波分复用光纤通信系统共50页文档

光纤通信系统波分复用系统WDM

1550nm窗口的密集波分复用(DWDM): 广泛用于长距离传输
1550nm窗口的稀疏波分复用(CWDM): 用于城域网
光纤通信系统波分复用系统WDM
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexer ITU-T G692 信道间隔： nm量级
Dl Df
1.6nm 200GHz 0.8nm 100GHz 0.4nm 50GHz
光纤通信系统波分复用系统WDM
WDM系统的基本类型及其应用
(1)双纤单向传输
单向WDM传输是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，因而彼此之间不会混淆。
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。
反方向通过另一光纤根通信光系统纤波分复传用系输统W的DM 原理与此相同。
简单性和波分复用器件的发展还没有完全成熟。
1995年开始，高速发展 (1)光纤色散和偏振模色散限制了10Gb/s的传输。 (2)TDM 10Gb/s面临着电子元器件响应时间的挑战。 (3)光电器件的迅速发展。
光纤通信系统波分复用系统WDM
光纤通信系统波分复用系统WDM
我国光通信的先行者武汉邮电科学研究院研制的波分复用技术，为光网络传输提供了实现“高速信息公路”的可能。
光纤通信系统波分复用系统WDM
主要特点
充分利用了光纤的巨大带宽节约了大量的光纤降低了器件的超高速要求通道对传输信号完全透明可扩展性好
光纤通信系统波分复用系统WDM
WDM系统的技术规范
为了引进产品和国内自行开发的产品具有统一性，制定我国的标准十分必要。
（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；

光纤通信系统53波分复用系统WDM

工作波长区的选择
•（通道数量，中心波长，波长间隔，中心频率偏移等）
对于常规G.652光纤，ITU-T G.692给出了以193.1THz为标准频率、间隔为100GHz 的41个标准波长(192.1～196.1THz)，即 1530～1561nm。
WDM系统除了对各个通路的信号波长有明确的规定外，对中心频率偏移也有严格规定。通路中心频率偏移定义为通路实际的中心频率与通路中心频率标称值的差值。对通路间隔选择100GHz的16×2.5Gb/sWDM系统，到寿命终了时的频率偏移应不大于±20GHz。
1310nm/1550nm窗口的波分复用: 仍用于接入网，很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM): 广泛用于长距离传输
1550nm窗口的稀疏波分复用(CWDM): 用于城域网
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexer ITU-T G692 信道间隔： nm量级
光纤通信系统53波分复用系统WDM
2020年5月28日星期四
1. 波分复用系统及技术
概念发展概况主要特点 WDM系统的技术规范 WDM系统的基本类型及其应用波分复用的相关技术
什么是波分复用技术？ WDM:(Wavelength Dvision Multiplexing)
简单地说，不同的信号汇集在一起传输而互不干扰称为复用。“波分复用技术” 指的是将不同波长的光信号汇集在一根光纤中发射传输，在接收端将它们分开。
Dl Df
1.6nm 200GHz 0.8nm 100GHz 0.4nm 50GHz
CWDM
Coarse Wavelength Division Multiplexer 稀疏波分复用、粗波分复用信道间隔： 20nm 常用的波长为1470nm、1490nm、

光纤通信系统中波分复用技术的应用

光纤通信系统中波分复用技术的应用1.引言随着传输带宽的不断提升，我们使用的光纤通信系统中的数据传输速率也有了很大的提升。

为了充分利用光纤分布式光纤光缆中的带宽资源，波分复用技术应运而生。

波分复用技术是一种在光纤通信系统中应用非常广泛的数字光纤通信技术。

它可以通过在单个光缆上传输多路复用的光信号，从而有效提高传输带宽并节约线路资源。

本文将对波分复用技术在光纤通信系统中的应用做一个比较详细的阐述。

2. 波分复用技术波分复用技术是基于光纤光缆的数字传输技术，它结合了光波频率和分布式调制结构，将多路复用信号在单粒光缆中并行传输。

它通过蜂窝结构不同频段的激光器，发送每个多路复用信号，使每个复用信号经过不同的路径，最终在目的地的激光器头中被收集，从而实现多信息的同时传输。

波分复用技术分为单粒波分复用和多波分复用技术两种，其中单纤波分复用技术是创建多路复用信号，采用多种激光器产生多个不同频段的复用信号，利用带通滤波器和耦合器将不同频率的复用信号传输到终端设备的技术；而多波分复用技术则是利用多个离散的光波频率交替传输多路复用信号，这种技术只需要一种激光器就可以实现多路复用，可以有效的节约技术成本和安装空间。

波分复用技术可以有效的提高光纤光缆中的数据传输速率，这使它在光纤通信系统中非常有效，主要应用在宽带数据传输中。

例如WAN（Wide Area Network）、FTTN（Fiber To The Node）、FTTH（Fiber To The Home）等，它们都是通过光纤光缆进行数据传输并使用到波分复用技术。

此外，波分复用技术还可以应用于虚拟网络技术中，如移动宽带技术、VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line）等。

通过在单条光缆上传输多路复用信号，大大减少了宽带网络的布线成本，比采用单个光纤宽带光源技术所需要的光缆布线条数要少的多，在大容量的宽带多播网络中，波分复用技术具有不可替代的作用。

波分复用光纤通信系统课程设计

波分复用光纤通信系统课程设计1. 引言波分复用（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）技术是光通信领域中的一项核心技术。

该技术可同时传输多个信号，实现了光通信系统的高速率和高密度。

本文主要介绍一种基于波分复用技术的光纤通信系统的课程设计案例。

2. 系统设计该光纤通信系统由发射端、光纤传输、接收端三部分组成。

在发射端，通过波分复用器将多路光信号合成为一个光信号并发送到光纤中。

在传输过程中，使用纤芯直径为50μm的光纤传输信号。

在接收端，通过波分复用器将光信号分解为多路光信号，并通过光接收器转换为电信号输出。

2.1 发射端发射端包括三部分：光源、波分复用器、驱动电路。

光源：用于产生多路光信号，根据系统需求，可选择单模或多模光源。

在本系统中，采用多模光源产生多路光信号。

波分复用器：用于将多路光信号合成为一个光信号，并发送到光纤中。

波分复用器有两种常见类型：滤波式波分复用器和光栅式波分复用器。

在本系统中，采用滤波式波分复用器。

驱动电路：用于控制光源的发光强度、波分复用器的选通和非选通状态等。

驱动电路可采用硬件电路或者软件程序实现。

在本系统中，采用硬件电路实现。

2.2 光纤传输根据传输距离和信号强度，需要选用不同类型的光纤。

本系统采用纤芯直径为50μm的多模光纤。

2.3 接收端接收端包括三部分：光接收器、波分复用器、解复用器。

光接收器：将光信号转换为电信号。

波分复用器：与发射端波分复用器功能相同，将光信号分解为多路光信号。

解复用器：用于将多路光信号解复用，将不同波长的光信号分别输出。

3. 实验结果分析在实验过程中，通过比较不同光源的发射性能和光纤传输的损耗，确定使用的光源和光纤，并通过波分复用技术将多路光信号合成为一个光信号，将光信号发送到光纤中。

通过对接收端波分复用器和解复用器的校准，并使用光接收器将光信号转换为电信号输出，最终实现了多路光信号在光纤中的传输和接收。

实验5 波分复用(WDM)光纤通信系统

实验五波分复用（WDM ）光纤通信系统一、实验目的1、熟悉波分复用器的使用方法。

2、掌握波分复用技术及实现方法。

二、实验内容1、了解波分复用技术原理。

2、掌握波分复用技术在光纤通信中的应用。

三、实验原理波分复用（WDM ）技术，就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的波长(或频率)不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端利用波分复用器(合波器)，将不同波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤中进行传输；在接收端再由另一波分复用器(分波器)，将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，实现一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输，以增加光纤传输系统的信息容量。

波分复用系统原理框图如图5-1所示。

光源A1光源A2光源An····分波器合波器检波A1检波A2检波An····信道1信道2信道n信道1信道2信道n图5-1 波分复用系统原理框图作为波分复用器的单模光纤耦合器可单向运用，也可双向运用。

在单向运用时，如图5-2所示。

两个不同波长的光载波信号分别从端口2、3注人，则输出端口1中有两个不同波长光波信号的合成输出，这是合波器；反之，从端口1注入两个不同波长的合成光波信号，输出端口2、3分别有不同波长的光载波信号输出，这是分波器；合波器、分波器分别应用在波分复用光纤传输系统的发送端和接收端。

图5-2 波分复用器单向运用传输系统在双向运用时，正方向和反方向所传输的光载波信号的波长不同，如图5-3所示，两个波分复用器分别置于双向光纤传输系统的两端。

图5-3 波分复用器双向运用传输系统考虑到单模光纤在波长为1310nm附近具有最低色散，且在波长为1550nm附近具有最低损耗。

第4章波分复用

A．OADM
(1) OADM的功能 • 波长上、下话路的功能。 • 具有波长转换功能。 • 具有光中继放大和功率平衡功能。 • 提供复用段和通道保护倒换功能，支持各种自愈环。 • 具有多业务接入功能。
A．OADM
(2) OADM的基本结构 ① 由分波器、空间交换单元和合波器组成的 OADM ② 由耦合单元、滤波单元和合波器构成的OADM ③ 电声光可调滤波器构成的OADM ④ 由波长光栅路由器(WGR)构成的OADM
2 ）WDM的特点
（1）光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高（2）提高光纤的频带利用率（3）降低对器件的速率要求（4）提供透明的传送通道（5）可更灵活地进行光纤通信组网（6）存在插入损耗和串光问题
3 ）WDM与光纤
• 图6-3 WDM与光纤特性
4 ）WDM对光源和光电检测器的要求 A．对光源的要求 (1) 激光器的输出波长保持稳定 (2) 激光器应具有比较大的色散容纳值 (3) 采用外调制技术 B．对光检测器的要求 • 光检测器应具有多波长检测能力。
2）光信号复用
(1) 光频分复用（OFDM） • 当光载波之间的间隔较小时，用波长来衡量其间隔就很不方便，所以对于波长间隔小于1nm的系统习惯TDM是指可以将多个高速电调制信号分别转换为等速率的光信号，然后在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用。 (3) OCDMA • 在OCDMA通信系统中，每个用户都拥有一个惟一的地址码，该码是一组光正交码中的一个。
C．WDM网络保护
(1) WDM系统线路保护方式 ① 基于单个波长的、在SDH层上实现的1+1或 1∶n保护 ② 光复用段保护(OMSP) (2) WDM环网的保护 ① WDM环形网络的分类 ② 两纤环 (3) 网状网的OXC保护

波分复用光纤传输系统(WDM)

湖南农业大学东方科学技术学院学生实验报告姓名：学号年级专业班级08级信工（）班成绩课程名称光纤通信实验名称波分复用光纤传输系统（WDM）实验目的、要求掌握波分复用技术及实现方法。

实验原理光波具有很高的频率，利用光载波作为信息载体进行通信，具有巨大的可用带宽。

对石英光纤，其低损耗窗口总宽度约200nm，带宽25000GHz（25THz）。

但实际光波系统中由于光纤色散和电路速率的限制，其通信速率限制在10Gb/s或者更小。

为了充分利用光纤的频带资源，提高光波系统的通信容量。

主要设备器材光纤通信实验系统1台波分复用器2个示波器1台光纤活动连接器1个实验步骤及原始数据记录1.关闭系统电源。

2.有三种连线方式分别代表了模拟信号和模拟信号一起传输、模拟信号和数字信号混传、数字信号和数字信号一起传输，选择其中一种：方式一模拟信号源模块（正弦波输出）P410—P104————→1310nm光发模块（模拟光发输入）模拟信号源模块（三角波输出）P401—P204————→1550nm光发模块（模拟光发输入）方式二模拟信号源模块（正弦波输出）P410—P104————→1310nm光发模块（模拟光发输入）光端FPGA （PN序列一）P720—P200————→1550nm光发模块（数字光发输入）方式三光端FPGA （PN序列一）P720—P100————→1310nm光发模块（数字光发输入）光端FPGA （PN序列二）P718—P200————→1550nm光发模块（数字光发输入）3.在上表中的三种连线方式任选其一。

按图21-1连接好波分复用器。

4.如果传输的使模拟信号，则按实验十四来进行实验。

如果传输的是数字信号则按实验十七来进行实验。

5.如果按图21-2方式做实验，应该如何连接光纤耦合器，做实验验证一下。

（选做）实验结果或总结指导教师签名：20 年月日。

光纤通信_08_光波分复用

3．中心频率偏差
中心频率偏差定义为标称中心频率和实际中心频率之差
对于信道间隔大于200GHz的系统，各个信道的
偏差应小于信道间隔的1/5 16通道WDM的系统通道间隔为 100GHz（约 0.8nm），最大中心频率偏移为±20GHz 8通道WDM系统的通道间隔为200GHz（约为 1.6nm），为了能向16通道升级，最大中心频率偏差也为±20GHz
数倍，或整数分之一
如0.4 nm，0.8 nm，1.6 nm等
在可用的1530~1565nm波长范围内，目前广泛使用的是各个通道频率基于参考频率为 193.1THz、最小间隔为100GHz的频率间隔系
列
2．通道分配表
我国国标《光波分复用系统总体技术要求》中对 32波以及16波、8波的WDM系统的中心波长进
三、SDH与WDM的关系
目前实际应用的WDM系统的客户层信号都是基于 SDH的，也就是N×2.5 （10Gb/s）SDH系统
但并不是说WDM系统只能承载SDH信号
WDM系统的一个最重要特点是与业务无关，也就
是说业务透明
还是IP、ATM信号
它可以承载各种格式的信号，无论是PDH、SDH，
三、SDH与WDM的关系
一、WDM基本概念
目前， WDM 系统主要指密集波分复用系统（DWDM），应用在1550nm波长区段内，复
用8、16或更多的波长在一对光纤上（也可采用
单纤）构成光纤通信系统 ITU-T 建议的标准的波长间隔为 0.8nm （在或整数分之一
如0.4nm，0.8nm，1.6nm等
光纤链路的优势是许多不同的波长可以在 1300~1600 nm的光谱带宽内沿一根光纤同时

光纤通信系统-第7章光波分复用系统

第7章光波分复用系统采用时分复用方式是传统数字通信提高传输效率、降低传输成本的有效措施。

无论是PDH系列的34Mbit/s、140Mbit/s、565Mbit/s系统的还是SDH系列的155Mbit/s、622Mbit/s、2488Gbit/s、9952Mbit/s系统都是按照这一原则进行。

但是随着现代电信网对传输容量要求的急剧提高，利用时分复用方式已经日益接近硅和砷化镓半导体技术的极限。

并且传输设备的价格也很高。

随着传输频率的提高，光纤色散的影响也越加严重。

而另一方面光纤的光谱范围尚未得到充分开发。

因而系统进一步扩容的唯一出路就是把电时分复用转到光波分复用上来，即从光域上用波分复用方式来提高传输速率。

本章主要介绍光波分复用技术的基本原理。

7.1 光波分复用的基本概念7.1.1光波分复用的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。

要能在一根光纤上同时传输多个波长信号，那么光纤必须要由足够的带宽资源。

目前单模光纤的适用工作区有两个，即1310nm和1550nm波长段两个低损耗区域。

单模光纤的带宽资源如图7.1所示。

由图可见，1310nm波长段，其低损耗区大约从1260～1360nm，共100nm。

1550nm波长段，其低损耗区从1480nm～1580nm，共100nm。

因此，两个工作波长段一共约有200nm 低损耗区可用，这相当于30000GHz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，其通信速率被限制在10Gbit/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。

光纤通信系统第八章光波分复用系统

4
图8-1 单模光纤的带宽资源
α(dB/km)
1260
1360
可用谱宽
1480
1580
可用谱宽
1300
1400
5
1500
1600 λ(nm)
单模光纤的带宽资源
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。
26
8.3 WDM系统关键技术
由于同时有多个不同波长通路在一根光纤中同时传输，因此对于WDM系统而言会存在一些单信道光纤通信系统中没有的问题，包括：（1）光源的波长准确度和稳定度（2）信道串扰（3）色散（4）非线性效应（5）光放大器引入的传输损伤
27
1. 光源的波长准确度和稳定度问题
7
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。
8
8.1.2 WDM系统的应用形式
1. 双纤单向传输 2. 单纤双向传输 3. 光分路插入传输
9
图8-2 双纤单向传输WDM系统
λ1
λ1······λ1n
光纤放大器
λn+1······λ2n
λ1
解
Rx1
复
用
λn
器
Rxn
λn+1
复
Txn+1
用
器
λ2n
Tx2n

实验6 波分复用(WDM)光纤通信系统实验99解析

7
P2 L21 10log P 12
实验应采取的测量光插入损耗的方法
1310窗口 1310nm 1310窗口
无光
1550窗口
光波分复用器
1310nm
P1
光波分复用器
1550窗口
P11
P22
1310nm光插损:
1310窗口 1310窗口
无光
1550nm 1550窗口
光波分复用器
1550nm
单纤双工波分复用传输方式
帧同步 13 10
1310窗口
无光
1550nm 1550窗口
光波分复用器
光波分复用器
1550窗口
P12
P21g P 12
9
实际采用的光插入损耗和光串扰的方法
用波分复用器和解复用器由于接口较多，数据产生误差较大，因此只用一个波分复用器测量光插入损耗。
1310窗口 1310nm P1
光波分复用器
1550窗口
P12
P21
1550nm光插损:
1550nm在1310窗口光串扰:
P2 L21 10log P 12
1、用单根光纤直接连接1550TX端，测量P2
2、将一个波分复用器合波口连接1550TX端，1310窗口输出P12，1550窗口输出P21。
11
实验连线
• 左半部：帧同步 13 10 • D3: 01110010B D_IN3 • D2 D1 : 1310 D_IN2 、D_IN1 • FY-OUT：P202
5
波分复用器的主要特性指标
插入损耗及其测量原理
1310窗口 P1, P2 1310nm, 1550nm 1310窗口 P11 P12 1310nm(1550nm)

第5章波分复用光纤通信系统PPT课件

S0
lim
0
D()
D(0 ) 0
dD( ) d
0
ps /(nm2
km)
ITU-T规定G.652光纤在零色散波长范围(1300 nm ≤λ0 ≤1324 nm)内的零色散斜率S0≤0.093 ps/(nm2 ·km)
（3）非线性效应
光纤折射率与光波电场强度的二阶和二阶以上的变化关系，称为非线性效应。由于非线性折射率的存在，产生了几种重要的非线性效应。
自相位调制（SPM）
在非线性折射率作用下，光纤中传输的强光波，其光强波动引起了光波自身相位发生波动，从而导致光波频谱变化的现象，称为自相位调制。
自相位调制的危害性：SPM产生的频率变化可以导致传输光波的频谱变宽，在这种情况下就会因模内色散而使光脉冲的时域波形展宽，引起码间干扰。
交叉相位调制（XPM）
（4）节省了光纤和光电型中继器，大大降低了建设成本，方便了已建成系统的扩容。
3．波分复用系统的主要特性指标
（1）信道中心波长：指每个信道内分配给光源的波长。
（2）信道带宽与信道平坦带宽：信道带宽是指每个信道内分配给光源的波长范围；信道平坦带宽是指幅度传输特性曲线波动范围不超过1 dB的带宽大小，用来表示带宽的平直程度。信道平坦带宽越大，越能容纳光源波长的微小变化。
5.2.5 干涉型波分复用器件
1．介质膜滤波式波分复用器由多层介质薄膜构成，其中高折射率层和低折射率层交替叠合。
多层介质膜波分复用器的优点是带宽顶部平坦，波长响应尖锐，温度稳定性好，插入损耗低，对光信号的偏振性不敏感，在实际系统中应用较广泛。
2．马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉式波分复用器
目前，世界上已建立了多个光纤孤子实验系统，也进行了现场试验。但从技术成熟性来看，光纤孤子通信还远未达到实用水平。

波分复用光纤传输系统

辽宁工业大学创新实验（论文）题目波分复用光纤传输系统（WDM）电子与信息工程学院（系）通信工程专业班学生姓名学号指导教师李宁开题日期：2010年12月 1 日波分复用光纤传输系统（WDM）（辽宁工业大学电子与信息工程学院通信工程姓名学号）摘要：本文从波分复用技术的概念，波分复用技术的分类和优势以及波分复用技术具体实验的操作详细地介绍了波分复用光纤传输系统（WDM）。

1.波分复用技术的原理：波分复用技术（wavelength-division multiplexing, WDM）是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。

这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，这就是一个波长信道。

在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。

光波分复用包括频分复用和波分复用。

光频分复用(frequency-division multiplexing, FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。

通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。

光波分复用指光频率的粗分,光信道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。

光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。

这两个器件的原理是相同的。

光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。

其主要特性指标为插入损耗和隔离度。

通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。

当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。

光波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带有名种类型的信息)，在发送端经复用器(亦称合波器，multiplexer)把这些光载波信号汇合在一起，并耦合到光线路中同一根光纤中进行传输；在接收端经分波器(亦称解复用器或去复用器，demulti-plexer)将各种波长的光载波进行分离，然后由光接收机相应的进一步处理恢复信号。