光纖通信第8節(jié)DWDM技術(shù)ppt課件

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8.6 DWDM技術(shù)簡介,內(nèi) 容 提 要,1. 概述,2. DWDM技術(shù)概要,3. DWDM組網(wǎng),一 概 述,,一 概 述,九十年代以來，以Internet為代表的信息技術(shù)革命正在深刻地改變傳統(tǒng)電信概念和體系。,目前北美Internet骨干網(wǎng)的業(yè)務(wù) 量幾乎每6～9個(gè)月翻一番， 比著名的CPU性能進(jìn)展more定律 （18個(gè)月左右翻番）快2～3倍,話音業(yè)務(wù)?數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?寬帶綜合業(yè)務(wù)B-ISDN 世界電話業(yè) 務(wù)年增長 率為 10%，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)年增長 40% 中國 話音業(yè)務(wù) 14% 的增長率，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 400% 的增長率,容量的需求,,250 200 150 100 50 0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,115,135,,,,,,,,,,,2,IP,23,106,250,,,,,話音,話音和IP通信量的增長情況,1996 1997 1998 1999 2010 2020,,10,58,Tbit技術(shù)到干線網(wǎng),21世紀(jì)的傳輸,Gbit技術(shù)到辦公室/家庭,Mbit技術(shù)到個(gè)人,,擴(kuò)容的選擇,空分復(fù)用 SDM(Space Division Multiplexer) 時(shí)分復(fù)用 TDM(Time Division Multiplexer) 波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexer) TDM和WDM技術(shù)合用,DWDM技術(shù)特點(diǎn),高容量：可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍 低成本：在大容量長途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器，大大降低傳輸成本 透明性：與信號(hào)速率、格式無關(guān), 是引入寬帶新業(yè)務(wù)（例如CATV ) 的方便手段 波長路由：利用WDM選路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)從而實(shí)現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng),,,采用WDM前的擴(kuò)容,,采用WDM后的擴(kuò)容,,,,TX,EDFA,EDFA,TX,TX,TX,,TX,TX,TX,TX,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,40km,TX,TX,TX,TX,TX,TX,TX,TX,M U X,120 km,120 km,120 km,WDM+EDFA 革新了光纖傳輸,,D E M,,,1310nm/1550nm窗口的波分復(fù)用 仍用于接入網(wǎng)，但很少用于長距離傳輸 1550nm窗口的密集波分復(fù)用(DWDM) 可廣泛用于長距離傳輸，用于建設(shè)全光網(wǎng)絡(luò),波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展,二 DWDM技術(shù)概要,DWDM系統(tǒng)的分類,以信道速率分類：2.5Gbit/s 、10Gbit/s及混合速率,以信道承載業(yè)務(wù)類型分類：PDH、SDH、ATM、 IP或混合業(yè)務(wù)等,以信道數(shù)分類：4?、8?、16?、32?等,以系統(tǒng)接口分類：集成式或開放式系統(tǒng),還可以總?cè)萘?、地理域或網(wǎng)絡(luò)功能等分類,DWDM系統(tǒng)的五大組成部分,合波和分波無源部分 信道隔離度高的光解復(fù)用器,發(fā)射和接收有源部分 特定波長和波長穩(wěn)定、色散容限大的激光器發(fā)射源 能容忍一定SNR信號(hào)的光接收機(jī),光傳輸和光放大 小色度色散系數(shù)光纖 增益平坦和增益鎖定的EDFA光放大器,DWDM系統(tǒng)的五大組成部分,光監(jiān)控信道 1510nm,DWDM系統(tǒng)網(wǎng)管 光傳送網(wǎng)分層模型,光傳輸和光放大,發(fā)射和接收有源部分,合波和分波無源部分,光傳輸和光放大部分,光的傳輸,影響光傳輸?shù)墓饫w參數(shù) 光纖的衰減 光纖的色散 光纖的非線性效應(yīng),,光纖衰耗,隨著脈沖在光纖中傳輸，脈沖的寬度被展寬,模間色散(Mode Dispersion) 色度色散(Cromatic Dispersion) 偏振色散(Polarization Mode Dispersion),,,,,,,,,在常規(guī)光纖系統(tǒng)中，光纖呈現(xiàn)線性傳輸特性。 然而，當(dāng)光功率增加到一定值時(shí)，光纖開始呈現(xiàn)非線性特性。因?yàn)樵诟邚?qiáng)度電磁場中任何電介質(zhì)對(duì)光的響應(yīng)都會(huì)變成非線性，光纖也不例外。 隨著傳輸速率的提高，傳輸距離的延長，波分復(fù)用通路的增加以及光纖放大器的使用，這種光纖的非線性已成為最終限制系統(tǒng)性能的因素。 非線性問題已成為新一代光纖系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的重要方面。,,光纖的非線性效應(yīng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光纖的非線性效應(yīng),傳輸使用的三種不同類型的單模光纖,G.652單模光纖（NDSF）,G.653單模光纖（DSF）,G.655單模光纖（NZ-DSF）,常規(guī)G.655 大有效面積G.655,,三種光纖色散情況比較,大多數(shù)已安裝的光纖 低損耗 大色散分布 大有效面積 色散受限距離短 2.5Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約600km 10Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約34km G.652+DCF方案升級(jí)擴(kuò)容成本高 結(jié)論: 不適用于10Gb/s以上速率傳輸，但可應(yīng)用于 2.5Gb/s以下速率的DWDM。,G.652單模光纖（NDSF）,低損耗 零色散 小有效面積 長距離、單信道超高速EDFA系統(tǒng) 四波混頻（FWM）是主要的問題，不利于DWDM技術(shù) 結(jié)論: 適用于10Gb/s以上速率單信道傳輸，但不適用于 DWDM應(yīng)用，處于被市場淘汰的現(xiàn)狀。,G.653單模光纖（DSF）,在1530－1565nm窗口有較低的損耗 工作窗口較低的色散，一定的色散抑制了非線性效應(yīng)（四波混頻）的發(fā)生。 可以有正的或負(fù)的色散——海底傳輸系統(tǒng) 正色散SPM效應(yīng)壓縮脈沖，負(fù)色散SPM效應(yīng)展寬脈沖。 為DWDM系統(tǒng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,G.655單模光纖（NZ-DSF）,結(jié)論: 適用于10Gb/s以上速率DWDM傳輸， 是未來大容量傳輸，DWDM系統(tǒng)用光纖的理想選擇。,EDFA光放大器,,EDFA在線路中的應(yīng)用,,,,,,合 波 器,分 波 器,功率放大器,前置放大器,線路放大器,,,,,,,,發(fā)射和接收有源部分,為了WDM系統(tǒng)的互操作，在發(fā)射端和接收端的信道中心頻率必須相同。,ITU-T G.652推薦在C波段和L波段從196.10THz（1528.77nm)開始、間隔為50GHz的整數(shù)倍增加或減?。ɑ虬?.39nm的倍數(shù)增加或減小）。,DWDM系統(tǒng)對(duì)光發(fā)射和光接收的 基本要求,,,,,196.0,199.0,195.0,194.0,193.0,192.0,191.0,1505,,,,,,,,,,,,,,1510,1530,1535,1540,1545,1550,1555,1560,1565,1570,OSC信道1510??10nm,,,,,C-Band,,,L-Band,(THz),?(nm),中心頻率(中心波長)偏差??n/5，n為光信道間隔,標(biāo)稱中心頻率或波長是以193.1THz（1552.52nm)為中心、間隔為100GHz的整數(shù)倍。,DWDM系統(tǒng)對(duì)光發(fā)射和光接收的 基本要求,,中 心 波 長 和 中 心 頻 率,,光發(fā)送機(jī),光源的波長穩(wěn)定,光接收機(jī),工作波長范圍的響應(yīng)度,對(duì)SNR的靈敏度,光接收機(jī),,接收機(jī)必須承受的影響： 信號(hào)畸變 噪聲 串?dāng)_,合波和分波無源部分,DWDM系統(tǒng)中使用的波分復(fù)用器件的性能應(yīng)滿足ITU-T G.671及相關(guān)建議的要求。,DWDM系統(tǒng)對(duì)合波和分波無源器件的 基本要求,波分復(fù)用器分類：,,,980/1550、1480/1550泵浦/信號(hào)波分復(fù)用器（全光纖熔融拉錐型）。 1310/1550波分復(fù)用器（全光纖熔融拉錐型）。 1550波段內(nèi)粗波分復(fù)用器（有可能用全光纖熔融拉錐方法實(shí)現(xiàn)）。,1、粗波分復(fù)用器,2 密集波分復(fù)用器DWDM,,,一、干涉濾光膜型波分復(fù)用器,輸入光纖,?1,?4,?3,?2,?0 (監(jiān)管信道),干涉濾光膜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,?1—?16,?1—?15,?16,,,,干涉濾光膜型DWDM的一種工藝方案,,,,,,,,,,,,?1—?14,?15,,,,,,,,二、光柵型波分復(fù)用器,輸入光,,,,,?1,?4,?3,?2,1. 體光柵型,,,2. 光纖光柵型,,,,,,,,,,,布拉格光柵,?1—?16,?1—?15,,,,?16,?,,,,三、陣列波導(dǎo)光柵型波分復(fù)用器(AWG),光監(jiān)控信道（OSC）,DWDM系統(tǒng)對(duì)光監(jiān)控信道的 基本要求,監(jiān)控通路波長1510nm，監(jiān)控速率2Mb/s 對(duì)光監(jiān)控通路的要求 (1) 監(jiān)控通路不限制光放大器的泵浦波長 (2) 監(jiān)控通路不限制光放大器之間的距離 (3) 監(jiān)控通路不限制未來在 1310 nm 波長的業(yè)務(wù) (4) 在光放大器失效時(shí)監(jiān)控通路仍然可用 (5) OSC傳輸是分段的且具有3R功能和雙向傳輸功能 (6) 應(yīng)有OSC保護(hù)路由，防止光纖被切斷后監(jiān)控信息不能傳送的嚴(yán)重后果,DWDM網(wǎng)管系統(tǒng),,光傳輸段層(OTS),光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu),,SDH分層結(jié)構(gòu),,物理層(FIBER),,,電路層,網(wǎng)元管理系統(tǒng)管理功能： 故障管理：進(jìn)行故障診斷、故障定位、故障隔離、故障改正，以及路徑測試功能。 性能管理：性能參數(shù)監(jiān)視等 配置管理：設(shè)置和預(yù)配等 安全管理：4級(jí)授權(quán)等,獨(dú)立的網(wǎng)元管理功能 EM 層,DWDM的網(wǎng)管應(yīng)與所承載信號(hào) 的網(wǎng)管分離開，以增加承載多樣性， 發(fā)揮“業(yè)務(wù)透明”的特點(diǎn)。,三 DWDM組網(wǎng),未來光網(wǎng)絡(luò)的前景,未來光網(wǎng)絡(luò)的前景,超高速率網(wǎng)絡(luò)中，若繼續(xù)采用原有的SDXC或ATM DXC/ADM設(shè)備，節(jié)點(diǎn)設(shè)備將變的十分龐大復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度越來越大。 超高速率傳輸帶來的經(jīng)濟(jì)效益被轉(zhuǎn)接費(fèi)用升高所抵消。 唯一的出路是走向光聯(lián)網(wǎng)！ 要設(shè)置更高通道等級(jí)——光通道（OP），進(jìn)行光路的交叉連接（OXC）和分插復(fù)用（OADM）。 OADM/OXC技術(shù)是全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵。,OADM,OADM的功能是從傳輸設(shè)備中選擇性地下光信號(hào)、或上光信號(hào)、或僅僅通過某個(gè)波長信號(hào)，同時(shí)不影響其它波長信道的傳輸。,,OXC,OXC是全光網(wǎng)的核心器件。,,,20世紀(jì) 曾經(jīng)是電網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代 21世紀(jì) 將會(huì)是光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代,