波分复用的概念
光纤通信课件第6章 WDM
WDM系统的基本结构
光接收机： 由光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道光信 号。 光分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信号。 接收机不但要满足一般接收机对光信号灵敏度、过载 功率等参数的要求，还要能承受有一定光噪声的信号， 要有足够的电带宽。
WDM系统的基本结构
光监控信道（OSC: Optical Supervisory Channel）： 主要功能：监控系统内各信道的传输情况。 在发送端，插入本结点产生的波长为λs（1510 nm）的 光监控信号，与主信道的光信号合波输出。 在接收端，将接收到的光信号分离，输出λs 波长的光 监控信号和业务信道光信号。 帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节等都是 通过光监控信道来传送的。
WDM复用原理
波分复用的常规分类
➢ 光频分复用(OFDM)：光频(信)道间距很小的频分复用。 ➢ 密集波分复用(DWDM):光频(信)道间距小于10nm的波分
复用，D:Dense (密集) ➢ 粗波分复用(CWDM)：光频(信)道间距大于10nm 的波分复
用, C: Coarse (粗)，也称稀疏波分复用。 ➢ DWDM(1550波段)的标准信道间距：
WDM复用原理
WDM系统的基本构成： 将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件 称为复用器(也叫合波器)。 反之，经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各个 波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。 复用器和解复用器一般是相同的(除非有特殊的要求)。
WDM复用原理
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式： 双纤单向传输： 单向WDM传输：所有光通路同时在一根光纤上沿同 一方向传送。在发送端将载有各种信息的、具有不同 波长的已调光信号λ1,λ2,…,λn通过光复用器组合在一起， 并在一根光纤中单向传输。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。
光波导芯片_波分复用_解释说明
光波导芯片波分复用解释说明1. 引言1.1 概述光通信作为一种高速、大容量的数据传输技术，已成为现代信息社会中不可或缺的基础设施。
然而，在面对日益增长的带宽需求和传输距离要求时，传统的电路板和金属导线等传输介质已经显得力不从心。
因此，光波导芯片作为一种新型的光学器件应运而生。
1.2 文章结构本文将首先介绍光波导芯片的定义、原理、结构和特点。
随后，我们将重点讨论波分复用技术，并详细解释其原理、基础概念以及相关设备和组成要素。
然后，我们将探讨光波导芯片在波分复用中的应用，包括其在光传输中的作用机制解析、在波分复用系统中关键功能的介绍，以及一些实际应用中的效果与案例分享。
最后，我们将总结主要观点和发现，并展望光波导芯片和波分复用技术未来发展方向。
1.3 目的本文旨在通过对光波导芯片和波分复用技术进行详细说明，帮助读者深入了解光通信领域中的重要概念和技术。
同时，通过介绍光波导芯片在波分复用中的应用，使读者对该技术在实际场景中的应用效果有更全面的认识。
最后，我们将展望未来光波导芯片和波分复用技术的发展方向，为相关研究和工程领域提供参考和启示。
2. 光波导芯片:2.1 定义和原理:光波导芯片是一种集成光学器件，其通过特殊的材料结构和工艺制作而成。
它利用高折射率的核心层将光信号引导在其表面附近传输，形成一条或多条光波导路径。
这些路径类似于管道，可以将光信号有效地控制、传播和分配。
光波导芯片原理基于总反射和电磁波的耦合效应。
当光线传入具有高折射率的核心层时，由于介质折射率的差异，部分能量会被全内反射并沿着波导路径传输。
在光波导芯片中，可以通过调整核心层和包围层之间的折射率差异来改变传播模式、控制波导路径和操纵光信号。
2.2 结构和特点:通常情况下，光波导芯片由三个主要组成部分构成：核心层、包围层和衬底。
核心层是最重要的部分，用于引导光信号；包围层则用于限制光信号的传播区域，并保持其在核心层内传输；衬底则为光波导芯片提供支撑和稳定性。
一分钟带你了解100G QSFP28 4WDM光模块
一分钟带你了解100G QSFP284WDM光模块提到光纤通信，大家可能应该了解波分复用的概念——波分复用（WDM）技术是当前通信扩容的重要方式。
简单地说就是将两种或多种不同波长的光载波信号，在发送端经合波器汇合、在接收端经分波器分离的技术。
优点是大量减少了光纤使用量，从而降低了建设成本。
但是波分复用（WDM）技术根据波长间隔的不同，可分为几种不同的类别。
比如：CWDM （粗波分复用）、DWDM（密集波分复用）、SWDM（短波分复用）、LWDM（长波分复用）等。
今天的“一分钟系列”给大家介绍一下4WDM光模块——4WDM是个什么东东呢？100G QSFP284WDM所谓100G QSFP284WDM光模块就是传输速率为100G，采用QSFP28封装形式的4WDM光模块，4WDM就是4路波分复用。
有同学会问，CWDM4光模块也是四路波分复用，这两者有什么不一样吗？这个问题问得好。
波分复用技术的一些标准都是由多源协议（MSA）这个组织所制定，就像我们人类社会的法律一样，必须要遵守。
而100G QSFP284WDM光模块的协议由4WDM MSA所制定。
根据传输距离的不同，该组织给光模块厂家专门制定了不同的方案，且看下表。
这个表实在是不能更简单粗暴了，总结一下：1、2km是CWDM4，10km、20km、40km三种场景是4WDM；2、2km和10km采用1271nm、1291nm、1311nm、1331nm波长，而20km和40km波长间隔变小，分别是1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm；3、40km采用APD ROSA。
另外，激光器的波长会随温度变化产生漂移现象，就是我们所说的“温漂”，CWDM粗波分复用方案不用很担心，本身波长间隔比较大（20nm），系统最大波长偏移可达-6.5nm~+6.5nm，一般工作温度下温漂都在容许范围之内。
而LAN-WDM波长间隔只有4.5nm左右，对温度敏感，所以需要TEC（Thermo Electric Cooler）来稳定。
10分钟了解什么是OTN
SDH
WDM
面向IP的 WDM
（OTN）
ROADM WSS
AON
现今 几年后
未来
PDH与SDH同为TDM技术，适当的开销处理使点对点的链变成了端到端的网； 现在的WDM仍然是点对点的链，为了适应未来网络的IP化，它必须向端到端的网发展，
它必须增加适当的开销处理，这就是OTN； ASON（GMPLS）是控制层，它在自身不断发展的同时，相继与通道层SDH、OTN、
多种完善的保护机制 规范的映射、复用，多层次的嵌入式开销
丰富的可运营可管理经验
……
WDM的大容量传送机制＋SDH的电层处理机制
OTN
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OTN概念
OTN即光传送网， Optical Transport Network； 传统的WDM在保护、管理、调度等方面的局限，使其不能很好的适应大
简单类比
1、SDH系统：高速公路 只能走一辆车。
2、波分系统：高速公路 可以并列走多辆车。
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传统波分特点
一、传统波分出现意义：（解决了容量和距离） 解决了SDH网络容量不足的问题，城域波分最大可以支持
80×10G带宽（SDH网络带宽最大为10G）
二、传统波分局限性：（调度、保护、管理功能不足） 类似PDH系统，只能组点对点的链。不能对波长进行灵活调度，
波长
•40波 DWDM，可升级到80波
GMPLS控制平面
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SDH signal
1
1 2
n
IP package ATM cells
2
┉
┋
n
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由高速公路和车辆类比一个波分系统
加油站
DWDM系统的组成和工程实例
DWDM系统的组成和工程实例的体会当前，通信技术正向着宽带化、智能化、大众化和个人化的方向发展；电信网也面临着从语音网向数据网、从电路交换向分组交换方向的转变。
与此同时，对传输网的带宽、质量、安全以及成本等问题也提出了更高的要求。
传输网的发展必须超前于各种业务网的发展，传输系统从初始的载波系统发展到ＰＤＨ系统，再到ＳＤＨ系统，以至目前最热门的ＷＤＭ和ＤＷＤＭ系统。
1 波分复用技术1.1 波分复用的基本概念波分复用是利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段作为一个独立的通道来传输某一特定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用，只是因为光波通常采用波长来描述、监测和控制。
在波分复用传输系统的发送端采用合波器将待传输的多个光载波信号进行复接，在接收端利用分波器分离出不同波长的光信号。
由于系统设计的不同，每个波长之间的间隔宽度也会有差别，按照通道间隔的差异，ＷＤＭ可以细分为Ｗ－ＷＤＭ（Ｗｉｄｅ－ＷＤＭ，通道间隔≥25ｎｍ）、Ｍ－ＷＤＭ（Ｍｉｄ－ＷＤＭ，3.2ｎｍ≤通道间隔≤25 ｎｍ）和Ｄ－ＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ－ＷＤＭ，通道间隔≤3.2ｎｍ）。
通道可以是等间隔的，也可以是非等间隔的，采用非等间隔主要是为了缓和光纤中四波混频（ＦＷＭ）的影响。
本文以ＤＷＤＭ系统为例来介绍波分复用系统。
1.2 波分复用系统的组成ＤＷＤＭ系统由ＯＴＭ和ＯＡ设备组成，其中ＯＴＭ包括合波器、分波器、波长转换器（ＯＴＵ）（可选）、光功率放大器、光前置放大器和光监控信道（ＯＳＣ）；ＯＡ包括光线路放大器和ＯＳＣ。
根据ＯＴＵ应用情况的不同，ＤＷＤＭ的配置系统分为开放式和集成式，在开放式系统中ＯＴＵ兼作再生器系统；集成式系统不需要ＯＴＵ设备，采用ＳＤＨ再生器系统，其系统结构如图1所示。
2 波分复用系统的相关技术参数2.1 合波器／分波器合波器／分波器应符合ＩＴＵ－ＴＧ．671、Ｇ．692及相关建议要求。
复用技术的基本概念
复用技术的基本概念光纤通信复用技术主要分为：光波复用和光信号复用两大类．光波复用包括波分复用(wDM)和空分复用(sDM)，而光信号复用包括时分复用( TDM)，此外还有光码分复用（OCDM)、副载波复用(SCM)技术．在此先对复用概念进行讨论．1.光波分复用光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模戏多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输．波分复用系统的工作波长可以从0.8 μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。
当同一根光纤中传输的光载波路数更多，波长间隔更小（通常小于0.8 nm）时，时分系统称为密集波分复用系统．由此可见，此复用的通信容量成倍地得到提高，这样可以带来巨大的经济效益。
当然，由于其信道间隔小，在实现上所存在的技术难点也比波分复用的大些，因而在光频分复用系统中，各支路信号是在发射端从适当的调制方式调制在相应的光载频上，再依靠光功率耦合器件耦合到一根光纤中进行传输，在接收端义采用滤波器将各种光载波信号分开，从而完成复用、解复用的过程。
2.空分复用所谓空分复用就是利用空问分割，根据需要构成不同的信道进行光复用的一种复用技术，例如，一根光缆中的两根光纤可以构成两个不同的信道，也可以构成不同传输方向（一根去向，一根来向）的一个系统，这是目前普遍使用的最为简单的复用方式。
随着技术的不断提高，人们对空间分割的理解更加深刻，使空间复用向着多路空分复用通信方式发展，例如，对于一幅由若干象素构成的图像来说，如果用一根光纤传送其中一个象素的信息，这样通过利用多芯光纤可使传输图像的传输速率成数量级的提高，同时仍保持其良好的色保持特性和透光性．这是空分复用的一个发展方向。
光通信中的波长分复用和调制技术研究
光通信中的波长分复用和调制技术研究第一章绪论近年来，随着互联网、移动通讯、云计算等领域的快速发展，信息传输的需求也越来越高。
传统的通信方式已经难以满足这些需求，为此，光通信技术应运而生。
光通信技术利用光作为信息的传输媒介，拥有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
其中，波长分复用技术和调制技术是光通信中的核心技术，也是其能够实现高速传输的关键。
本文将重点讨论光通信中的波长分复用和调制技术的研究现状以及未来发展趋势。
第二章波长分复用技术研究2.1 波长分复用技术的概念波长分复用技术是一种将不同波长的光信号分别传输在同一光纤中的技术。
在传统单波长光通信中，每根光纤只能传输一路信号，而且带宽有限。
而采用波长分复用技术，可以将多路信号合并传输在同一光纤中，从而提高了光纤的传输效率。
2.2 波长分复用系统的分类根据光信号处理方式的不同，波长分复用系统可以分为两种类型：基于波分复用（WDM）的系统和基于密集波分复用（DWDM）的系统。
基于波分复用的系统是将不同波长的信号合并在一起传输，其带宽受限于每个波长的带宽。
基于DWDM的系统是将信号的波长分得更加密集，实现更高的带宽效率。
DWDM系统采用的是更高精度的技术，以逐渐缩小波长间隔，从而在同一光纤上传输更多的光信号。
2.3 波长分复用技术的发展趋势随着科技的进步和市场需求的增长，波长分复用技术有望实现更高的速率和更大的容量。
未来的发展方向包括多种不同类型的复用、多种不同类型的光纤和更加高效的元器件。
第三章调制技术研究3.1 调制技术的概念调制技术是将电信号转化为光信号的过程。
调制技术可以控制光的强度、相位和频率，以实现信息的传输。
3.2 调制技术的分类调制技术可以分为三种类型：幅度调制（AM）、相位调制（PM）和频率调制（FM）。
幅度调制是指将信号的幅度变化转化为光信号的强度变化。
相位调制是指将信号的相位变化转化为光信号的相位变化。
频率调制是指将信号的频率变化转化为光信号的频率变化。
第6章_波分复用.
2．OXC
(2) OXC ① 基于WDM技术和空分复用技术的OXC ② 基于空分技术和可调光滤波器技术的OXC ③ 基于分送耦合开关的第一类和第二类OXC ④ 基于平行波长的开关的OXC ⑤ 完全基于波长交换的OXC
2．OXC
• 图6-25 OXC的一般结构
2．OXC
• 图6-26 WDM技术和空分复用技术相结合的 OXC的结构
(1) (2)
2．网络生存性策略——保护和 恢复 （1）保护恢复技术分类 • 按网络中所使用的协议层次进行划分：
– – – – IP层恢复技术 ATM SDH层恢复技术 光层恢复技术
• WDM网络的恢复方案又可分为保护倒换和利用 OXC
2．网络生存性策略——保护和 恢复 (2) • 冗余度是指网络中总的空闲容量与总工作容量 • 恢复率是指已恢复的通道数占原来失效的总通
6.2 光波分复用技术
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM 6.2.2 WDM的特点 6.2.3 WDM与光纤 6.2.4 WDM对光源和光电检测器的要求
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM
• DWDM和CWDM技术实际上它们是同一种技术， 只是通道间隔不同。 • WDM系统的通道间隔为几十纳米以上，例如最 早的1310/1550nm两波长系统，它们之间的波 长间隔达两百多纳米，这是在当时技术条件下 所能实现的WDM • 随着技术的发展，特别是EDFA（掺铒光纤放大 器）的商用化，使WDM系统的应用进入了一个 新的时期。
6.2.4 WDM对光源和光电检测器 的要求 • 图6-5 波长反馈控制原理示意图
6.3 波分复用系统
6.3.1 波分复用系统结构 6.3.2 WDM系统的基本应用形式 6.3.3 WDM系统中的光监控信道
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光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统（FDM-Frequency Division Multiplexing ）、时分复用系统（TDM-Time Division Multiplexing）、波分复用系统（WDM- Wavelength Division Multiplexing）和空分复用系统（SDM-Space Division Multiplexing）。
所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即波分，但在光通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于一般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电-光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。
因而，使用术语密集波分复用（DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing），与此对照，还有波长密度较低的WDM系统，较低密度的就称为稀疏波分复用（CWDM-Coarse Wave Division Multiplexing）。
这里可以将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路，传统的TDM系统只不过利用了这条道路的一条车道，提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度来增加单位时间内的运输量。
而使用DWDM技术，类似利用公用道路上尚未使用的车道，以获取光纤中未开发的巨大传输能力。
2.1.2 WDM技术的发展背景
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。
l 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。
l 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。
但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。
对于更高速率的时分复用设备，目前成本还较高，并且40Gbit/s的TDM设备已经达到电子器件的速率极限，即使是10Gbit/s的速率,在不同类型光纤中的非线性效应也会对传输产生各种限制。
现在，时分复用技术是一种被普遍采用的扩容方式，它可以通过不断地进行系统速率升级实现扩容的目的，但当达到一定的速率等级时，会由于器件和线路等各方面特性的限制而不得不寻找另外的解决办法。
不管是采用空分复用还是时分复用的扩容方式，基本的传输网络均采用传统的PDH或SDH技术，[url=/]魔兽世界私服[/url]即采用单一波长的光信号传输，这种传输方式是对光纤容量的一种极大浪费，因为光纤的带宽相对于目前我们利用的单波长信道来讲几乎是无限的。
我们一方面在为网络的拥挤不堪而忧心忡忡，另一方面却让大量的网络资源白白浪费。
l 波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）
WDM波分复用是利用单模光纤低损耗区的巨大带宽，将不同速率（波长）的光混合在一起进行传输，这些不同波长的光信号所承载的数字信号可以是相同速率、相同数据格式，也可以是不同速率、不同数据格式。
可以通过增加新的波长特性，按用户的要求确定网络容量。
对于2.5Gb/s以下的速率的WDM,目前的技术可以完全克服由于光纤的色散和光纤非线性效应带来的限制，满足对传输容量和传输距离的各种需求。
WDM扩容方案的缺点是需要较多的光纤器件，增加失效和故障的概率。
l TDM和WDM技术合用
利用TDM和WDM两种技术的优点进行网络扩容是应用的方向。
可以根据不同的光纤类型选择TDM的最高传输速率，在这个基础上再根据传输容量的大小选择WDM复用的光信道数，在可能情况下使用最多的光载波。
毫无疑问，多信道永远比单信道的传输容量大，更经济。