DWDM系统原理及测试

波分复用概念与其技术讲解波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。

这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。

通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。

按照通道间隔的不同，WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。

CWDM 的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。

CWDM 和DWDM 的区别主要有二点：一是CWDM 载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5 到6 个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是CWDM 调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。

冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。

由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。

CWDM 避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个CWDM 系统成本只有DWDM 的30%。

CWDM 是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。

在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，接到不同的接收机。

由于光波长与频率的关系：= ×。

实际上为一种频分复用，所以WDM通常也被称为光频分复用(OFDM), WDM系统的主要优点为：1．充分利用光纤的低损耗波段，大大增加光纤的传输容量，降低成本2．对革新到传输的信号的速率，格式具有透明性，有利于数字信号和模拟信号的兼容3．节省光纤和光中继器，便于对已经建成的系统进行扩容4．可以提供波长选路，使建立透明，灵活，具有高度生存性的WDM网络成为可能46.2.2 波分复用/解复用器件在整个WDM 系统中，需要使用多种波长的光信号，通常光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。

DWDM光纤传输系统研究与分析摘要介绍光纤传输系统密集波分复用（DWDM）光纤传输系统。

关键词光纤传输系统密集波分复用光纤传输一、概述光纤即为光导纤维的简称。

光纤通讯是以光波为载频，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。

光纤通讯之所以在最近短短的二十年中能得以迅猛的发展，是由于它具有以下的突出优点而决定：1．传输频带宽、通讯容量大。

光载波频率为5X1014 MHz, 光纤的带宽为几千兆赫兹甚至更高。

2．信号损耗低。

目前的实用光纤均采用纯净度很高的石英(SiO2)材料，在光波长为1550nm附近，衰减可降至0.2dB/km,已接近理论极限。

因此，它的中继距离可以很远。

3．不受电磁波干扰。

因为光纤为非金属的介质材料，因此它不受电磁波的干扰。

4．线径细、重量轻。

由于光纤的直径很小，只有0.1mm左右，因此制成光缆后，直径要比电缆细，而且重量也轻。

因此，便于制造多芯光缆。

5．资源丰富。

光纤通讯除了上述优点之外，还有抗化学腐蚀等特点。

当然光纤本身也有缺点，如光纤质地脆、机械强度低；要求比较好的切断、连接技术；分路、耦合比较麻烦等。

二、光纤和光缆1．光纤的分类①按照传输模式来划分：光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁场场形，或者说是光场场形(HE)。

各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。

各种模式是不连续的离散的。

由于驻波才能在光纤中稳定的存在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场，即各种光斑。

若是一个光斑，我们称这种光纤为单模光纤，若为两个以上光斑，我们称之为多模光纤。

◆单模光纤(Single-Mode)单模光纤只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。

由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤通讯。

单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。

如图1单模光纤光线轨迹图。

◆多模光纤(Multi-Mode)在一定的工作波长下(850nm/1300nm)，有多个模式在光纤中传输，这种光纤称之为多模光纤。

1 DWDM系统基本组成 (3)1.1 波长转换板（OTU） (4)1.2 光合波板（OMU） (5)1.3 光放大板（OA） (6)1.4 光分波板（ODU） (7)2 DWDM系统基本测试内容 (8)2.1 接收/发射模块的测试 (9)2.2 合/分波器的测试 (10)2.3 光放大器的测试 (10)3 DWDM系统基本测试方法 (10)3.1 中心波长（频率） (12)3.2 发送光功率 (12)3.3 眼图、消光比 (12)3.3.1 定义 (12)3.3.2 测试方法 (12)3.4 光谱特性 (13)3.4.1 定义 (13)3.4.2 测试方法 (13)3.5 接收灵敏度 (13)3.5.1 定义 (13)3.5.2 测试方法 (14)3.6 接收过载光功率 (14)3.6.1 定义 (14)3.6.2 测试方法 (14)3.7 抖动特性 (14)3.7.1 定义 (14)3.7.2 测试方法 (15)3.8 光通道代价 (16)3.8.1 定义 (16)3.8.2 测试方法 (16)3.9 插入损耗 (17)3.9.1 定义 (17)3.9.2 测试方法 (17)3.10 隔离度 (18)3.10.1 定义 (18)3.10.2 测试方法 (18)3.11 光反射系数 (18)3.11.1 定义 (18)3.11.2 测试方法 (18)3.12 通带特性、中心波长 (19)3.12.1 定义 (19)3.12.2 测试方法 (19)3.13 增益平坦度 (19)3.13.1 定义 (19)3.13.2 测试方法 (19)3.14 噪声系数 (20)3.14.1 定义 (20)3.14.2 测试方法 (20)3.15 通路增加/丢失的增益响应时间 (21)3.15.1 定义 (21)3.15.2 测试方法 (21)3.16 增益锁定特性 (21)3.16.1 定义 (21)3.16.2 测试方法 (21)3.17 主光通路各参考点的光功率、信噪比 (22)3.17.1 定义 (22)3.17.2 测试方法 (22)3.18 误码特性 (23)3.18.1 定义 (23)3.18.2 测试方法 (23)3.19 APR功能 (24)3.19.1 定义 (24)3.19.2 测试方法 (24)3.20 OPM功能 (25)3.20.1 定义 (25)3.20.2 测试方法 (25)3.21 光通道/光复用段保护功能 (25)3.21.1 定义 (25)3.21.2 测试方法 (25)3.22 B1、J0监测功能 (26)3.22.1 定义 (26)3.22.2 测试方法 (26)4 DWDM系统测试仪表的基本使用方法 (26)4.1 光功率计 (28)4.2 光谱分析仪 (28)4.3 多波长计 (28)4.4 SDH分析仪 (28)4.5 光可调衰减器 (28)4.6 光回波损耗测试仪 (28)4.7 眼图分析仪 (28)DWDM系统基本测试内容及方法(初稿) 计划从以下四个方面介绍：1）DWDM系统基本组成2）DWDM系统基本测试内容3）DWDM系统基本测试方法4）DWDM系统测试仪表的基本使用方法在下面的介绍中主要针对北研现有设备在现阶段的测试。

第一章WDM系统概述1.1 WDM概念及产生的背景多选题item 1.1.2.1cardinality = “multiple”correct-response = "ABCD"minnumber = 1maxnumber = 4presentation [为了提高系统容量经常会采用复用的方式，下列对于复用系统说法正确的是( )。

<choice ident="A">时分复用系统是目前使用最多的一种<choice ident="B">波分复用系统是指将不同波长的光信号复用到一根光纤里面<choice ident="C">波分系统中也会采用空分复用的方式<choice ident="D">波分复用与频分复用其本质是相同的]item 1.1.1.2cardinality = “multiple”correct-response = "ABDE"minnumber = 1maxnumber = 5presentation [WDM的优势主要包括( )。

<choice ident="A">超大容量，对数据“透明”传输<choice ident="B">系统升级容易，升级时能最大限度地保护已有投资<choice ident="C">可以全面取代SDH设备<choice ident="D">可与未来的全光交换网兼容<choice ident="E">高度的组网灵活性、经济性和可靠性]item 1.1.1.3cardinality = “multiple”correct-response = "ABCD"minnumber = 1maxnumber = 5presentation [WDM系统主要由以下( )模块。

一、单选题(每题2 分,共34 分)1. 关于放大器测试的描述不正确的是：A. 对于放大增益的测试，最好采用光谱分析仪进行。

B. 放大器的输出、输入光功率之差即为放大器增益。

C. 在测试中选取1310nm 波长光源，直接输入放大器，再测试放大器的输出即可计算出放大增益。

D. 测试输入光功率范围时，必须确保在所测范围内，放大器可以完成正常的放大功能。

正确答案：C答案解析：无2. 关于TWF 说法正确的是：A. 将符合G.691 标准的信号转化符合G.692 标准的信号B. 将符合G.692 标准的信号转化为符合G.691 标准的信号C. 将符合G.957 标准的信号转化为符合G.692 标准的信号D. G.691 标准的信号转化为符合G.957 标准的信号正确答案：A答案解析：无3. 在我国大面积敷设的光缆是( )型的光纤。

A. G.652B. G.653C. G.654D. G.655正确答案：A答案解析：无4. 考虑色散距离时，这里的距离应该是：A. 相邻站点距离B. 整个组网的总距离C. 电再生段距离D. 以上皆错正确答案：C答案解析：无5. 下列光纤中在1550nm 窗口处，四波混频现象最为严重的是：A. G.652B. G.653C. G.654D. G.655正确答案：B答案解析：无6. G.652 光纤的零色散点位于( )处，在此波长处，其色散最小，但衰耗较大。

A. 1550nmB. 1310nmC. 850nm正确答案：B答案解析：无7. G.652 光纤在( )处其衰耗最小，但色散较大。

A. 1550nmB. 1310nmC. 850nm正确答案：A答案解析：无8. 下面哪些区间属于光放大器能保持放大增益性能的工作波长区间？A. 1548nm~1561nmB. 1500nm~1540nmC. 1500nm~1560nmD. 1548nm~1580nm正确答案：A答案解析：无9. 下面关于几个基本概念的说法不正确的是：A. DWDM 的中文意思是密级波分复用B. EDFA 的中文意思是掺铒光纤放大器C. SMSR 的中文意思是消光比D. ASE 是指放大的自发辐射正确答案：C答案解析：无10. 波长数目下面描述中限制更多波长使用的最大制约因素应该是：A. EDFA 的波长使用区间B. 分波器的限制C. 合波器的限制D. OTU 的限制正确答案：A答案解析：无11. 有关波长转换器的说法不正确的是：A. TWC 是把符合G.975 标准的光信号转换为符合G.692 标准的光信号B. TWF 是把符合G.691 标准的光信号转换为符合标准的光信号C. TWC 和RWC 都具有B1 检测的功能D. TWF 具有再生、整形和定时的功能正确答案：A答案解析：无12. 关于OptiX BWS 320G 系统使用的波长频率范围的说法错误的是：A. 32 通道系统使用波长范围为1535.82~1560.61nmB. 16 通道系统优先使用蓝带波长C. 32 通道系统的波长间隔约为0.8nmD. 32 通道系统使用频率范围为192.1~195.2THz正确答案：B答案解析：无13. OptiX BWS 320G 设备采用的光监控信道的中心波长是：A. 1480nm±10nmB. 1310nmC. EDFA 增益带内的OSCD. 1510nm±10nm正确答案：D答案解析：无14. WBA(固定增益23dB) 的单波长输入光功率为-18dBm，那末当所上波长数为4 波时，WBA的输入光功率为：A. -16dBmB. -12dBmC. -10dBmD. -15dBm正确答案：B15. OptiX BWS 320G 设备监控信道处理板的灵敏度可以达到：A. -25dBmB. -48dBmC. -28dBmD. -35dBm正确答案：B答案解析：无16. WPA 单板固定增益为23dBm，单波输入功率为-28dBm，接入八波业务时候下面哪一个数值最接近WPA 的实际输出光功率：A. 4.2dBmB. 1.5dBmC. 5.5dBmD. 6.5dBm正确答案：A答案解析：无17. 当32×2.5Gb/s 系统在G.652 光纤上的色散容限值为12800ps/nm 时，可传送的最大目标距离是：A. 640KmB. 360KmC. 720KmD. 500Km正确答案：A答案解析：无二、多选题(每题3 分,共48 分)1. 应用中的波分复用器件可以是：A. 干涉滤光器型B. 光纤耦合器型C. 光栅型DWDM 器件D. 阵列波导光栅(AWG)型器件正确答案：A,B,C,D答案解析：无2. DWDM 系统对光源的基本要求是：A. 输出波长比较稳定B. 应该采用直接调制的方法C. 色散容纳度比较高D. 使用LED正确答案：A,C答案解析：无3. 波分复用系统传输受限因素包括哪些方面？A. 衰減B. 光源的色散特性C. 非线性效应D. 信噪比的大小正确答案：A,B,C,D答案解析：无4. DWDM 设备的主要的网元形式包括？A. OTMB. OADMC. OLAD. REG正确答案：A,B,C,D答案解析：无5. 对于发送端波长转换器的输出光源需要进行的测试项目有：A. 发送光功率B. 中心波长C. SMSRD. 插损E. -20dB 谱宽正确答案：A,B,C,E答案解析：无6. 有关插损的说法正确的是：A. 每通道插损即每通道光信号经过光复用器件相应通道后输出光功率的损耗B. 插损是分波器或者合波器的单个物理通道指标C. 在普通的插损测试中，分波器的所有通道的插损值应该彻底相等，所以只需对其中某一个通道测试即可D. 对于分波器的插损测试，可以利用仪表发光，然后输入分波器的输入端口并测试输入光功率，再逐个测试分波器的输出端口的光功率，所对应的光功率差值即为个通道插损正确答案：A,B答案解析：无7. 在组网设计中，以下说法正确的是：A. G.652 光纤的色散系数普通取值为20ps/nm.km。

浅析DWDM系统信噪比测试随着通信信息量的迅猛增长，传输容量、传输设备也不断地增加，DWDM技术的应用越来越广泛，从点-点的传输乃至可自愈的环网都充分利用了光纤的带宽，各种速率、各种数据格式的不同厂商的设备，通过增加新的波长和特性满足对传输容量和传输距离的各种要求。

DWDM系统是一种光域的模拟系统，主要包括光中继站、光终端站、光分插复用器等。

DWDM传输系统的主要对象包括光传送段、光复用段和光通道。

其维护测试指标主要是误码性能和光信号波长、光功率、光信噪比等。

波长的测量：主要用来衡量中心波长光信道的间隔、DFB激光器稳定性、掺铒放大器放大范围、频谱偏移（波长随时间的偏移）等关键问题。

功率测量：主要衡量激光器输出功率、光纤衰减、可能产生的非线性效应、EDFA增益的斜率影响功率的均衡等情况。

信噪比的测量：主要衡量放大器的噪声、光通道之间的串扰、光纤的色散等系统性能。

在实际的DWDM系统的安装和验收中，一般的网元测试主要在工厂验收时完成，例如：激光器的参数、EDFA增益、噪声系数、增益平坦度、合波器/分波器的插入损耗、每个信道的回波损耗、串扰、平均中心波长、每个信道的带宽、每个信道的PDL（极化相关损耗）以及DWDM 终端设备光接口指标等。

而系统测试则是工程验收和维护工作中经常实际测试的项目，主要包括：每个信道波长及其稳定度和信道间隔；每个信道的信噪比；每个信道的功率及其稳定度；光接口的发送和接收功率测试。

一、光信噪比的定义在实际DWDM系统网络中，不论是朗讯、北电、还是华为的DWDM设备，由于人为因素会影响线路衰耗、尾纤、法兰盘以及温度，影响放大器输出功率等原因都直接反映在信噪比上，所以信噪比测试指标变化较大。

光信噪比OSNR是一项重要指标（信噪比SNR=Pout/Pnoise，即光输出功率与噪声输出功率的比），往往系统建成后全网调测时需要反复调整优化光功率，才能达到理想的信噪比。

被放大的噪声信号的输出功率Pnoise=2×n×hv×(G-1)×B。

DWDM传输系统测试项目、方法和指标DWDM传输系统测试项目、方法和指标【摘要】本文介绍了DWDM传输系统的测试方法及目的，并给出了各厂家的测试指标。

【关键词】 DWDM 指标合波器分波器 OTU 放大器光监控通道系统测试一、DWDM系统组成和测试参考点定义λ1 OTU1 RM1 OM/ OA MPI-S OA R’R1 OA/ MPI-R OD SD1 SD2 SDn Rn S1 OTU1 λ2 OTU2 S2λn OTUn Sn RM2 RMn S’ R2 OTU2 OTUn 图1 开放式DWDM系统组成S1?Sn点分别为信道1?n的发送机或OTU的输出光连接器处的光纤上的参考点; RM1?RMn点分别为信道1?n在OM/OA输入光连接器前的光纤上的参考点; MPI-S点为OM/OA输出光连接器后的光纤上的参考点;S’点为线路光纤放大器输出光连接器后的光纤上的参考点; R’点为线路光纤放大器输入光连接器前的光纤上的参考点;MPI-R点为OA/OD输入光连接器前的光纤上的参考点; SD1?SDn点为OA/OD输出光连接器处的参考点; R1?Rn点为接收器输入光连接器处的参考点; 二、合/分波器测试1、分波器插入损耗/信道差损的最大差异测试项目描述：插入损耗是指穿过WDM器件的某一特定光通道所引入的功率损耗，是指同一波长的信号功率的功率损耗。

最大值与最小值的差即为信道差损的最大差异，它用来衡量各个信道插入损耗的均衡性能。

测试框图：12光谱分析仪 ASE光源ODUn图2 合波器插入损耗测试配置第i通道的插入损耗=ASE宽带光源的输出功率－第i通道的输出光功率；信道差损的最大差异＝插入损耗的最大值－插入损耗的最小值；注意事项：ASE宽带光源可以用光放大板代替，即光放大板在无输入时，打开泵浦激光器，输出即ASE宽带光源。

指标：厂家西门子朗讯朗讯北电 2、合波器插入损耗/信道差损的最大差异系统 160?10Gb/s 40?2.5Gb/s 16?2.5Gb/s 32?10Gb/s 电路板名称 OD20C3C4 ODU1C ODU-16I 100GHz DR/MB 插入损耗22dB >22dB >24dB >22dB >40dB >25dB >38dB4、合波器的相邻通道隔离度与非相邻通道隔离度合波器的测试方法可参照分波器（指标参考分波器）。