光纤通信-DWDM技术
第5章 DWDM技术概述(光传输网络技术-SDH与DWDM课件)
3.光纤的波段划分
由于EDFA工作波段的限制，目前DWDM技术主要应用在C波 段上
4．提高信道传输容量的复用方式
✓ 空分复用（SDM）: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。但线路投资大;带宽利用率 低;扩容方式受限.
3．ITU-T给出的标称频率
（1）绝对频率参考 ✓ 指WDM系统标称中心频率的绝对参考点。G.692建议，
WDM绝对频率参考点为193.1THZ，波长1552.52nm。 (2)标称中心波长 ✓ 每个通路对应的中心波长。目前国际上规定通路频率参
考频率为193.1THZ，最小间隔为100GHZ。 (3)中心频率偏差 ✓ 标称频率和实际中心频率之差. ✓ 间隔100GHZ:±20GHZ(16路系统); ✓ 间隔200GHZ:±20GHZ(8路系统); ✓ 影响因素:光源啁秋,信号信息带宽,光纤字相位调制引起
口的一致性； ✓ 不能横向联网，不利于网络的扩容。
2．开放式DWDM系统
在波分复用器前加OTU，将SDH非规范的波长转换为标准波 长。
OTU满足G.692接口要求。
✓ DWDM设备复杂，需要增加OTU器件，复用波数越多，增 加的OTU器件越多；
✓ 对SDH设备无特殊要求，SDH终端设备只要符合G.957标准 即可；
5.3.2 DWDM系统典型的两类应用结构
1．集成式DWDM系统
把标准的光波长和波长受限色散距离的光源集成在SDH系统 中。
✓ DWDM设备简单，不需要OTU； ✓ 对SDH设备要求高，设备接口必须满足G.692标准； ✓ 每个SDH信道不能互通； ✓ SDH与DWDM设备应是同一个厂家生产，才能达到波长接
DWDM原理介绍解析
DWDM原理介绍解析DWDM（密集波分复用技术）是一种用于光纤通信系统中的传输技术，可以将多个不同波长的光信号同时传输在一条光纤中，实现信号的高密度传输。
DWDM技术是实现光纤通信系统大容量传输的一项重要技术，使得光网络可以支持更多的用户和更大的带宽需求。
DWDM系统中的光纤通道可以通过增加波长或者改变波长来增加传输容量。
光纤通道中的波长间隔较小，通常为0.8nm或者0.4nm，最多可达到40个波长。
每个波长可以传输不同的数据流，因此能够实现高密度的信号传输。
通过DWDM技术，可以在一条光纤中传输Tbps级别的数据流，满足大容量传输的需求。
DWDM系统中的波长可以分为通道波长和增加波长两种。
通道波长是指用来传输用户数据的波长，增加波长是指用来增加传输容量的波长。
通常情况下，增加波长的数目要大于通道波长的数目，以提供足够的增加容量。
DWDM系统中的波长选择主要依赖于光通信系统的需求和光纤的传输特性。
带宽密集的光纤可以支持更多的波长，提供更大的传输容量。
而波长选择对应的光放大器和光滤波器也需要进行匹配，以保证传输质量和传输距离。
DWDM系统还涉及到光信号的调制和解调。
波长分复用之前，光信号需要经过调制器进行调制，将电信号转换成光信号。
调制器可以使用直接调制器或者外调制器。
波长分解复用之后，光信号需要经过解调器进行解调，将光信号转换成电信号。
解调器可以使用光电探测器进行解调。
此外，DWDM系统还包括光放大器、波分复用器、解复用器、光滤波器等组件。
光放大器用于放大光信号，增加传输距离和传输质量。
波分复用器和解复用器用于将多个波长的光信号分别复用和解复用到不同的通道。
光滤波器用于滤除不相关的波长，提高传输质量。
总结起来，DWDM原理是通过波分复用和波分解复用技术将多个不同波长的光信号同时传输在一条光纤中，实现信号的高密度传输。
通过增加波长和改变波长来增加传输容量。
DWDM技术可以实现大容量的光纤通信系统，满足日益增长的带宽需求。
DWDM技术原理
DWDM技术原理DWDM，全称密集波分复用技术（Dense Wavelength Division Multiplexing），是一种宽带传输技术，用于实现光纤通信系统中多个光信号的同时传输。
DWDM系统由多个组成部分组成，包括光发射器、光接收器、波导分光器（分离器）和波导合波器（合并器），以及一些光纤和光波长选择器等。
在DWDM系统中，光信号通过波导分光器将不同波长的光信号分离，并通过光波长选择器选择要传输的波长。
然后，经过一系列光纤和光放大器的放大，信号通过光波长选择器选择后，通过波导合波器合并成一个光信号，并通过光接收器接收。
DWDM技术的关键在于波导分光器和波导合波器。
波导分光器和波导合波器是一种光学元件，能够将光信号按照不同的波长进行有效的分离和合并。
在传输中，光信号经过波导分光器分离后，通过不同的光纤传输，然后再通过波导合波器合并成一个光信号。
波导分光器和波导合波器之间的光纤可以传输不同波长的光信号，从而实现传输多个信号。
通过使用DWDM技术，光纤传输容量可以大大提高。
由于不同波长的光信号可以同时传输，因此可以在同一条光纤上传输多个信号，从而提高了光纤的利用效率。
此外，DWDM技术还可以扩展光纤传输距离，减少光信号的衰减和失真。
虽然DWDM技术有很多优点，但是也存在一些挑战。
其中一个挑战是光纤之间的串扰。
由于不同波长的光信号在光纤中传播时会相互干扰，需要采取一些方法来减少串扰效应，例如使用光纤中继站来放大和重新定向光信号。
另外，DWDM系统的设计和调试也是一个复杂的任务，需要精确的光学设计和光纤连接。
总之，DWDM技术是一种重要的光纤通信技术，通过波长分离复用和解复用实现多波长光信号的同时传输。
它可以提高光纤传输容量和距离，提高光纤利用效率，但也面临一些挑战，需要解决串扰和系统调试等问题。
随着技术的不断进步，DWDM技术在光纤通信领域的应用前景将会更加广阔。
(完整)DWDM技术详解
DWDM技术DWDM —- Dense Wavelength Division Multiplexing，即密集波分复用。
DWDM是一种光纤数据传输技术，这一技术利用激光的波长按照比特位并行传输或者字符串行传输方式在光纤内传送数据。
●概述本文将引领读者了解可伸缩的DWDM系统在促使服务供应商满足消费者日益增长的带宽需求这一领域所具有的重要性。
DWDM是光纤网络的重要组成部分，它可以让IP协议、ATM和同步光纤网络/同步数字序列(SONET/SDH）协议下承载的电子邮件、视频、多媒体、数据和语音等数据都通过统一的光纤层传输。
● 1. 当前通信网络所面临的问题为了理解DWDM和光网互联的重要性，我们就必须在通信产业、特别是服务供应商当前面临何种问题这一大前提下来讨论DWDM技术所带来的强大功能。
我们知道，在网络的设计和建设时期，工程设计人员必须对网络未来的带宽需求作出合理的估计。
目前，美国等地区铺设的大多数网络对带宽的需求估计都是来源于古典的工程公式概算,比如泊松(Poisson）概率分布模型等。
结果呢，网络所需带宽量的估测值通常按照某种统计假设条件给出，比如,一般认为个人在通常的情况下，在一个小时之内只会使用6分钟的网络带宽.然而,这一数学模型并没有考虑到由于Internet接入（这一业务的数据流量的年增长率是300％）、传真、多条电话线路、调制解调器、电话会议、数据和视频传输等业务而产生的数据流量.如果考虑到这些因素，网络带宽的用户使用模型就和现有的设计初期估计大大不同了.实际上，在今天的日常生活中,许多人平均使用网络带宽的时间是180分钟甚至超过1个小时!显而易见，运营商们迫切地需要大量的网络容量来满足顾客日益增长的服务需求。
据估计，仅在1997年，通过一对光缆传输的长途电话的带宽容量就增加到了1。
2 Gbps（百万比特每秒）。
当数据传输速度以Gbps单位计算的时候，每秒钟可以通过网络传输1000本图书的信息。
第9章DWDM技术概述
如图9-7所示，双纤单向传输DWDM 系统是指一根光纤只完成一个方向光信号 的传输，反方向的信号由另一光纤完成。
图9-7 双纤单向DWDM传输系统原理图
即在发送端将载有各种信息的、具有 不同波长的已调光信号1、2、…、n通 过光合波器组合在一起，并在同一根光纤 中沿着同一方向传输。
由于各个光信号是调制在不同的光波 长上的，因此彼此间不会相互干扰。 在接收端通过光分波器将不同波长的 光信号分开，完成多路光信号的传输任务。 因此，同一波长可以在两个方向上重 复利用。
双纤单向传输的特点如下：
（1）需要两根光纤实现双向传输； （2）在同一根光纤上所有光通道的 光波传输方向一致； （3）对于同一个终端设备，收、发 波长可以占用一个相同的波长。
由此可见光的波分复用实质上就是光 域的频分复用。 图9-1所示为DWDM系统组成原理框 架。
图9-1 DWDM系统组成原理图
通常讲的频分复用一般是指同轴电缆 系统中传输多路信号的复用方式，而在波 分系统中再用FDM一词就会发生冲突，况 且DWDM系统中的光波信号频分复用与同 轴电缆系统中频分复用是有较大区别的， 如图9-2所示。
由于EDFA工作波段的限制，目前的 WDM技术主要应用在C波段上。
4．提高信道传输容量的复用方式
（1）空分复用（SDM） （2）时分复用（TDM） （3）波分复用（WDM） （4）光码分复用（OCDMA） （5）目前主要采用的复用方式
5．实现WDM的关键技术
WDM具备良好的技术优势和良好的 经济性，既能满足爆炸性增加的市场需求， 又有广阔的发展前景。
图9-3 光纤波段划分图
它们分别是O波段（Original Band）， 波长范围为1 260～1 360 nm；E波段 （Extended Band），波长为1 360～ 1 460 nm；S波段（Short Band），波长范 围为1 460～1 530 nm；C波段 （Conventional Band），波长范围为 1 530～1 565 nm；L波段（Long Band）， 波长范围为1 565～1 625 nm。
DWDM原理与技术
DWDM原理与技术DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波长分割多路复用）是一种用于光纤通信的技术，它能够同时传输多个不同波长的光信号，从而实现光纤的高速传输。
DWDM技术的出现，大大提高了光纤通信的容量和效率。
DWDM的基本原理是利用光的不同波长来实现多波长信号的复用。
在DWDM系统中，光信号通过光纤传输，通过多路复用器将不同波长的光信号合并到一根光纤上，并通过解复用器将这些光信号分开。
DWDM技术实现了光纤传输中多个波长信号的同时传输，从而提高了光纤的容量。
DWDM技术的核心是光纤传输中光信号的复用和解复用。
多路复用器是DWDM系统中的关键设备，它能够将多个同步的不同波长信号合并到一根光纤上。
多路复用器内部由多个窄带滤波器组成，每个滤波器可以选择特定的波长信号传输。
解复用器是将合并在一起的波长信号分离出来的设备，它利用窄带滤波器的原理，将特定的波长信号分离出来。
在DWDM系统中，光信号的增强和调整也是很重要的一部分。
由于光纤传输中信号会有衰减和色散的问题，所以需要放大器和波长转换器来解决。
光放大器是DWDM系统中用于增加光信号功率的装置，它可以补偿光纤传输中的衰减。
波长转换器是将光信号从一个波长转换到另一个波长的装置，它可以解决DWDM系统中波长不匹配的问题。
DWDM技术的优点主要表现在以下几个方面：高容量、灵活性和可靠性。
首先，DWDM技术能够将多个波长信号传输到一根光纤上，大大提高了光纤的利用率，实现了高容量的传输。
其次，DWDM系统中可以根据需要选择不同的波长信号传输，实现了灵活性。
最后，DWDM系统中可以采用冗余设计和备份路由，提高了传输的可靠性。
总结起来，DWDM技术是一种应用于光纤通信的技术，它利用波长分割多路复用的原理，使得多个波长信号能够同时传输，从而提高了光纤的容量和效率。
DWDM技术在现代的光纤网络中起到了非常重要的作用，为人们的通信提供了更快速、更可靠的方式。
光波分复用(WDM)技术
光波分复用(WDM)技术一、波分复用技术的概念波分复用(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。
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。
CWDM和DWDM的区别主要有二点：一是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”称谓的差别就由此而来；二是CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。
冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。
由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。
CWDM避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。
CWDM是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。
在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，接到不同的接收机。
二、波分复用技术的优点WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点：(1) 传输容量大，可节约宝贵的光纤资源。
对单波长光纤系统而言，收发一个信号需要使用一对光纤，而对于WDM系统，不管有多少个信号，整个复用系统只需要一对光纤。
例如对于16个2.5Gb/s系统来说，单波长光纤系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。
DWDM光传输技术简介
DWDM光传输技术一、DWDM概述DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing：密集型光波复用），是在WDM（波分复用）的基础上发展出来的一项传输技术，在光纤传输领域有非常广泛的应用。
DWDM的特点是在同一根光纤中，传输分布更密集波长相差更少的较多路的光信号，从而实现单根光纤传输速率大幅度的提高。
DWDM多是使用在主干光网上，实现的是超远距离、超大容量的传输。
以目前成熟的技术而言，在1550nm波长附近，使用DWDM技术，复用的波长数量可以达到80甚至160个，传输的速率高达3.2Tb/s。
使用DWDM技术可以实现少则几百公里，多则数千公里，甚至上万公里无电传输。
二、DWDM工作原理与组网方式工作原理如下：发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器（掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率），再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可以根据情况有或没有光线路放大器，到达接收端经光前置放大器（主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离）放大以后，送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。
DWDM系统的构成及光谱示意图如下：DWDM系统环网示意图如下：组网形式：1、单纤单向DWDM原理示意图2、单纤双向DWDM原理示意图3、二纤单向通道倒换环4、二纤双向共享环三、DWDM 技术优势1. 超大容量目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的，但其利用率还很低。
使用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍，因此也节省了光纤资源。
2. 数据透明传输由于DWDM 系统按不同的光波长进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对数据是“透明”的。
因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号的综合和分离。
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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
6
采用WDM前的扩容
7
采用WDM后的扩容
8
WDM+EDFA 革新了光纤传输
40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km
TXTXTXTXTXR1TP3XR11TTP30RXR11TTP30RXR11TP30RR11TP30RR11TR1P30RP3R11TR11TP30RP30RR11TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TR1P30RP3R11TR11TP30RP30RR11TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TR1P30RR1P31TR1P31T0RR1P31T0RR1P31T0RP31T0RR110TRP30RR11TP30RR11TR1P30RP3R11TR11TP30RRP310R1TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TR1P30RRP311TR11P3T0RRP310R1TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TR1P30RP3R11TR11TP30RP3R0R11TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TR1P30RRP311TR11TP30RRP301R1TR11TP30RP30R1TR11T0RP30RR11TP30RR11TP30RR11TTP30RRX11TTP30RX1TT0RXTXTXTXTXTX
DWDM 波长范围
1310nm
1550nm
波长
色散位移光纤（DSF,G.653） 非零色散位移光纤（NZDSF,G.655）
20
G.652单模光纤（NDSF）
大多数已安装的光纤 低损耗 大色散分布 大有效面积 色散受限距离短
2.5Gb/s系统色度色散受限距离约600km 10Gb/s系统色度色散受限距离约34km G.652+DCF方案升级扩容成本高
1
发光二极管（LED） 多纵模激光器（MLM）
-XdB
1
2
单纵模激光器（SLM）
1
1
-XdB
-XdB
1 2
1 2
30
波长控制技术 之一
温度反馈控制
管芯温度和波长关系曲线
(nm)
温度传感器 激光器管芯 TEC温度控制器 0激光输出 0
TEC温度 控制电路
T(C)
对于1.5m DFB激光器，波长 温度系数约为13GHz/C
* 操作简单
O-E
电信号处理
DFB 激光器
E-O
电光调制器
36
合波和分波无源部分
37
波分复用器分类：
1、粗波分复用器
n 980/1550、1480/1550泵浦/信号波分复用 器（全光纤熔融拉锥型）。
n 1310/1550波分复用器（全光纤熔融拉锥 型）。
n 1550波段内粗波分复用器（有可能用全光 纤熔融拉锥方法实现）。
10
二 DWDM技术
11
DWDM系统的分类
以系统接口分类：集成式或开放式系统 以信道数分类：4、8、16、32等 以信道速率分类：2.5Gbit/s 、10Gbit/s及混合速率 以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、
IP或混合业务等
12
开放式和集成式系统结构
13
开放式4波、8波、16波、32波WDM系统
中心频率 195.2 195.1 195.0 194.9 194.8 194.7 194.6 194.5 194.4 194.3 194.2 194.1 194.0 193.9 193.8 193.7 193.6 193.5 193.4 193.3 193.2 193.1 193.0 192.9 192.8 192.7 192.6 192.5 192.4 192.3 192.2 192.1
波长转换(Wavelength Convertion)
开放式系统 集成式系统
各种设备供应厂家 各种速率接入 任意波长接入 各种数据格式 任意时刻接入 成本较高
没有互操作性 成本较低
16
DWDM系统的五大组成部分
光传输和光放大
小色度色散系数光纤 增益平坦和增益锁定的EDFA光放大器
发射和接收有源部分
增益G=30~35dB
Pout=+17dBm
25
光放大器技术的发展
半导体光放大器
（SOA）
光
掺铒光纤光放大器
纤 衰
（PDFA）
激光拉曼光放大器
光 放
(SRA)
大
器
增
益
除去 OH 峰外
低损耗窗口
>300nm
增增益益窗窗口口 3300nnmm ~~ 6600nnmm
PPDDFFAA
14
集成式4波、8波、16波、32波WDM系统
OMT
1
2
O
OBA
•
•
M
•
U
OS
n
C
EMU
1 2
• • •
n
OWU
O D U
OSC OS
C
OPA
ILA
OLA
OS
OS
C
C
OSC
OS
OS
C C
OWU
OLA EMU
OMT
OPA
OS
C
1
2
O
•
D
•
U
•
n
OSC
OS
C
OBA
OWU
EMU
1
2 O
M
•
•
U
•
n
15
开放式系统的关键技术------
22
G.655单模光纤（NZ-DSF）
在1530－1565nm窗口有较低的损耗 工作窗口较低的色散，一定的色散抑制了非线性效应 （四波混频）的发生。 可以有正的或负的色散——海底传输系统 正色散SPM效应压缩脉冲，负色散SPM效应展宽脉冲。 为DWDM系统的应用而设计的
结论: 适用于10Gb/s以上速率DWDM传输， 是未来大容量传输，DWDM系统用光纤的理想选择。
23
EDFA在线路中的应用
线路放大器
合
分
波
波
器
器
功率放大器
前置放大器
24
光功放(OBA)
光预放(OPA)
OBA
增益G=20~25dB Pout=+17dBm 光线放(OLA)
OPA
ATT
OPA
增益G=20~25dB
Pin=-28dBm 增益G=25、30/33dB
OLA
Pout=+17dBm
OBA
中心波长 1535.82 1536.61 1537.40 1538.19 1538.98 1539.77 1540.56 1541.35 1542.14 1542.94 1543.73 1544.53 1545.32 1546.12 1546.92 1547.72 1548.51 1549.32 1550.12 1550.92 1551.72 1552.52 1553.33 1554.13 1554.94 1555.75 1556.55 1557.36 1558.17 1558.95 1559.79 1560.61
波分复用
WDM(Wavelength Division Multiplexer)
TDM和WDM技术合用
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
透明性：与信号速率、格式无关, 是引入宽带新业务
31
调制方式
直接调制方式
－输出功率正比于调制电流； －简单、损耗小、价廉； －使用FP或DFB激光器二极管； 随调制速率增高，模数增加，激光器谱线展宽（啁啾）。
限制使用在 <2.5Gbps速率下，较短距离传输。
驱动电流 FP 或 DFB 激光器
32
调制方式
外调制方式
－激光器光源＋开关 －复杂、损耗大、价格贵；
38
2 密集波分复用器DWDM
一、干涉滤光膜型波分复用器
输入光纤
干涉滤光膜
0 (监管信道)
1 2 3 4
39
二、光栅型波分复用器
1. 体光栅型
43 2 1
输入光
40
2. 光纤光栅型
1—16
布拉格光栅
16
1—15
34
光接收机
入射光
短程传输接收：PIN 长程传输接收：APD
电信号
接收机必须承受的影响： 信号畸变 噪声 串扰
35
光转发器（Transponder）
O/E/O波长转换器
* 以目前工艺水平的组件比特率可达40Gbit/s
* 消光比得到改善，并可用外调制对信号进行整形
* 高SNR
* 与偏振无关
光转发器（OTU）
特定波长和波长稳定、色散容限大的激光器发射源 能容忍一定SNR信号的光接收机
合波和分波无源部分
信道隔离度高的光解复用器
光监控信道
1510nm
DWDM系统网管
光传送网分层模型
17
光纤衰耗
10.0
5.0 光 纤 衰 2.0 减 (dB)
1.0
1978 年
1982 年
1980 年
0.5
0.8
1.0
1.3