1.OTN波分基础概述

B1.1 对应于G652 光纤，增加了B1.3光纤以对应于G652C 光纤 B1.2 对应于G654 光纤 B2 光纤对应于G.653 光纤 B4 光纤对应于G.655 光纤 （备注：四波混频，由于介质的三阶非线形极化，导致4个光波相互作用所引起非线形光学效应。 第 11 页 导致波分传输不可行）
光功率 慢轴
时延
色散功率代价
色散功率代价随传输距离、比特率、光谱宽度和光纤色散系数这四个参数值的 增加而迅速增加 一般认为1dB功率代价是最大可以容忍的数值，因而将1dB功率代价所对应的 光通道色散值定义为光通道最大色散值 第 14 页
时间
1.光纤-传输特性
色散的解决办法
压缩光源的谱宽。由于脉冲展宽取决于传输光纤的色散系数和光源发送的光波 的频谱宽度，所以通过选用频率啁啾【 zhōu jiū ，鸟语、鸟叫】系数小的激光 器，可以减小传输线路色散的影响。（啁啾现象，表现为波长稳定性差，光谱 宽。是由注入电流的变化引起载流子密度的变化导致）
G.651 光纤(50/125μm 多模渐变型折射率光纤) G.652 光纤(非色散位移光纤)： 衰减范围0.19~0.25dB/km G.653 光纤(色散位移光纤DSF)：四波混频（FWM）导致信道间发生串扰。 G.654 光纤(截止波长位移光纤)：1.55μm波长衰减最小，0.185dB/km，海缆。 G.655 光纤(非零色散位移光纤)：零色散点在1.525μm或1.585μm处。 G.656：光纤在C+L+S波段范围内的色散变化维持在一个较小的范围内。 G.657：极好的弯曲能力和低水峰，可充分利用光纤全波段传输。
护套 包层 纤芯
n2
n1
n1>n2，α 小于某一值
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1.光纤-分类
光纤种类：
按工作波长划分：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤。 按折射率分布划分：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、 其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 按传输模式划分：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。 按原材料划分：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑 料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、 金属材料（铜、镍等）和塑料等。 按制造方法划分：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等， 拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。
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CWDM-粗波分复用/稀疏波分复用
CWDM：Coarse Wavelength Division Multiplexer CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上 讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进 行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解 为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。 目前典型的粗波分复用系统可以提供8个光通道，按照ITU-T的G.694.2 规范最多可以达到18个光通道。【*频道间隔20nm】 CWDM优点：
色散系数D
色散系数：就是指两个波长间隔为1nm的两个光波传输1 km长度光纤到达时 间之差（即脉冲展宽），单位为ps/nm· km。即【每公里的光纤由于单位谱宽 所引起的脉冲展宽值】，与长度呈线性关系。 计算公式： △T=D×L× δλ
其中， L指传输距离，D指色散系数， δλ为光源的均方根谱宽，-20dB谱宽δλ-20 ， δλ=δλ-20 /6.07 【单纵模激光器的谱宽要求1nm以内，多纵模2~10nm范围】 【LD半导激光器的谱宽可以控制在0.0001nm以内】
脉冲展宽
光纤色散分类：
T
材料色散：折射率的不同导致不同频率的群速率不同，导致色散。 波导色散：导引模传播常数β会随着波长变化而变化的非线性函数，产生色散。 偏振模色散PMD：光纤基膜中相互垂直的两个偏振模，(1)如果纤芯受压力呈 椭圆度，导致横纵轴的不均匀性，(2)材料的热膨胀系统的不均匀性，导致光 纤截面上各向异性的应力，导致折射率的各向异性，导致群时延不同。 模间色散（多模光纤）：不同导引膜的群速率不同引起的色散。 第 12 页
波分基础
华北分院·传输培训
一
波分概念
二
三 四
光纤与波段
光放大器 DWDM
第 2页
WDM-波分复用
WDM：wave-division multiplexing 定义：为了使若干独立信号能在一条公共光通路上传输，而将其分别配置在分立 的波长上的复用。【实质是频分复用】 将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合 波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术； 在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的 光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。 通常讲的波分复用主要指密集波分复用DWDM。【波分家族分为CWDM、DWDM】
波分概念
二
三 四
光纤与波段
光放大器 DWDM
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1.光纤-定义
光纤：optical fiber，光导纤维。采用全反射原理传送光信号（注意： 只是在某个角度范围内的入射光才可以全反射）。 光纤结构（注意：不是光缆结构）：中心高折射率玻璃芯（芯径一般 为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm）， 最外是加强用的树脂涂层。
B 类单模光纤：
1.光纤-传输特性
1、衰减：光在光纤中传输会有衰减现象。产生原因主要是由杂质引起 的，杂质成分主要是氢氧根离子。杂质会产生吸收、散射现象，导致 光信号的衰弱。
参数：“衰减系数”，每公里光纤对光信号功率的衰减值。公式：a= 10 lg Pi/Po 单位为dB/km
2、色散：由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展 宽的现象（频率不同，传播速率不同）。另一种理解：复色光分解为 单色光而形成光谱的现象叫做光的色散，根本原因是单色光的折射率 各不相同，折射后传播方向不一样。
DWDM系统
DWDM-密集波分复用
DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing DWDM：能组合一组光波长用一根光纤进行传送。多路复用单个光纤 载波，紧密光谱间距。40波/80波/160波。 【频道间隔0.8nm/100GHZ，0.4nm/50GHZ】 DWDM系统可提供16/20波或32/40波的单纤传输容量，最大可到160 波，具有灵活的扩展能力。
G.657A1和A2、G.657B2和B3
G.655A、G.655B、G.655C
IEC标准（国际电工委员会）
A 类多模光纤：
A1a 多模光纤(50/125μm 型多模光纤) A1b 多模光纤(62.5/125μm 型多模光纤) A1d 多模光纤(100/140μm 型多模光纤)
采用外调制的激光器（即间接调制光源），由一个恒定光源和一个光调制器构成。 应用谱线宽度很窄的单纵模DFB激光器【注释1】，并令它有负的预啁啾。 【注释1】 DFB：DistributeFeedback分布反馈式。DFB激光器是在FP激光器的基 础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大 、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。多用在1550nm波长 上，速率为2.5G以上
1.光纤-传输特性
色散表示方法：
不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越 大，表示色散越严重。故常用时延差来表示色散程度。【如DGD】 时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。 时延差可由信号各频率成分的传输速度不同所引起，也可由信号各模式的传输 速度不同所引起（多模光纤）。 单模光纤中只有基模传输，总色散由材料色散、波导色散等组成，都与波长有 关，故单模光纤的总色散也称波长色散。
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1.光纤-传输特性
偏振模色散PMD的主要记忆内容
偏振模色散主要影响10Gbps速率以上的信号。 偏振模色散主要受客观环境条件影响，所以是随机性的，难以预先计算，只能 现场测试。 ITU-T规定单模光纤的平均偏振模色散系数， PMD ≤0.5ps/ km
快轴 快轴
信号传送方向 慢轴
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1.光纤-传输特性
3、非线性效应：非线性效应的强弱不仅仅与光强有关，而且与相互作 用的长度有关，由介质的非线性极化产生 ，包括光学谐波，倍频，受 激啦曼散射，双光子吸收，饱和吸收，自聚焦，自散焦等。
设备体积小、功耗低、维护简便、供电方便，可以使用220V交流电源。 使用8波的CWDM对光纤没有特殊要求，G.652、G.653、G.655光纤均可采用
CWDM缺点：
随着DWDM设备成本的逐年降低，CWwk.baidu.comM成本优势不够明显，性价比低。 可扩展性弱、传输距离短、速率低。
第 7页
一
选用新型光纤。 G.655(非零点色散位移光纤),在1550nm波长附近，光纤色度 色散系数4ps/nm· Km左右。 色散补偿技术。
色散补偿光纤（DCF）。是一种特制的光纤，其色度色散为负值，恰好与G.652光 纤相反，可以抵消G.652常规色散的影响。但衰耗大（约为0.5dB/km）需使用 EDFA来补偿，且对强光产生严重的非线性效应，应与避免。 色散补偿器DCM。如采用采用啁啾光栅做色散补偿，其色散补偿量标称值为40公 里、60公里和80公里，做成单板。【☆最常用的方法☆】 非线性光学效应压缩色散。具体是指利用Kerr效应之一的自相位调制特性。
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DWDM-系统架构
如下所示（光层范围）：
光转发单元 （OTU）
光合波器 （OMU）
光线路放大器 （OLA）
光前置放大器（OPA）
光分波器 （ODU）
光功率放大器（OBA）
光转发单元 （OTU）
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DWDM-特点
高容量：可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量比单波长传 输增加几倍至几十倍 低成本：在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低 传输成本 可拓展性：在网络扩充和发展中，无需对光缆线路进行改造，增加一 个附加波长即可引入任意的新业务 透明性：与信号速率、格式无关, 是引入宽带新业务的方便手段
当前建设的波分系统基本都是80波或40波。 如果遇到现网波分系统的升级。其升级方案原理通常如下：
（1）增加可用频带：在C波段红带16波加蓝带16波升级为32波的方案；（备注： 红带（1547～1563nm）、蓝带（1528～1543nm）） （2）减小频道间隔：另一种是采用interleaver（交叉复用器），在C波段由 200GHz间隔16/32波升级为100GHz间隔20/40波。（Interleaver：“插入”。减小 频率间隔，提高频点间隔紧密度。） （3）增加可用波段：进一步的扩容求，可提供C+L+S波段的扩容方案，使系统传 输容量进一步扩充为160波+80波。
单模光纤：SMF（Single ModeFiber），只能传输一个传播模式的光 纤【麦克斯韦方程组的基模解、唯一解】。纤芯很细，约10μm。 多膜光纤：MMF（MUlti ModeFiber），纤芯直径为50μm。
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1.光纤-国际标准
ITU-T标准（国际电信联盟标准化组织）
G.652A、G.652B、G.652C、G.652D
120 km 120 km 120 km Reg Reg Reg Reg Reg Reg Reg Reg Reg Reg Reg 120 km EDFA EDFA RX RX RX RX RX RX RX RX RX RX RX 120 km RX RX RX RX RX RX RX RX
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TX Reg TX Reg TX Reg TX 11个信号 Reg TX Reg TX Reg TX Reg TX Reg TX Reg TDM系统 TX Reg TX Reg TX TX TX TX TX TX TX TX 120 km