WDM系统教学讲解课件.ppt
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- WDM 系统 教学 讲解 课件
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1、1 2本章内容 WDM技术概述和系统结构。WDM系统设备与组网。WDM系统的关键技术。WDM系统规范。本章重点 WDM系统结构与设备。WDM系统规范。本章难点 WDM系统结构及关键技术。3学习本章目的和要求 掌握WDM概念和系统结构。掌握WDM系统的设备和组网。了解WDM系统关键技术。掌握WDM系统规范。4.1WDM技术产生背景技术产生背景 传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用(传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用(SDM)和时分多路复用(和时分多路复用(TDM)两种方式。)两种方式。(1)SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量,靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量,传输设
2、备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。(2)TDM是比较常用的扩容方式,从是比较常用的扩容方式,从PDH的一次群至四次的一次群至四次群的复用,到群的复用,到SDH的的STM-1、STM-4、STM-16至至STM-64的的复用。通过复用降低成本,容易在数据流中抽取特定信号,复用。通过复用降低成本,容易在数据流中抽取特定信号,合适在自愈环保护策略的网络中使用。合适在自愈环保护策略的网络中使用。n对于高速率时分复用设备目前成本较高,且达到一定的速对于高速率时分复用设备目前成本较高,且达到一定的速率等级时,会受到器件和线路等特性的限制,率等
3、级时,会受到器件和线路等特性的限制,40Gbit/s TDM设备已经达到电子器件的速率极限。设备已经达到电子器件的速率极限。5n速率升级缺乏灵活性,以速率升级缺乏灵活性,以SDH设备为例,当一个线路速率设备为例,当一个线路速率为为155Mbit/s的系统要求提供两个的系统要求提供两个155Mbit/s 通道时,系统只通道时,系统只能升级到能升级到622Mbit/s,两个,两个155Mbit/s 将被闲置。将被闲置。n基本传输网络无论采用基本传输网络无论采用PDH或或 SDH技技术,即采用单一波长术,即采用单一波长的光信号传输,这对于光纤容量是一种极大浪费。的光信号传输,这对于光纤容量是一种极大
4、浪费。nWDM技技术不仅大幅度地增加了网络的容量,而且还充分利术不仅大幅度地增加了网络的容量,而且还充分利用了光纤的宽带资源,减少了网络资源的浪费。用了光纤的宽带资源,减少了网络资源的浪费。6.2 光复用技术光复用技术n为了进一步提高光纤带宽利用率,相邻两光载波的间隔将越来为了进一步提高光纤带宽利用率,相邻两光载波的间隔将越来越小,一般认为:当相邻光载波的间隔小到越小,一般认为:当相邻光载波的间隔小到0.1nm(10GHz)以以下时,此时的复用称为下时,此时的复用称为光波分(频分)复用光波分(频分)复用(WDM)。n光时分复用光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时技术指利用
5、高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。域里复用到一路上的技术。n光副载波复用光副载波复用(OSCM)技术是将基带信号首先调制到技术是将基带信号首先调制到GHz的副的副载波上,再把副载波调制到载波上,再把副载波调制到THz的光载波上。的光载波上。n光码分复用光码分复用(OCDM)技术是技术是CDM(Code Division Multiplexing)技术和光纤通信技术相结合的产物,在这种复用技术中,每个技术和光纤通信技术相结合的产物,在这种复用技术中,每个信道不是占用一个给定的波长、频率或者时隙,而是以一个特信道不是占用一个给定的波长、频率或者时隙,而是以一个特有的编码脉冲序列方式
6、来传送其比特信息。有的编码脉冲序列方式来传送其比特信息。7n光波分复用、光时分复用、光副载波复用和光码分光波分复用、光时分复用、光副载波复用和光码分复用都是正在使用和研究的光纤复用技术,这些技复用都是正在使用和研究的光纤复用技术,这些技术的使用能增加线路容量,提高线路利用率。术的使用能增加线路容量,提高线路利用率。8 .3 WDM原理概述原理概述n复用技术是为了提高通信线路的利用率,而采用的在同一传输复用技术是为了提高通信线路的利用率,而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。n光波分复用光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时
7、传输多波长光信号技术是在一芯光纤中同时传输多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,并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端将来,并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端将组合波长的光信号分开,并作进一步处理,恢复出原信号后送入组合波长的光信号分开,并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。不同的终端。n通常把光信道间隔较大(甚至在光纤的不同窗口上)的复用称通常把光信道间隔较大(甚至在光纤的不同窗口上)的复用称为光波分复用(为光波分复用(WDM),而把在同一窗口中信道间隔较小的),而把
8、在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用(称为密集波分复用(DWDM)。)。WDM系统的构成及光谱示意如图系统的构成及光谱示意如图7-1所示。所示。9图7-1 DWDM系统的构成及频谱示意图波分复用的光纤通信系统示意图:http:/ Gbis/s和和2.5Gbis/s信号组合,使单纤总信号组合,使单纤总容量可达容量可达400Gbis/s.n例如华为例如华为SBS W32,最大提供,最大提供320Gbis/s(3210Gbis/s)的传输)的传输容量,相当于一根光纤可同时传送容量,相当于一根光纤可同时传送300万个电话电路。万个电话电路。12 .5 DWDM工作方式工作方式 (1)双纤单
9、向传输)双纤单向传输 双纤单向传输指一根光纤只完成一个方向光信号的传输,反向双纤单向传输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。如图光信号的传输由另一根光纤来完成。如图7-2所示,所示,图7-2 双纤单向传输的DWDM系统13 (2)单纤双向传输)单纤双向传输 单纤双向传输指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传单纤双向传输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波长上。输,两个方向的光信号应安排在不同波长上。图7-3 单纤双向传输的DWDM系统14 (3)光信号的分出和插入)光信号的分出和插入 通过光分插复用器(通过光分插复用
10、器(OADM)可以实现各波长的光信号在)可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入,即完成上中间站的分出与插入,即完成上/下光路,利用这种方式可以完下光路,利用这种方式可以完成成DWDM系统的环形组网。系统的环形组网。图6-4 光信号的分出和插入传输15 .6 WDM的应用形式的应用形式 有开放式有开放式WDM图图6-5所示所示和集成式和集成式WDM图图6-6所示所示。开放式开放式DWDM系统采用系统采用波长转换技术波长转换技术,将复用终端,将复用终端的光信号转换成符合的光信号转换成符合ITU-T建议的波长,然后进行合波。建议的波长,然后进行合波。集成式集成式DWDM系统没有采用波长转换技术,
11、它要求系统没有采用波长转换技术,它要求复用终端的光信号符合复用终端的光信号符合ITU-T建议的波长建议的波长,然后进行合,然后进行合波。波。(1)集成式)集成式WDM系统系统 集成式集成式WDM系统要求系统要求SDH终端设备具有满足终端设备具有满足G.692的的光接口:标准的光波长、满足长距离传输的光源。光接口:标准的光波长、满足长距离传输的光源。16图6-5 集成式WDM系统(2)开放式开放式WDM系统系统 开放式开放式WDM系统就是在波分复用器前加入光波长转换器系统就是在波分复用器前加入光波长转换器(OTU),将),将SDH非规范的波长转换为标准波长。非规范的波长转换为标准波长。图6-6
12、开放式WDM系统17(3)波长变换波长变换(WC:Wavelength Conversion)是将信息从承载它是将信息从承载它的一个波长上转到另一个波长上。在的一个波长上转到另一个波长上。在WDM光网络中使用波光网络中使用波长变换技术的原因有:长变换技术的原因有:n首先,信息可以通过首先,信息可以通过WDM网络中不适宜使用的波长进入网络中不适宜使用的波长进入WDM网络。例如在现阶段光纤通信中大量使用网络。例如在现阶段光纤通信中大量使用1310 nm窗窗口的口的LED或或FPLD光源,这些波长或光源均不适合光源,这些波长或光源均不适合WDM系系统,统,因此在因此在WDM系统的输入和输出处,都要在
13、这些波长系统的输入和输出处,都要在这些波长与与1550 nm附近的波长之间进行转换。附近的波长之间进行转换。n其次,在网络内部,可以提高链路上现有波长的利用率。其次,在网络内部,可以提高链路上现有波长的利用率。引入波长变换技术,可以实现波长的再利用,有效地进行引入波长变换技术,可以实现波长的再利用,有效地进行波长路由选择,降低网络阻塞率,从而提高波长路由选择,降低网络阻塞率,从而提高WDM网络的灵网络的灵活性和可扩充性。活性和可扩充性。18n最后,如果不同网络由不同的组织管理,并且这些最后,如果不同网络由不同的组织管理,并且这些网络没有协调一致的波长分配,那么在网络之间就网络没有协调一致的波长
14、分配,那么在网络之间就可以使用波长变换器。可以使用波长变换器。n波长变换的基本方法有两种:光波长变换的基本方法有两种:光/电电/光方法和全光光方法和全光方法。方法。19.7 DWDM的优越性的优越性(1)超大容量)超大容量(2)对数据)对数据“透明透明”(3)系统升级时能最大限度地保护已有投资)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)高度的组网灵活性、经济性和可靠性(5)可兼容全光交换)可兼容全光交换206.2 WDM系统结构与设备系统结构与设备 6.2.1 WDM系统的基本结构系统的基本结构 WDM系统由系统由5部分组成:光发射机、光中继放大、光接收机、部分
15、组成: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,如图所示。光监控信道和网络管理系统,如图所示。图6-7 WDM系统总体结构示意图(单向)21 (1)光发射机。是)光发射机。是WDM系统的核心,对发射激光系统的核心,对发射激光器的中心波长有特殊的要求外,还需要根据器的中心波长有特殊的要求外,还需要根据WDM系系统的不同应用来选择具有一定色度色散容限的发射机。统的不同应用来选择具有一定色度色散容限的发射机。(2)光放大器。光线路放大器可以根据情况决定有)光放大器。光线路放大器可以根据情况决定有或没有。目前使用的光放大器多数为或没有。目前使用的光放大器多数为EDFA。(3)光接收机。
16、接收机不但要满足一般接收机对光)光接收机。接收机不但要满足一般接收机对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求,还要能承受有信号灵敏度、过载功率等参数的要求,还要能承受有一定光噪声的信号,要有足够的电带宽性能。一定光噪声的信号,要有足够的电带宽性能。(4)光监控信道。监控系统内各信道的传输情况,)光监控信道。监控系统内各信道的传输情况,光监控波长光监控波长s为为1 510nm。(5)网络管理系统。对)网络管理系统。对WDM系统进行管理,实现系统进行管理,实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能,配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能,并与上层管理系统(如并与上层管理系统(如TMN)相连
17、。)相连。6.2 WDM系统结构与设备系统结构与设备226.2.2 WDM系统的设备系统的设备WDM设备按用途可分为光终端复用器(设备按用途可分为光终端复用器(OTM)、光线路放大)、光线路放大器(器(OLA)、光分插复用器()、光分插复用器(OADM)和电中继器()和电中继器(REG)几种类型。以华为公司的波分几种类型。以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网单元的设备为例讲述各种网单元的作用。作用。(1)WDM器件器件 DWDM器件分为合波器和分波器两种,如图器件分为合波器和分波器两种,如图6-8所示。所示。合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。合波器的主要作用是将多个信号
18、波长合在一根光纤中传输。分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。离。6.2 WDM系统结构与设备系统结构与设备图6-8 DWDM器件23(2)光终端复用器()光终端复用器(OTM)在发送方向,在发送方向,OTM把波长为把波长为116(或(或32)的)的STM-16信号经合波器复用成信号经合波器复用成DWDM主信道,然后对其进行主信道,然后对其进行光放大,并附加上波长为光放大,并附加上波长为s的光监控信道。的光监控信道。在接收方向,在接收方向,OTM先把光监控信道取出,然后对先把光监控信道取出,然后对DWDM主信道进行光放大,经
19、分波器解复用成主信道进行光放大,经分波器解复用成16(或(或32)个波长的)个波长的STM-16信号。信号。OTM的信号流向如图的信号流向如图6-9所所示。示。6.2 WDM系统结构与设备系统结构与设备24图6-9 OTM信号流向图6.2 WDM系统结构与设备系统结构与设备25 (3)光放大器()光放大器(OLA)每个传输方向的每个传输方向的OLA先取出光监控信道(先取出光监控信道(OSC)并进行处理,)并进行处理,再将主信道进行放大,然后将主信道与再将主信道进行放大,然后将主信道与OSC合路并送入光纤。如合路并送入光纤。如图图6-10所示。所示。图6-10 OLA信号流向图6.2 WDM系统
20、结构与设备系统结构与设备26与设备与设备 (4)光分插复用器()光分插复用器(OADM)OADM设备接收线路的光信号后,先提取监控信道,设备接收线路的光信号后,先提取监控信道,再用再用WPA将主光通道预放大,通过将主光通道预放大,通过MR2单元把含有单元把含有16或或32路路STM-16的光信号按波长取下一定数量后送出设的光信号按波长取下一定数量后送出设备,要插入的波长经备,要插入的波长经MR2单元直接插入主信道,再经功单元直接插入主信道,再经功率放大后插入本地光监控信道,向远端传输。以率放大后插入本地光监控信道,向远端传输。以MR2为为例,其信号流向如图例,其信号流向如图6-11所示。所示。
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