光纤通信系统波分复用系统WDM

wdm系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握WDM（波分复用）系统的基本原理与结构；2. 学习并了解WDM系统在光纤通信中的应用及其优势；3. 掌握WDM系统中涉及的关键技术，如波长分配、光调制等。

技能目标：1. 能够分析WDM系统的运行过程，并进行简单的系统模拟；2. 学会使用相关软件工具进行WDM系统的设计与优化；3. 能够运用所学的知识解决实际通信问题，具备一定的实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对光纤通信领域的兴趣，激发其探究精神；2. 增强学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力；3. 培养学生关注国家通信产业发展，认识到科技对社会进步的重要性。

课程性质：本课程为通信原理与实践课程，旨在帮助学生掌握WDM系统的基础知识，提高实际操作能力。

学生特点：学生为高中年级，具备一定的物理基础和逻辑思维能力，对通信技术有一定了解。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用与创新能力培养。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来的学术和职业发展奠定基础。

后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，以确保课程目标的实现。

二、教学内容1. WDM系统基本原理- 波分复用技术的概念与分类；- 光纤通信中WDM技术的应用；- WDM系统的基本结构与工作原理。

2. WDM系统关键技术- 波长分配与波长转换技术；- 光调制与解调技术；- 光放大器与光纤技术。

3. WDM系统设计与优化- WDM系统设计原则与方法；- 光网络设计与优化软件工具的使用；- 系统性能评价与故障排查。

4. 实践操作与案例分析- 搭建简单WDM系统实验平台；- 分析实际通信案例，运用WDM技术解决问题；- 针对特定场景进行WDM系统优化设计。

教学内容安排与进度：第一周：WDM系统基本原理及光纤通信应用；第二周：WDM系统关键技术；第三周：WDM系统设计与优化；第四周：实践操作与案例分析。

【业界新技术】1．光波分复用系统(WDM)技术要求【RPR专栏】1．新一代光环城域网——弹性分组环2．For personal use only in study and research; not for commercial use3．4．城域网新标准：弹性分组环RPR【业界新技术】光波分复用系统(WDM)技术要求（2003-07-31 通新世界）一、引言在过去几年中，WDM技术使得光纤丰富的带宽资源得以开发利用。

然而，2.5Gbit/s 或10Gbit/s的WDM信号经过400-600km传输后，还需要进行电再生中继。

整个系统结构复杂，成本昂贵。

如何在实现全光传输的前提下，降低传输成本，延长传输距离，是一个急需解决的问题。

在超长距传输环境下，引入了许多新的技术，如采用喇曼放大器。

在传输过程中，进行波形管理、功率管理、色散管理，以及信号编码采用RZ编码和超强FEC等技术。

信号在无电中继传输的距离达到3000km，在实验室甚至达到了10000km。

鉴于国内外WDM技术发展迅速，1.6Tbit/s与800Gbit/s的WDM设备已经有商用化产品，并在干线网络上有实际应用。

为了给研制和运营部门提供技术依据，在以往WDM标准基础上，制定了《光波分复用系统(WDM)技术要求——1.6Tbit/s部分与800Gbit/s部分》。

二、光波分复用系统(WDM)技术标准介绍我国于1997年在省际干线(西安－武汉)引入第一条WDM系统(Lucent公司的8*2.5Gbit/s系统),从此揭开了WDM系统在中国大规模应用的序幕，WDM技术系列标准的研究和制定也正式开始。

1999年，我国第一个针对WDM技术的标准——《光波分复用系统总体技术要求暂行规定》(YDN120--1999)正式发布，标准中对8*2.5Gbit/sWDM系统及16*2.5Gbit/sWDM系统的技术要求进行了规范。

2000年，发布了《光波分复用系统(WDM)技术要求——32*2.5Tbit/s部分》(YD/T1060--2000)。

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。

每一个信号通过数据（文本、语音、视频等）调制后都在它特有的色带内传输。

WDM能使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能够支持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。

由密集波分复用器组成的合波和分波部份是系统的大体组成之一，它直接决定了系统的容量、复用波长稳固性、插入损耗大小等性能参数的好坏。

密集波分复用器还能够衍生为其它多种适用于DWDM的重要功能器件，如波长路由器——用于宽带效劳和波长选址的点对点效劳的全光通信网络；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，因此关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要紧有以下几种：介质膜滤光片、光纤光栅、阵列波导光栅、M-Z干与仪和F-P标准具等。

DWDM（密集波分复用）无疑是现今光纤应用领域的首选技术，但其昂贵的价钱令很多手头不够宽裕的运营商很是迟疑。

有无或能以较低的本钱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，它们的区别要紧有二点：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”称号的不同就由此而来；二、CWDM 调制激光荣用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。

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波分复用技术1 绪论本论文主要研究的是WDM波分复用技术，其中包括WDM技术的产生背景，WDM 的基本概念和特点，WDM的关键技术，WDM的网络生存性，WDM技术发展现状及发展趋势等，下面将分别从以上几个方面讨论。

2 WDM技术产生背景随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。

信息时代要求越来越大容量的传输网络。

近几年来，世界上的运营公司及设备制造厂家把目光更多地转向了WDM 技术，并对其投以越来越多的关注，增加光纤网络的容量及灵活性，提高传输速率和扩容的手段可以有多种，下面对几种扩容方式进行比较。

1. 空分复用SDM（Space Division Multiplexer）空分复用是靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。

在光缆制造技术已经非常成熟的今天，几十芯的带状光缆已经比较普遍，而且先进的光纤接续技术也使光缆施工变得简单，但光纤数量的增加无疑仍然给施工以及将来线路的维护带来了诸多不便，并且对于已有的光缆线路，如果没有足够的光纤数量，通过重新敷设光缆来扩容，工程费用将会成倍增长。

而且，这种方式并没有充分利用光纤的传输带宽，造成光纤带宽资源的浪费。

作为通信网络的建设，不可能总是采用敷设新光纤的方式来扩容，事实上，在工程之初也很难预测日益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。

因此，空分复用的扩容方式是十分受限。

2. 时分复用TDM（Time Division Multiplexer）时分复用也是一项比较常用的扩容方式，从传统PDH 的一次群至四次群的复用，到如今SDH 的STM-1、STM-4、STM-16 乃至STM-64 的复用。

通过时分复用技术可以成倍地提高光传输信息的容量，极大地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本，并且采用这种复用方式可以很容易在数据流中抽取某些特定的数字信号，尤其适合在需要采取自愈环保护策略的网络中使用。

时分复用的扩容方式有两个缺陷：第一是影响业务，即在“全盘”升级至更高的速率等级时，网络接口及其设备需要完全更换，所以在升级的过程中，不得不中断正在运行的设备；第二是速率的升级缺乏灵活性，以SDH 设备为例，当一个线路速率为155Mbit/s 的系统被要求提供两个155Mbit/s 的通道时，就只能将系统升级到622Mbit/s，即使有两个155Mbit/s 将被闲置，也没有办法。

波分复用系统（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是一种光纤通信技术，它利用光的不同波长来传输多个独立的通信信号。

波分复用系统的原理和特点如下：原理：
波分复用系统利用光的色散特性和光纤的低损耗特性，将不同波长的光信号同时传输在同一根光纤中。

在发送端，多个光源产生不同波长的光信号，然后通过光波分复用器将这些光信号合并成一个复合的光信号。

在接收端，通过光波分复用器将复合的光信号解复用为多个不同波长的光信号，然后通过光检测器将它们转换为电信号。

特点：
（1）高容量：波分复用系统可以同时传输多个信道，每个信道可以达到几十Gb/s甚至上百Gb/s的传输速率，大大提高了通信系统的传输容量。

（2）灵活性：波分复用系统可以根据实际需求灵活地配置不同数量和不同波长的光信道，使得光纤的带宽资源得到充分利用。

（3）低损耗：光纤对不同波长的光信号具有较低的损耗，因此波分复用系统的传输损耗较小，能够实现长距离的高速传输。

（4）互通性：波分复用系统采用标准化的波长间隔，不同厂家生产的设备可以相互兼容，提高了系统的互通性和可扩展性。

（5）可靠性：波分复用系统可以实现冗余备份，即使一个通道出现故障，其他通道仍然可以正常工作，提高了系统的可靠性和稳定性。

总之，波分复用系统通过将不同波长的光信号复用在一根光纤中，实现了高容量、灵活性、低损耗、互通性和可靠性的特点，是现代光纤通信系统中常用的技术之一。

光信息专业实验报告：WDM光波分复用器【实验目的和内容】1、了解WDM光波分复用器的工作原理和制作工艺,即熔融拉锥技术。

2、认识WDM光波分复用器的基本技术参量的实际意义，学会测量插入损耗、附加损耗、隔离度、偏振相关损耗等。

3、分析测量误差的来源。

【实验基本原理】1、波分复用技术（WDM）波分复用技术就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它能充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源。

在发送端经复用器(亦称合波器) 将不同规定波长的光载波汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器)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。

图1 波分复用系统图波分复用系统最大的优点是节约光纤。

它将原来需要多对光纤承载的系统复用在一对或一根光纤上传输，大大节约光纤的用量，对于租用光纤的运营商更有吸引力；其次ＷＤＭ系统结合掺铒光纤放大器，大大延长了无电中继的传输距离，减少中继站的数目，节约了建设和运行维护成本；波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关，可以承载多种业务，在现在多业务需求的运营环境下很有竞争力；利用ＷＤＭ技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。

根据我国实际应用情况，1310/1550nm两波复用扩容系统，980/1550nm、1480/1550nmEDFA 泵浦合波系统，1510/1550nm、1650/1550nm监控信道合波系统的使用都很广泛。

目前多波长波分复用器一般研制的产品都在1550nm区域，这是由于掺铒光纤放大器的需要，也是因为光纤在1550nm区域具有更小的损耗。

一个16路密集波分复用（D WDM）系统的16个光通路的中心频率（或中心波长）如表1所示，信道间隔为100GHz，0.8nm。

表1 16路D WDM 系统的中心频率和中心波长为了确保波分复用系统的性能，对波分复用器件提出的基本要求包括：插入损耗小，隔离度大，带内平坦，带外插入损耗变化陡峭，温度稳定性好，复用通路数多，尺寸小等。

WDM系统的分类WDM（Wavelength Division Multiplexing）系统是一种光纤通信系统，用于在单根光纤上同时传输多个不同波长的光信号。

根据不同的分类标准，WDM系统可以分为以下几种类型：1.基于波长数目的分类：o密集波分复用（DWDM）：DWDM系统在光纤上同时传输多个密集的波长，可以支持数十到数百个波长。

每个波长之间的间隔通常在0.8纳米到0.4纳米之间。

o分散波分复用（CWDM）：CWDM系统使用较宽的波长间隔来传输少量的波长，通常是几个或者多个，每个波长之间间隔在大约20纳米到40纳米之间。

2.基于工作模式的分类：o连续波模式（CW）WDM：CW-WDM系统中的每个波长都是持续发送的，适用于需要持续宽带传输的应用，如高速数据通信。

o次连续波模式（CCW）WDM：CCW-WDM系统中的波长采用分时的方式进行传输，适用于需要周期性传输数据的应用，如视频和音频传输等。

3.基于光信号的调制方式的分类：o直振幅调制（AM）WDM：AM-WDM系统中，不同波长的光信号通过直接调制光信号的振幅来传输。

o直相位调制（PM）WDM：PM-WDM系统中，不同波长的光信号通过直接调制光信号的相位来传输。

o联合振幅相位调制（APM）WDM：APM-WDM系统中，不同波长的光信号通过联合调制光信号的振幅和相位来传输。

4.其他分类：o正交频分复用（OFDM）WDM：OFDM-WDM系统将光信号转换为宽带频谱信号，通过正交频分复用技术将多个子载波分配给不同波长的光信号。

o光分组交换（OPS）WDM：OPS-WDM系统使用光分组交换技术，将光信号划分为分组，并通过根据目的地址将分组发送到目标波长。

这些分类方式主要是根据不同的特性和应用需求对WDM系统进行划分。

不同类型的WDM系统适用于不同的应用场景，能够满足不同的通信需求。

什么是WDM？WDM又叫波分复用技术是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，采用合波器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传人单模光纤。

在接收部分将再由分波器将不同波长的光载分开的复用方式，由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题，迎刃而解。

根据不同的波分复用器（分波器，合波器X可以复用不同数量的波长。

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与DWDM人们在谈论WDM系统时，常常会谈到DWDM（密集波分复用系统）。

WDM和DWDM 是同一回事吗？它们之间到底有那些差别呢？其实，WDM和DWDM应用的是同一种技术，它们是在不同发展时期对WDM系统的称呼，它们与WDM技术的发展历史有着紧密的关系。