1、第五章第五章 DWDMDWDM技术概述技术概述本章内容简介本章内容简介DWDM技术提出的背景DWDM技术的概念及其技术特点DWDM系统结构及设备DWDM系统的分类学习重点与要求学习重点与要求重点和难点：WDM复用方式；DWDM系统结构；标称中心频率的选定；DWDM分层结构5.1 DWDM5.1 DWDM技术概述技术概述1光纤通信发展的过程 第一代：短波长波段, 850nm；多模光纤传输(阶跃)；光源为砷化铝镓半导体激光器;光电检测器为硅材料的PIN光电二级管或半导体雪崩光电二级管APD。低码速(2M),短距离;用于市话中继,PDH系统, L=10km 第二代：长波长,1310nm，多模光纤传输
2、(渐变)；低损耗低色散；光源:长波长InGaAsP/InP半导体激光器；光电检测器用Ce材料.长途通信,PDH系统, L=50km5.1.1 DWDM5.1.1 DWDM技术提出的背景技术提出的背景 第三代：长波长,1310nm;损耗低,色散几乎为零；单模光纤传输。多用于长途通信,跨洋通信;SDH系统,L=80km 第四代：长波长,工作波长1550nm;最低低损耗,色散最小；单模光纤传输；EDFA问世;用于长途干线网SDH,WDM系统,L=640Km2为什么要提出WDM技术 信息快速发展的需求:由于数据量不断增大,所需频带宽度越宽,要求信道具有高速率,大容量的特性 充分利用光纤具有的巨大带宽资
3、源:理论上研究证明:在1550nm窗口 光纤带宽大约为25Tbit/s。 时分复用（TDM）技术存在的缺陷:TDM(PDH,SDH)随着速率提高对电子器件开关速率要求越来越高。 光器件的迅速发展促进了DWDM的商用化:解决了全光放大的问题,实现了光传输的全光中继.1.波分复用（DWDM）的定义 利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可能应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段用做一个独立的通道传输一种预定波长。 波分复用实质上就是光域的频分复用。 DWDM系统中的光波信号频分复用与同轴电缆系统中频分复用的区别：5.1.2 DWDM5.1.2 DWDM技术的定义技术的定义2.
4、WDM与DWDM DWDM是WDM的一种形式。 一般情况下，如果不特指1 310 nm/1 550 nm的两波长WDM系统，人们谈论的WDM系统就是DWDM系统。 DWDM（密集波分复用）技术：工作在1 550 nm窗口；通路间隔则只有0.82 nm，甚至小于0.8 nm；多用于长途通信系统。 CWDM（粗波分复用）技术：通路间隔则为10 nm；多用于接入网络。3.光纤的波段划分由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技术主要应用在C波段上4提高信道传输容量的复用方式 空分复用（SDM）:靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。但线路投资大;带宽利用率低;扩容方式受限. 时
5、分复用（TDM）：通过时域切割达到多路复用，通过提高速率等级从而提高传输容量。目前有:PDH(1-5次群)和SDH(STM-1到STM-256)。但速率升级难；对器件开关速率要求高；更高速率的复用设备成本较高。 波分复用（WDM） 光码分复用（OCDMA）：在光域中，通过对目的地址采用正交编码的方式，提高传输质量。解码可以异步进行;传输保密性好，但用户数量和调治速率受到限制。 目前主要采用的复用方式：TDM与WDM的合用方式。 电域TDM实现PDH和SDH的高速率传输；光域WDM提高单根光纤的传输容量.5.实现DWDM的关键技术 光源技术：单纵模激光器。要求光源发出的波长要准确,稳定,偏差小；
6、可靠性高；成本低。 光合波/分波技术：光合波器:将多路单波长信号合成一路多波长信号；光分波器:将一路多波长信号分解成多路单波信号。要求插入损耗少、通带内的损耗平坦、通路间的隔离度高,偏振相关性小、温度稳定性好。 光放大器：可实现多波长信号的全光放大(无需分波合波)。要求高增益、通频带内增益平坦、宽频带,低噪声、增益特性与偏振不相关。 光纤技术：单模光纤。要求损耗小、色散小但不能为零。6.DWDM的发展与应用（）DWDM发展的三个阶段 第一代DWDM设备已经成为长途网的首选技术。 第二代DWDM设备为城域网（MAN）的业务提供商提供DWDM的容量。 第三代DWDM网络提供可升级的、全光的、分布式
7、的波长交换。 （2）DWDM的发展方向以WDM为基础的全光网络全光智能网。 光分插复用器（OADM）：在光网络中,能实现中间站的光波道信号灵活上下 光交叉连接器OXC:在光网络中,能对各光波道信号进行灵活的交叉连接. 可变波长激光器:在工作波段范围内,实现可调谐的激光器;即能根据需求,发出任意波长的光的激光器。 全光再生器:在光域中实现对信号的放大,再生,定时提取.目前EDFA只能对光放大,不能对光信号再生由于色散和EDFA级联噪声影响,使光传输距离受限。 超大容量传输 节约光纤资源 各通路透明传输、平滑升级扩容 充分利用成熟的TDM技术 利用EDFA实现超长距离传输 对光纤色散无过高要求 可
8、组成全光网络5.1.3 DWDM5.1.3 DWDM技术的主要特点技术的主要特点5.2 5.2 DWDM DWDM系统结构系统结构5.2.1 DWDM5.2.1 DWDM系统结构系统结构1.光发射机是WDM的核心 光转发器（OTU）将非特定波长光信号转换成具有稳定特性波长的光信号。 光合波器将各路单波道光信号合成为多波道通路的光信号。 光功率放大器（BA）放大后输出多通路光信号送入光纤进行传输。2.光中继器主要用来对光信号进行补偿放大 要求光中继放大器对不同波长信号具有相同的放大增益。目前使用最多的是掺铒光纤放大器（EDFA）。3.光接收机 前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信号。 光分波
9、器从主信号中分出各特定波长的各个光信道，经OTU转换成原终端设备所具有的非特定波长的光信号。4光监控信道 用于放置监视和控制系统内各信道的传输情况的监控光信号。发送端：插入本节点产生的光监控信号 与主信道光信号合波输出。s接收端：从主信道中分离出 的光监控信道。s的光监控信号。光监控信道传送帧同步字节、公务字节、和网管所用的开销字节。注：注：s不能通过EDFA（EDFA工作波段：15301565nm）。1实现波长标准化的意义 横向兼容的第一步。 为不同厂家的产品在物理层上互联提供可能。 为全光网络的虚波长通路的选路技术打下基础。2DWDM系统选择波长的原则 至少应提供16个波长。 波长数量不能
10、太多，从经济和技术的角度予以限定。 所有波长应位于光放大器增益曲线相对比较平坦的部分，使光放大器提供均匀增益。 波长与泵浦波长无关。 通路在频率上保持均匀间隔。5.2.2 5.2.2 标称波长的确定标称波长的确定3ITU-T给出的标称频率（1）绝对频率参考 指WDM系统标称中心频率的绝对参考点。G.692建议，WDM绝对频率参考点为193.1THZ，波长1552.52nm。(2)标称中心波长 每个通路对应的中心波长。目前国际上规定通路频率参考频率为193.1THZ，最小间隔为100GHZ。(3)中心频率偏差 标称频率和实际中心频率之差. 间隔100GHZ:20GHZ(16路系统); 间隔200
11、GHZ:20GHZ(8路系统); 影响因素:光源啁秋,信号信息带宽,光纤字相位调制引起的脉冲真纳宽及温度和老化的影响等.(4)常用16/8通路的DWDM系统中心频率与对应波长 16路系统：频率间隔100GHZ（波长间隔0.8nm） 8路系统：频率间隔200GHZ（波长间隔1.6nm）波 道频率/THz波长/nm波 道频率/THz波长/nm1192.61 548.519193.41 554.942192.71 549.3210193.51 555.753192.81 550.1211193.61 556.554192.91 550.9212193.71 557.365193.01 551.721
12、3193.81 558.176193.11 552.5214193.91 558.987193.21 553.3315194.01 559.798193.31 554.1316194.11 560.611DWDM系统的两种基本形式（1）双纤单向传输 需要两根光纤实现双向传输； 在同一根光纤上所有光通道的光波传输方向一致； 对于同一个终端设备，收、发波长可以占用一个相同的波长。5.3 DWDM5.3 DWDM系统分类系统分类5.3.1 DWDM5.3.1 DWDM两类基本系统两类基本系统（2）单纤双向传输只需要一根光纤实现双向通信；在同一根光纤上，光波同时向两个方向传输；对于同一个终端设备，收、
13、发需占用不同的波长；为了防止双向信道波长的干扰，一是收、发波长应分别位于红波段区和蓝波段区，二是在设备终端需要进行双向通路隔离，三是在光纤信道中需采用双向放大器实现两个方向光信号放大。5.3.2 DWDM5.3.2 DWDM系统典型的两类应用结构系统典型的两类应用结构1集成式DWDM系统 把标准的光波长和波长受限色散距离的光源集成在SDH系统中。 DWDM设备简单，不需要OTU； 对SDH设备要求高，设备接口必须满足G.692标准； 每个SDH信道不能互通； SDH与DWDM设备应是同一个厂家生产，才能达到波长接口的一致性； 不能横向联网，不利于网络的扩容。2开放式DWDM系统在波分复用器前加
14、OTU，将SDH非规范的波长转换为标准波长。OTU满足G.692接口要求。 DWDM设备复杂，需要增加OTU器件，复用波数越多，增加的OTU器件越多； 对SDH设备无特殊要求，SDH终端设备只要符合G.957标准即可； 利于横向联网和网络的扩容。 集成式DWDM系统开放式DWDM系统5.3.3 DWDM5.3.3 DWDM系统的网络拓扑结构系统的网络拓扑结构1 SDH与WDM的关系 SDH与WDM是客户层与服务层的关系。2 DWDM的网络拓扑结构 目前DWDM系统主要是点点的线形结构（光电混合器）； 随着OADM和OXC的发展技术成熟，将组成环形网和网状网，以提高网络的生存性和可靠性。3 DW
15、DM系统的分层结构5.3.4 DWDM5.3.4 DWDM的监控技术的监控技术DWDM系统的监控对象 光器件：OTU、分波/合波器、EDFA； 光纤线路运行状况：运行质量、故障定位、告警等。1. 带外波长监控技术 采用一个特定波长作为光监控信道，该信道能在每个光中继器/放大器处一足够低的误码率进行分插。 可选1 310 nm，1 480 nm，1 510 nm或1 625 nm，优选151010nm。 速率低， 一般为2.048Mb/s。2带内波长监控技术 选用位于EDFA增益带宽内的1 5324 nm波长。 监控系统的速率可提高至155 Mbit/s。3带外、带内结合波长监控技术 在OCH采用带内方式，OMS和OST采用带外方式。4光监控信道的保护 通过数据网DCN传输监控信息。5.3.5 DWDM5.3.5 DWDM系统传输总速率系统传输总速率 光纤传输的总信号速率BT为各个波长的信号速率Bi之和。kiiTBB1
