２０１４年０３期 科技置向导 ◇科技论坛◇ ＷＤＭ光传输系统中色散补偿技术 张汶东 （中国电信集团公司沧州市分公司 河北沧州０６１００１） 【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数一一色散，以及Ｇ６５２光纤通信系统的色散补偿技术。文章还详细分析说明了各种补偿 技术原理，并比较其优缺点。最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。 【关键词】光通信系统；色散；色散补偿技术 ０．绪论 当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。ＥＤＦＡ（Ｉ￣Ｉ］掺 铒光纤放大器．是一种对信号光放大的一种有源光器件）的诞生是光 纤通信领域革命性的突破，它使长距离、大容量、高速率的光纤通信成 为可能．是ＤＷＤＭ系统ｆ密集型光波复用１及未来高速系统、全光网络 不可缺少的重要器件 ＿１其研发和应用．对光纤通信的发展有着重要的 意义 今天光缆网络已经遍布世界各地．光纤通信成为“信息高速公 路”的重要支柱。但是由于光纤本身具有传输损耗，使得光信号只能传 输不太远的距离就会衰减到接受机无法辨别的程度 从前光中继采用 “光一电一光”的方式进行光放大 ＥＤＦＡ的问世引起了光通信技术的一 场革命．在以光纤为传输媒体的邮电通信、有线电视以及计算机网络 的系统发挥着重要的作用。它的出现为１．５５ｕＩＴＩ波长窗口实现大容量、 长距离光通信创造了条件．并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的 解决。 然而，随着光传输系统中的传输速率的提高和信号传输带宽的增 加．色散问题日益显著 已经铺设的常规光纤规Ｇ．６５２线路的零色散 点位于ｌ－３１ｕｍ，在１．５５ｕＩｎ处时则具有较大的色散系数（１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ１， 光脉冲信号经过长途传输后，由于光纤色散值的积累引起脉冲展宽， 导致严重的码间串扰．使得接收端产生误码现象．从而使传输特性变 坏 １２１光纤色散补偿技术的研究．对提高目前已经铺设的常规光纤通信 系统的容量具有尤其重要的意义 目前，全世界范围内，已经教设的１．３ ｍ零色散光纤总长度超过 ５０００万公里．而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为１．５１ｘｍ．这 样光纤就存在Ｄ一１６ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ的色散、该色散限制光通信系统的传 输速度在２Ｇｂ／ｓ以下。即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象 也仍需使用非零色散位移光纤 故为了克服色散对通信距离及通信速 率的限制．必须对光纤进行色散补偿。［３１ １．光纤色散的基本介绍 光纤通信的发展方向是高速率、大容量。它从ＰＤＨ ８ Ｍｂ／ｓ，３４Ｍｂ／ ｓ．１４０Ｍｂ／ｓ，５６５Ｍｂ／ｓ发展到ＳＤＨ １５５Ｍｂ／ｓ．６２２Ｍｂ／ｓ，２．５Ｇｂ／ｓ，１０Ｇｂ／ｓ。现 在又进展为波分复用ＷＤＭ、密集型波分复用ＤＷＤＭ。同时，光纤的结 构从Ｇ６５２、Ｇ６５３、Ｇ６５４，发展到Ｇ６５５，以及Ｇ６５２Ｃ类。 光纤的技术指 标很多．其中色散是其主要的技术指标之一。 １．１光纤色散的基本概念 光纤色散是指由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式 成分的群速度不同．而引起传输信号畸变的一种物理现象。所谓群速 度就是光能在光纤中的传输速度。所谓光信号畸变，一般指脉冲展宽。 色散是光纤的一种重要的光学特性．色散会引起光脉冲的展宽、 严重限制了光纤的传输容量及带宽 ｌ＿２光纤色散的种类 由于光纤有不同的种类．产生色散的机理也不尽相同。光纤的色 散主要归结为三类，即材料色散、波导色散、模式色散。材料色散和波 导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。 材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不 同光源频率所对应的群速度不同．从而引起脉冲展宽。 波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结 构参数有关．它的大小可以和材料色散相比拟。材料色散和波导色散 在单模光纤和多模光纤中均存在 模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的 群速度，所引起的脉冲展宽。模式色散主要存在于多模光纤中。 简而言之．材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一 频率所引起的．模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起 的 ［５１ ２５２ １．３光纤色散表示法 在光纤中．不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延．从 而产生时延差．时延差越大，表示色散越严，因而，常用时延差来表示 色散程度。 时延并不表示色散值．时延差用于表示色散值。若各信号成分的 时延相同．则不存在色散．信号在传输过程中不产生畸变。时延差可由 信号各频率成分的传输速度不同所引起，也可由信号各模式的传输速 度不同所引起 ｉ．４光纤色散与传输速率的关系 色散系数就是两个波长间隔为ｌｎｍ的两个光波传输ｉ ｋｍ长度 光纤到达时间之差．单位为ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ。 群速色散对比特率的影响可利用不产生相邻脉冲重叠的准则来 表示．如下式所示： ＢＡＴ＜Ｉ （式１．４．１） 其中Ｂ为比特率．ＡＴ为群速色散造成的脉冲展宽。 ＡＴ＝ＤＬＢ （式１．４．２） Ｌ为传输距离．Ｄ为色散系数，６ 为光源的均方根谱宽，一２０ｄＢ谱 宽表示为８ ．８＾＝８ ／６．ｏ７。所以传输速率越高，为保证信号正确传输， 则色散的影响必须越小。 １．５光纤色散导致光脉冲展宽分析 光信号在光纤中传输时．由于光纤色散导致光脉冲展宽的理论分 析如下： 已知入射光场的归一化振幅为高斯函数分布，即： 十 ］ 则人射光脉冲的形状如图１ 所示．其中： Ｉｖ（ｏ 第一步：求入射光脉冲的宽 度．便于与展宽后的脉冲作比较。 １．５．１半极大值处的半宽度 Ｉｕ（０＇０） ｅｘｐｌ一 ｌ，其中ｌｕ（ ０）１ ２＝－１ ｑ ２ 两边取对数： １＝ｌｎ２，即 ＝、／了 Ｔ０ 所以半极大值的全宽度为Ｔｒ＝２ＴＩ＝２、／ ｒｏ＝１．６６５Ｔｏ １．５．２入射光脉冲高斯ｉ￥ｉ数曲线下降到 处的半宽度 Ｉｕ（ｏ，ｏ）１ Ｚ＝ｅｘｐ（一 ）： １，即 ：１ 。ｌ’０ ｌ 所以Ｔｚ＝Ｔｏ．所以全宽度为２Ｔｏ 第二步：求光脉冲通过光纤的线性色散后的展宽情况。 利用光波在色散介质中传播的麦克斯韦方程，以及傅里叶函数把 时域变换为频域，求出高斯光脉冲展宽后的宽度为 ＝ 、／ ＋ ， 由公式可知， 即为入射光脉冲的半宽度，上式方程表明，群速度色散 展宽了脉冲．其展宽程度取决于色散长度Ｌｏ对于给定长度的光纤，由
光纤通信概述通信原理论文(一)
光纤通信概述通信原理论文
光纤通信是一种传输信息的方法，通过利用光纤传输光的方式来传输信息。相较于传统的电缆传输方式，光纤传输方式有着更高的传输速度和更大的传输容量，因此已经被广泛应用于很多领域之中。
光纤通信的传输原理由两部分构成：信号的传输和光波的传输。信号的传输是指电子信号通过光纤中的信号处理器进行数字化，然后通过调制器将其转换为光信号。光信号的传输是指在光纤中的光信号的传输。这两部分共同构成了光纤通信的传输原理。
光纤通信的传输速率是指可以在单位时间内传输的数据量。它的速率一般用每秒钟传输的比特数（bps）来表示。光纤通信的传输速率很高，可以达到1Gbps或更高。由于传输速率越高，传输的数据量越大，因此光纤通信的传输容量也很大。光纤通信的传输容量是指在单位时间内可以传输的最大数据量。传输容量决定了光纤通信可以传输多少数据，传输速率决定了将这些数据传输到目的地所需的时间。
光纤通信主要有两个部分构成：发送端和接收端。发送端是指发送信息的终端设备，它通常由一个数字到模拟转换器、一个调制器和一个激光二极管组成。接收端是指接收信息的终端设备，它通常由一个接收器和一个放大器组成。在光纤通信中，发送端的任务是将信号转换为光信号，并将其通过光纤发送到接收端。接收端的任务是收集光信号并将其转换为电信号，然后将其发送到接收端的终端设备。
总的来说，光纤通信是一种高速、高容量的通信方式。它的传输原理由信号的传输和光波的传输构成，传输速率和传输容量都很高。通过发送端和接收端的协调工作，光纤通信可以将信息准确、快速地传输到目的地。随着技术的不断改进，光纤通信在未来的通信领域中有着广阔的发展前景。
PDH→SDH→MSTP→PTN→OTN，光传输网那些事（三）
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SDH组网
有个形象的比喻：
把sdh理解成沿着环形铁路线运行的火车，先不考虑保护。
假设北京、上海、广州间用stm-16组成sdh环网。
北京附近的地区用stm-4组成环网，作为北京stm-16网元的子网，以此类推，stm-4环网下面再有stm-1组成的子网。 把stm-1组成的环网，想象成一节火车车厢，里面有3个集装箱，每个集装箱里有7个小柜子，每个柜子里又有3个小箱子。火车车厢就是vc4，小箱子就是vc12.
火车沿着环路不停运行，每到一站，车站就根据做的业务，打开小箱子，把vc12里的信息取出，或者放进2m，占用的是一个stm-1中的vc12时隙。
…
SDH采样二纤双向复用段保护环组网，一个很大的优点是采用自愈混合环形网结构。
SDH有抗单次故障能力，采样双向复用保护环。一个通道出现故障，可以从另外一条保护通道进行传输。
环形组网的自愈能力是SDH的一个很重要的特点。
MSTP
MSTP，全称为Multi-Service
Transmission Platform。
SDH协议最初是针对语音业务（即固定带宽业务）设计的，主要提供TDM（各种可以间差复用的SDH中的业务，如E1，E3等）接入。由于SDH协议极高的服务质量，及可维护管理性，受到了全球电信运营商的青睐，SDH一度统治了传输网。
随着SDH传输的日益普及，和电信网上数据业务的比例越来越高，各种各样接入的业务都需要在SDH上承载，因此逐渐发展出了MSTP技术。
通过GFP，HDLC，PPP等封装协议，MSTP可以把非固定带宽业务封装到SDH帧中。因此，MSTP可以支持ETHERNET，ATM/IMA等业务的接入。
MSTP的出现，将SDH的辉煌延长了至少10年。
但是，随着基于MPLS-TP技术的PTN技术的大行其道，MSTP已经成为昨日黄花了。
华东交通大学 现代通信系统综合性设计论文11通信（2）班李从名
目录
第一章 绪论 ............................................................................................... 1
第二章 光传输通信系统 ............................................................................ 1
2.1 SDH设备硬件总体介绍......................................... 1
2.1.1 系统硬件介绍 ................................................... 1
2.1.2 OPTIX 2500+设备介绍 ........................................... 2
2.2 SDH设备管理软件演示介绍..................................... 2
2.3 SDH光传输链形拓扑网络配置................................... 7
第三章 移动通信（GSM）系统 .............................................................. 7
3.1 GSM系统介绍................................................. 7
3.2 华为GSM移动设备核心网设备介绍 .............................. 8
3.2.1 HLR9820 ........................................................ 8
