密集型光波分复用(DWDM)技术概述共53页

DWDM技术原理DWDM，全称密集波分复用技术（Dense Wavelength Division Multiplexing），是一种宽带传输技术，用于实现光纤通信系统中多个光信号的同时传输。

DWDM系统由多个组成部分组成，包括光发射器、光接收器、波导分光器（分离器）和波导合波器（合并器），以及一些光纤和光波长选择器等。

在DWDM系统中，光信号通过波导分光器将不同波长的光信号分离，并通过光波长选择器选择要传输的波长。

然后，经过一系列光纤和光放大器的放大，信号通过光波长选择器选择后，通过波导合波器合并成一个光信号，并通过光接收器接收。

DWDM技术的关键在于波导分光器和波导合波器。

波导分光器和波导合波器是一种光学元件，能够将光信号按照不同的波长进行有效的分离和合并。

在传输中，光信号经过波导分光器分离后，通过不同的光纤传输，然后再通过波导合波器合并成一个光信号。

波导分光器和波导合波器之间的光纤可以传输不同波长的光信号，从而实现传输多个信号。

通过使用DWDM技术，光纤传输容量可以大大提高。

由于不同波长的光信号可以同时传输，因此可以在同一条光纤上传输多个信号，从而提高了光纤的利用效率。

此外，DWDM技术还可以扩展光纤传输距离，减少光信号的衰减和失真。

虽然DWDM技术有很多优点，但是也存在一些挑战。

其中一个挑战是光纤之间的串扰。

由于不同波长的光信号在光纤中传播时会相互干扰，需要采取一些方法来减少串扰效应，例如使用光纤中继站来放大和重新定向光信号。

另外，DWDM系统的设计和调试也是一个复杂的任务，需要精确的光学设计和光纤连接。

总之，DWDM技术是一种重要的光纤通信技术，通过波长分离复用和解复用实现多波长光信号的同时传输。

它可以提高光纤传输容量和距离，提高光纤利用效率，但也面临一些挑战，需要解决串扰和系统调试等问题。

随着技术的不断进步，DWDM技术在光纤通信领域的应用前景将会更加广阔。

1.3.1 分类：宽波分复用WWDM；密集波分复用DWDM；粗波分复用CWDM。

区分：宽波分复用& 密集波分复用& 粗波分复用WWDM：工作在1310nm、1550nm等波长，应用场合受限制；DWDM：工作在C、L波段，波长间隔1.6nm ~ 2nm，工作信道数8--32波以上；CWDM：波长间隔20nm，工作信道数最多16波；例：分析该代码32V3-16,2所代表的含义，并计算该代码对应系统的容量。

G652：在1550nm有足够的色散，可以抑制FWM，可以用于支持WDM系统应用。

但色散太大，对于长距离或者高比特率的传输需要进行色散补偿。

G653：1550nm窗口为零色散窗口，不能抑制FWM，不能用在WDM系统中；G655：既达到对非线性抑制的作用，又小到足以进行长距离的高速传输，是WDM系统的理想首选。

1、直接调制（内调制）输出功率与调制电流成正比，但是由于调制电流的变化将引起激光器发光谐振腔的长度发生变化，导致发射激光的波长随着调制电流做线性变化，产生调制啁啾.这种方式无法克服波长（频率）的抖动。

啁啾的存在展宽了激光器的发射光谱的线宽，破坏了光源的光谱线特性，限制了系统的传输速率和距离.2、间接调制（外调制）在光源的输出通路上额外加入一个调制器对光波进行调制，这个调制器起到一个开关作用。

恒定光源是一个连续发送固定波长和功率的高稳定光源，在发光过程中不受电调制信号的影响，因此不产生调制频率啁啾，光谱的谱线宽度维持在最小。

3.2.1 光放大器分类1. 半导体光波导放大器：①.谐振式：法布里—泊罗型；②.行波式：半导体行波光放大器。

2. 光纤放大器：①.掺稀土元素光纤放大器：1550nm光纤放大器，如：掺铒光纤；1310nm光纤放大器，如：掺镨光纤。

②.非线性光纤放大器：拉曼光纤放大器；布里渊光纤放大器。

思考：1、EDFA 引入的噪声比RFA引入的噪声更（大）2、EDFA的泵浦波长比RFA泵浦波长更（大）3、EDFA的泵浦阈值比RFA泵浦阈值更（大）RFA 与EDFA不同之处：1）理论上只要有合适的拉曼泵浦源，就可以对光纤窗口内任一波长的信号进行放大，因此它具有很宽的增益谱；2）可以利用传输光纤本身作增益介质，使RFA可以对光信号的放大构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和远程泵浦，尤其适用于海底光缆通讯等不方便建立中继站的场合；3）可以通过调整各个泵浦的功率来动态调整信号增益平坦度；4）具有较低的等效噪声指数，使RFA与常规的EDFA混合使用时可大大降低系统噪声指数。

密集型光波分复用技术概述密集型光波分复用（DWDM）技术是一种用于光纤通信系统中的传输技术，它能够在单根光纤上同时传输多个光信号，以提高通信网络的传输容量和效率。

DWDM技术是一种高速传输技术，能够实现以太网、视频传输、云计算和大数据传输等高带宽需求。

DWDM技术的原理是利用光在纤芯中传输时的不同波长，将多个光信号分别调制到不同的波长上，然后通过光纤传输并在接收端进行解调和复用。

通常情况下，DWDM系统可以支持80个或更多的波长，并且每个波长可以达到10Gb/s以上的速度。

DWDM技术的优点包括高速率和高密度传输、大容量、低延迟、灵活性和兼容性。

它能够将多个光信号同时发送到纤芯中，从而提高了网络的传输容量。

DWDM系统使用的光波可以在C波段（1525~1565nm）和L波段（1570~1610nm）范围内进行传输，这些波段是光纤损耗较低的区域，能够提供较远的传输距离。

在DWDM系统中，光信号经过调制器进行调制，然后将多个调制后的信号合并到一条光纤中进行传输。

在接收端，接收器将光信号进行解调，并将不同的波长分离出来，然后进行相应的处理和转换。

DWDM技术的应用十分广泛。

在长距离光纤传输中，DWDM技术可以实现高速、大容量的数据传输，满足现代通信系统对高带宽的需求。

在数据中心和云计算环境中，DWDM技术可以实现大容量数据传输，提供高效的数据存储和处理能力。

此外，DWDM技术还可以用于光纤通信系统中的光互联、多业务集成和网络延伸等应用。

然而，DWDM技术也存在一些挑战和问题。

首先，DWDM系统需要高精度的光器件和调制技术，以保证光信号的质量和传输性能。

其次，DWDM 系统需要复杂的光纤网络规划和管理，以确保不同波长的光信号能够稳定和可靠地传输。

另外，DWDM系统还需要考虑光纤中的色散、非线性效应和光放大器的功率限制等问题，以保证传输距离和质量。

总之，密集型光波分复用（DWDM）技术是一种用于光纤通信系统中的高速传输技术，它能够同时传输多个光信号，以提高通信网络的传输容量和效率。

DWDM光传输技术一、DWDM概述DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing：密集型光波复用），是在WDM（波分复用）的基础上发展出来的一项传输技术，在光纤传输领域有非常广泛的应用。

DWDM的特点是在同一根光纤中，传输分布更密集波长相差更少的较多路的光信号，从而实现单根光纤传输速率大幅度的提高。

DWDM多是使用在主干光网上，实现的是超远距离、超大容量的传输。

以目前成熟的技术而言，在1550nm波长附近，使用DWDM技术，复用的波长数量可以达到80甚至160个，传输的速率高达3.2Tb/s。

使用DWDM技术可以实现少则几百公里，多则数千公里，甚至上万公里无电传输。

二、DWDM工作原理与组网方式工作原理如下：发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器（掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率），再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可以根据情况有或没有光线路放大器，到达接收端经光前置放大器（主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离）放大以后，送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。

DWDM系统的构成及光谱示意图如下：DWDM系统环网示意图如下：组网形式：1、单纤单向DWDM原理示意图2、单纤双向DWDM原理示意图3、二纤单向通道倒换环4、二纤双向共享环三、DWDM 技术优势1. 超大容量目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的，但其利用率还很低。

使用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍，因此也节省了光纤资源。

2. 数据透明传输由于DWDM 系统按不同的光波长进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对数据是“透明”的。

因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号的综合和分离。

WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。

每个信号经过数据（文本、语音、视频等）调制后都在它独有的色带内传输。

WDM能使电话公司和其他运营商的现有光纤基础设施容量大增。

制造商已推出了WDM系统，也叫DWDM（密集波分复用）系统。

DWDM可以支持150多束不同波长的光波同时传输，每束光波最高达到10Gb/s 的数据传输率。

这种系统能在一条比头发丝还细的光缆上提供超过1Tb/s的数据传输率密集波分复用器(DWDM)是密集波分复用(DWDM)系统中一种重要的无源光纤器件。

由密集波分复用器构成的合波和分波部分是系统的基本组成之一，它直接决定了系统的容量、复用波长稳定性、插入损耗大小等性能参数的好坏。

密集波分复用器还可以衍生为其它多种适用于DWDM的重要功能器件，如波长路由器——用于宽带服务和波长选址的点对点服务的全光通讯网络；上路/下路器——用于指定波长的上/下路；梳状滤波器——用于多波长光源的产生和光谱的测量；波长选择性开关——不同波长信号的路由等，因此对于密集波分复用器的研究和制作具有重要的理论意义和良好的市场前景。

密集波分复用器的核心是窄带光滤波技术。

目前常见的光通信用滤波器主要有以下几种：介质膜滤光片、光纤光栅、阵列波导光栅、M-Z干涉仪和F-P标准具等。

DWDM（密集波分复用）无疑是当今光纤应用领域的首选技术，但其昂贵的价格令不少手头不够宽裕的运营商颇为踌躇。

有没有或能以较低的成本享用波分复用技术呢？面对这一需求，CWDM（稀疏波分复用）应运而生。

CWDM（稀疏波分复用）稀疏波分复用，顾名思义，是密集波分复用的近亲，它们的区别主要有二点：一、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、CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。

DWDM波分复用技术概述DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。

它大幅度地增加了网络的容量，充分利用了光纤的宽带资源，减少了网络资源的浪费。

与通用的单信道系统相比，密集WDM（DWDM）不仅极大地提高了网络系统的通信容量，充分利用了光纤的带宽，而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接入多种业务更使得它的应用前景十分光明。

在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。

事实上，这样的复用方法在光纤通信系统中是非常有效的。

与模拟的载波通信系统中的频分复用不同的是，在光纤通信系统中是用光波作为信号的载波，根据每一个信道光波的频率（或波长）不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，从而在一根光纤中实现多路光信号的复用传输。

由于目前一些光器件（如带宽很窄的滤光器、相干光源等）还不很成熟，因此，要实现光信道非常密集的光频分复用（相干光通信技术）是很困难的，但基于目前的器件水平，已可以实现相隔光信道的频分复用。

人们通常把光信道间隔较大（甚至在光纤不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM），再把在同一窗口中信道间隔较小的DWDM称为密集波分复用（DWDM）。

随着科技的进步，现代的技术已经能够实现波长间隔为纳米级的复用，甚至可以实现波长间隔为零点几个纳米级的复用，只是在器件的技术要求上更加严格而已，因此把波长间隔较小的8个波、16个波、32乃至更多个波长的复用称为DWDM。

DWDM系统的构成及光谱示意图如图1-1所示。

发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器（掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率），再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可以根据情况决定有或没有光线路放大器，到达接收端经光前置放大器（主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离）放大以后，送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。

wdmWDMDWDM是Dense Wavelength Division Multiplexing（密集波分复用）的缩写，这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰减），这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。

用途DWDM能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行组合和传输。

为了保证有效，一根光纤转换为多个虚拟光纤。

所以，如果你打算复用8个光纤载波（OC），即一根光纤中传输8路信号，这样传输容量就将从2.5 Gb/s提高到20 Gb/s。

目前，由于采用了DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量最大达到400Gb/s。

随着厂商在每根光纤中加入更多信道，每秒兆兆位的传输速度指日可待。

技术波分复用(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。

WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。

每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。

WDM系统采用的波长都是不同的，也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，有时又称为彩色光接口，而称普通光系统的光接口为"白色光口"或"白光口"。

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。

WDM波分复用器详解波分的概念波分复用，指在同一根光纤中，同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。

简介波分复用波分复用(WND)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。

概述光纤通信飞速发展，光通信网络成为现代通信网的基础平台。

光纤通信系统经历了几个发展阶段，从80年代末的PDH系统，90年代中期的SDH系统，WDM系统，光纤通信系统快速地更新换代。

双波长WDM（1310/1550nm）系统80年代在美国AT&T网中使用，速率为2×17Gb/s。

90年代中期，WDM系统发展速度并不快，主要原因在于：（1）TDM（时分复用）技术的发展，155Mb/s-622Mb/s-2.5Gb/sTDM技术相对简单。

据统计，在2.5Gb/s系统以下（含2.5Gb/s系统），系统每升级一次，每比特的传输成本下降30%左右。

因此在系统升级中，人们首先想到并采用的是TDM技术。

（2）波分复用器件不成熟。

波分复用器/解复用器和光放大器在90年代初才开始商用化，1995年开始WDM技术发展很快，特别是基于掺铒光纤放大器EDFA的1550nm窗口密集波分复用（DWDM）系统。

Ciena推出了16×2.5Gb/s系统，Lucent公司推出8×2.5Gb/s系统，目前试验室已达Tb/s速率。

发展迅速的主要原因在于：（1）光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和商用化，使在光放大器（1530～1565nm）区域采用ＷＤＭ技术成为可能；（2）利用TDM 方式已接近硅和镓砷技术的极限，TDM已无太多的潜力，且传输设备价格高；（3）已敷设G.652光纤1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb/s系统的传输，光纤色散的影响日益严重。

第一章DWDM简要原理一、什么是波分复用？不管是PDH还是SDH都是在一根光纤上传送一个波长的光信号，这是对光纤巨大带宽资源的极大浪费。

可不可以在一根光纤中同时传送几个波长的光信号呢？就象模拟载波通信系统中有几个不同频率的电信号在一根电缆中同时传送一样？实践证明是可以的。

在发送端，多路规定波长的光信号经过合波器后从一根光纤中发送出去，在图一在一根光纤中传送的相临信道的波长间隔比较大的时候（比如为两个不同的传输窗口），我们称其为波分复用（WDM）；而在同一传输窗口内应用有较多的波长时，我们就称其为密集波分复用（DWDM）；8波、16波以及32波的DWDM已经是比较成熟并开始大量应用，在我们平常所说的或所听到的“波分”一般就是指的密集波分复用（DWDM）。

实际系统中有双纤双向系统和单纤双向系统。

单纤双向系统虽然能减少一半光器件和一般光缆，但技术难度较大，目前应用中双纤双向系统还是居多。

图一所示系统就是双纤双向系统。

二、波分复用系统对光纤的要求常见单模光纤有G.652、G.653、G.654、G.655几种。

我国大量铺设的是G.652光纤，在1550nm传输窗口，它的色散系数比较大：17~20ps/nm.Km，适合速率不高的TDM信号和多波信号传输；G.653光纤主要铺设在日本，1550nm窗口处，色散为“零”，非常适合传输高速率的TDM信号，但是不适合传输多波长信号，因为会有比较严重的四波混频效应；G.654光纤主要用于海底光缆中，衰减很小；G.655光纤色散系数比较小：在1550窗口处色散系数为4~6ps/nm.Km，色散不为“零”，可以有效抑制四波混频效应；另外色散又不大，可以满足高速率TDM的传输要求。

在光纤的性能中，我们突出关心的两个指标是：衰减系数和色散系数，两者都限制了电再生距离的长短。

对衰减，大家都比较熟悉，主要是后者：色散。

色散积累的结果是信号脉冲在时域上展宽，严重时就影响到接收机的接收。

DWDM原理介绍解析DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用）是一种光网络传输技术，通过在光纤通信系统中同时传输多个不同波长的光信号，从而极大地提高了光纤传输的传输容量。

DWDM技术能够实现更高密度的光波长划分，使得一个光纤通信系统能够传输数十甚至上百个不同波长的光信号，从而大幅提高了网络的传输容量和效率。

DWDM技术的原理是基于波分复用（WDM）技术的进一步发展和优化而来的。

传统的波分复用技术是将不同波长的光信号通过波分复用器组合在一起传输，从而实现多信道传输。

而DWDM技术则通过更加紧密地将各个波长分布在波长带宽更窄的波道上，从而实现更高密度的波长复用。

DWDM技术利用了光纤在不同波长下的传输特性，使得不同波长的光信号可以在同一光纤中传输且不相互干扰，从而实现了高速、高容量的光通信。

DWDM系统由多个关键组件构成，包括波长分路器（WDM）器件、光放大器、波长转换器、光开关等。

其中，波长分路器是DWDM系统中最重要的组件之一，它能够将不同波长的光信号分开并进行合并，从而实现多波长的光信号传输。

光放大器用于增强光信号的强度，从而延长信号传输距离；波长转换器用于改变光信号的波长，以实现不同波长的光信号之间的转换；光开关则用于实现对不同信道的选择和切换。

DWDM系统的工作原理是将不同波长的光信号通过波分复用器整合到一个光纤中传输，经过光放大器的增强后再通过波分复用器分离出不同波长的光信号，从而实现多信道的高速传输。

在接收端，通过解复用器将不同波长的光信号解析出来并转换成电信号，再经过解调器转换为数字信号，最终被处理为原始数据。

整个过程中，各个组件之间需要精确的协同工作，以保证信号的传输质量和稳定性。

DWDM技术的优点主要包括高带宽、高密度、高效率和光纤资源的充分利用。

通过DWDM技术，可以大幅提升网络的传输容量和速度，从而满足日益增长的数据传输需求。

光波分复用(WDM)技术一、波分复用技术的概念波分复用(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，D emultiplexer)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%。

CW DM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。

二、波分复用技术的优点WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点：(1) 传输容量大，可节约宝贵的光纤资源。

对单波长光纤系统而言，收发一个信号需要使用一对光纤，而对于WDM系统，不管有多少个信号，整个复用系统只需要一对光纤。

例如对于16个2.5Gb/s系统来说，单波长光纤系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。