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60分钟学会波分基本原理

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波分原理及其应用技术 ppt课件

波分原理及其应用技术 ppt课件
WDM系统的监控技术
18
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术
光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输 的最大障碍——光功率受限，这是光通信史上
的重要里程碑。
光放大器是一种不需要经过光/电/光变换而直 接对光信号进行放大的有源器件
19
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
38 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
园区传输网络结构
39
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
园区传输网络结构
光缆分布 园区波分系统
40
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
6
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光纤的特性-损耗
吸收损 耗
光波通过光纤材料时，一部分光能变成热 能，造成光功率的损失
本征 吸收
光纤基础材料（如SiO2）固有的吸收， 不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收 基本确定了某一种材料吸收损耗的下限 由光纤材料的不纯净而造成的附加吸 收损耗（灰尘，金属离子等）
工作波长说明
160/176 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm ~ 1565nm） L波段（1565nm ~1625nm）
频率范围：
- C波段：191.30~196.00THz & 192.15~196.05THz - L波段：187.00~190.90THz & 186.95~190.85THz
合波器
32波 以下 40 波 80波 以上 32波 以下
光波分复用器 类型
分波器
40 波 80波 以上
耦合型 阵列波导型
介质薄膜型 光栅型
√ √
√ -
√

波分技术之入门篇V10

波分技术之入门篇V10
定义： 将不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式称为波分复用； 发端MUX器件将不同波长的光复用到一个光纤中传输，收端DMUX反之。
Page 6
波分系统主要构件
OTU O
OTU O
M
A
OTU
/
OA
/
OTU
O
O
OTU
A
D
OTU
OSC
OSC
OSC
40波的波分复用的WDM系统的总体结构主要有： 光波长转换单元（OTU）； 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）； 光放大器（BA/LA/PA）； 光/电监控信道（OSC/ESC）。
我的中文名叫做 “波分复用”，简 称“波分”
Page 3
(波分) 是什么?
先回忆一下初中物理课的材料：牛顿的三棱镜实验
色散
棱镜使白光分开成各种单色光的现象叫 做色散（顾名思义：颜色散开了）
光谱
红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这样的颜 色排列叫做光谱
光学的可逆性
1）白光（也称为灰光/灰白光）能分解成不同颜色的单色光； 2）单色光可以复合为白光；
Page 11
光纤的结构
d2
d1
涂层
包层
n2
纤芯
n1
包层
n2
涂层
光纤的结构
光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨 的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。 问题：纤芯的折射率n1 和包层的折射率 n2 哪个更大一些？
Page 12
光在光纤中传输的原理
折射
θ
全反射
n2
包层
A2 n2 n1
80 * 10G/40G/100G
OA

波分基本原理

波分基本原理
什么是波分复用？
加油站 高速公路
巡逻车
WDM的定义
把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们 把它叫做波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ）
SDH signal IP package ATM cells
1
1 2
n
2
┉
┋
n
WDM的系统结构
波段划分
波段 O波段 E波段 S波段 C波段 L波段 U波段
说明 原始 扩展 短波长 常规波长 长波长 超长波长
范围（nm） 1260~1360 1360~1460 1460~1525 1525~1565 1565~1625 1625~1675
带宽（nm） 100 100 65 40 60 50
因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（1311~1611nm）。
光波分复用解复用主要参数： 插入损耗 通道隔离度 通道带宽 偏振相关损耗
光监控通道
对光监控的要求：
不应限制OA上的泵浦光波长； 不应限制未来1310nm波长的业务； OA失效时仍有效； 可超长传输；具有分段双向传输功能。
采用1510/1625nm波长 信号速率为2.048Mb/s 接收机灵敏度：-48dBm 信号码型: CMI 信号发送功率: 0 -- -7dBm
OSC
F
F
S C C
OTU1
I
I
OTU2
M
U
U
OTU3 OTU4
4 0
M 4 0
OSC
OTU1

[WDM] 波分原理基础学习PPT

[WDM] 波分原理基础学习PPT

损耗 3－附加损耗
附加损耗
由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆 敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的 光纤附加损耗
光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗
光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等
损耗谱
理论值：0.19－0.35dB/km 工程值：0.275dB/km
3.0
2.5
OM/OD技术－OM/OD器件类型
光栅型光波分复用器 介质薄膜滤波器型（DTF) 耦合器型（熔锥型） 阵列波导光栅型(AWG)
OM/OD器件类型 1－光栅型滤波器
l1,2,3,...n
l l l l ln
OM/OD器件类型 1－光栅型复用器
原理
– 属于角色散型器件，当光到光栅上后，由于光栅的角色散作用，使 不同的光信号以不同的角度出射，然后经过透镜会聚 到不同的输出 光纤，从而完成波长选择和分离的作用，反之就可以实现波长的合 并。
DWDM的基本原理
课程内容
DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范
光纤传输网的复用技术
光纤传输网的复用技术经历了三个阶段：
空分复用（SDM） 时分复用（TDM） 波分复用（WDM）
DWDM产生背景
从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手 段
波长λ
DWDM技术是在波长1550nm窗口附近，在EDFA能提供增益的波长范围内，选用密集 的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号的调制，复 合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。
DWDM系统基本结构
光发射机
信道1 光转发器1 λ1 光
BA
输入

波分知识点总结

波分知识点总结

DWDM原理部分：1.波分复用的概念：2.单向wdm和双向wdm：一般的波分复用系统采用单向wdm形式，两个方向的光信号可以安排在相同的波长处，监控信号的波长为1510nm3.开放式和集成式波分复用系统，实际工程一般采用开放式，注意区别4.波分复用系统的基本构件5.CWDM和DWDM的区别6.光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗7.OSC和ESC的区别：从降低产品成本的角度出发，产品提出了利用固定帧结构业务中的开销字节进行DCC通信的思路，这样就可以直接通过OTU单板的对接实现网元间的通信，这就是电监控信道（ESC）。

与OSC不同的是ESC是采用随路的方式，即监控信息随主业务信号一起传送，到对端再将他们分离，这种方式不再另外占用波长资源。

8.WDM网元有如下5种类型:光终端复用设备OTM(Optical Terminal Multiplexer)光线路放大设备OLA(Optical Line Amplifier)光分插复用设备OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer)光均衡设备OEQ(Optical Equalizer)电中继设备REG(Regenerator9.影响波分传输系统主要有3个因素：衰耗、色散及信噪比10.192.1～196.1THz（C波段）和186.9～190.9THz（L波段）。

1600G硬件部分：1. OptiX BWS 1600G系统主要用于国家级干线、省级干线作长距离大容量传输2. 了解：I型系统是160波×10G系统，通道间隔为50GHZ，应用于SSMF/G.655光纤的C波段和L波段，支持以400Gbit/s模块为单位的系统升级，最大容量达到了1600Gbit/s；在400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单波升级。

单通道接入最大速率为10Gbit/s。

II型系统是80波×10G系统，有两种规格，C+L波段的800G系统的通道间隔为100GHz，C波段800G系统的通道间隔为50GHz 。

波分技术 原理

波分技术 原理

波分技术原理
波分技术是一种在光纤通信中广泛应用的技术，利用不同波长的光信号来传输不同的信息。

它基于光的波长调制，实现了多路复用和解复用的功能，提高了光纤传输的容量和效率。

波分技术的原理主要基于光的波长特性。

不同波长的光在光纤中传输时会保持相对独立，互不干扰。

因此，通过同时发送多个不同波长的光信号，可以在同一条光纤上进行并行传输，实现多路复用。

而接收端则使用光栅和光谱分析仪等设备，对传输过来的光信号进行解复用，分别恢复出原始的数据信息。

波分技术的实现通常包括以下几个关键步骤：
1. 光源产生：通过激光器或其他光源产生多个不同波长的光信号。

2. 波长分复用器：使用波长分复用器将多个不同波长的光信号集中到一根光纤中，实现多路复用。

3. 光纤传输：通过光纤将多个波长的光信号传输到目标地点。

4. 解复用器：在接收端使用解复用器将光信号分解为不同波长的光信号，恢复原始数据。

5. 接收和处理：对解复用得到的光信号进行接收和处理，最终得到传输的数据信息。

波分技术的优点在于能够实现高容量的光纤通信，提供更大的带宽。

不同波长的光信号可以同时在同一条光纤上进行传输，提高了光纤的利用率。

而且，由于不同波长的光信号互不干扰，可以避免信号间的串扰和干扰，提高了传输的可靠性和稳定性。

总的来说，波分技术通过利用光的波长特性，实现了多路复用和解复用的功能，提高了光纤通信的效率和容量。

它在现代通信领域得到了广泛的应用，成为了光纤通信的关键技术之一。

波分技术原理资料

波分技术原理资料

IP
SDH SDH
IP
内容提要
WDM技术发展历程 DWDM系统分类及组成
DWDM系统关键技术
DWDM系统设计要素
WDM新技术
10
WDM系统的分类
以信道速率分类：2.5Gbit/s、10Gbit/s及混合速率 以信道间隔分类：粗波分、密集波分、超密集波分 以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、 IP或混合业务 以信道数分类：8、16、32、40、160l等 以总容量分类： 80Gbit/s、 160Gbit/s、 400Gbit/s等 以传输方向分类： 单纤单向和单纤双向系统等 以网络功能分类：骨干网(核心网)、区域网(本地网)、城域网 以系统接口分类：集成式或开放式系统
5
DWDM技术特点
高容量：可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输 容量比单波长传输增加几倍至几十倍
低成本：在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再


生器，大大降低传输成本

保护投资：在网络扩充和发展中，无需对光缆线路进 行改造，增加一个附加波长即可引入任意的新业务 透明性：与信号速率、格式无关, 是引入宽带新业务（ 例如CATV ) 的方便手段 波长路由：利用WDM选路实现网络交换和恢复从而实 现未来透明的、具有高度生存性的光联网
WDM
WDM
OXC
OXC
SDH SDH
点对点
ATM
IP OXC
: Internet 协议 ：光交叉连接
OADM ：光分插复用设备
OXC
WDM WDM
OADM
BWPSR ：双向波长通道保护 自愈环
OXC
OADM
OADM BWPSR OADM
SDH SDH

波分技术知识简介.ppt

波分技术知识简介.ppt

光纤基础知识介绍-传输波段波段 (第一传输窗口) O-band (Original band) E-band (Extended band) S-band (Short band) C-band (Conventional band) L-band (Long band) U-band (Ultra-long band) 波长(nm) 850 1260~1360 1360~1460 1460~1530 1530~1565 1565~1625 1625~1675 G.655A G.655B G.655D G.656 使用光纤 G.651（多模光纤） G.652A G.652B G.652C G.652D 应用系统 单通道 单通道、WDM CWDM 将来的DWDM DWDM/CWDM DWDM光纤基础知识介绍-光纤种类G.652光纤Ø G.652光纤（又称色散未移位光纤），拥有1310nm和1550nm二个 • • Ø • • •Ø波长窗口，但在1310nm窗口性能最佳。

在1310nm波长区域的色散系数最小，低于3.5ps/nm.km；衰耗系数 也较小，规范值为0.3~0.4dB/km。

在1550nm波长区域的色散系数较大，一般低于20ps/nm.km；衰耗 极低，衰耗系数为0.15~0.25dB/km。

G.652光纤分为三类： G.652A、 G.652B、 G.652C。

G.652A为普通G.652 光纤，适用于传输最高速率为2.5Gb/s的系统。

G.652B在技术上增加了对偏振模色散（PMD）的要求，可用于传 输最高速率为10Gb/s的系统，但要注意色散补偿。

G.652C是一种低水峰光纤，它在G.652B光纤的基础上把应用波长 扩展到1360~1530nm（S波段）。

波段划分：C波段： 1530~1565nm；L波段： 1570~1605nm； G.652光纤目前主要应用于短距低速传输系统，如本地、城域、接 入传送网工程中。

波分基础知识培训

波分基础知识培训
2012/7/11
Security Level:
WDM光层配置基础

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1
高速信号的调制，传输和接收技术
传输参数计算
影响波分系统的诸要素
波分复用系统
波分系统性能的优劣是 多个方面因素综合作用的结果
积累色散 λ1 λ2 Distance
匹配，存在正或负的残余色散，此外温度的
变化也会导致残余色散的产生。
SMF
DCF
λ3
短波长信道产生正的残余色散，长波长产生负的残余色散
自动色散补偿，用于提供残余色散容限，主要
有CFBG,ETALON和电域色散补偿，其中
CFBG（啁啾光纤光栅布拉格）的可调色散补偿 器早已是成熟商用化的产品。
0 Insertion Loss (dB) -10 -20 -30 -40
OSNR Penalty(dB)
SingleROADM 2 cascade 4 cascade 8 cascade 12 cascade 16 cascade
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


光纤。将其直接接入普通单模光纤传输系统中，使整条光纤线路满足
WDM 系统对光纤色散的要求。（不同光纤采用对应的DCF进行补偿）

Other：相干网络色散容限很大，一般不需要考虑色散补偿。
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波分原理PPT课件

波分原理PPT课件

波分系统的波道划分
• 可利用的频率波段主要有C波段和L波段，现阶段WDM系统优先选择 C波段进行传输
• 光波频率从192.100THz至196.075THz称为C波段，在此波段范围内 每隔25GHz分为一个波道，共可划分160个波道
• 光波频率从191.300THz至192.075THz为扩展C波段，该波段范围内 每25GHz划分一个波段，可划分32个波道，这样整个C波段可利用的 波道是192个
WDM系统传输模式 单纤单向：
O
O
T
T
U
U
• 单纤单向系统：一根光纤只传输一个方向光信号，另一个方向由另一根光纤 完成，实际应用时收发各有一套独立系统，又称双纤双向系统
• 优点：可以充分利用单根光纤带宽，增加波长时比较方便
• 实际应用中大多数系统都采用单纤单向方式
WDM系统传输模式 单纤双向：
O
• OA：光放大单元，可分为预放(PA)、线放(LA)、功放(BA)，用于不同场合
• OSC：光监控信道，是为光信道监控设置的，有1510nm和1625nm两个波道， 速率是2Mbit/s，该信道接收灵敏度很高（-48dbm），不参与任何光放大过程； ESC是电监控信道，是靠OTU帧空闲字节来传递监控信息，不能反映光通道 的实际情况，是低成本应用下的一种监测方式
对符合ITU-T建议的光接口信号均可接入，集成式系统没有OTU单元， 要求用户接入的信号必须符合WDM相关规范并且不同信号接入的波 长也不能相同 • WDM系统采用开放式还是集成式可以根据实际需要决定，也可以混 合使用
• 随着器件性能不断提高，一些设备的光接口具备了定波长输出功能， 这样的光接口可以不经过OTU单元直接上合波单元
…… ……

波分原理

波分原理

Multiplex）
第二种分类： 第二种分类：
单向WDM 单向 双向WDM 双向
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Page 5
CWDM简介（1）
CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个左 载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用 到 个左 载波通道间距较宽 右波长的光信号。 右波长的光信号。 CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光， 调制激光采用非冷却激光， 采用的是冷却激光， 调制激光采用非冷却激光 采用的是冷却激光 整个CWDM系统成本只有 系统成本只有DWDM的30%。 整个 系统成本只有 的 。 稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到1620nm波段，间隔 到 波段， 稀疏波分复用系统一般工作在从 波段 个信道。 为20nm，可复用 个信道。 ，可复用16个信道
pulse
Fiber cladding
pulse
λ1 λ2 λ3 ...
Fiber core
Fiber cladding
λ1 λ2 λ3 ...
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Page 13
波分介绍
传统波分WDM 传统波分WDM OTN波分 OTN波分
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Page 11
光纤的损耗
光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗 三种损耗。 衰减系数
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光纤中的色散

波分基本原理课件

波分基本原理课件

04
波分复用的优势与挑战
波分复用的优势
01
02
03
04
高带宽利用率
波分复用允许多个信号在同一 根光纤上传输，大大提高了带
宽的利用率。
降低成本
通过共享光纤资源，波分复用 可以显著降低网络建设的成本。
灵活扩展
随着业务量的增长，可以通过 增加波长数量来扩展系统的容
量。
高可靠性
由于不同的信号在物理上被分 开，因此一个信号的故障不太
光电检测器用于将接收到的光信号转换 为电信号，以便后续处理和应用。
滤波器用于滤除信道中的噪声和其他干 扰因素，以确保接收到的光信号质量可靠。
接收机通常包括解调器、滤波器和光电 检测器等组件，以确保能够准确还原出 原始的光信号。
解调器用于将合成的光信号解调为不同 波长的光信号，以便后续处理和应用。
03
光滤波技术
总结词
光滤波技术用于滤除波分复用信号中的噪声和干扰，提高信噪比。
详细描述
光滤波技术利用光学干涉和衍射等原理，实现对特定波长信号的选择性通过或滤 除。在波分复用系统中，不同波长的光信号可能受到不同程度的噪声干扰，光滤 波技术能够实现对各波长信号的精确过滤，提高信号的纯净度和可靠性。
光检测技术
调制器用于将不同波长的光信号调制 到不同的频率上，以便在信道中实现 有效的复用。
发射机通常包括调制器、放大器和滤 波器等组件，以确保输出光信号的质 量和稳定性。
放大器用于放大输出光信号的功率， 以确保信号在传输过程中具有足够的 能量。
信道
信道是波分复用系统中光信号 传输的媒介，通常采用光纤作
为传输介质。
要点一
总结词
光检测技术用于将接收到的光信号转换为电信号，便于后 续处理和分析。

波分基本原理课件

波分基本原理课件

频分复用
总结词
将频率划分为若干个小的频段，并在不同的频段内传输不同的信号。
详细描述
频分复用是一种将频率划分为若干个小的频段，并在不同的频段内传输不同的信号的技术。它通常被 用于模拟通信系统中，可以将多路信号合并为一路信号进行传输。频分复用技术的主要优点是实现简 单、可靠性高、抗干扰能力强等。
码分复用
光检测技术
要点一
直接检测器
利用光电效应将光信号转换为电信号，通过电路处理实现 信号检测。
要点二
干涉型检测器
利用干涉原理将光信号转换为电信号，具有高灵敏度、宽 动态范围等优点。
06
波分系统的应用与发展趋 势
现有波分系统的应用
电信领域
利用波分复用技术，将多个不同 波长的光信号在同一光纤中进行 传输，以增加传输容量和减少光
更加灵活和智能 未来的波分系统将会更加灵活和智能，能够更好地适应不 同的应用场景和需求，同时具备自我修复和自我优化等功 能。
融合其他先进技术 未来的波分系统将会融合其他先进的通信技术，如光量子 计算、光子芯片和人工智能等，以实现更高效、更可靠和 更智能的数据传输。
感谢您的观看
THANKS
02
波分技术的原理
基于光的干涉和衍射原理，当不同波长的光波在相同的光纤中传播时，
会发生干涉和衍射现象，从而形成叠加和分离的效果。
03
波分复用技术
波分复用技术是一种利用波分原理实现多路信号并行传输的技术，它将
不同波长的光波组合在一起，通过同一束光纤进行传输，实现高速、大
容量的数据传输。
波分技术的历史与发展
05
波分系统的关键技术
激光技 术
半导体激光器
利用半导体材料产生激光，通过 调制信号控制输出光功率，实现 高速调制。

60分钟学会波分基本原理

60分钟学会波分基本原理

(波分)就是分、合各种光(波长)
WDM波分复用就是将不同颜色的“光”(波长)在同一根光纤中传输，就像我们 看到的 赤橙黄绿青蓝紫 七色 混合成一种白色在传输一样
光纤
DEMUX MUX
非本站点落地业务，直接穿通
光功率或OSNR不够，中继一下
OTU1
光纤
OTU2
OTU3
本站点落 地业务
一根光纤分出 多路波长
目录
1 WDM原理 2 WDM的系统受限因素和补偿 3 WDM系统的主要构成 4 OTN技术简介
WDM的受限因素有哪些呢？
功率与OSNR
色散容限
PMD
非线性效应
光纤衰耗系数随波长变化曲线（损耗谱）
波长不同，损耗不同：850nm/1310nm/1550nm通常简称第1/2/3窗口； 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰（Water Peak）； ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U等6个波段； 容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小！
波分技术基础原理
课程介绍
• 内容简介：
• 主要向合作伙伴介绍WDM&OTN技术原理
• 课程面向对象：
• 合作伙伴售前L2、L3人员
• 课程目标：
• 通过本课程， 合作伙伴可以了解到WDM原理、WDM系统受限因素及补 偿、WDM系统的主要构成，以及OTN基本原理、基本特性以及关键特性 和相关产品
• 版本信息：
3 没有独立的监控信道
常用的光监控信道（OSC）波长为1310nm。但是1310nm是CWDM的一个波道 每一个站点损耗3dB（合入、分出OSC波长）
DWDM优势
超大容量（40/80/96/120波，单波2.5G-10G-40G-100G-400G600G-800G-…）

波分技术原理

波分技术原理

○ ● ○
1480nm 光子 980nm 光子 1550nm 光子 ○ ●
但从WDM角度上说，色度色散有利于克服光纤的非线性造成的信道间干扰，如FWM和XPM。
需要辨证的看待色度色散的影响。
Page 16偏振模色散（MD） 由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称 偏振模色散，它也是光纤的重要参数之一。
引起偏振模色散的因素是随机产生的，因而偏振模色散是一个随机量。
决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗
WDM中信号光窗口范围
波段 说明 范围（nm） 带宽（nm）
O波段
E波段
原始
扩展
1260~1360
1360~1460
100
100
S波段
C波段
短波长
常规波长
1460~1525
1525~1565
65
40
L波段
U波段
长波长
超长波长
1565~1625
1625~1675
光调制器对恒定光源发出的高稳定激光根据电调制信号以“允许”或者 “禁止”通过的方式进行处理，而在调制的过程中，对光波的频谱特性不 会产生任何影响，保证了光谱的质量，适用于高速率、长距离传输。 常用的间接调制有两种：电吸收调制光源和M-Z光源
电吸收调制光源（EA）
优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长
第一章 波分复用技术概述 第二章 WDM 的传输媒质 第三章 DWDM的关键技术
光纤的结构
涂层 包层 d2 d1 纤芯 包层 涂层 n2 n1 n2
光纤的结构
单模/多模光纤
随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因 此光纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤 ： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以 几十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多 模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右； 当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与 光信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的 高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径 较细，通常直径为5~10um； 从光纤的外观上来看，两种光纤区别不大，包括塑料护套的光纤 直径都小于1mm； 波分系统里用的都是单模光纤

波分技术原理

波分技术原理

O ODU O P T A U 光终端设备
光转发单元 （OTU）
光合波器 （OMU）
光前臵放大器（OPA）
光分波器 （ODU）
光功率放大器（OBA）
17
光转发单元 （OTU）
波分设备系统组成- OADM
完成任意波长光信号具体业务的上下
λ 1…λ n OADM
λ 1…λ n
λ a…λ b
λ a…λ b
ATM
9
IP
IP
SDH SDH
IP
内容提要
WDM技术发展历程 DWDM系统分类及组成
DWDM系统关键技术
DWDM系统设计要素
WDM新技术
10
WDM系统的分类
以信道速率分类：2.5Gbit/s、10Gbit/s及混合速率 以信道间隔分类：粗波分、密集波分、超密集波分 以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、 IP或混合业务 以信道数分类：8、16、32、40、160l等 以总容量分类： 80Gbit/s、 160Gbit/s、 400Gbit/s等 以传输方向分类： 单纤单向和单纤双向系统等 以网络功能分类：骨干网(核心网)、区域网(本地网)、城域网 以系统接口分类：集成式或开放式系统
网络带宽 容量的需求
2
大容量传输技术
空分复用 SDM(Space Division Multiplexer) 时分复用 TDM(Time Division Multiplexer) 波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexer) l1 l2 lN OTDM, 光孤子技术…... TDM和WDM技术合用
温度波长 控制电路
驱动电流
DFB 激光器
马赫策恩德或 电吸收调制器
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近红外区域：780 ~ 2526nm范围内的电磁波 WDM使用的波长范围：1260 ~ 1611 nm
肉眼勿看，安全第一 ！
禁止用眼直接观察光口，避 免激光伤害眼睛
波分复用：Wavelength-Division Multiplexing
把工作在不同载波波长上的多路光信号复用进一根光纤中传输，并能够 在接收端实现各信道分离的光通信系统称为波分复用系统。
波分技术基础原理
课程介绍
• 内容简介：
• 主要向合作伙伴介绍WDM&OTN技术原理
• 课程面向对象：
• 合作伙伴售前L2、L3人员
• 课程目标：
• 通过本课程， 合作伙伴可以了解到WDM原理、WDM系统受限因素及补 偿、WDM系统的主要构成，以及OTN基本原理、基本特性以及关键特性 和相关产品
• 版本信息：
合波后 连接OTU板线路侧 的信号
OADM 功能 MUX+DEMUX 但是一次性上下的波道数量较少
WDM引入的初衷是替代光纤
• 业务提升，部署的光纤会很快就用完。
• 例如：原来部署了6芯的光缆，DSL 数据业务用了一对，SDH又用了 一对，还要留一对预留。现在宽带上网的人多了，要增加DSLAM， 可是没有光纤资源了，该怎么办呢？
…
OTU3 λn
光缆
WDM 把光纤 资源释放 出来了！
DSLAM
纤芯（6芯）
WDM 还能完成可靠保护、故障定位
WDM 能完成性能监测（如：光功率、误码指示等）。在出现故障情况下，可识别链路 的故障是由光纤物理故障引起，还是由设备（SDH、路由器等）引起的。
WDM可以提供多少波长？相当于多少根光纤？
1571nm
P.10 距离，P.12光口参数
DWDM标准：C波段40波或80波
主流DWDM应用集中在C波段（ C波段衰减最小）
注：黄色区域是40波的中心波长
PS: 由于DWDM相邻中心波长数值差为100GHz，所以 DWDM的波长常以 Hz 为单位 进行说明。 而CWDM相邻中心波长数值差为20nm，所以CWDM的波长常以 nm 为单位 进行说明。
目录
1 WDM原理 2 WDM的系统受限因素和补偿 3 WDM系统的主要构成 4 OTN技术简介
WDM的受限因素有哪些呢？
功率与OSNR
色散容限
PMD
非线性效应
光纤衰耗系数随波长变化曲线（损耗谱）
波长不同，损耗不同：850nm/1310nm/1550nm通常简称第1/2/3窗口； 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰（Water Peak）； ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U等6个波段； 容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小！
光学的可逆性
1）白光能分解成不同颜色的单色光； 2）单色光可以复合为白光；
为什么可以把白光分开？
各色光以不同角度折射，结果就被分开成颜色光谱。 折射率与 波长 相关。波长越小折射率越大。
(波分)中的光(波长)肉眼不可见
WDM中的光位于“近红外”区域，肉眼不可见
WDM
“彩光”是什么？
WDM系统采用的各种光的 波长都是不同的，也就是特 定标准波长。为了区别于 SDH等系统的普通波长，有 时把WDM系统的波长称为 “彩光” (Colored)，而称 普通光系统的光接口为“黑 白光口” （Grey）
色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示， 单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMD来表示，单位是ps/km1/2 （km1/2 即 km ）
色度色散
1310nm 波段
S 波段
C 波段
L 波段
G.655 G.652 G.653
C波段色散量 1～6 (ps/nm*km) 17～20 (ps/nm*km) 0~3.5 (ps/nm*km)
缺点： 增益区间固定受限 增益不平坦性 光浪涌问题
优点： 灵活的增益区间 结构简单 利用了非线性效应 低噪声特性
缺点： 高泵浦功率 低能量转换效率 成本较高
OSNR
OSNR（Optical Signal Noise Ratio ）：光信噪比
光信噪比的定义是在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。 光信号的功率一般取峰值，而噪声的功率一般取两相临通路的中间点的功率电平。 光信噪比是一个十分重要的参数，对系统有重要意义。 对于带有ＥＤＦＡ前置放大器的系统而言，接收机内噪声的主要来源是EDFA放大器引入的。
传统CWDM: 能用，但已不是主流技术
1 常用为8波系统，每波低于2.5Gbps
单波长带宽：支持2.5G (STM-16) 单波长容量：2.5G波长支持 2*GE 系统容量：8波
2 无法使用放大器，传输距离<80km
普通掺铒光纤放大器（EDFA）的放大带宽只有约35nm（1530~1565nm）， 无法覆盖CWDM如此宽广的区域
稀疏波分技术(CWDM)
密集波分复用技术 (DWDM)
Band C
Fiber G.652 / G.655
Band L
1530
1565
1610/162l5[nm]
Loss (dB)
80波，50GHz间隔
0d 0 B -5 -1-100
-1 5
-2 0
-20
-2 5
-3 0
-30
-3 5
-4 0
-40
G.655光纤截止波长1450nm
G.655a光纤的截止波长1430nm，可开通8波。LEAF光纤的截止波长1470nm，无法开通8波系统。
国内CWDM标准：4波和8波
国内标准只对4通道和8通道系统作了技术规范
实际已铺设的光纤的“水峰”限制，E波段不能被应用； O波段由于缺少实用的器件，以及10G使用该波段等限制，难以应用； 业界目前实用的是 S+C+L 三个波段的8个波长; 4通道指的是靠近1550nm窗口的4个波长：1511、1531、1551、
1 O：光处理
接收输入的光信号
3 O：光处理
调制成WDM波长输出
2 E：电路处理
λ
处理输入信号，
映射到OTN帧中
客户侧 光接口
WDM 线路光口
4路光信号转换成 1路WDM彩光波长
其次，将各种波长的光合入到一根光纤
OTU1 OTU2
光纤
OADM
Optical Add & Drop Multiplexing (光分插 复用)
从线路上下特定的波长，其它波长
保持穿通状态！
合波后 连接OTU板 的信号 线路侧
DA
λ1
MUX & DEMUX
Optical Multiplexing & De-multiplexing 光复用和光解复用。 MUX： 把多个波长合入到一根光纤上进行传送 DEMUX: 从光纤中解出各个波长
MUX: 一次性把全部波长都合进去！ DEMUX: 一次性把全部波长都解下来！
饱和输出功率 (dBm) YDFA
PDFA TDFA
EDFA
40
30
Raman放大器
20
10 0 1800
1200
1400
波 长 (nm)
1600
EDFA：掺铒光纤放大器 TDFA：掺铥光纤放大器
PDFA：掺镨光纤放大器 YDFA：掺镱光纤放大器
光放大解决了多波长传输的问题
(EDFA)
优点： 耦合效率高 能量转换效率高 增益高、噪声指数较低、输 出功率大 良好的增益稳定性
光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分 和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色 散。
光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散： 模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中； 色度色散（简称CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散； 偏振模色散（简称PMD）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而 引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿；
光信噪比的计算示意
提高系统OSNR值的方法
提高系统信噪比
RAMAN放大技术 采用低噪声的前置放大器+高增益的功率放大器
降低系统对信噪比的要求
新的码型技术，不同的单波速率、码型，门限不同 前向纠错编码技术，G.709 FEC提升OSNR 5-6dB ，AFEC提升7-9dB
光纤中的色散特性（CD/PMD）
• WDM 按照系统波长数量的多少，可以分为 CWDM 和 DWDM
• CWDM：Coarse WDM，粗波分 • DWDM：Dense WDM，密集波分
20nm
λ1
λ2
λ3
λ4
Hale Waihona Puke CWDM 常用为8波CWDM系统 相邻中心波长间隔很粗：20nm
0.8nm
……
λ1 λ2
……
λ40
DWDM 40波系统: 相邻中心波长间隔很密（0.8nm） 80波系统: 相邻中心波长间隔为0.4nm
CWDM（粗波分），常用的为8波系统
• ITU-T 694.2 定义的18个CWDM 波长，波长间隔达到20nm
1）衰减太大， 一般不使用 2）产业链少， 供货周期长
考虑实际铺设 的光纤的“水 峰”限制，E 波段不能被应 用
G.652a、G.652b光纤在 E 波段的水峰？
城域内敷设的大部分都是常规G.652a光纤，制造过程中由于提纯不足，引入了水分，OH- （氢氧根离 子）大量吸收光波能量，这时1385nm处光纤衰耗飙升到2dB/km，基本不可用。 2001左右发明的G.652c光纤（“全波光纤”，也称“低水峰光纤”），才能消除水峰的影响。