说，WDM技术使得光纤具有巨大带宽这一优点得以充分体现。以一 种工作在1550nm的窄线宽DFB激光器为例，它可在0.8nm的谱带内发射信号， 因此在1525nm~1565nm共40nm的范围内，WDM系统可传送50个信道。若每 个信道的传输速率为10Gbit/s，则系统总的传输速率即为50×10Gbit/s，比单 信道传输的容量增加了50倍。
CWDM的信道波长间隔约20nm。由于信道间隔较宽，由激光器的 波长漂移而带来的信道串扰对系统的影响较小，所以，CWDM可采用 不带冷却器的半导体激光器。这种半导体激光器一般是由激光器芯片 和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的，因而 也无须采用比较复杂的控制技术。这两方面的原因使发射机体积只有 DWDM发射机的五分之一。CWDM对复用器的选择也很宽松，只需 用粗波分复用器和解复用器。由于器件成本和系统要求的降低，使得 实现起来也更加容易。
… …
λ1
λ2
波
λ3
分 复
用
λn 器
光纤 λ1λ2...λn
λ1
解
λ2
复 用
λ3
信容量，我们回忆一下普通单模石英光纤中光传输 损耗与波长的关系（见图1.1.3）。根据此图我们知道，在长波长波段，光纤有 两个低损耗传输窗口即1310nm和1550nm窗口。这两个窗口的波长范围分别从 1270nm 到1350nm和1480nm到1600nm，分别对应着80nm和120nm的谱宽范 围。而目前光纤通信系统中所使用的高质量的1550nm的光源，其调制后的输 出谱线宽度最大不超过0.2nm，考虑到老化及温度引起的波长漂移，给出约 0.4nm~1.6nm的谱宽富余量，应是合乎情理的。即使这样，单个系统的谱宽也
光波分复用系统设计与仿真
光波分复用系统设计与仿真光波分复用系统（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种用于光纤通信中的技术。
它允许在单根光纤中同时传输多个独立的光信号，每个信号通过不同的波长进行区分。
光波分复用系统的设计与仿真是非常重要的，可以帮助我们了解它的原理及性能，下面将详细介绍。
首先，光波分复用系统的设计需要考虑到以下几个方面：1.光源：光源是产生光信号的设备，常用的光源包括激光器、LED等。
在设计中需要选择适当的光源，并确定其发光功率、波长等参数。
2.光纤：光纤是传输光信号的介质，其主要性能指标有损耗、色散等。
在设计中需要选择适当的光纤，并考虑光纤的长度、损耗和色散对系统性能的影响。
3.光分复用器：光分复用器用于将多个光信号通过不同的波长进行区分，并将它们合并到一根光纤中传输。
在设计中需要选择合适的光分复用器，并确定其通道数量、波长范围等参数。
4.接收器：接收器用于接收传输过来的光信号，并进行解调与处理。
在设计中需要选择适当的接收器，并确定其灵敏度、速率等参数。
接下来，我们可以使用仿真软件进行光波分复用系统的仿真。
仿真可以帮助我们预测系统的性能，优化系统参数以达到较好的传输效果。
以下是一些主要的仿真步骤：1.建立仿真模型：首先，需要建立一个光波分复用系统的仿真模型。
可以使用仿真软件提供的模型或者根据系统的实际参数自行建立模型。
2.设置系统参数：根据设计需求，设置光源的参数、光纤的长度和损耗等参数，确定光分复用器和接收器的配置。
3.设置信号源：模拟不同的独立光信号，设置它们的波长、功率等参数，并通过光分复用器将它们合并到一根光纤中。
4.运行仿真：运行仿真模型，观察传输过程中光信号的功率、波形等变化。
可以通过改变系统参数，比如光纤长度、光源功率等来观察系统的性能变化。
5.分析结果：根据仿真结果，分析系统的性能，比如光信号的损耗、串扰情况等。
可以通过优化系统参数，比如增加光源功率、调整波长间隔等来提升系统性能。
第八章 光波分复用系统
各支路的电信号分别被调制到各束的光脉冲上去然后通过光时延线每路之间间隙为t使各支路光脉冲精确的按预定要求在时间上错开排队再由合路器将这些支路光脉冲复接在一起便完成了在光时域上的间插复用
光时分复用原理图
B
信道1
E/O
信道2
E/O
信道n
E/O
nB
复
解
复
用
用
光信号路径 电信号路径
控制信号
B
信道1
E/O
信道2
参见8.2节。
为什么要引入非零色散位移光纤NZDSF？
参 见 8.3.1 和 8.3.6 ， 重 点 考 察 的 是 G.655 NZDSF 在1550nm 波长处的色散特性与非线性 效应和色散效应的关系。
什么是“四波混频”效应？“四波混频”对于WDM系统有何 影响？为什么G.653光纤不适宜使用在WDM系统中？
E/O
信道n
E/O
本章习题解题指导
1. 概念部分主要给出对应的知识点，教程和步骤； 3. 计算部分给出主要过程和结果。
光波分复用系统的工作波长范围为多少？为什么 这么取？根据通路间隔的大小，光波分复用技术 可以分为几种？通路间隔的选择原则是什么？
或难点有哪些？
OTDM是指将通信时间分成相等的间隔，每 一间隔只传输固定信道的一种技术。OTDM的系 统光源为超短光脉冲光源，由光分路器分成n束。 各支路的电信号分别被调制到各束的光脉冲上 去，然后通过光时延线，每路之间间隙为T，使各 支路光脉冲精确的按预定要求在时间上错开排 队，再由合路器将这些支路光脉冲复接在一起， 便完成了在光时域上的间插复用。接收端的解复 用器是一个高速开关，在时域上将各支路信号分 开，分别接入相应的接收机。
波分复用系统（WDM）结构原理和分类
波分复用系统(WDM),波分复用系统(WD M)结构原理和分类波分复用系统简要介绍光波分复用技术是在一根光纤中传输多波长光信号的一项技术。
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开〔解复用)，并进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
具体如下。
如图1所示。
发送端内有N个发射机：发射机所发出的光的波长是不同的，它们的波长分别为波长1-N。
每个光波承载1路信号。
再把N个光发射机发出的光信号(光信号1-N)集中为1个光的群信号，送进光纤线路，直到接收端。
若线路很长，光信号太弱，就加一光放大器，把光信号放大。
在接收端有N个光滤波器(1-N)。
滤波器1对载有信号1的光信号(波长1)有选择通过的作用，……滤波器N对载有信号N的光信号(波长N)有选择通过的作用。
光接收机的作用是把载有信号的光信号还原为原信号。
光波分复用的关键器件(1)分布反馈多量子阱激光器(DFB M QW—LD)(2)光滤波器(3)光放大器图1波分复用系统原理波分复用系统的发展与现状WDM波分复用并不是一个新概念在光纤通信出现伊始人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输但是在20世纪90年代之前该技术却一直没有重大突破其主要原因在于TD M 的迅速发展从155Mbit/s 到622Mbi t/s 再到2.5G bit/s系统TDM速率一直以过去几年就翻 4 倍的速度提高人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术1995 年左右WDM系统的发展出现了转折一个重要原因是当时人们在TD M 10G bit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上W DM 系统才在全球范围内有了广泛的应用。
08 波分复用 光纤通信系统设计
f ：光纤的总损耗（ dB/Km),包括溶接和连接损耗。
色散 B*L受色散控制（光脉冲展宽） 不同工作波长的光纤通信系统的B*L值：
B.
多纵模激光器
10 B *L D
6
D :光纤色散参数 ，典型值1~2ps/(km.nm) :光源的谱宽
单纵模激光器
B * L 71400/( D )
2 2
4. DWDM系统工程设计 (1)系统应用与代码
(2) TTU-T有关DWDM系统的建议
G.681－适用光放大器的局间和长跨距线路系统的功 能特性 G.691－有光放大器的单信道SDH系统和STM-64系统 的光接口 G.692－有光放大器的多信道系统的光接口 G.959.1－光网络物理层接口 G.onc－光网络元件 G.oni－光网络设备的信息模型 G.ons－光传送网的结构和映射 G.872－光网络的根本结构 G.873－光网络的要求
第八章 波分复用 光纤通信系统设计
波分复用
1. 基本概念 2. 光波分复用技术 3. 光波分复用系统
1.基本概念 （1）分类 A.光波复用: 光波分复用 (WDM) 光空分复用 (SDM) B. 光信号复用：光时分复用 (OTDM) 光频分复用 (OFDM) 光码分复用 (OCDM)
(2) 基本概念 WDM：Wavelength Division Multiplexing 将两种或两种以上携带有信息的不同波 长的光载波信号，在发射端经复用器汇 合，耦合到同一根光纤中进行传输，在 接收端经过解复用器对各波长的光载波 信号进行分离，使信号复原。 Keywords: 不同波长，复用器，同一根光纤中传输， 解复用器。
C.
参数含义与规范
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8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
37
8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
10
8.1.1 WDM系统基本概念
11
8.1.1 WDM系统基本概念
WDM技术的特点
（1）可以充分利用光纤巨大的带宽资源。 （2）对不同的信号具有很好的兼容性。 （3）节约投资。 （4）降低光电器件的要求。 （5）可以灵活组网。
12
8.1.1 WDM系统基本概念
13
8.1.2 WDM系统的应用形式
4
8.1 波分复用原理
5
8.1.1 WDM系统基本概念
光 波 分 复 用 （ WDM ， Wavelength Division Multiplexing ）技术是在一根光纤上能同时传送多波长 光信号的一项技术。它是在发送端将不同波长的光信号 组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤 中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解 复用）并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。 因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用 （WDM）技术。
*图中给出的各参考点释义见表8-1
27
8.2.2 WDM系统分类方法
有线路光放大器WDM系统的分类与应用代码 应用代码一般采用以下方式构成：nWx-y·z，其中 n是最大波长数目 W 代表传输区段距离（ W ＝ L，V 或 U分别代表长距离、 很长距离和超长距离） x表示所允许的最大区段数（x＞1） y是该波长信号的最大比特率（y＝4或16分别代表STM4或STM-16） z代表光纤类型（z＝2，3，5分别代表G.652，G.653或 G.655光纤）
1537.40
1536.61 1535.82
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-5 CWDM系统标称中心波长
标称中心波长（nm） 1271 1291 1331 …… 1351 1371 1391 1571 1591 1611
38
……
8.2.3 WDM系统波长规划
2. 中心频率偏差 中心频率偏差定义为标称中心频率与实际中心频率之差， 影响其大小的主要因素包括光源啁啾、信号带宽、自相位调 制（SPM）效应引起的脉冲展宽、以及温度和老化等 。对于 16 通路 WDM 系统，通道间隔为 100GHz （约 0.8nm ），最大 中心频率偏移为±20GHz （约为 0.16nm ）；对于 8 通路 WDM 系统，通道间隔为200GHz（约为1.6nm）。为了未来向16通 道系统升级，也规定对应的最大中心频率偏差为±20GHz。
22
8.2.1 WDM系统的基本结构
23
8.2.2 WDM系统分类方法
24
开放式WDM系统就是在波分复用器前加入光波长转换器 （OTU），将SDH非规范的波长转换为标准波长。 开放式：在同一WDM中，可接入不同厂商的SDH系统。
25
8.2.2 WDM系统分类方法
根据WDM线路系统中是否设置有EDFA，可以将 WDM线路系统分为 有线路光放大器WDM系统 无线路光放大器WDM系统
21
8.2.1 WDM系统的基本结构
带内波长监控技术
带内监控技术选用位于EDFA增益带宽内的1 532nm波长， 其优点是可利用EDFA增益，此时监控系统的速率可提高至 155Mbit/s。 （5）网络管理系统 对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性 能管理、安全管理等功能，并与上层管理系统（如TMN） 相连。
1. 双纤单向传输 2. 单纤双向传输 3. 光分路插入传输
14
8.1.2 WDM系统的应用形式
Tx1
λ1 λ1······λ1n
复 用
Txn
λn
器
光纤放大器
解 复 用 器
λ1
Rx1
λn
Rxn
λn+1
Rxn+1
λ2n
Rx2n
解 复 用 器
复
λn+1
Txn+1
λ2n
光纤放大器
用 器
Tx2n
λn+1······λ2n
35
8.2.3 WDM系统波长规划
考虑到光纤损耗系数较低和光放大器增益较为 平坦的都集中在 C 波段（ 1530~1565nm ），因此 16 波长的 WDM 系统一般选取 C 波段设置波长，而对于 32 波长或更多复用波长的 DWDM 系统而言，可以把 总的工作波长分为两组（称为红带和蓝带），分别 进行光放大和前向纠错等方法，使得系统的总体性 能（如端到端的光信噪比）获得优化。
6
8.1 波分复用原理
7
8.1.1 WDM系统基本概念
α(dB/km) 1260 1360 1480 1580
可用谱宽
可用谱宽
1300
1400
1500
1600
λ(nm)
图8-1 单模光纤的带宽资源
8
8.1.1 WDM系统基本概念
由图 8-1 可见， 1310nm 波长段和 1550nm 波长段 一共约有 200nm 低损耗区可用，这相当于 30THz 的 频带宽度。但在目前的实际光纤通信系统中由于光 纤色散和调制速率的限制，单信道 TDM 系统的通信 速率一般被限制在10~40Gbit/s或以下，所以单模光 纤尚有绝大部分的带宽资源有待开发。
9
8.1.1 WDM系统基本概念
CWDM 与 DWDM
根据WDM系统中不同信道之间的波长或频率间隔，可以 分为信道间隔较大、复用信道数较小的稀疏波分复用 （CWDM）系统和密集波分复用（DWDM）。 CWDM 系统的信道间隔一般为 20nm，而 DWDM 系统信道 间隔可以为1.6nm、0.8nm或更低。
8.2.1 WDM系统的基本结构
（4）光监控信道:监控系统内各信道的传输情况 带外波长监控技术 ITU-T建议采用一特定波长作为光监控信道，传送监测管理信 息，此波长位于业务信息传输带外时可选1 310nm、1 480nm或 1 510nm，优先选用1 510nm。由于它们位于EDFA增益带宽之外， 所以称之为带外波长监控技术。 由于带外监控信号不能通过EDFA，监控信号在EDFA之前要取 出，在EDFA之后要插入。 带外监控信号得不到EDFA的放大，传送的监控信息速率低， 一般为2.048Mbit/s。
Tx2
Rx2
MPI-S
MPI-R
Txn
Rxn
* 应用代码见表8-3
图8-7无线路光放大器WDM系统的参考配置
30
8.2.3 WDM系统波长规划
31
8.2.3 WDM系统波长规划
G.694.1和G.694.2，分别对应于DWDM和CWDM系 统。 G.694.1标准主要针对的是光纤中最常用的 C波 段（1530~1560nm）和L波段（1560~1625nm）。
33
8.2.3 WDM系统波长规划
若相邻波长通路间隔为12.5GHz， 可容纳约915个波长； 若相邻波长通路间隔为25GHz， 可容纳约457个波长； 若相邻波长通路间隔为50GHz， 可容纳约228个波长； 若相邻波长通路间隔为100GHz， 可容纳约114个波长。
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8.2.3 WDM系统波长规划
18
8.2.1 WDM系统的基本结构
光发送机 1 n
λ1
光中继放大
光接收机
λ1
光转发器1