1、13.1 DWDM技術(jsh)光纖通信經過30多年的發展，單信道實用化系統的傳輸速率從1976年的45Mbit/s發展到了10Gbit/s，線路的利用率得到了很大提高(但與光纖巨大的帶寬潛力(qinl)相比這點帶寬還微不足道)。第1頁/共38頁第一頁，共39頁。 類似于傳統頻分復用的概念，在13001600 nm光譜范圍內，以一定的間隔隔開的多個波長(bchng)可以在同一根光纖中獨立傳播。(200nm窗口，帶寬約30THz）1270 1350148016002c波長間隔和頻率間隔之間的換算關系例：在15251565 nm頻帶內，窄線寬激光器在 0.8 nm譜帶內(100 GHz間隔) 發射

2、信號(xnho)，則一根光纖可以同時承載50路獨立的信號(xnho)。80 nm120 nm相比窗口帶寬，每個波長信道(xn do)上信號的調制帶寬很窄第2頁/共38頁第二頁，共39頁。電時分復用面臨的問題：電時分復用面臨的問題：“電子瓶頸電子瓶頸”限制：限制： 10Gb/s40Gb/s光纖色散限制光纖色散限制單波長單波長(bchng)通信系統遠不能有效利用光纖帶寬通信系統遠不能有效利用光纖帶寬signal1signal21 0 1 11 0 0 11 1 0 0 1 0 1 1TDM signal第3頁/共38頁第三頁，共39頁。 13.1.1DWDM技術產生背景 傳統的傳輸網絡擴容方法采用

3、空分多路復用（SDM）和時分多路復用（TDM）兩種方式。 （1）SDM靠增加光纖數量的方式線性增加傳輸系統的容量，傳輸設備也線性增加。空分多路復用的擴容方式十分受限。 （2）TDM是比較(bjio)常用的擴容方式，從PDH的一次群至四次群的復用，到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的復用。但達到一定的速率等級時，會受到器件和線路等特性的限制。 DWDM技術不僅大幅度地增加了網絡的容量，而且還充分利用了光纖的寬帶資源，減少了網絡資源的浪費。第4頁/共38頁第四頁，共39頁。光波分復用(WDM)技術( jsh)是在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術( jsh)。其基本

4、原理是在發送端將不同波長的光信號組合起來，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端將組合波長的光信號分開，并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。第5頁/共38頁第五頁，共39頁。 13.1.2DWDM原理概述 DWDM技術是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個波長(bchng)作為載波，允許各載波信道在一條光纖內同時傳輸。 通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復用稱為光波分復用（WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱為密集波分復用（DWDM）。 DWDM系統的構成及光譜示意如圖13-1所示。第6頁/共38頁第六頁，共39頁。圖13.1 DWDM系

5、統(xtng)的構成及頻譜示意圖第7頁/共38頁第七頁，共39頁。點到點的波分復用(f yn)系統波分復用器100 GHz間隔(jin g)的WDM信道頻譜第8頁/共38頁第八頁，共39頁。 13.1.3DWDM工作(gngzu)方式 （1）雙纖單向傳輸 雙纖單向傳輸指一根光纖只完成一個方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成。如圖13.2所示，圖13.2 雙纖單向(dn xin)傳輸的DWDM系統第9頁/共38頁第九頁，共39頁。 （2）單纖雙向傳輸 單纖雙向傳輸指在一根(y n)光纖中實現兩個方向光信號的同時傳輸，兩個方向的光信號應安排在不同波長上。圖13.3 單纖雙向傳輸(c

6、hun sh)的DWDM系統第10頁/共38頁第十頁，共39頁。 （3）光信號(xnho)的分出和插入 通過光分插復用器（OADM）可以實現各波長的光信號(xnho)在中間站的分出與插入，即完成上/下光路，利用這種方式可以完成DWDM系統的環形組網。圖13.4 光信號(xnho)的分出和插入傳輸第11頁/共38頁第十一頁，共39頁。 13.1.4DWDM的應用形式 有開放式DWDM和集成式DWDM。 開放式DWDM系統采用波長轉換技術，將復用終端的光信號轉換成符合ITU-T建議的波長，然后進行合波。 集成式DWDM系統沒有(mi yu)采用波長轉換技術，它要求復用終端的光信號符合ITU-T建議

7、的波長，然后進行合波。第12頁/共38頁第十二頁，共39頁。 13.1.5DWDM的優越性 (1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬潛力，使一根光纖上的傳輸容量比單波長(bchng)傳輸增加幾十至上萬倍。 (2) N個波長(bchng)復用以后在一根光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以節約大量的光纖。第13頁/共38頁第十三頁，共39頁。(3) 波分復用通道對傳輸信號是完全透明的，即對傳輸碼率、數據格式及調制方式均具有透明性，可同時提供多種協議(xiy)的業務，不受限制地提供端到端業務。(4) 可擴展性好。(5) 降低器件的超高速要求。第14頁/共38頁第十四頁，共39頁。13. 2 DWDM系統結構

8、 1DWDM器件 DWDM器件分為合波器和分波器兩種，如圖13-5所示。 合波器的主要作用是將多個信號波長合在一根光纖中傳輸(chun sh)。 分波器的主要作用是將在一根光纖中傳輸(chun sh)的多個波長信號分離。圖13-5 DWDM器件(qjin)第15頁/共38頁第十五頁，共39頁。 2DWDM的幾種網絡單元類型 DWDM設備可分為光終端復用器（OTM）、光線路放大器（OLA）、光分插復用器（OADM）和電中繼器（REG）幾種類型。以華為公司的波分320G設備為例講述(jingsh)各種網單元的作用。 （1）光終端復用器（OTM） 在發送方向，OTM把波長為116（或32）的STM-

9、16信號經合波器復用成DWDM主信道，然后對其進行光放大，并附加上波長為s的光監控信道。 在接收方向，OTM先把光監控信道取出，然后對DWDM主信道進行光放大，經分波器解復用成16（或32）個波長的STM-16信號。OTM的信號流向如圖13-6所示。第16頁/共38頁第十六頁，共39頁。圖13-6 OTM信號(xnho)流向圖第17頁/共38頁第十七頁，共39頁。 （2）光放大(fngd)器（OLA） 每個傳輸方向的OLA先取出光監控信道（OSC）并進行處理，再將主信道進行放大(fngd)，然后將主信道與OSC合路并送入光纖。如圖13-7所示。圖13-7 OLA信號(xnho)流向圖第18頁/

10、共38頁第十八頁，共39頁。 （3）光分插復用器（OADM） OADM設備接收線路的光信號后，先提取監控信道(xn do)，再用WPA將主光通道預放大，通過MR2單元把含有16或32路STM-16的光信號按波長取下一定數量后送出設備，要插入的波長經MR2單元直接插入主信道(xn do)，再經功率放大后插入本地光監控信道(xn do)，向遠端傳輸。以MR2為例，其信號流向如圖13-8所示。第19頁/共38頁第十九頁，共39頁。圖12-8 靜態(jngti)OADM（32/2）信號流向圖第20頁/共38頁第二十頁，共39頁。 （4）兩個(lin )OTM背靠背組成的光分插復用器 用兩個(lin )

11、OTM背靠背的方式組成一個可上/下波長的OADM，如圖13-9所示。圖13-9 兩個OTM背靠背組成(z chn)的OADM信號流向圖第21頁/共38頁第二十一頁，共39頁。 （5）電中繼器（REG） 以STM-16信號(xnho)的中繼為例，其的信號(xnho)流向如圖13-10所示。圖13-10 電中繼器（REG）的信號(xnho)流向圖第22頁/共38頁第二十二頁，共39頁。 3DWDM網絡(wnglu)的一般組成 （1）點到點組網 DWDM的點到點組網示意圖如圖13-11所示。 （2）鏈形組網 DWDM的鏈形組網示意圖如圖13-12所示。 （3）環形組網 DWDM環形組網示意圖如圖13

12、-13所示。圖13-11 DWDM的點到點組網示意圖 第23頁/共38頁第二十三頁，共39頁。 圖13-13 DWDM的環形(hun xn)組網示意圖 圖13-12 DWDM的鏈形組網示意圖 第24頁/共38頁第二十四頁，共39頁。 4DWDM網絡的保護 點到點線路保護主要有兩種保護方式 一種是基于單個波長(bchng)、在SDH層實施的1+1或1N的保護； 另一種是基于光復用段上的保護，在光路上同時對合路信號進行保護，這種保護也稱光復用段保護（OMSP）。 另外還有基于環網的保護。第25頁/共38頁第二十五頁，共39頁。13.3 波長(bchng)計劃分類簡單WDM（簡稱WDM）：1310n

13、m/1550nm，用于PON接入網絡CWDM（Coarse WDM）：傳統的CWDM: 850nm窗口，主要用于多模光纖的接入網中WWDM (Wide WDM): 10GE WAN城域CWDM:主要用于城域網DWDM (Dense WDM ）主要用于長距離傳輸(chun sh)系統第26頁/共38頁第二十六頁，共39頁。簡單WDM：主要用于采用單纖雙向傳輸方式的光纖接入網中（如PON），在上下行方向采用不同(b tn)的波長，1310nm為上行波長（用戶到中心局）；1550nm為下行波長(用戶到中心局)。采用熔融光纖波分復用器實現波長的復用/解復用Downstream 1550nmUpstre

14、am 1310nm第27頁/共38頁第二十七頁，共39頁。CWDM-傳統CWDM20世紀80年代提出，用于850nm傳輸窗口的多模光纖局域網（如：視頻分配網，雙向單纖網絡等）波長間隔25nm20世紀90年代后期，隨著10G以太網技術的興起，采用850窗口的4波長傳送(chun sn)10GE被列入10GE LAN的標準之一（IEEE802.3)第28頁/共38頁第二十八頁，共39頁。CWDM-WWDM：IEEE802.3 10GE WAN標準之一：多模光纖，1310nm窗口，間隔為25nm的4個光波長信道，單信道速率3.125Gb/s，傳輸(chun sh)距離10km.第29頁/共38頁第二

15、十九頁，共39頁。CWDM-城域CWDM隨著DWDM技術在長距離通信中的應用。寬帶城域網絡問題逐漸成為通信網絡的瓶頸。寬帶、靈活及低成本是城域網追求的主要目標。采用CWDM技術是實現這一目標的有效(yuxio)手段。ITU-T G.694.2規定了城域CWDM的波長分配方案第30頁/共38頁第三十頁，共39頁。CWDM優越性：降低對激光器波長漂移的限制，無制冷激光器（如VCSEL）成為其首選器件降低濾波器件的制作(zhzu)難度及成本第31頁/共38頁第三十一頁，共39頁。第32頁/共38頁第三十二頁，共39頁。DWDMITU-T G.694.1規定了DWDM的波長(bchng)分配方案波長(

16、bchng)間隔包括200GHz,100GHz,50GHz目前長距離系統主要使用C-band(1530nm1565mn)和L-band(1565nm1625nm)的波長(bchng)第33頁/共38頁第三十三頁，共39頁。WDM系統(xtng)的優點1. 系統容量可以很容易升級 如果每個波長可以承載40 Gb/s的信息，那么一根光纖若同時 傳輸100個波長就能實現4 Tb/s的傳輸2. 可以保持數據的透明性 WDM 的信道都可以獨立地攜帶任意的傳輸格式，它們(t men)之間 可以不同步，數據速率可以不同，可以是模擬的或者數字的3. 可以用于構造波長路由光網絡 光網絡交換節點除了可以執行時間和

17、空間兩個維度的交換之 外還可以利用波長進行交換，多維的交換讓光網絡具有更高 的靈活性第34頁/共38頁第三十四頁，共39頁。WDM實驗(shyn)記錄1Alcatel5.12T12840G2000.092NEC6.4T16040G2000.103Siemens7.04T17640G2000.104Alcatel10.2T25640G2001.035NEC10.9T27340G2001.03第35頁/共38頁第三十五頁，共39頁。WDM+TDM會議傳輸距離容量信號研究機構OFC0332x100km160 x42.7GCSRZ-DPSKOFSOFC03100 x100km40 x42.7GCSRZ

18、-DPSKMinteraECOC038200km64x42.7GCSRZ-DPSKKDDIOFC046120km149x42.7 GDPSKAlcatelECOC06160km140 x111GCSRZ-DQPSKNTTECOC062000km10 x107GRZ-DQPSKLucentOFC1700km40 x85.6GRZ-DQPSKEindhoven Univ. of Tech.近年來報道(bodo)的傳輸記錄第36頁/共38頁第三十六頁，共39頁。WDM網絡(wnglu)存在問題？l點到點的WDM系統解決了突然(trn)出現的“寬帶饑渴”和“光纖饑渴”問題，但帶寬的利用率不高。l運營網絡前幾年的建設積累了相當的容量，短時間內傳輸鏈路的帶寬將不再是光傳送網發展的主要矛盾。但組網的靈活性、穩定性與網絡的智能