当前位置：文档之家 › 波分复用技术ppt课件

波分复用技术ppt课件

  • 格式：ppt
  • 大小：138.50 KB
  • 文档页数：23

下载文档原格式

  / 23

合集下载

光纤通信系统波分复用系统WDM-共64页课件

光纤通信系统波分复用系统WDM-共64页课件

中心频率 193.6 193.5 193.4 193.3 193.2 193.1 193.0 192.9 192.8 192.7 192.6 192.5 192.4 192.3 192.2 192.1
4 波系统 * * * *
8 波系统 * * * * * * * *
16 波系统 * * * * * * * * * * * * * * * *
（a）现实的需要性，以2.5Gb／s系统为例， 16波分单向就可达到40Gb／s的传输速率， 这足以满足未来几年的业务需求；
（b）技术的可行性。当前波分复用器件和激 光器元件的技术都满足16个波长以上的复用。
从当前应用上看，WDM系统只用于 2.5Gb／s以上的高速率系统。因而在制定规 范的过程中，我们主要考虑了基于2.5Gb／s SDH的干线网WDM系统的应用，承载信号为 SDH STM-16系统，即2.5Gb/s×N的WDM 系统。对于承载信号为其他格式(例如IP)的系 统和其它速率（例如10Gb/s×N）暂不作要 求。
开放式波分复用系统：就是波分复用器前端 加入波长转移单元OTU，将当前SDH的 G.957接口波长转换为G.692的标准波长光 接口。可以接纳过去的老SDH系统，并实 现不同厂家互联，但OTU的引入可能对系 统性能带来一定的负面影响。
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关 键的系统因素：
如为了抑制多通道干扰(MPI)，必须注意到光反射的影响、 双向通路之间的隔离、串扰的类型和数值、两个方向传输的功 率电平值和相互间的依赖性、光监控信道(OSC)传输和自动功 率关断等问题，同时要使用双向光纤放大器。
l
1 1,
l
1 2,
l
1 3
,l
1 4

波分复用原理课件

波分复用原理课件

信号调制是将信息转换为适合传 输的光信号的过程。
常用的信号调制格式包括开关键 控（OOK）、脉冲幅度调制（ PAM）和相位偏移键控（PSK）
等。
解调则是将调制后的光信号还原 为原始信息的过程。
信号同步与监控
01
02
03
04
信号同步是指确保不同波长信 号在同一时间开始和结束传输
的过程。
通过使用同步信号和时间标记 ，可以实现信号的精确同步。
波分复用原理课件
目录
• 波分复用技术概述 • 波分复用系统的组成 • 波分复用的关键技术 • 波分复用的优势与挑战 • 波分复用技术的应用案例 • 波分复用技术的实验与演示
01 波分复用技术概 述
波分复用的定义
波分复用是一种利用单根光纤进行多路传输的技术，它将不同波长的光信号合并在 同一根光纤中传输，从而实现多个信号的同时传输。
结果四
通过实验，深入理解了波分复 用技术的原理和应用。

THANKS
感谢观看
扩展性强
随着新波长的加入，波分复用 网络的容量可以不断扩展，满 足未来不断增长的数据传输需 求。
可靠性高
由于每个波长独立传输数据， 因此某个波长的故障不会影响 到其他波长的传输，提高了网
络的可靠性。
挑战
色散问题
噪声干扰
不同波长的光信号在光纤中的传播速度略 有不同，导致信号畸变，称为色散。需要 采取措施来减小色散对传输性能的影响。
新型光纤材料
新型光纤材料的研发将有助于解决色散和噪声问题，提高波分复用 的性能和稳定性。
智能化管理
随着物联网和大数据技术的发展，未来将实现波分复用网络的智能 化管理，提高网络的运维效率和可靠性。
05 波分复用技术的 应用案例

波分复用原理PPT课件

波分复用原理PPT课件

温度波长 控制电路
DFB 激光器
驱动电流
马赫策恩德或 电吸收调制器
光接收机
入射光
短程传输接收：PIN 长程传输接收：APD
电信号
接收机必须承受的影响： 信号畸变 噪声 串扰
合波和分波无源部分
DWDM系统对合波和分波无源器件的
基本要求
DWDM 系统 中 使 用的 波 分 复用 器 件 的性 能 应 满足 ITU-T G.671及相关建议的要求。 合波器
常用的合波器类型有耦合器型、介质薄膜滤波器型和集成光波导型。 合波器的参数主要有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化 相关损耗和各通路插损的最大差异。
分波器
分波器的类型主要有光栅型、干涉滤波器型、熔锥型和集成光波导 型分波器等类型。
分波器的参数主要有通路间隔、插入损耗、光反射系数、相邻通路 隔 离 度 、 非 相 邻 通 路 隔 离 度 、 极 化 相 关 损 耗 、 温 度 系 数 、 0.5dB 和 20dB带宽。
DWDM系统的分类
以系统接口分类：集成式或开放式系统 以信道数分类：4、8、16、32等 以信道速率分类：2.5Gbit/s 、10Gbit/s及混合速率 以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、
IP或混合业务等
以地理域分类：海底系统、陆地干线、本地网、
城域网
开放式和集成式系统结构
比著名的CPU性能进展more定律 （18个月左右翻番）快2～3倍
扩容的选择
空分复用
SDM(Space Division Multiplexer)
时分复用
TDM(Time Division Multiplexer)
波分复用
WDM(Wavelength Division Multiplexer)

wdm波分复用网络PPT课件

wdm波分复用网络PPT课件
图13-10 电中继器（REG）的信号流向图
第22页/共38页
3．DWDM网络的一般组成
（1）点到点组网 DWDM的点到点组网示意图如图13-11所示。 （2）链形组网 DWDM的链形组网示意图如图13-12所示。 （3）环形组网 DWDM环形组网示意图如图13-13所示。
图13-11 DWDM的点到点组网示意图
电时分复用面临的问题：
•“电子瓶颈”限制：
10Gb/s→40Gb/s… •光纤色散限制 •单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽
101 1
signal1
100 1
signal2
TDM signal
1 1001011
第3页/共38页
13.1.1．DWDM技术产生背景
传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用（SDM）和时分 多路复用（TDM）两种方式。
（1）SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量， 传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。
（2）TDM是比较常用的扩容方式，从PDH的一次群至四次群 的复用，到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的复用。 但达到一定的速率等级时，会受到器件和线路等特性的限制。
(4) 可扩展性好。 (5) 降低器件的超高速要求。
第14页/共38页
13. 2 DWDM系统结构
1．DWDM器件
DWDM器件分为合波器和分波器两种，如图13-5所示。 合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。 分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。
图13-5 DWDM器件
第38页/共38页
经合波器复用成DWDM主信道，然后对其进行光放大，并附加上
波长为λs的光监控信道。

第二十三讲 波分复用技术

第二十三讲 波分复用技术

其中Pi是波长λ i为的光信号输入光功率，Pij是波长λi为的 光信号串扰到波长为λj信道的光功率。 • 回波损耗——指从无源器件输入端口返回的光功率Pr与输入光功 率Pj的比值。即
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
光监控信道 接收/发送器
光监控信道 接收器
网络管理系统
WDM系统的组成
• 光发送机——将来自不同终端的多路光信号分别由光转发器（OTU） 转换为各自特定波长的光信号后，经光合波器合成组合光信号， 再通过光功率放大器（BA）放大输出至光纤中传输。 • 光中继放大——用采用了增益平坦技术的EDFA（LA）实现对不同 波长光信号的相同增益放大。 • 光接收机——先由前置光放大器（PA）放大经传输衰减的主信道 光信号，再用分波器从主信道光信号中分出不同特定波长的光信 号。 • 光监控信道（OSC）——监控系统内各信道的传输情况。在发送端， 插入本节点产生的波长λs为的光监控信号（如帧同步、公务及各 种网管开销字节），与主信道的光信号合波输出；在接收端，将 收到的光信号进行分离，输出为λs波长的光监控信号和业务信道 光信号。 • 网络管理系统——通过光监控信道物理层传送的开销字节到其他 结点或接收来自其他结点的开销字节对WDM进行管理，实现配置、 故障、安全、性能管理等功能，并与上级管理系统通信。
第二十三讲 技术
波分复用
主要内容
• 一、波分复用的定义 • 二、波分复用原理 • 三、波分复用系统的基本结构 • 四、光波分复用器的性能指标 • 五、波分复用的技术优势
波分复用的定义
• 波分复用是光纤通信中特有的一种传输 技术，它利用了一根光纤可以同时传输 多个不同波长的光载波的特点，将光纤 的低损耗窗口划分成若干个波段，每个 波段用作一个独立的通道传输一种预定 波长的光信号。通常将波分复用缩写为 Ｗ Ｄ Ｍ ( Wavelength Division Multiplexing)。

波分复用器(第八章光波分复用技术及关键器件)

波分复用器(第八章光波分复用技术及关键器件)

熔锥光纤型波分复用器结构和特性
c. 模耦合型光波分复用器
P 1 o u tzP inco s2K z P 2o u tzP insin2K z
sin2s11(或 0)
s1 s2
+m
2
s1=（KL）1 s2=（KL）2
对特定波长为λ1和λ2，选择光纤 参数，调整耦合长度，使：
在直通臂：P1out(λ1)=1， P1out(λ2)=0;
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式： 双纤单向传输和单纤双向传输。
(1) 双纤单向传输 单向WDM传输：指所有光通路同时在一根光纤上沿 同一方向传送； 由于各信号是通过不同光波长携带 的，彼此之间不会混淆； 在接收端通过光解复用器将不同波 长的信号分开，完成多路光信号传 输的任务。
双纤单向传输
列阵波导光栅复用器能同时提供有 波长选择的N ×N 联结。它可以工作在 高衍射级，因而可有10- 2纳米级的分辨 率。 同时，它还可用作分波器、合波 器、波长选择开关、多波长激光器等。
用SiO 2， InGaAsP/ In 以及多种有机材料 制备的实用化器件已经出现。它结构紧凑，
集成度高，性能稳定，信号畸变小，通道
采用普通透 镜的WDM
采用渐变 折射率透 镜，简化 了装置的
校准。
光栅型波分复用器的优点：
波长通道数大（～132Ch）； 通道间隔小（商用～0.4nm）； 插损不随通道数增加（6～7dB）。
光栅型波分复用器的缺点：
温度敏感（～0.01nm/oC），需温度补偿（温控、材料补偿）； 高斯型通带（采用特殊技术可实现平顶，但增大损耗）。
光纤
光纤光纤 光纤
干涉滤1波器3
干涉 滤波器
干涉 滤波器

第4章 波分复用

第4章 波分复用

A．OADM
(1) OADM的功能 • 波长上、下话路的功能。 • 具有波长转换功能。 • 具有光中继放大和功率平衡功能。 • 提供复用段和通道保护倒换功能，支持各种自 愈环。 • 具有多业务接入功能。
A．OADM
(2) OADM的基本结构 ① 由分波器、空间交换单元和合波器组成的 OADM ② 由耦合单元、滤波单元和合波器构成的OADM ③ 电声光可调滤波器构成的OADM ④ 由波长光栅路由器(WGR)构成的OADM
2 ）WDM的特点
（1） 光波分复用器结构简单、体积小、可靠性 高 （2） 提高光纤的频带利用率 （3） 降低对器件的速率要求 （4） 提供透明的传送通道 （5） 可更灵活地进行光纤通信组网 （6） 存在插入损耗和串光问题
3 ）WDM与光纤
• 图6-3 WDM与光纤特性
4 ）WDM对光源和光电检测器的 要求 A．对光源的要求 (1) 激光器的输出波长保持稳定 (2) 激光器应具有比较大的色散容纳值 (3) 采用外调制技术 B．对光检测器的要求 • 光检测器应具有多波长检测能力。
2）光信号复用
(1) 光频分复用（OFDM） • 当光载波之间的间隔较小时，用波长来衡量其间隔就 很不方便，所以对于波长间隔小于1nm的系统习惯TDM是指可以将多个高速电调制信号分别转换为等 速率的光信号，然后在光层上利用超窄光脉冲进行时 域复用。 (3) OCDMA • 在OCDMA通信系统中，每个用户都拥有一个惟一的地 址码，该码是一组光正交码中的一个。
C．WDM网络保护
(1) WDM系统线路保护方式 ① 基于单个波长的、在SDH层上实现的1+1或 1∶n保护 ② 光复用段保护(OMSP) (2) WDM环网的保护 ① WDM环形网络的分类 ② 两纤环 (3) 网状网的OXC保护

知识点波分复用的概念课件.

知识点波分复用的概念课件.

Last Modified: 2004兺06懍14粧 10:13 湰屃
•降低器件的超高速要求：随着传输速率的不断提高， 许多光电器件的响应速度已明显不足，使用WDM技术 可降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实 现大容量传输。
53
2.5.2 波分复用的原理
• WDM基本原理是在发送端利用合波器将不同波长的光信号组合起来（复 用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端利用分波器 又将组合波长的光信号分开（解复用），并做进一步处理，恢复出原信号后 送入不同的终端，见图2-26。
2.5.1 什么叫波分复用
•可以充分利用光纤的传输带宽：光纤的低损耗波段 具有巨大的带宽资源，WDM技术使一根光纤的传输容 量比单波长传输增加几倍至几十倍甚至几百倍，从而 增加光纤的传输容量。
波分复 用优点
•节省线路投资：采用WDM技术可使N个波长复用起来 在单根光纤中传输，也可实现单根光纤双向传输，在 长途大容量传输时可以节约大量光纤。
2-11-10-2-2 知识点波分复用的概念课件
2.5 波分复用技术
• • • • 复用技术有哪些？ 分什么出现波分复用？ 现有光纤通信传输速率是多少？ 光纤的传输容量的潜力是多少？
探 讨
2.5.• 所谓波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM ）就是让不同 波长的光信号同在一根光纤上传输而互不干扰。在接收端转换成电信号 时，可以独立地保持每一个不同波长的光源所传送的信息。
•通常将光信 道间隔较大的 （甚至在光纤 不同窗口上） 的复用称为 WDM，再把在 同一窗口内信 道间隔较小的 复用称为密集 波DWDM。当相 邻光载波的间 隔小到0.1nm （10GHz）以 下时，此时的 复用称为光频 分复用。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2、光转发器(OTU)技术
WDM光的发射是采用光转发器技术，开放式WDM系统在发 送端采用OTU将非标准的波长转换为标准波长
3、可调光滤波器
• WDM系统的光接收端均使用了波长可调的光滤波器， 其作用是在接收端于接收器前从多信道复用的光信号中 选择出一定波长的信号，以供接收机进行接收。
• 通常使用法布－珀罗(F－P)干涉仪作为光滤波器。
当具有1 550nm波长的光信号通过这段掺铒光纤 时，亚稳态的粒子以受激辐射的形式跃迁到基态，并 产生出和入射光信号中的光子一样的光子，从而大大 增加了信号光中的光子数量，即实现了信号光在掺铒 光纤的传输过程中不断被放大的功能。
3、EDFA的基本结构
EDFA主要是由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、 光耦合器、光隔离器以及光滤波器等组成。 EDFA按照它的泵浦方式不同，有三种基本结构 形式： • • •
由于是光纤非线性效应引起的，故这种串 扰便称之为非线性串扰。光纤的非线性效应包 括受激喇曼散射、受激布里渊散射、交叉相位 调制和四波混频等。
2、系统设计方案概述
(1) 复用路数与波长范围的选择 WDM系统的最大复用路数决于两个因素：
信道最大可利用带和最小信道间隔。EDFA的 最大可利用带宽要分成两种情况： • 20nm带宽，即1540～1560nm范围，无需作 通带平坦化处理。 • 32nm，即1528.77～1560.61nm范围，需要 作通带平坦化处理。
• ITU-T建议一直只提WDM和Multichannel system(多信道系 统)，避免WDM和DWDM的区分和界定，建议文件规范的信道 间隔也只窄到50GHz。
• 目前真正实用化的光波分复用系统是16×2.5Gbit/s， 16×10Gbit/s和32×2.5Gbit/s，32×10Gbit/s，40×10Gbit/s。 我国目前也已达到了这一实用化水平。
8.2 波分复用原理
1、WDM DWDM OFDM 在文献中波分复用技术一般又有波分复用(WDM)，密集波分复
用(DWDM)和光频分复用(OFDM)之分。一般的看法是光载波复用数 小于8波，信道间隔大于3.2nm的系统为WDM。而光载波复用数大于 8波，信道间隔小于3.2nm的系统称为DWDM。波分复用的密集程度 与其他电通信的频分复用密集程度相当时，就称为OFDM。
第八章 波分复用技术
8.1 多信道复用技术 8.2 波分复用原理 8.3 光发送部分和光接收部分 8.4 波分复用器 8.5 掺铒光纤放大器(EDFA) 8.6 WDM设计中考虑的重要问题
8.1 多信道复用技术
•光时分复用(OTDM) •光码分复用(OCDM) •副载波复用(SCM) •空分复用(SDM) •光波分复用(WDM)
(2)输出功率特性
当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值 为3dB饱和输出功率。它代表了掺铒光纤放大器 的最大输出能力。
(3)噪声特性
掺铒光纤放大器的噪声主要来源有：
• 信号光的散弹噪声；
• 信号光波与放大器自发辐射光波间的差拍噪声；
• 被放大的自发辐射光的散弹噪声；
• 光放大器自发辐射的不同频率光波间差拍噪声。
2、WDM系统概述
WDM系统有单纤双向波分复用系统和双纤单向波分复用系统 • 单纤双向波分复用系统，它只用一根光纤，多个波长的信号可以
在两个方向上同时传播。 • 双纤单向波分复用系统，是用一对光纤，在每一根光纤中光单向
传输。
3、WDM技术的主要特点
• 充分利用光纤的巨大带宽资源 • 同时传输多种不同类型的信号 • 实现单根光纤双向传输 • 多种应用形式 • 节约线路投资 • 降低器件的超高速要求 • IP的传送通道 • 高度的组网灵活性、经济性和可靠性
从输出功率上来看，单泵浦的输出功率可 达14dBm，而双泵浦的输出功率可达17dBm。
4、EDFA的性能指标
(1) EDFA
• 放大器的功率增益随泵浦功率的增加而增加，但当 泵浦功率达到一定值时，放大器增益出现饱和。 • 功率增益随掺铒光纤长度的增加而上升，当光纤长 度达到一定值后，增益反而逐渐下降。可见，当光纤 为某一长度时，可获得最佳增益，这个光纤长度称为 最大增益的光纤长度。 • 因此，在给定的掺铒光纤的情况下，应选择合适的 泵浦功率和光纤长度，以达到最大增益。
(2)
• G.692文件规范WDM的信道间隔为25GHz的整数信，目前优先 选用的是100GHz和50GHz信道间隔。G.6523光纤采用非均匀信道间隔。
(3)
• 所谓标准中心频率指的是光波分复用系统中每个通路对应的中 心波长的频率。
(4)
• 中心频率偏差定义为标称中心频率与实际中心频率之差。
(4) • WDM • • 分配给同一站的信道尽量不用邻近信道，信道功率尽可能相同
• WDM系统用于城域网时应选用环保护信道
(5)
• 另外还有一类是集成在LiNbO3波导上的，利用声光或 电光效应来改变介质的折射率，从而实现对光波长选择 的光滤波器，其中声光效应的滤波器调谐范围可做到大 于100nm，而电光效应的滤波器调谐范围较小，只能 达到10nm。
• 除此之外，窄带的光放大器对入射复用信号的选择放大， 也可以起到光滤波器的作用。
8.4、波分复用器
波分复用器分发端合波器和收端的分波器。合波器又称 复用器，分波器又称解复用器。
光波分复用器的种类很多，大致分为四大类： • 熔维光纤型 • 介质膜干涉型 • 光栅型光波分复用器 • 阵列波导光栅(AWG)型光波分复用器
8.5、掺铒光纤放大器(EDFA)
1、EDFA概述 掺铒光纤放大器(EDFA)是将铒(Er)离子注入到纤芯中，形成了
5、EDFA
EDFA具体的应用形式有以下四种。 •线路放大(Line Amplifier) •功率放大(Booster Amplifier) •前置放大(Preamplifiev) •LAN放大(LAN Amplifier)
8.6 WDM设计中考虑的重要问题
1、WDM的信道串扰 (1)
线性串扰通常发生在解复用过程中，取决 于用于选择信道的光滤波器的特性。 (2) 非线性串扰
一种特殊光纤，它在泵浦光的作用下可直接对某一波长的光信号进 行放大。
掺铒光纤放大器的主要优点是：
(1)工作波长处在1.53～1.56μm范围，与光纤最
(2)对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几十 毫瓦，而拉曼放大器需0.5～1W的泵浦源进行
(3)增益高、噪声低、输出功率大。它的增益可达 40dB，噪声系数可低至3～4dB，输出功率可 达14～20dBm (4)连接损耗低，因为它是光纤型放大器，因此与 光纤连接比较容易，连接损耗可低至0.1dB。
8.3 光发送部分和光接收部分
1、光波长区的分配 光纤有两个长波长的低损耗窗口，即1310nm和1550nm窗口
它们均可用于光信号的传输，但由于目前的EDFA的工作波长为 1530～1565nm，因此WDM系统应这个波长区域内。
(1) 绝对参考频率(AFR)
• 绝对参考频率是为维持光信号频率的精度和稳定度而规范的特 定频率参考。ITU-T建议G.692文件，确定WDM系统的绝对参 考频率规范为193.10THz。
(2) 单通道系统的传输速率取决于通信容量的需求
和通信成本的合理化。
(3) WDM • 新建WDM系统的路由不再选用G.653光纤，旧路 由的G.653光纤用于WDM系统需采取不等间隔信 道波长配置，复用路数通常选为8波。 • STM-16 系 统 一 般 使 用 G.652 光 纤 ， 可 以 实 现 120km 的 跨 距 传 输 ， 具 有 成 本 优 势 。 且 未 来 有 1310和1550两个波段同时使用的潜力。 • 2.5Gbit/s速率以上，长跨距宜选用G.655光纤。 • 允许同一个系统中G.652光纤和G.655光纤混用。
2、掺铒光纤为什么具有放大功能
在制造光纤过程中，设法掺入一定量的三价铒离 子形成掺铒光纤，铒离子在未受任何光激励的情况下， 电子处在最低能级(基态)4I15/2上，当泵浦光射入，铒 粒子吸收泵浦光的能量，电子向高能级跃迁。并迅速 以非辐射跃迁的形式由泵浦态变至亚稳态(即4I13/2能 级)，由于源源不断地进行泵浦，粒子数不断增加， 从而实现了粒子数反转。