DWDM基本原理
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在一根光纤上同时利用不同波长的光载波承载不同的信号进行混合传输
•
•
最早的波分复用技术是将1310nm和1550nm的两波分复用
DWDM——1550nm窗口下以一定的波长间隔传送光载波
基本知识3--- DWDM系统简介
DWDM与CWDM
DWDM技术是在波长 1550nm窗口附近，EDFA能 提供增益的波长范围内， 选用密集的但相互又有一 定波长间隔的多路光载波， 各自受不同数字信号的调 制，复合在一根光纤上传 输，提高了每根光纤的传 输容量。 光功率（dBm) 波长间隔：0.8～2nm
通路波长的监控
根据OTU单板当前15分钟性能中光发射模块管芯温度
的变化情况，可初步判断各通路波长的漂移情况，如 对OTU1单板，如果工程开通时的管芯温度为25.3度, 波长为标准的192.1THz(1560.61nm),在经过多年运行后, 如果网管查询管芯温度为26.3度, 则可基本推断出,此时 该单板输出光信号波长向长波长漂移了0.1nm, 即波长 约变为192.097THz(1560.71nm). 如果波长漂移过大,大于20GHz时,可考虑采用多波长计 通过设备的OMU/OA等单板的监控光口进行准确测试, 然后在网管单板维护菜单中进行OTU波长的调整.通过 仪表的测试或网管上管芯温度的恢复来判断是否调整 至满足运行要求.
1505
(nm)
1510
1530
1535
1540
1545
1550
1555
1560
1565
C-Band
OSC信道151010nm
L-Band
基本知识3--- DWDM系统简介
1 2 N
1 2
N
1 2
N
光复用器
光纤放大器
光解复用器
• DWDM—— Dense Wavelength Division Multiplexing
Level Amplified Signals Plus ASE
基本知识—正常的眼图
左上：传输前 Filter on 右上：传输前 Filter off 左下：传输 675km后 右下：传输 775km后
线路光纤为 G652。
基本知识—不正常系统的眼图
左上：下降沿发 散（LD工作 点不合适） 右上：眼图模糊 （光口反射 严重） 左下：传输 775km后， （色散补偿 不足） 右下：直调LD模 块传输后眼 图 线路光纤为G652 。
基本知识
光发射技术
发射机调制技术： 1、直调（节省成本） 2、EA调制（减少啁啾系数） 3、M－Z调制 波长稳定技术： 1、温度反馈控制技术 2、波长反馈控制技术
光接收技术
接收机类型： 1、PIN/APD 2、2R/3R 3、单一速率/多速率 接收机主要技术指标： 1、灵敏度 2、过载点 3、反射
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 中心频率(THz) 192.1 192.2 192.3 192.4 192.5 192.6 192.7 192.8 192.9 193.0 193.1 193.2 193.3 193.4 193.5 193.6 193.7 193.8 193.9 194.0 194.1 194.2 194.3 194.4 194.5 194.6 194.7 194.8 194.9 195.0 195.1 195.2 195.3 195.4 195.5 195.6 195.7 195.8 195.9 196.0 波长(nm) 1560.61 1559.79 1558.98 1558.17 1557.36 1556.55 1555.75 1554.94 1554.13 1553.33 1552.52 1551.72 1550.92 1550.12 1549.32 1548.51 1547.72 1546.92 1546.12 1545.32 1544.53 1543.73 1542.94 1542.14 1541.35 1540.56 1539.77 1538.98 1538.19 1537.40 1536.61 1535.82 1535.04 1534.25 1533.47 1532.68 1531.90 1531.12 1530.33 1529.55 备注 * * * * * * * *
1530 - 1560nm
波长λ
基本知识3---WDM的组成
Tx1 Tx2
• • •
S1 f1
.
R1 RM1
.
Rx1
Rx2
• • •
. S2 . R . f2
Sn fn
M2
RMn
TxN
.
.
OM/ OA
.
MPI-S
.
R’
OA
.
S’
.
MPI-R
OA/ OD
. R2 . S .
SD1
D2
SDn Rn
.
光纤损耗 光纤色散 光纤非线性 OA增益带宽 OA噪声指数 OA饱和输出功率 OM插入损耗 各通路插损的最大差异
基本知识2
1530 nm 1540 nm 1550 nm 1560 nm 1570 nm 1580 nm 1590 nm 1600 nm
BLUE BAND
RED BAND
INFRA-RED BAND
蓝带
199.0 196.0
红带
195.0 194.0 193.0
红外带
192.0 191.0 1570
基本知识---对OTU光发送部分的要求
•中心频率 ： 192.1THz~196.0THz •中心频率偏差： <+/-10GHz •边模抑制比： >40dB •-20dB谱宽： <0.2nm
0 -10 -20
1549.3
CH1 193.5THz
Power (dBm)
-30 -40 -50 -60 -70 1546
基本知识--DWDM系统中使用的波分复用器件的性能应满足ITU-T G.671及相关建议的要 求。 合波器 常用的合波器类型有耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型。 合波器的参数主要有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化相 关损耗和各通路插损的最大差异。 分波器 分波器的类型主要有光栅型、介质薄膜滤波器型、熔锥型和集成光导型 分波器等类型。 分波器的参数主要有通路间隔、插入损耗、光反射系数、相邻通路隔 离度、非相邻通路隔离度、极化相关损耗、温度系数、0.5dB和 20dB 带宽。
DWDM复用和解复用技术 DWDM复用和解复用器
滤波器型
1 2 3 4 。 。 。
衍射光栅型
耦合器型
阵列波导光栅型
中心频率间隔： 200GHz（8波） 100GHz（16， 32/40波） 中心频率偏差（寿 命终了值）： <±20GHz 波长稳定度（环境 温度-10～60℃）： <±3GHz
通路波长分配
CH1(OTU1): 192.1THz(1560.61nm)
CH2(OTU2): 192.2THz(1559.79nm) ……
发射机主要技术指标： 1、光谱特性 2、眼图模板 3、抖动性能 4、误码性能
基本知识--光源-激光器的调制方式
调整注入电流
激光器的直接调制
光信号输出
缺点：引起频率啁啾，
展宽谱线宽度
激光器的间接调制
光调制 器 光信号输出
优点：压缩谱线宽度，减 少啁啾系数，保证光谱质 量 常用的外调制： EA；LiNbO3（MZ）
DWDM原理
刘和平 本部用户服务部 2004.08.02
主要内容
WDM基本知识 系统光功率预算
基本知识1-WDM系统设计依据和执行标准
ITU-T G.661-1996：有关放大器一般参数的定义和测试
ITU-T G.662-1995：光纤放大器器件及子系统的一般特性
ITU-T G.663-1996：光纤放大器器件及子系统的应用有关方面
<-32dBm 通道代价： 1.5dB
Bit Error Rate
8
With APD Optical Reference Receiver
9
10 11 10E-12 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30
Average Received Optical Power (dBm)
.
RxN
接收机灵敏度 光信噪比
发射端： 波长范围 波长稳定度 输出光功率 啁啾系数 消光比
接收机噪声
OD插入损耗 OD相邻通路隔离度 OD非相邻通路隔离度
1
基本知识3---WDM的组成
光发射和接收部分： 特定波长转换、信号调制和波长、功率稳定、色散容限大的 LD发射源； 能容忍一定SNR信号的PIN或APD宽带光接收机。 合波和分波部分： 插损小、信道隔离度高的光解复用器 光传输和光放大： 满足一定损耗和色散参数的线路光纤 增益平坦和增益锁定的EDFA光放大器 光监控通道： 1510nm, DWDM系统网管 光传送网分层模型
电调制信 号
•频率啁啾的解决
基本知识---发射模块的波长控制
管芯温度和波长关系曲线
温度传感器 LD管芯 0激光输出 TEC温度控制器 TEC温度 控制电路
(nm)
0
T(C)
对于 1.5m DFB激光器，波长温度系数约为 13GHz/C，管芯 温度每升高1 C，输出波长大约向长波长方向移动0.1nm。
CH32(OTU32): 195.2THz(1535.82nm)
192.1*1560.61=195.2*1535.82=193.1*1552.52=光速
对32/16波系统,通路波长间隔为100GHz(约0.8nm).
对8波系统,通路波长间隔为200GHz(约1.6nm). 选用波长应在EDFA光放大器的放大频段之内.
ITU-T G.664-1998：用于光传输系统的通用光安全性程序 ITU-T G.671-1996：无源光器件的传输特性 ITU-T G.681-1996：使用光放大器包括光复用器的局间和长途线路系统的光接口
ITU-T G.691-1997：具有光放大器的有关单信道SDH系统的光接口
基本知识---EDFA
光放大技术（EDFA）
N3 ~0 at 980 nm Pump level Fast
EDFA特点：
1、全透明 non-radiation decay 2、无串扰 3、宽带宽(35nm) 4Baidu Nhomakorabea高增益(33dB) 5、低噪声(<5.5dB) N at Metastable
2
1550 nm 980 nm pump Signals
ITU-T G.692-1998：具有光放大器的多通道系统的光接口
基本知识1-WDM系统设计依据和执行标准
ITU-T G.784-1994：同步数字体系(SDH)的管理 ITU-T G.773-1993：传输设备管理的Q接口协议栈 ITU-T G.774-1994：SDH网元信息模型 ITU-T G.826-1995：基群及更高速率的国际固定比特率数字通道的误码性能参数和指标 ITU-T G.825-1995：基于SDH数字网络抖动与漂移的控制 ITU-T G.957-1995：有关SDH设备和系统的光接口
1551.025
1547
1548
1549
1550
1551
1552
1553
Wave (nm)
基本知识—通道代价
背靠背灵敏度：
<-33.5dBm 传输后灵敏度：
ZXWM-32 8x2.5G SYSTEM A-CH3 Transmission Characteristics 1999/10/8
10E-6 6 A-CH3 193.1THz Back to back After 3x120km 7 2.48832Gb/s, NZR 23 PBRS 2 -1
《光波分复用系统总体技术要求》（暂行规定）（YDN 120-1999）
《光波分复用系统（WDM）技术要求-32*2.5Gbit/s部分》）（YD/T 1060-2000）
www:
基本知识1
光的电磁波属性： 波长和频率的关系
c f
c v n
f
c
2
基本知识1-系统工作波长
•
•
最早的波分复用技术是将1310nm和1550nm的两波分复用
DWDM——1550nm窗口下以一定的波长间隔传送光载波
基本知识3--- DWDM系统简介
DWDM与CWDM
DWDM技术是在波长 1550nm窗口附近，EDFA能 提供增益的波长范围内， 选用密集的但相互又有一 定波长间隔的多路光载波， 各自受不同数字信号的调 制，复合在一根光纤上传 输，提高了每根光纤的传 输容量。 光功率（dBm) 波长间隔：0.8～2nm
通路波长的监控
根据OTU单板当前15分钟性能中光发射模块管芯温度
的变化情况，可初步判断各通路波长的漂移情况，如 对OTU1单板，如果工程开通时的管芯温度为25.3度, 波长为标准的192.1THz(1560.61nm),在经过多年运行后, 如果网管查询管芯温度为26.3度, 则可基本推断出,此时 该单板输出光信号波长向长波长漂移了0.1nm, 即波长 约变为192.097THz(1560.71nm). 如果波长漂移过大,大于20GHz时,可考虑采用多波长计 通过设备的OMU/OA等单板的监控光口进行准确测试, 然后在网管单板维护菜单中进行OTU波长的调整.通过 仪表的测试或网管上管芯温度的恢复来判断是否调整 至满足运行要求.
1505
(nm)
1510
1530
1535
1540
1545
1550
1555
1560
1565
C-Band
OSC信道151010nm
L-Band
基本知识3--- DWDM系统简介
1 2 N
1 2
N
1 2
N
光复用器
光纤放大器
光解复用器
• DWDM—— Dense Wavelength Division Multiplexing
Level Amplified Signals Plus ASE
基本知识—正常的眼图
左上：传输前 Filter on 右上：传输前 Filter off 左下：传输 675km后 右下：传输 775km后
线路光纤为 G652。
基本知识—不正常系统的眼图
左上：下降沿发 散（LD工作 点不合适） 右上：眼图模糊 （光口反射 严重） 左下：传输 775km后， （色散补偿 不足） 右下：直调LD模 块传输后眼 图 线路光纤为G652 。
基本知识
光发射技术
发射机调制技术： 1、直调（节省成本） 2、EA调制（减少啁啾系数） 3、M－Z调制 波长稳定技术： 1、温度反馈控制技术 2、波长反馈控制技术
光接收技术
接收机类型： 1、PIN/APD 2、2R/3R 3、单一速率/多速率 接收机主要技术指标： 1、灵敏度 2、过载点 3、反射
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 中心频率(THz) 192.1 192.2 192.3 192.4 192.5 192.6 192.7 192.8 192.9 193.0 193.1 193.2 193.3 193.4 193.5 193.6 193.7 193.8 193.9 194.0 194.1 194.2 194.3 194.4 194.5 194.6 194.7 194.8 194.9 195.0 195.1 195.2 195.3 195.4 195.5 195.6 195.7 195.8 195.9 196.0 波长(nm) 1560.61 1559.79 1558.98 1558.17 1557.36 1556.55 1555.75 1554.94 1554.13 1553.33 1552.52 1551.72 1550.92 1550.12 1549.32 1548.51 1547.72 1546.92 1546.12 1545.32 1544.53 1543.73 1542.94 1542.14 1541.35 1540.56 1539.77 1538.98 1538.19 1537.40 1536.61 1535.82 1535.04 1534.25 1533.47 1532.68 1531.90 1531.12 1530.33 1529.55 备注 * * * * * * * *
1530 - 1560nm
波长λ
基本知识3---WDM的组成
Tx1 Tx2
• • •
S1 f1
.
R1 RM1
.
Rx1
Rx2
• • •
. S2 . R . f2
Sn fn
M2
RMn
TxN
.
.
OM/ OA
.
MPI-S
.
R’
OA
.
S’
.
MPI-R
OA/ OD
. R2 . S .
SD1
D2
SDn Rn
.
光纤损耗 光纤色散 光纤非线性 OA增益带宽 OA噪声指数 OA饱和输出功率 OM插入损耗 各通路插损的最大差异
基本知识2
1530 nm 1540 nm 1550 nm 1560 nm 1570 nm 1580 nm 1590 nm 1600 nm
BLUE BAND
RED BAND
INFRA-RED BAND
蓝带
199.0 196.0
红带
195.0 194.0 193.0
红外带
192.0 191.0 1570
基本知识---对OTU光发送部分的要求
•中心频率 ： 192.1THz~196.0THz •中心频率偏差： <+/-10GHz •边模抑制比： >40dB •-20dB谱宽： <0.2nm
0 -10 -20
1549.3
CH1 193.5THz
Power (dBm)
-30 -40 -50 -60 -70 1546
基本知识--DWDM系统中使用的波分复用器件的性能应满足ITU-T G.671及相关建议的要 求。 合波器 常用的合波器类型有耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型。 合波器的参数主要有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化相 关损耗和各通路插损的最大差异。 分波器 分波器的类型主要有光栅型、介质薄膜滤波器型、熔锥型和集成光导型 分波器等类型。 分波器的参数主要有通路间隔、插入损耗、光反射系数、相邻通路隔 离度、非相邻通路隔离度、极化相关损耗、温度系数、0.5dB和 20dB 带宽。
DWDM复用和解复用技术 DWDM复用和解复用器
滤波器型
1 2 3 4 。 。 。
衍射光栅型
耦合器型
阵列波导光栅型
中心频率间隔： 200GHz（8波） 100GHz（16， 32/40波） 中心频率偏差（寿 命终了值）： <±20GHz 波长稳定度（环境 温度-10～60℃）： <±3GHz
通路波长分配
CH1(OTU1): 192.1THz(1560.61nm)
CH2(OTU2): 192.2THz(1559.79nm) ……
发射机主要技术指标： 1、光谱特性 2、眼图模板 3、抖动性能 4、误码性能
基本知识--光源-激光器的调制方式
调整注入电流
激光器的直接调制
光信号输出
缺点：引起频率啁啾，
展宽谱线宽度
激光器的间接调制
光调制 器 光信号输出
优点：压缩谱线宽度，减 少啁啾系数，保证光谱质 量 常用的外调制： EA；LiNbO3（MZ）
DWDM原理
刘和平 本部用户服务部 2004.08.02
主要内容
WDM基本知识 系统光功率预算
基本知识1-WDM系统设计依据和执行标准
ITU-T G.661-1996：有关放大器一般参数的定义和测试
ITU-T G.662-1995：光纤放大器器件及子系统的一般特性
ITU-T G.663-1996：光纤放大器器件及子系统的应用有关方面
<-32dBm 通道代价： 1.5dB
Bit Error Rate
8
With APD Optical Reference Receiver
9
10 11 10E-12 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30
Average Received Optical Power (dBm)
.
RxN
接收机灵敏度 光信噪比
发射端： 波长范围 波长稳定度 输出光功率 啁啾系数 消光比
接收机噪声
OD插入损耗 OD相邻通路隔离度 OD非相邻通路隔离度
1
基本知识3---WDM的组成
光发射和接收部分： 特定波长转换、信号调制和波长、功率稳定、色散容限大的 LD发射源； 能容忍一定SNR信号的PIN或APD宽带光接收机。 合波和分波部分： 插损小、信道隔离度高的光解复用器 光传输和光放大： 满足一定损耗和色散参数的线路光纤 增益平坦和增益锁定的EDFA光放大器 光监控通道： 1510nm, DWDM系统网管 光传送网分层模型
电调制信 号
•频率啁啾的解决
基本知识---发射模块的波长控制
管芯温度和波长关系曲线
温度传感器 LD管芯 0激光输出 TEC温度控制器 TEC温度 控制电路
(nm)
0
T(C)
对于 1.5m DFB激光器，波长温度系数约为 13GHz/C，管芯 温度每升高1 C，输出波长大约向长波长方向移动0.1nm。
CH32(OTU32): 195.2THz(1535.82nm)
192.1*1560.61=195.2*1535.82=193.1*1552.52=光速
对32/16波系统,通路波长间隔为100GHz(约0.8nm).
对8波系统,通路波长间隔为200GHz(约1.6nm). 选用波长应在EDFA光放大器的放大频段之内.
ITU-T G.664-1998：用于光传输系统的通用光安全性程序 ITU-T G.671-1996：无源光器件的传输特性 ITU-T G.681-1996：使用光放大器包括光复用器的局间和长途线路系统的光接口
ITU-T G.691-1997：具有光放大器的有关单信道SDH系统的光接口
基本知识---EDFA
光放大技术（EDFA）
N3 ~0 at 980 nm Pump level Fast
EDFA特点：
1、全透明 non-radiation decay 2、无串扰 3、宽带宽(35nm) 4Baidu Nhomakorabea高增益(33dB) 5、低噪声(<5.5dB) N at Metastable
2
1550 nm 980 nm pump Signals
ITU-T G.692-1998：具有光放大器的多通道系统的光接口
基本知识1-WDM系统设计依据和执行标准
ITU-T G.784-1994：同步数字体系(SDH)的管理 ITU-T G.773-1993：传输设备管理的Q接口协议栈 ITU-T G.774-1994：SDH网元信息模型 ITU-T G.826-1995：基群及更高速率的国际固定比特率数字通道的误码性能参数和指标 ITU-T G.825-1995：基于SDH数字网络抖动与漂移的控制 ITU-T G.957-1995：有关SDH设备和系统的光接口
1551.025
1547
1548
1549
1550
1551
1552
1553
Wave (nm)
基本知识—通道代价
背靠背灵敏度：
<-33.5dBm 传输后灵敏度：
ZXWM-32 8x2.5G SYSTEM A-CH3 Transmission Characteristics 1999/10/8
10E-6 6 A-CH3 193.1THz Back to back After 3x120km 7 2.48832Gb/s, NZR 23 PBRS 2 -1
《光波分复用系统总体技术要求》（暂行规定）（YDN 120-1999）
《光波分复用系统（WDM）技术要求-32*2.5Gbit/s部分》）（YD/T 1060-2000）
www:
基本知识1
光的电磁波属性： 波长和频率的关系
c f
c v n
f
c
2
基本知识1-系统工作波长