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波分原理
传输技术发展史
wenku.baidu.com
数字传输 （全光网络OTN）
1600Gbit/s 320Gbit/s
光缆传输
数字传输 （波分复用WDM）
80Gbit/s 40Gbit/s
数字传输 （时分复用）
SDH
10Gbit/s 2.5Gbit/s 622Mbit/s
电缆传输
数字传输
155Mbit/s
（时分复用）PDH
载波传输
WDM系统传输模式 单纤单向：
O
O
T
T
U
U
• 单纤单向系统：一根光纤只传输一个方向光信号，另一个方向由另一根光纤 完成，实际应用时收发各有一套独立系统，又称双纤双向系统
• 优点：可以充分利用单根光纤带宽，增加波长时比较方便
• 实际应用中大多数系统都采用单纤单向方式
WDM系统传输模式 单纤双向：
O
ATM SDH
OTN OTN OTN OTN
波长转换 OSC
光放站
• 波分侧和客户侧划分标准：波长是否是标准波长
客户侧 SDH IP ATM SDH
波长转换
波分复用的概念
• 把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方 式叫做波分复用（Wavelength Division Multiplexing）
波分系统的波道划分
• 可利用的频率波段主要有C波段和L波段，现阶段WDM系统优先选择 C波段进行传输
• 光波频率从192.100THz至196.075THz称为C波段，在此波段范围内 每隔25GHz分为一个波道，共可划分160个波道
• 光波频率从191.300THz至192.075THz为扩展C波段，该波段范围内 每25GHz划分一个波段，可划分32个波道，这样整个C波段可利用的 波道是192个
• OA：光放大单元，可分为预放(PA)、线放(LA)、功放(BA)，用于不同场合
• OSC：光监控信道，是为光信道监控设置的，有1510nm和1625nm两个波道， 速率是2Mbit/s，该信道接收灵敏度很高（-48dbm），不参与任何光放大过程； ESC是电监控信道，是靠OTU帧空闲字节来传递监控信息，不能反映光通道 的实际情况，是低成本应用下的一种监测方式
…… ……
OTU OTU
OTU ESC
O M U / O A
OSC
OA OSC
O A / O D U OSC
OTU OTU
OTU ESC
• OTU：波长转换单元，将非标准波长转换为符合ITU-T规范的标准波长，应用 光/电/光转换进行调制，不同的业务信号有不同的OTU板一一对应
• OMU/ODU：光合波/分波单元，用于将不同波长的光信号进行混合或分离， 其核心单元是无源器件，对经过的光信号有插入损耗
• 波长与频率关系：C=λf，C是光速
光纤的结构
n2 n1
纤芯 包层 护套
• 纤芯折射率n1>包层折射率n2，这是光信号在光纤中传输的必要条件 • 按照传输模式的数量多少，光纤分为单模光纤和多模光纤
• 单模光纤直径一般小于10μm • 多模光纤直径一般在50μm左右
对符合ITU-T建议的光接口信号均可接入，集成式系统没有OTU单元， 要求用户接入的信号必须符合WDM相关规范并且不同信号接入的波 长也不能相同 • WDM系统采用开放式还是集成式可以根据实际需要决定，也可以混 合使用
• 随着器件性能不断提高，一些设备的光接口具备了定波长输出功能， 这样的光接口可以不经过OTU单元直接上合波单元
缺点：升级影 响业务、速率 升级复杂、无 法达到更高速 率
如何增加网络容量？
SDM空分复用
增加光纤数量
缺点：时间、 成本（线路、 设备）
TDM时分复用
PDH、SDH
缺点：升级影 响业务、速率 升级复杂、无 法达到更高速 率
WDM波分复用
以不同波长承载不同信 号混合传输
成本：最大限度利用现 有光芯
O
T
T
U
U
• 单纤双向系统：一根光纤实现两个方向的光信号同时传输，两个方向信号安 排在不同波长上
• 优点：节省光纤资源
• 缺点：光放站必须用双向光纤放大器及光环形器等器件，噪声系数较差，系 统设计复杂
应用模式
• 根据应用模式的不同，波分系统分为开放式系统和集成式系统 • 两者的区别是是否对客户信号有要求。开放式系统本身有OTU单元，
CWDM和DWDM
• 根据波长间隔的不同，将波分系统分为稀疏波分系统CWDM和密集波分系 统DWDM
CWDM和DWDM
• 相对于密集波分系统，稀疏波分系统在提供一定 数量的波长和100公里以内的传输距离的同时， 大大降低了系统成本，并具有非常强的灵活性。 因此稀疏波分系统主要应用于城域网中。CWDM 系统用很低的成本提供了很高的接入带宽，适用 于点对点、以太网、SONET环等各种网络结构， 特别适合短距离、高带宽、接入点密集的通信场 合，如大楼内或大楼间的通信。
• 光波频率从186.95THz至190.90THz为L波段，在此波段范围内每隔 50GHz分为一个波道，共可划分80个波道
• 绝对频率：DWDM中允许的通路频率是基于频率为193.1THz，通道 最小间隔为100GHz、50GHz或者25GHz的频率间隔系列，193.1THz 称为DWDM系统的绝对频率
140Mbit/s
（频分复用）
8448kbit/s
实线传输 （音频电缆）
2048kbit/s 64kbit/s
如何增加网络容量？
SDM空分复用 增加光纤数量 缺点：时间、 成本（线路、 设备）
如何增加网络容量？
SDM空分复用
增加光纤数量
缺点：时间、 成本（线路、 设备）
TDM时分复用
PDH、SDH
性能：容量巨大，目前 1600Gbit/s技术已经广 泛应用
前景：技术成熟，升级 容易
波分复用的概念
普通单波传输
IP SDH
ATM
SDH
光纤的巨大带宽没有得到充分利用 增加网络容量是靠提高传输速率实现的 元器件电气性能限制了传输速率的继续增加
SDH
波分复用的概念
多波传输 客户侧
波分侧
光放站
SDH IP
• WDM技术是利用单模光纤的巨大带宽及低损耗的特性，采 用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。 与通用的单信道系统相比，WDM不仅极大地提高了网络系 统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且具有扩容简单 和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接入多种业务， 使它的应用前景十分光明。
WDM系统组成
传输技术发展史
wenku.baidu.com
数字传输 （全光网络OTN）
1600Gbit/s 320Gbit/s
光缆传输
数字传输 （波分复用WDM）
80Gbit/s 40Gbit/s
数字传输 （时分复用）
SDH
10Gbit/s 2.5Gbit/s 622Mbit/s
电缆传输
数字传输
155Mbit/s
（时分复用）PDH
载波传输
WDM系统传输模式 单纤单向：
O
O
T
T
U
U
• 单纤单向系统：一根光纤只传输一个方向光信号，另一个方向由另一根光纤 完成，实际应用时收发各有一套独立系统，又称双纤双向系统
• 优点：可以充分利用单根光纤带宽，增加波长时比较方便
• 实际应用中大多数系统都采用单纤单向方式
WDM系统传输模式 单纤双向：
O
ATM SDH
OTN OTN OTN OTN
波长转换 OSC
光放站
• 波分侧和客户侧划分标准：波长是否是标准波长
客户侧 SDH IP ATM SDH
波长转换
波分复用的概念
• 把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方 式叫做波分复用（Wavelength Division Multiplexing）
波分系统的波道划分
• 可利用的频率波段主要有C波段和L波段，现阶段WDM系统优先选择 C波段进行传输
• 光波频率从192.100THz至196.075THz称为C波段，在此波段范围内 每隔25GHz分为一个波道，共可划分160个波道
• 光波频率从191.300THz至192.075THz为扩展C波段，该波段范围内 每25GHz划分一个波段，可划分32个波道，这样整个C波段可利用的 波道是192个
• OA：光放大单元，可分为预放(PA)、线放(LA)、功放(BA)，用于不同场合
• OSC：光监控信道，是为光信道监控设置的，有1510nm和1625nm两个波道， 速率是2Mbit/s，该信道接收灵敏度很高（-48dbm），不参与任何光放大过程； ESC是电监控信道，是靠OTU帧空闲字节来传递监控信息，不能反映光通道 的实际情况，是低成本应用下的一种监测方式
…… ……
OTU OTU
OTU ESC
O M U / O A
OSC
OA OSC
O A / O D U OSC
OTU OTU
OTU ESC
• OTU：波长转换单元，将非标准波长转换为符合ITU-T规范的标准波长，应用 光/电/光转换进行调制，不同的业务信号有不同的OTU板一一对应
• OMU/ODU：光合波/分波单元，用于将不同波长的光信号进行混合或分离， 其核心单元是无源器件，对经过的光信号有插入损耗
• 波长与频率关系：C=λf，C是光速
光纤的结构
n2 n1
纤芯 包层 护套
• 纤芯折射率n1>包层折射率n2，这是光信号在光纤中传输的必要条件 • 按照传输模式的数量多少，光纤分为单模光纤和多模光纤
• 单模光纤直径一般小于10μm • 多模光纤直径一般在50μm左右
对符合ITU-T建议的光接口信号均可接入，集成式系统没有OTU单元， 要求用户接入的信号必须符合WDM相关规范并且不同信号接入的波 长也不能相同 • WDM系统采用开放式还是集成式可以根据实际需要决定，也可以混 合使用
• 随着器件性能不断提高，一些设备的光接口具备了定波长输出功能， 这样的光接口可以不经过OTU单元直接上合波单元
缺点：升级影 响业务、速率 升级复杂、无 法达到更高速 率
如何增加网络容量？
SDM空分复用
增加光纤数量
缺点：时间、 成本（线路、 设备）
TDM时分复用
PDH、SDH
缺点：升级影 响业务、速率 升级复杂、无 法达到更高速 率
WDM波分复用
以不同波长承载不同信 号混合传输
成本：最大限度利用现 有光芯
O
T
T
U
U
• 单纤双向系统：一根光纤实现两个方向的光信号同时传输，两个方向信号安 排在不同波长上
• 优点：节省光纤资源
• 缺点：光放站必须用双向光纤放大器及光环形器等器件，噪声系数较差，系 统设计复杂
应用模式
• 根据应用模式的不同，波分系统分为开放式系统和集成式系统 • 两者的区别是是否对客户信号有要求。开放式系统本身有OTU单元，
CWDM和DWDM
• 根据波长间隔的不同，将波分系统分为稀疏波分系统CWDM和密集波分系 统DWDM
CWDM和DWDM
• 相对于密集波分系统，稀疏波分系统在提供一定 数量的波长和100公里以内的传输距离的同时， 大大降低了系统成本，并具有非常强的灵活性。 因此稀疏波分系统主要应用于城域网中。CWDM 系统用很低的成本提供了很高的接入带宽，适用 于点对点、以太网、SONET环等各种网络结构， 特别适合短距离、高带宽、接入点密集的通信场 合，如大楼内或大楼间的通信。
• 光波频率从186.95THz至190.90THz为L波段，在此波段范围内每隔 50GHz分为一个波道，共可划分80个波道
• 绝对频率：DWDM中允许的通路频率是基于频率为193.1THz，通道 最小间隔为100GHz、50GHz或者25GHz的频率间隔系列，193.1THz 称为DWDM系统的绝对频率
140Mbit/s
（频分复用）
8448kbit/s
实线传输 （音频电缆）
2048kbit/s 64kbit/s
如何增加网络容量？
SDM空分复用 增加光纤数量 缺点：时间、 成本（线路、 设备）
如何增加网络容量？
SDM空分复用
增加光纤数量
缺点：时间、 成本（线路、 设备）
TDM时分复用
PDH、SDH
性能：容量巨大，目前 1600Gbit/s技术已经广 泛应用
前景：技术成熟，升级 容易
波分复用的概念
普通单波传输
IP SDH
ATM
SDH
光纤的巨大带宽没有得到充分利用 增加网络容量是靠提高传输速率实现的 元器件电气性能限制了传输速率的继续增加
SDH
波分复用的概念
多波传输 客户侧
波分侧
光放站
SDH IP
• WDM技术是利用单模光纤的巨大带宽及低损耗的特性，采 用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。 与通用的单信道系统相比，WDM不仅极大地提高了网络系 统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且具有扩容简单 和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接入多种业务， 使它的应用前景十分光明。
WDM系统组成