DWDM系统原理及测试

调制 输出光
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DWDM系统中OTU的种类
根据在WDM系统中位置不同而分为：
• 发送端OTU • 作为再生中继器的OTU • 接收端的OTU
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发送端和接收端 OTU
损耗
0dB
顶平，沿陡
波长
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λ1 Jingqun, MB marketing team Sun λ2
第 22 页 λn
光波分复用器/解复用器类型
1）光栅型 2）介质薄膜滤波器型 3）耦合器型 4）集成光波导型
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光复用器/解复用器主要参数
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WDM和DWDM的关系
•最早的波分复用技术是在两个低损耗窗口1310nm和1550nm 的两波长复用，波长间隔为一般数十纳米， •随着1550窗口的EDFA的商用化，新的WDM系统只用1550窗口， 这些WDM系统的相邻波长间隔比较窄（<1.6nm），为了区别 于传统的WDM系统，称之为密集波分复用系统，即DWDM系统。 •现在波分复用技术（WDM）通常专指密集波分复用技术 （DWDM）。
•光复用器（合波器/OMU）和解复用器（分波器/ODU）是 DWDM系统的核心器件。 •光学滤波器
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主要技术要求
插入损耗低 通道带宽宽，复用通路数多 各信道间的串扰小，即隔离度高 带内平坦，带外插入损耗变化陡峭 波长的温度稳定性好 尺寸小
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OTU的主要技术参数
接收灵敏度 过载功率 输入波长范围 接收机最大反射系数 抖动容限 抖动转移
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来自百度文库
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光波分复用器和解复用器
复用器 解复用器
fiber
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光波长转换器 （OTU）
•G.692：DWDM系统的绝对参考频率为193.1THz，对应波长 1552.52nm。 并采用固定间隔。 •但大多是借助DWDM传输的用户终端光接口并不符合G.692，需要通过波 长转换单元转换成G.692波长进入合波器
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掺铒光纤放大器（EDFA）特点
☆ EDFA
EDFA频谱曲线（未加滤波器）
光功率
1530nm
光波长 1545nm 1560nm
增益带宽：1530nm - 1565nm，放大区恰好与单模光纤的最低损耗区域重合 带内增益平坦性，功放、预放和线放：单个EDFA增益平坦<1.5dB 噪声指数和饱和输出功率： 噪声指数小的（小于5.5dB），可以多级级联。 饱和输出功率大 工作增益：10--30dB 对信号的格式及数据率“透明”
EDFA的工作原理
三价铒离子在未受到任何激励时，处于基态。当泵浦光射入时，铒离子 吸收泵浦光能量向高能级跃迁，通常到能级2之后通过无辐射跃迁到亚 稳态能级1。亚稳态能级上的粒子寿命长宜于聚集粒子。在聚集了足够 多粒子后，1550nm波长的光信号通过这段掺铒光纤， 亚稳态的粒子以 受激辐射的形式跃迁到基态，产生与入射光一样的光子，增加信号光中 的光子数量，实现在沿掺铒光纤传输中不断放大的功能。
G.957
OTU
S1
S2 S3
Sn
波 分 复 用 器
OA
OA
OA
解 波 分 复 用 器
R1 R2 R3 Rn
S1 S2 S3
Sn
波 分 复 用 器
R1
G.957 OTU
OA
OA
OA
解 波 分 复 用 器
R2 R3 Rn
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作为再生中继器的OTU
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具有 3R功能的OTU
• 采用光—电—光变换的方法实现波长转换 首先利用光电探测器将从SDH光端机过来的光信号转换成电信号， 经过限幅放大、时钟提取和数据再生后，再将电信号调制到激光器或 外调制器上。
数据丢失告警
输入光
光电探测 器
限幅 放大器
时钟提取 数据再生
时钟输出
数据输出
驱动电路
激光器
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DWDM系统的构成
单纤双向/双纤单向
光发射机 信道1 输入 信道N
λ1
光中继放大
光接收机
λ1
光转发器1 光转发器1
┇
光转发器n 光转发器n λn
光 合 波 器
BA λs
LA λs λs
PA λs
光 分 波 器
接收1 接收1
信道1 输出 信道N
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EDFA的基本结构
EDFA主要是由掺铒光纤、泵浦源、耦合器和隔离器构成
光隔离器 掺铒光纤 光隔离器
耦合器
输入信号
输出信号
980nm 泵浦激光 器
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传输网络测试分析技术研讨会 DWDM部分
DWDM系统原理与测试
安立有限公司 市场部 2007年10月24日
内容
1、DWDM系统概述 2、DWDM系统构成 3、DWDM系统的测试 4、DWDM测试仪表
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DWDM系统概述
常规的TDM光通信只是利用了光纤低损耗频谱（1310～ 1550nm）极少的一部分。EDFA的放大区域带宽（1530～1565） nm的35nm带宽，也只是占用光纤全部带宽（1310～157Onm） 的1／6左右。
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DWDM光源的主要技术参数
平均发送光功率 中心频率和偏差：实际中心频率与标称中心频率的偏移 Extinction Ratio消光比：最坏反射条件时，全调制条 件下，逻辑“1”与逻辑“0”平均光功率的比值。 发送信号的波形（眼图） SMSR边模抑制比：主纵模的平均光功率与最显著边模光 功率的比值。 模式偏移：主模与最大边模之间的偏移。
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λn 接收n 接收n
光监控信道 接收/发送 接收/ 光监控信道 发送器 光监控信道 接收器
网络管理 系统
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DWDM系统的基本网元
— 光源 —光波长转换器（OTU） —光波分复用器和解复用器 —掺铒光纤放大器（EDFA） — DWDM系统的监控通道 — 光纤传输技术
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DWDM光源
• 光源主要作用是产生激光或荧光，是组成光纤通信系统的重要器件。 • 半导体激光器（LD）和半导体发光二极管（LED） • DWDM光源特点： • 标准而稳定的波长 • 中心波长偏差不大于光信道间隔的十分之一 • 在寿命终了时波长的漂移：<20GHz (约0.16nm) • 波长间隔越小，对光源要求越高 • 较大的色散容限值 • 传输距离更远 • G.652光纤，在1550nm窗口，色散系数一般取值为 20ps/km.nm
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DWDM系统概述
WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术将不同波长（或信道） 在发送端采用合波器合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端，再用 分波器将这些承载信号的光载波分开的复用方式
WDM技术可充分利用光纤的传输带宽！理论上，WDM技术可以利用的单模光 纤带宽达到200nm，即25THz带宽，即使按照波长间隔为0.8nm（100GHz） 计算，理论上可开通200多个波长的WDM系统。
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DWDM系统的波长分配
• 根据光纤和EDFA的特性，DWDM系统的波长区选为 1530nm to 1565nm • 选择193.1THz作为绝对参考频率，稳定度好，精度高 • G.692中允许的通道频率是基于193.1THz、频率间为 50GHz和100GHz。 • G.694增加了频率间隔25GHz和12.5GHz。
155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM 155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM
G.957
O T U
开放式 O M U 集成式
G.692
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. S1
波 S2 分 复 S3 用 器 Sn
OA
OA
解 波 分 复 用 器
OTU
OTU OTU
OTU
波 分 复 用 器
OA
OA
解 R1 波 R2 分 复 R3 用 器 Rn
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OTU的主要技术参数
•平均发送光功率 •消光比 •中心频率偏移 •发送信号波形 •边模抑制比 •模式偏移 •色散容限
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DWDM系统的特性
充分利用光纤带宽资源，使单纤传输容量增加几倍至几十倍。 大量节约光纤；在现有光纤紧张的情况扩容最经济方案。 相对于TDM方式，技术难度大大减小。 波分复用通道各波长相互独立，且对数据格式透明。 可同时承载多种格式的“业务”信号，如SDH、PDH、ATM、 IP等。 可同时承载不同速率的信号，如SDH的155Mb/s、622Mb/s、 2.5Gb/s、10Gb/s等 将来引入新业务极其方便。 DWDM+EDFA技术在长途骨干网应用时，可大大延长无电中继距离。 同时放大多个波长，减少中继器的数目,大大降低成本。 复用数量越多，总传输距离越长，节省越多。 未来光网络的基础 DWDM为光网络的交换/恢复提供波长路由。
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光放大器的主要技术参数
输出功率 工作带宽 通道增益 ：输出光功率和输入光功率之比 增益平坦度：放大带宽内增益的最大差异值 噪声系数：输入端信噪比与输出端信噪比之比
• • • • •
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光转发单元（OTU）功能
1. 具有3R功能的OTU可接入多种速率的SDH信号 2. 自适应OTU可用于IP、ATM等信号的直接接入 3. 具备B1、J0字节检测功能 4. OTU中的核心器件是激光器 1. 大的色散容限值 2. 标准而稳定的波长
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16通道 DWDM系统的中心频率
波 长 (nm) 1548.51 1549.32 1550.12 1550.92 1551.72 1552.52 1553.33 1554.13 1554.93 1555.75 1556.55 1557.36 1558.17 1558.98 1559.79 1560.61 中 心 频 率 (THz) 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
插入损耗 极化相关损耗：在输入波长范围内，对于所有极化状 态由于极化状态改变造成的插入损耗的最大变化值。 通带特性（通路的3dB带宽和1dB带宽） 信道隔离度和串扰 中心频率和偏差
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掺铒光纤放大器（EDFA）技术
传统的再生方式采用光/电/光的3R技术将微弱信号整形放大。 光放大技术可利用一个光放大器将一定波长范围内的光信号 直接放大，大大节省用户投资，使DWDM技术走向实用化。 光放大器主要有掺铒光纤放大器和半导体光放大器等，目前 掺铒光纤放大器已非常成熟。