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DWDM替代技术：空分复用提升光纤传输能力DWDM替代技术：空分复用提升光纤传输能力为了提升单根光纤的传输能力，人们已经提出了密集波分复用(DWDM)的一种替代技术--空分复用(SDM)技术，该技术使用多芯光纤或少模光纤(few-mode fiber，FMF)。
FMF是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输并行数据流的光纤。
理想情况下，FMF的容量与模式的数量成正比。
然而，为了延长传输距离，需要使用少模光纤放大器。
不同于那些用于自由空间光通信和高功率激光应用中的放大器，少模光纤放大器具有可控的与模式相关的增益，以确保所有的SDM信道均被优化。
目前，美国中佛罗里达大学美国光学与光子学院(CREOL)和NEC 美国实验室的研究人员，已研究出一种在少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)中控制模态增益，以提高模分复用光通信网络可行性的方法。
[1]控制模态相关增益模态相关增益(MDG)是激活掺杂离子的浓度分布、泵浦光以及信号光的横向强度分布之间的交叠积分的函数。
通过光纤设计来控制掺杂离子分布和信号强度分布，可以调谐模态增益。
在掺杂光纤制作完成后，可以通过控制泵浦的模式内容来实现MDG的动态控制。
少模掺铒光纤放大器由15米长的少模掺铒光纤构成，其掺杂纤芯芯径为16?m，支持1550nm附近信号波长的两种模式群-LP01(s)和LP11(s)，以及980 nm附近泵浦波长的四种模式群-LP01(p)、LP11(p)、LP21(p)和LP02(p)。
在像LP11(s)、LP11(p)和LP21(p)这样的模式群中，具有相同传播常数的简并模式的两种类型，可以通过它们角度依赖性的奇偶性，定义为偶数模式和奇数模式(如图)。
图：图中给出了少模光纤放大器的泵浦光和信号光的模式强度分布(左图)，以及它们沿x轴的归一化强度分布(右图)。
Normalized intensity (a.u.)：归一化强度(a.u.)为了展示利用放大器装置进行MDG控制，采用空间滤波器(模式转换器)和光学可变衰减器(OVA)将泵源光源分成N路，以产生N个泵模模式。
DWDM 系统光信噪比计算的改进方法1 光放大器噪声理论1.1 光放大器的噪声系数首先简单介绍光放大器的噪声系数的测量和计算，然后通过噪声系数计算光放大器产生的噪声。
光放大器噪声系数的完整公式为： MPI SP SP ASE NF NF G1BG P NF ＋-++=hv在一般情况下，后两项都可忽略不计，于是有：G1BG P NF ASE +=hv公式右边第一项是信号和ASE 噪声的拍噪声，第二项是散粒噪声。
这也是目前所有光谱分析仪在光域（内插减源法、时域消光法、偏振消光法）进行光放大器噪声系数测量的经典公式。
h 为普朗克常数，v 为光信号的频率，B 为噪声带宽0.1nm 转换为Hz 单位, B hv 对应的dBm 功率即为-58dBm 。
噪声包含放大过程中产生的自发辐射噪声ASE P 和放大的源噪声SSE P G ⨯。
为方便理解各物理量的含义，下图给出了相关示意图。
输入光图1 光放大器噪声示意图为了精确测量光放大器的噪声系数，需要采用内插减源法计算出ASE P ，例如安藤的AQ6317光谱分析仪。
而安立的MS9720，在输入信号的光信噪比较高时尚可精确测量光放大器的噪声系数，因为在光信噪比较高时可忽略放大的源噪声SSE P G ⨯，但在输入信号的光信噪比较低时其噪声系数测量结果就很离谱了。
1.2 光放大器的等效噪声模型WDM 系统光信噪比计算的中间步骤需要计算噪声功率n P ，SSE ASE n P G P P ⨯+=，其中SSE P 可根据输入信号功率及相应的输入光信噪比计算得出，而ASE P 可根据光放大器的噪声系数得出。
下图是光放大器的等效噪声模型：ASEBG G NF P ASE hv ⨯⨯⎪⎭ ⎝-=图2 光放大器的等效噪声模型因为通常情况下有：G1NF >>，所以在ASE P 计算过程中省略散粒噪声G1，光放大器的等效噪声简化模型为下图。
注1）在增益较低的EDFA 或DRA 的噪声计算中不能省略G1；注2）下图中ASE P G ⨯才是光放大器在放大过程中产生的ASE 噪声。
编号：审定成绩：xx大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：移动40×10G DWDM优化设计学院名称：通信与信息工程学院学生姓名：xx专业：通信工程班级：0111011学号：xx指导教师：xx答辩组负责人：填表时间：年月重庆邮电大学教务处制摘要通信技术的发展给人们带来的便利是我们不曾预想的，数据传输速率的发展也是我们不曾想到的。
但是我们能够满足于现状吗？答案当然是否定的。
人们还在不断地探索，不断地追寻新的技术以使得整个通信行业取得更加迅猛的发展。
光纤通信正是现如今大家研究的一个重要方向。
光在光纤中能够实现全反射，能够极大地减小信号的衰减。
在这个特性的基础上人们研究了各类光纤技术来实现高速传输，其中密集波分复用（DWDM）技术就是其中的典型代表。
DWDM技术是在波分复用（WDM）技术的基础上演化而来的，WDM技术是利用不同光波的波长不同的特点在同一根光纤中复用多路波长，而DWDM技术就是指其波长间的距离较短，一般为8nm的整数倍。
中国移动重庆分工司早前在重庆到潼南县之间建设了一条32×2.5G容量的DWDM系统，但是由于近年来整个通信行业的发展以及人们对速率需求的不断增长导致系统已无法满足人们的需要，因此对其进行优化升级就显得非常必要了。
此次的优化升级主要是考虑容量以及其他相关方面的因素对其进行改造，此外考虑到成本，我们主要是在原有系统的基础上对其进行优化升级。
最后综合各个方面因素的考虑要将其升级到40×10G的DWDM系统。
最后针对优化升级系统的可用性以及其他相关方面的质量,我们还需要对设计的优化升级方案进行软件仿真以得到更加准确的性能参数。
【关键字】密集波分复用DWDM 优化升级40×10G 系统仿真ABSTRACTDevelopment of communications technology brings convenience to people is that we never expected, but also the development of data transmission rate we did not think of.But we can be satisfied with the status quo it? The answer of course is no. People are continuing to explore, to pursue new technologies to make the entire communications industry to achieve more rapid development.Nowadays optical fiber communication is an important research direction for everyone.Light reflection can be achieved in the fiber and it can greatly reduce signal attenuation.On the basis of the characteristics and people can study the various types of fiber-optic technology to achieve high-speed transmission.Dense Wavelength Division Multiplexing technology is one of the typical.WDM technology is on the basis of the DWDM technology evolved.WDM technology is the use of different light characteristics at different wavelengths multiplexed in the same fiber wavelength multiplexer.And DWDM technology is that the distance between different wavelengths is short, typically an integer multiple of8nm.China Mobile of Chongqing division has built a 32 × 2.5G capacity DWDM system between Tong Nan and Chongqing. Since the development of the telecommunications industry in recent years, as well as people throughout the growing rate of demand led system has been unable to meet people's needs,therefore, to optimize the upgrade is very necessary.The major considerations in upgrading are the capacity and other related aspects to its transformation.Also taking into account the cost factor, we have to optimize and upgrade the system on the basis of legacy systems. Finally, taking into account all aspects of the factors, that will upgrade to 40 × 10G DWDM systems.Finally, for the optimization and upgrading of system availability as well as other relevant aspects,it also need to design software program to obtain a more accurate simulation of the performance parameters.【key words】Dense Wavelength Division Multiplexing DWDM Upgrading40×10G System Simulation目录前言 (1)第一章DWDM波分系统 (3)第一节 DWDM系统的发展现状 (3)第二节 DWDM技术的基本原理 (3)一、DWDM原理基本概述 (3)二、DWDM系统的物理拓扑结构 (5)三、DWDM系统的网元 (6)四、DWDM系统的传输方式 (7)第三节本章小结 (8)第二章 DWDM系统的相关技术 (9)第一节光放大技术 (9)一、非线性光纤放大器 (10)二、半导体光放大器 (10)三、掺杂光纤放大器（掺铒光纤放大器） (10)第二节光合波与分波技术 (12)一、光合波与分波技术的性能指标 (13)第三节节点技术 (13)一、光分插节点 (13)二、光交叉连接节点 (14)第四节克服色散技术 (15)一、光纤色散 (15)二、色散的分类 (16)第五节补充关键技术 (18)第六节本章小结 (20)第三章网络现状及优化升级 (21)第一节概述 (21)第二节当前网络基本情况 (21)一、当前网络 (21)二、网络需求分析 (22)三、色散因素影响 (23)第三节优化升级方法 (23)一、优化升级网络 (24)二、优化升级后波道配置 (25)三、色散补偿方案 (26)第四节本章小结 (26)第四章 DWDM系统仿真测试 (28)第一节概述 (28)第二节OptiSystem相关介绍 (28)第三节系统仿真 (28)一、OptiSystem软件简单介绍 (29)二、40×10G DWDM系统软件设计 (29)三、仿真结果分析 (32)第四节本章小结 (36)结论 (37)一、论文总结 (37)二、进一步研究工作 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)一、英文原文： (40)二、英文翻译： (48)前言随着整个社会对信息量需求的大幅增加，传统的传输线路已经无法满足时代进步的需求，必须通过改善整个通信网来扩容。
常见的DWDM传输解决方案方案一，一、贵方需求：1、广州——深圳新建8路10G通道，途径莞城、塘厦；2、其中广州至莞城新建1路10G通道，莞城至深圳新建1路10G通道；3、塘厦为中继站点二、解决方案：1、16*10G DWDM系统传输示意图：2方案说明1）考虑扩容，按40×10G满波设计，XFP按40km2）光缆衰耗按所给数据计算（已包含连接损耗和插入损耗）。
3）链路光功率计算：单向：XFP单波发光功率按0dBm（-2～3dBm）计算，满波16ch合计光功率约12dBm（10～15dBm），经过MUX后，进入BA的光功率约6dBm，BA增益12dB，最大总输出光功率16dBm。
中间经过2级EDFA 放大，第一级EDFA增益30dB，最大总输出光功率16dBm。
第二级EDFA增益20dB，最大总输出光功率16dBm，进入接收端PA的总光功率约-2dBm，PA增益10dB，最大总输出光功率10dBm，单波输出功率为-8dBm，保证XFP的接收光功率在合理范围内。
反向：经计算，接收端单波功率为-6dBm，保证在XFP灵敏度范围内4)链路色散计算：G.652光纤,总长度224km，选用40km的XFP模块，总补偿量200km。
5)系统OSNR计算（简易）：单段OSNR1=58+4-6-27-10log3=25dB＞24dB，满足设计规范。
3、方案优势◆利用DWDM，把多路10G业务复用在一根光缆上传输，保证带宽的同时，大大节省光缆资源；◆波分设备采用模块化设计，有源无源分开，扩容方便◆OEO采用3R设计，可对信号进行整形、放大时钟再定时，保证信号不失真◆支持不同业务接入SDH、PDH、CATV、以太网、语音数据等，兼容不同厂家设备◆设备提供1+1热备份电源，提高了设备的稳定性，具备强大的网管功能，可实现远程网管，实现在线实时业务监测，方便维护方案二，一、贵方需求：上东、西郊、新城开通工作波道和保护波道各1*10G至中盟机房，确保每个站点的业务成环保护，以后发展的业务都在这四个机房汇聚。
WDM-PON传输技术优化WDM-PON传输技术优化随着宽带接入需求的不断增长，光纤通信技术在互联网普及化过程中发挥着重要的作用。
随之而来的是对光纤接入网络性能的不断追求。
在光纤接入网络中，WDM-PON (Wavelength-Division Multiplexing Passive Optical Network，波分复用无源光网络)作为一种新兴而高效的解决方案，不断受到学术界和工程界的关注。
WDM-PON技术是一种基于波分复用技术的无源光网络，其通过将不同的波长透明传输在同一根光纤中，实现了高带宽、长传输距离和可伸缩性等特点。
然而，WDM-PON也存在一些问题，如光功率损耗、光信号互干扰和光波长的管理等，影响了其在实际应用中的性能。
因此，如何对WDM-PON传输技术进行优化变得至关重要。
首先，光功率损耗是WDM-PON优化的重要问题之一。
在光纤传输中，光功率会随着传输距离的增加而衰减，从而降低信号的质量。
为了减小光功率损耗，可以采用增加发送功率和增加光纤损耗补偿的方法。
通过增加发送功率，可以提高信号的传输距离和质量。
而增加光纤损耗补偿则可以通过在系统中引入特殊的器件来平衡光纤的损耗，从而提高信号的传输效果。
其次，光信号互干扰也是WDM-PON传输技术需要解决的问题之一。
在WDM-PON系统中，由于不同波长光信号在同一根光纤中传输，会产生互干扰现象，导致信号质量下降。
为了避免光信号互干扰，可以采用不同的波长隔离技术。
例如，使用窄带光滤波器来过滤波长重叠的光信号，减小互干扰的程度。
另外，通过对光纤中不同波长的光信号进行制衡，使它们在光纤中的传输距离差距尽量减小，减少互相干扰的可能性。
最后，WDM-PON系统中的光波长管理也是需要优化的一项内容。
由于WDM-PON的光波长数量较多，光波长的分配和管理变得复杂。
为了提高系统的可管理性和可控性，可以采用自适应波长分配和动态波长调度等技术。
自适应波长分配可以根据实际需求，动态调整光波长的数量和分配情况，充分利用光纤资源。
现有网络：A市——B市，距离300km，采用14芯光缆，点对点传输7路10G以太网业务；
状况：由于数据增长比较快，现有传输已不能满足大数据传输需求，需新增8路10G业务，但光缆纤芯资源不足，需要在现有网络上进行网络改造，实现扩容需求；
解决方案：
光路科技采用DWDM波分传输系统，进行网络改造，在2芯光缆上实现15路业务同时传输，保证原有7路10G业务的同时，实现8路10G业务升级扩容；
解决方案拓扑图：
改造前后对比
改造前支出：
1、14芯光缆，按每芯300元/km月租计算，14芯300km光缆月租为126W元；
2、所用放大色散补偿设备为28套，每套10W元计算，共需280W元；
3、传输容量，单路容量为10G，14芯光缆共计70G，无法扩容；
改造后收益：
1、节省光缆：只需2芯光缆，按每芯300元/km月租计算，300km光缆月租为18W元，节省108W元/月；
2、节省放大色散补偿设备：只需放大色散补偿设备4套，每套10W元计算，共需40W元，节省240W元
3、超大容量：工程所采用的40×10Gb/s DWDM传输系统是一种超大容量的密集波分复用光传输系统，总容量可达400Gbps，是当前大数据传输扩容的最优的解决方案。
4、节省维护成本：节省24套设备，节省机房空间、维护方便；。
100G DWDM 优化OSNR的技术2009年以来40G DWDM已开始在中国规模部署，随着宽带中国、网络提速等战略的实施，发达省份的骨干传输带宽资源已几乎在这快速发展的3年中而消耗殆尽，部分运营商在第二平面建设方案是基于40G技术还是100G DWDM技术而举棋不定。
2011年欧美运营商在云计算、IDC互联、移动互联网等业务的驱动下规模部署100G 技术，毫无疑问为100G 的商用产生了多米诺骨牌效应。
2012年Q1伊始，国内三大运营商分别启动详细的实验室和现网测试，业界也逐步将注意力从为什么建设100G转移到怎么建设100G。
OSNR，这个DWDM系统最典型也最复杂的指标，也继PDM-DPSK码型归于统一之后成为新的热点。
与40G各种型来差分应用场景不同的是，统一码型和统一调整方式的100G DWDM留给厂商进行各自优化的空间并不大，只有接收侧的AD高速数模转换、DSP的软件算法以及FEC 编解码深度。
与工程设计相关的显性指标，就体现在背靠背OSNR（BOL和EOL）、OSNR 和系统代价、FEC纠错能力、色度色散和偏振模色散补偿值上。
一：B2B OSNR 的优化。
工程实践往往和实验室测试有较大差距。
在建议的1 dbm的发送功率下，第一代100G 系统的B2B 仿真数据维持15-16db. 在7% 线路开销的112Gbit/s PDM-QPSK相干系统中，在误码率为2E-3这个阈值下，B2B OSNR性能的离线数据最佳结果为14.78DB。
也有厂商离线测试结果在15-16 db。
由于仿真系统一般采用计算机阵列的离线处理，一般认为商用系统上性能会比仿真结果大1.5DB。
原因在于离线处理为获取最佳的B2B OSNR性能而忽略考虑算法本身的复杂度，但是在线DWDM处理系统必须考虑算法复杂度限制，性能必然有所劣化。
基于以上仿真结果，即使退而使用15-16db的指标，其与40G 系统的背靠背门限分别为13DB或14.5DB不小的差距。
