光纤通信系统波分复用系统WDM
第八章 光波分复用系统
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
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8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
wdm系统课程设计
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。
光通信系统
L
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A
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C
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OO
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S
S
S
S
E
E
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D
D
D
D
一根光纤比作宽敞的公路——车道 21
通过WDM提高现存光纤的传输容量
22
DWDM系统频谱
DWDM系统频谱示意图
23
波分复用WDM和光纤放大器EDFA
24
WDM系统的基本结构
点到点系 统的光发 射机输出
光发射机
通常光纤通信系统划分为点对点系统，一点对多
点系统以及网络。
6
这些系统用来连接一些结点，这些结点通常可能 是交换机、终端（如SDH 终端）、计算机、工作 站等。
点对点系统和一点对多点系统仅仅是网络的特例， 在网络中，每个站可以与其他任一个站进行通信。
在此，以点对点系统为例，介绍光纤通信系统的
光纤通信系统构成及WDM简介
1
主要内容
1. 光纤通信的概念 2. 现代光纤通信系统的构成 3.波分复用（WDM）系统
2
1. 光纤通信的概念
▪ 通信（communication） 分为：
1、电通信（telecommunication） ； 2、光纤通信（optical communication） 。
构成
7
2.2 点到点光通信系统
点对点光纤通信链路示意图
8
• 数字光纤通信系统的组成
驱动电路
光源
N×100Gbps 光波分复用(WDM)系统技术要求
YDB XXX –2010
N×100Gbit/s 光波分复用(WDM)系统 技术要求
Technical requirements for N×100Gbit/s optical wavelength division multiplexing (WDM) systems （送审稿）
2010 –00 –00 印发
中国通信标准化协会
YDB XXX-2010
目
前 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
次
言 .................................................................... II 范围 ..................................................................... 1 规范性引用文件 ........................................................... 1 术语和定义 ............................................................... 2 符号、代号和缩略语 ....................................................... 4 系统分类 ................................................................. 5 系统参数要求 ............................................................. 8 OTU 技术要求............................................................. 12 FEC 功能与性能要求 ....................................................... 15 波分复用器件的技术要求 ................................................... 15 放大器的技术要求 ........................................................ 17 动态功率控制和增益均衡技术要求 ........................................... 17 OADM 技术要求 ............................................................ 18 多速率混传 WDM 系统技术要求 ............................................... 19 系统监控通路技术要求..................................................... 19 传输功能和性能要求 ...................................................... 20 网络管理系统技术要求........................................................................................................... 21 ARP 进程要求 ......................................................................................................................... 21
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。
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1 1,
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1 2,
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1 4
光波分复用系统(WDM)技术要求
【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(WavelengthDivisionMultiplexing波分复用)介绍
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。
wdm
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。
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1550nm窗口的稀疏波分复用(CWDM): 用于城域网
光纤通信系统波分复用系统WDM
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexer ITU-T G692 信道间隔： nm量级
Dl Df
1.6nm 200GHz 0.8nm 100GHz 0.4nm 50GHz
光纤通信系统波分复用系统WDM
WDM系统的基本类型及其应用
(1)双纤单向传输
单向WDM传输是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，因而彼 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。
反方向通过另一光纤根通信光系统纤波分复传用系输统W的DM 原理与此相同。
简单性和波分复用器件的发展还没有完全成熟。
1995年开始，高速发展 (1)光纤色散和偏振模色散限制了10Gb/s的传输。 (2)TDM 10Gb/s面临着电子元器件响应时间的挑战。 (3)光电器件的迅速发展。
光纤通信系统波分复用系统WDM
光纤通信系统波分复用系统WDM
我国光通信的先行者武汉邮电科学研究院研制 的波分复用技术，为光网络传输提供了实现“高速 信息公路”的可能。
光纤通信系统波分复用系统WDM
主要特点
充分利用了光纤的巨大带宽 节约了大量的光纤 降低了器件的超高速要求 通道对传输信号完全透明 可扩展性好
光纤通信系统波分复用系统WDM
WDM系统的技术规范
为了引进产品和国内自行开发的产品具 有统一性，制定我国的标准十分必要。
（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；
光纤通信系统波分复用系统WDM
工作波长区的选择
（通道数量，中心波长，波长间隔，中心频率偏移等）
对于常规G.652光纤，ITU-T G.692给出 了以193.1THz为标准频率、间隔为100GHz 的41个标准波长(192.1～196.1THz)，即 1530～1561nm。
光纤通信系统波分复用系统WDM
…
1 光发射机 l1
复用器
n 光发射机
ln
1′ 光接收机 n′ 光接收机
…
解复用器
光纤放大器
l1…ln
光纤放大器
l1…ln
解复用器
…
光接收机 1 光接收机 n
复用器
…
l1 光发射机 1′ ln 光发射机 n′
图7.7 双纤单向WDM传输
光纤通信系统波分复用系统WDM
单纤双向传输
光通路在一根光纤上同时向两个 不同的方向传输。如图7.8所示，所用 波长相互分开， 以实现双向全双工的
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。
光纤通信系统波分复用系统WDM
CWDM
Coarse Wavelength Division Multiplexer 稀疏波分复用、粗波分复用 信道间隔： 20nm 常用的波长为1470nm、1490nm、
1510nm、1530nm、1550nm、 1590nm以及1610nm。 正在考虑1290nm、1310nm、1330nm、 1350nm、1380nm、1400nm、 1420nm、1440nm
（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。
光纤通信系统波分复用系统WDM
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。
WDM系统除了对各个通路的信号波长有 明确的规定外，对中心频率偏移也有严格规定。 通路中心频率偏移定义为通路实际的中心频率 与通路中心频率标称值的差值。对通路间隔选 择100GHz的16×2.5Gb/sWDM系统，到寿命终 了时的频率偏移应不大于±20GHz。
光纤通信系统波分复用系统WDM
1310nm/1550nm窗口的波分复用: 仍用于接入网，很少用于长距离传输
光纤通信系统波分复用系统 WDM
1. 波分复用系统及技术
光纤通信系统波分复用系统WDM
概念 发展概况 主要特点 WDM系统的技术规范 WDM系统的基本类型及其应用 波分复用的相关技术
光纤通信系统波分复用系统WDM
什么是波分复用技术？ WDM:(Wavelength Dvision Multiplexing)
1 光发射机l1
光接收机 1
…
…
…
n 光发射机ln
1′ 光接收机 n′ 光接收机
复用/解复用器
l1…ln
光纤 放大器
ln＋1…l2n
光接收机 n
复用/解复用器 ln＋1
光发射机
1′
…
l2n 光发射机
n′
图7.8光单纤通纤信系双统向波分W复用D系M统传WD输M
集成式波分复用系统：就是SDH终端具有满 足G.692的光接口；标准的光波长、满足长 距离的光源。整个系统构造比较简单，但 是不能直接接纳过去老SDH系统和不同厂 家的系统。
1997年，武汉邮电科学研究院承担了具有国际 领先水平的波分复用光网络技术的研究与开发。
1999年，国产首条密集波分复用系统工程在山 东投入实际运行，表明我国光通信产业在该领域 中已取得了重大的突破，并一跃成为世界上少数 能够开发、生产这一设备的国家之一。
目前，我国已能够自行提供从集成式，半开放 式到全开放式整个系列的密集波分复用系统。 该 系统将覆盖国家干线网，本地网、教育网。
简单地说，不同的信号汇集在一起传 输而互不干扰称为复用。“波分复用技术”指 的是将不同波长的光信号汇集在一根光纤 中发射传输，在接收端将它们分开。
光纤通信系统波分复用系统WDM
光纤通信系统波分复用系统WDM
WDM技术的发展概况
两波长WDM(1310/1550nm)80年代在AT&T网中使用
90年代中期 ，发展缓慢 从155M － 622M － 2.5G－10G TDM技术的相对