光纤通信课件第6章解析.ppt

1、 第六章 WDM系统n本章内容nWDM系统设备与组网。nWDM系统的关键技术。nWDM系统规范。n本章重点、难点nWDM系统结构与设备。nWDM系统规范。nWDM系统的关键技术。概要n本章学习的目的和要求n掌握WDM概念和系统结构。n掌握WDM系统的设备和组网。n了解WDM系统的关键技术。n掌握WDM系统规范。n本章实践要求及教学情境n到到光纤通信实训室或运营商传输机房，考察了解相关WDM设备和组网情况。概要n6.1.1 WDM概述n1WDM技术产生背景n随着话音业务的快速增长和各种新业务的不断涌现，特别是IP技术的广泛应用，网络扩容受到严重的挑战。传统的传输网络扩容方法采用两种方式：n（1）

2、空分多路复用（SDM）n（2）时分多路复用（TDM）6.1 WDM技术概述n6.1.1 WDM概述n2WDM的概念和特点n（1）WDM的概念n波分复用（WDM）技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理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，恢复出原信号后送入不同的终端，因此，将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。6.1 WDM技术概述6.1 WDM技术概述图图6-1 6-1 WDMWDM系统的基本组成及频谱示意图系统的基本组成及频谱示意图n6.1.1 W

3、DM概述n2WDM的概念和特点n（2）WDM技术的特点n 充分利用光纤的巨大带宽资源。n 多种类型的信号可同时传输。n 系统升级时能最大限度地保护已有投资。n 高度的组网灵活性、经济性和可靠性。n 降低器件的超高速要求。n 可兼容全光交换。6.1 WDM技术概述n6.1.2 WDM工作方式n(1)双纤单向传输n如图6-2所示，双纤单向传输是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。因此，同一波长在两个方向上可以重复利用。图图6-26-2 双纤双纤单单向传输的向传输的WDMWDM系统系统6.1 WDM技术概述n6.1.2 WDM工作方式n(2)单纤双向传输n如图6

4、-3所示，单纤双向传输是指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向的光信号应安排在不同的波长上。图图6-3 6-3 单纤双向传输的单纤双向传输的WDM系统系统6.1 WDM技术概述n6.1.2 WDM工作方式n(2)单纤双向传输n通过在中间设置光分插复用器（OADM）或光交叉连接器（OXC）可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入，即完成光路的上/下，如图 6-4 所示。6.1 WDM技术概述图图6-4 6-4 光光信号的信号的分出和插入传输分出和插入传输n6.1.3 WDM系统类型nWDM系统可以分为集成式WDM系统和开放式WDM系统两大类。n1集成式WDM系统 6.1 WDM技

5、术概述图图6-5 6-5 集成式集成式WDMWDM系统系统n6.1.3 WDM系统类型n2开放式WDM系统 图图6-6 6-6 开放式开放式WDMWDM系统系统6.1 WDM技术概述n6.1.4 WDM系统应用类型n1有线路光放大器的WDM系统图图6-7 有线路光放大器的有线路光放大器的WDM系统参考配置系统参考配置6.1 WDM技术概述n6.1.4 WDM系统应用类型n1有线路光放大器的WDM系统n当把一个符合ITU-T G.957的发射机和光波长转换器结合起来作为G.692光发射机时，则如同在参考配置中定义的一样，参考点Sn位于光波长转换器的输出光连接器后面，如图6-8所示。在这种情况下，

6、符合G.957的发射机和波长转换器之间的接口是从G.957给定的S点的一系列规定中选出来的。图图6-8 6-8 符合符合G.957G.957的发射机和光转发器联合使用的发射机和光转发器联合使用6.1 WDM技术概述 6.1.4 WDM系统应用类型 2无线路光放大器的WDM系统（1）无线路光放大器的WDM系统参考配置 无线路光放大器的WDM系统的参考配置如图6-9所示。6.1 WDM技术概述图图6-9 6-9 无线路光放大器的无线路光放大器的WDMWDM系统的参考配置系统的参考配置6.2 WDM系统结构与设备n6.2.1 WDM系统的基本结构n一般来说，WDM系统主要由5部分组成：光发射机、光中

7、继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统，如图6-10所示。图图6-10 WDM6-10 WDM系统总体结构示意图（单向）系统总体结构示意图（单向）n6.2.2 WDM系统设备nWDM设备一般按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。下面以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网络单元类型在网络中所起的作用。6.2 WDM系统结构与设备n6.2.2 WDM系统设备n1光终端复用器图6-11 OTM信号流向图6.2 WDM系统结构与设备n6.2.2 WDM系统设备n2光线路放大器6.2 WDM系统结构与设备图图6-126-

8、12 OLA信号流向图信号流向图n6.2.2 WDM系统设备n3光分插复用器6.2 WDM系统结构与设备图图6 6-1313 静态静态OADMOADM（32/232/2）信号流向图）信号流向图n6.2.2 WDM系统设备n双OTM背靠背组成的OADM的信号流向如图6-14所示。图图6-14 6-14 两个两个OTM背靠背组成的背靠背组成的OADM信号流向图信号流向图6.2 WDM系统结构与设备n6.2.2 WDM系统设备n4电中继器图图6 6-1-15 5 电中继电中继器（器（REGREG）的信号流向的信号流向图图6.2 WDM系统结构与设备n6.2.3 WDM组网与网络保护n1WDM组网nW

9、DM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网。6.2 WDM系统结构与设备（a）WDM的点到点组网示意图的点到点组网示意图 （b）WDM的链形组网示意图的链形组网示意图 （c）WDM的环形组的环形组网示意图网示意图图图6-16 WDM的基本的基本组网示意组网示意图图n6.2.3 WDM组网与网络保护n2WDM网络保护n（1）基于单个波长的保护n 基于单个波长，在SDH层实施的11保护 6.2 WDM系统结构与设备图图6-17 基于单个波长，在基于单个波长，在SDH层实施的层实施的11保护保护n6.2.3 WDM组网与网络保护n2WDM网络保护n（1）基于单个波长的保护n 基于单个波

10、长，在SDH层实施的1:n保护 6.2 WDM系统结构与设备图图6-18 基于单个波长，在基于单个波长，在SDH层实施的层实施的1:n保护保护n6.2.3 WDM组网与网络保护n2WDM网络保护n（1）基于单个波长的保护n 基于单个波长，同一WDM系统内1:n保护n(2）光复用段保护6.2 WDM系统结构与设备图图6-19 6-19 光复用段（光复用段（OMSPOMSP）保护）保护n6.2.3 WDM组网与网络保护n2WDM网络保护 n（3）环网的保护n 基于单个波长保护的波长通道保护环，即单个波长的11保护，类似于SDH系统中的通道保护 6.2 WDM系统结构与设备图图6-20 6-20 光

11、通道保护环光通道保护环n6.2.3 WDM组网与网络保护n 2WDM网络保护 n（3）环网的保护n 复用段保护环6.2 WDM系统结构与设备图图6-21 6-21 二纤单向光复用段保护环二纤单向光复用段保护环n6.2.4 WDM系统的监控n WDM系统的监控要求在一个新波长上传送有关WDM系统的网元管理和监控信息。n1对光监控信道的要求n2WDM系统的监控n（1）带外波长监控技术n（2）带内波长监控技术6.2 WDM系统结构与设备n6.2.5 WDM系统的网络管理n在一个WDM系统中，可以承载多家SDH设备，WDM系统的网元管理系统应独立于所承载的SDH设备，可以管理EDFA、光监控通道、OT

12、U及OM/OA等，对它们的控制要统一纳入WDM系统的网元级管理。这样，就明确划分了SDH系统和WDM系统的网元管理界限，一个面向SDH系统设备终端，另一个面向WDM系统设备。n网元管理系统的管理功能包括故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。网元与网元之间互连通过OSC中的DCC通道传递监视控制信息。6.2 WDM系统结构与设备n6.2.6 WDM系统的性能n国家骨干网的波分复用系统是基于SDH多波长系统的，因此，其网络性能应该全部满足我国SDH体制及标准规定的指标，主要有误码、抖动和漂移指标。6.2 WDM系统结构与设备n6.3.1 光源n光源的作用是产生激光或荧光，它是组成光纤通信系统的重

13、要器件。目前应用于光纤通信的光源是LD和LED，都属于半导体器件，共同的特点是：体积小、重量轻、耗电量小。6.3 WDM系统的关键技术n6.3.1 光源n1激光器的调制方式n（1）间接调制方式n 电光调制器n 声光调制器n 波导调制器6.3 WDM系统的关键技术n6.3.1 光源n1激光器的调制方式n（2）外调制激光器的类型n 集成外调制激光器常用的是与光源集成在一起的电吸收调制器。n 分离外调制激光器常用的是恒定光输出激光器（CW）马赫-策恩德（Mach Zehnder）外调制器（LiNbO3）。图图6-226-22 电吸收调制器的吸收波长的改变示意图电吸收调制器的吸收波长的改变示意图6.3

14、 WDM系统的关键技术n6.3.1 光源n2激光器波长的稳定与控制n（1）集成式电吸收调制激光器的波长稳定n（2）分布反馈式激光器的波长稳定n（3）其他波长稳定技术6.3 WDM系统的关键技术图图6-23 波长敏感器件对光源进行波长反馈控制原理波长敏感器件对光源进行波长反馈控制原理n6.3.2 光电检测器n由前面的介绍可知，在WDM系统中，可利用一根光纤同时传输不同波长的光信号，因而在接收时，必须能从所传输的多波长业务信号中检测出所需波长的信号，因此要求光电检测器应具有多波长检测能力。要完成此功能，可以采用可调光电检测器，它是在一般的光电二极管结构基础上增加一个谐振腔，这样可以通过调节施加到谐

15、振腔上的电压来改变谐振腔的长度，从而达到调谐的目的。6.3 WDM系统的关键技术n6.3.3 光波长转换器nWDM可以分为开放式和集成式两种系统结构。开放式WDM系统用波长转换器（OTU）将复用终端的光信号转换成指定的波长，对复用终端光接口没有特别的要求，只要这些接口符合ITU-T G.957建议的光接口标准即可。而集成式WDM系统没有采用波长转换技术，要求复用终端的光信号的波长符合ITU-T G.692规定的波长。6.3 WDM系统的关键技术n6.3.3 光波长转换器n1没有定时再生电路的OTUn2有定时再生电路的OTU6.3 WDM系统的关键技术 图图6-24 6-24 没有定时再生电路的

16、没有定时再生电路的OTUOTU 图图6-25 6-25 有定时再生电路的有定时再生电路的O OTUTUn6.3.4 光放大器n光放大器（OA）是一种不需要经过光/电/光变换而直接对光信号进行放大的有源器件，能高效补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离，是新一代的长距离、大容量、高速率光通信系统的关键部件。6.3 WDM系统的关键技术n6.3.4 光放大器n1EDFA增益的平坦性 图6-26 EDFA增益曲线平坦性的改进n2EDFA的增益控制6.3 WDM系统的关键技术n6.3.4 光放大器n光放大器比电再生器有两大优势：n1.光放大器支持任意比特率和信号格式。n2.放大器不仅支持

17、单个信号波长放大（如再生器），而且支持一定波长范围的光信号放大。6.3 WDM系统的关键技术n6.3.5 光复用器和光解复用器n 波分复用系统的核心部件是波分复用器件，即光复用器和光解复用器（有时也称合波器和分波器），实际均为光学滤波器，其特性好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。光复用器和光解复用器的性能指标主要有插入损耗和串扰。WDM系统对其要求是插入损耗小、信道间的串扰小和低的偏振相关性。6.3 WDM系统的关键技术n6.4.1 WDM波长分配n1绝对频率参考n2标称中心频率n3通路间隔n4中心频率偏差6.4 WDM系统规范n6.4.2 WDM系统光接口n1光接口的位置6.4 WDM系统

18、规范图图6-27 6-27 单通路的光接口的位置单通路的光接口的位置图图6-28 6-28 多通路的光接口的位置多通路的光接口的位置n6.4.2 WDM系统光接口n2光接口参数n（1）单个发送机输出端参数n（2）单个接收机输入口参数n（3）合路信号的输入口参数n（4）合路信号的输出口参数n（5）光通路参数6.4 WDM系统规范3WDM光接口指标n6.4.2 WDM系统光接口n2光接口参数6.4 WDM系统规范图图6-29 6-29 主光通道与子光通道的划分主光通道与子光通道的划分 某组网配置如图6-30所示，均采用中兴ZXWM M900 WDM设备。A、B之间构成点对点通信，有两个光波长通道的

19、业务，接入SDH信号，每个波道速率均为10Gbit/s。图图6-30 6-30 某某WDMWDM系统组网配置系统组网配置6.5 WDM系统案例分析n1故障现象n其中一个业务中断，出现了发送端OTU10G2板的R_LOS告警信号，而另一个业务正常。n2处理步骤n 用光功率计测量发送端OTU10G2板的输入光功率。如果输入光功率太低，即为R_LOS告警的原因。n接下来检查SDH设备的发送端是否有问题，SDH设备与发送端OTU10G2板之间的光跳纤是否清洁。n 如果接收光功率正常，交换两块发送端OTU10G2板的输入信号，然后观察告警情况。n如果R-LOS告警依然出现在该OTU10G2板上，则可以判

20、断是发送端OTU10G2板的接收模块出了问题。如果R-LOS告警出现在另一块发送端OTU10G2板上，则可以判断是SDH设备的发送信号有问题。6.5 WDM系统案例分析n（1）WDM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，允许各载波信道在一条光纤内同时传输。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。n（2）WDM系统主要由光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统5部分组成。其工作方式有双纤单向和单纤双向两种。系统类型通常有开放式和集成式两种。小结n（3）WDM系统设备一般按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）、电中继器（REG）等几种类型，网络保护有点到点线路保护、光复用段保护和基于环网的保护。WDM系统监控有带外波长监控技术和带内波长监控技术两种。WDM网管包括故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。n（4）WDM的关键技术包括光源、光检测器、光波长转换器、光放大器、光复用器和解复用器及光纤传输技术等方面。小结