第四章DWDM光传输网络
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21
❖ 目前的稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到 1620nm波段，间隔为20nm，可复用16个波长通 道，其中1400nm波段由于损耗较大，一般不用。
❖ CWDM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环等各种流行的网 络结构，特别适合短距离、高带宽、接入点密集 的通信场合，如大楼内或大楼之间的网络通信。
18
1.6 WDM的优势
（1）超大容量。商用1.6Tbit/s， 3.2Tbit/s也在研发 （2）对数据的“透明”传输 （3）系统升级时能最大限度地保护已有投资 （4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性 （5）可兼容全光交换
19
1.7 DWDM发展迅速的主要原因
❖ 1、 光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和 商用化，使在1550nm窗口区域采用DWDM技术 成为可能；
第四章 DWDM光传输网络
❖ 学习目标： ❖ 了解DWDM产生背景 ❖ 了解WDM的一些基本概念及WDM的原理、传输
方式以及组成 ❖ 了解WDM传输媒质 ❖ 了解DWDM
1
光无源器件
2
❖ 跳线
3
光耦合器
4
光隔离器
SOP 入射 光
偏振 器
阻塞
法拉 弟 旋转 器
偏振 器 反射 光
5
空分复用SDM（Space Division Multiplexer） 时分复用TDM（Time Division Multiplexer ） 波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing ） TDM和WDM技术合用
20
1.8 CWDM （稀疏波分复用）简介
CWDM与DWDM的区别有两点： （1）CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上
只能复用2到16个左右波长的光波，“稀疏”与“密 集”称谓的差别就由此而来； （2）CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM 采用的是冷却激光，它需要冷却技术来稳定波长， 实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了 这一难点，CWDM系统采用的DFB激光器不需要 冷却，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成 本只有DWDM的30%。
……
N 检测器λ N
光源λ N+1
N+1
……
光源λ 2N
2N
13
❖ 混频（FWM）是指多个两个或三个不同波长的光 波相互作用而导致在其它波长上产生混频成分， 或在边带上产生新的光波效应。当这些混频产物 落在信道内，将会引起信道间串扰，导致信噪比 降低，一般对中间信道的影响最大。当混频产物 落在信道外时，也会给系统带来噪声。
光功率放大
光线路放大
光线路放大
光
λ１
波
长
λ２
分
用
器 光前置放大
λＮ
光
单通道
λ１λ２λ３λ４λ５λ６ λＮ
光
ＷＤＭ
谱
谱
…
波长
波长
11
1.4 WDM设备的传输方式
（1）单向WDM
1 光源λ 1
N 光源λ N
……
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
检测器λ 1
1
……
N 检测器λ N
Baidu Nhomakorabea
N+1
检测器λ 1
9
❖ITU-T G.692建议，DWDM系统的绝对参考频率 为193.1THz（对应的波长为1552.52nm），不同 波长的频率间隔应为100GHz的整数倍（对应波 长间隔约为0.8nm的整数倍）。
10
DWDM系统的构成及光谱示意图
… …
λ OTU １ λ OTU ２ OTU
OλTUＮ
光 波 长 复 用 器
14
（3）光信号分出与插入
15
1.5 开放式与集成式系统
DWDM通常有两种应用形式： ❖ 开放式DWDM ❖ 集成式DWDM
16
❖ 开放式DWDM系统的特点是对复用终端光接口没 有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T 建议 的光接口标准。DWDM系统采用波长转换技术， 将复用终端的光信号转换成指定的波长，不同终 端设备的光信号转换成不同的符合ITU-T建议的波 长，然后进行合波
❖ 2、 TDM10Gb/s以上系统面临着电子元器件的挑 战，利用TDM方式已日益接近技术的极限；
❖ 3、 已敷设G.652光纤1550nm窗口的高色散限制 了TDM10Gb/s以上系统的传输，光纤色度色散和 极化模色散的影响日益加重。
❖ 4、 从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最 经济可行的的扩容技术手段
……
2N 检测器λ N
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
光源λ 1
N+1
……
光源λ N
2N
实用的WDM系统大都采用双纤单向传输方式
12
（2）双向WDM
1 光源λ 1
……
N 光源λ N
N+1
检测器λ N+1
……
2N 检测器λ 2N
单根光纤
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
λ N+1 ……λ 2N
1 检测器λ 1
6
§1、波分复用技术概述
4.1 DWDM技术产生背景 ❖ 通信需求剧增 ❖ SDH和PDH采用“一纤一波”方式，由于受器件自身特性的
限制，其传输容量及扩容方式均无法满足需求。 ❖ 光纤的巨大带宽资源尚未充分利用。 ❖ 提高传输速率和扩容的方式有下面几种
7
1.2 波分复用的基本概念
❖ 波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用 了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波 的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干 个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预 定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上 进行光频分复用（OFDM）
17
❖ 集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要 求复用终端的光信号的波长符合DWDM系统的规 范，不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建 议的波长，这样他们在接入合波器时就能占据不 同的通道，从而完成合波。
❖ 根据工程的需要可以选用不同的应用形式。在实 际应用中，开放式DWDM和集成式DWDM可以混 合使用。
CWDM DWDM OFDM
8
4.3 DWDM原理概述
❖ DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的 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。
❖ 由于目前一些光器件（如带宽很窄的滤光器、相 干光源等）还不很成熟，因此，要实现光信道非 常密集的光频分复用（ODFM）是很困难的，但 基于目前的器件水平，已可以实现相隔光信道的 频分复用。人们通常把光信道间隔较大（甚至在 光纤不同窗口上）的复用称为光波分复用 （WDM），再把在同一窗口中信道间隔较小的 DWDM称为密集波分复用（DWDM）。
❖ 目前的稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到 1620nm波段，间隔为20nm，可复用16个波长通 道，其中1400nm波段由于损耗较大，一般不用。
❖ CWDM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环等各种流行的网 络结构，特别适合短距离、高带宽、接入点密集 的通信场合，如大楼内或大楼之间的网络通信。
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1.6 WDM的优势
（1）超大容量。商用1.6Tbit/s， 3.2Tbit/s也在研发 （2）对数据的“透明”传输 （3）系统升级时能最大限度地保护已有投资 （4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性 （5）可兼容全光交换
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1.7 DWDM发展迅速的主要原因
❖ 1、 光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和 商用化，使在1550nm窗口区域采用DWDM技术 成为可能；
第四章 DWDM光传输网络
❖ 学习目标： ❖ 了解DWDM产生背景 ❖ 了解WDM的一些基本概念及WDM的原理、传输
方式以及组成 ❖ 了解WDM传输媒质 ❖ 了解DWDM
1
光无源器件
2
❖ 跳线
3
光耦合器
4
光隔离器
SOP 入射 光
偏振 器
阻塞
法拉 弟 旋转 器
偏振 器 反射 光
5
空分复用SDM（Space Division Multiplexer） 时分复用TDM（Time Division Multiplexer ） 波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing ） TDM和WDM技术合用
20
1.8 CWDM （稀疏波分复用）简介
CWDM与DWDM的区别有两点： （1）CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上
只能复用2到16个左右波长的光波，“稀疏”与“密 集”称谓的差别就由此而来； （2）CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM 采用的是冷却激光，它需要冷却技术来稳定波长， 实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了 这一难点，CWDM系统采用的DFB激光器不需要 冷却，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成 本只有DWDM的30%。
……
N 检测器λ N
光源λ N+1
N+1
……
光源λ 2N
2N
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❖ 混频（FWM）是指多个两个或三个不同波长的光 波相互作用而导致在其它波长上产生混频成分， 或在边带上产生新的光波效应。当这些混频产物 落在信道内，将会引起信道间串扰，导致信噪比 降低，一般对中间信道的影响最大。当混频产物 落在信道外时，也会给系统带来噪声。
光功率放大
光线路放大
光线路放大
光
λ１
波
长
λ２
分
用
器 光前置放大
λＮ
光
单通道
λ１λ２λ３λ４λ５λ６ λＮ
光
ＷＤＭ
谱
谱
…
波长
波长
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1.4 WDM设备的传输方式
（1）单向WDM
1 光源λ 1
N 光源λ N
……
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
检测器λ 1
1
……
N 检测器λ N
Baidu Nhomakorabea
N+1
检测器λ 1
9
❖ITU-T G.692建议，DWDM系统的绝对参考频率 为193.1THz（对应的波长为1552.52nm），不同 波长的频率间隔应为100GHz的整数倍（对应波 长间隔约为0.8nm的整数倍）。
10
DWDM系统的构成及光谱示意图
… …
λ OTU １ λ OTU ２ OTU
OλTUＮ
光 波 长 复 用 器
14
（3）光信号分出与插入
15
1.5 开放式与集成式系统
DWDM通常有两种应用形式： ❖ 开放式DWDM ❖ 集成式DWDM
16
❖ 开放式DWDM系统的特点是对复用终端光接口没 有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T 建议 的光接口标准。DWDM系统采用波长转换技术， 将复用终端的光信号转换成指定的波长，不同终 端设备的光信号转换成不同的符合ITU-T建议的波 长，然后进行合波
❖ 2、 TDM10Gb/s以上系统面临着电子元器件的挑 战，利用TDM方式已日益接近技术的极限；
❖ 3、 已敷设G.652光纤1550nm窗口的高色散限制 了TDM10Gb/s以上系统的传输，光纤色度色散和 极化模色散的影响日益加重。
❖ 4、 从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最 经济可行的的扩容技术手段
……
2N 检测器λ N
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
光源λ 1
N+1
……
光源λ N
2N
实用的WDM系统大都采用双纤单向传输方式
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（2）双向WDM
1 光源λ 1
……
N 光源λ N
N+1
检测器λ N+1
……
2N 检测器λ 2N
单根光纤
波分复用
波分复用
λ 1 ……λ N
λ N+1 ……λ 2N
1 检测器λ 1
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§1、波分复用技术概述
4.1 DWDM技术产生背景 ❖ 通信需求剧增 ❖ SDH和PDH采用“一纤一波”方式，由于受器件自身特性的
限制，其传输容量及扩容方式均无法满足需求。 ❖ 光纤的巨大带宽资源尚未充分利用。 ❖ 提高传输速率和扩容的方式有下面几种
7
1.2 波分复用的基本概念
❖ 波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用 了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波 的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干 个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预 定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上 进行光频分复用（OFDM）
17
❖ 集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要 求复用终端的光信号的波长符合DWDM系统的规 范，不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建 议的波长，这样他们在接入合波器时就能占据不 同的通道，从而完成合波。
❖ 根据工程的需要可以选用不同的应用形式。在实 际应用中，开放式DWDM和集成式DWDM可以混 合使用。
CWDM DWDM OFDM
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4.3 DWDM原理概述
❖ DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的 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。
❖ 由于目前一些光器件（如带宽很窄的滤光器、相 干光源等）还不很成熟，因此，要实现光信道非 常密集的光频分复用（ODFM）是很困难的，但 基于目前的器件水平，已可以实现相隔光信道的 频分复用。人们通常把光信道间隔较大（甚至在 光纤不同窗口上）的复用称为光波分复用 （WDM），再把在同一窗口中信道间隔较小的 DWDM称为密集波分复用（DWDM）。