波分基本原理
分光器和波分原理
分光器和波分原理是两种不同的光学器件，它们的基本原理和应用有所不同。
分光器的物理原理是利用光的不同波长（频率）具有不同的传播速度，在介质界面上会发生折射现象。
当入射光线从一种介质进入另一种介质时，其入射角和折射角之间存在一个角度关系，即斯涅尔定律。
分光器利用这个原理将入射的混合光束（包含不同波长的光）分为不同波长的光。
它通常由一个入口端和两个或多个出口端组成。
入射的光线会经过一组透镜或反射镜，这些光学元件可以根据光的波长将光分离成不同的方向。
最常见的分光器是光栅分光器，其中光栅是一种具有平行凹槽的光学元件，当光入射到光栅上时，栅的结构会使不同波长的光线在不同的角度上折射或反射出来，从而实现光的分离。
分光器的物理原理可以应用于许多领域，如光谱分析、光通信、光学仪器等。
而波分器的原理则是通过衍射效应来分离不同波长的光，实现不同波长光在不同的通道中进行分离。
具体来说，当不同波长的光经过波分器时，波分器内部的光学元件会根据光的波长将其分离到不同的通道中。
由于不同波长的光在波分器中的衍射角度不同，因此它们会被导向不同的方向，从而实现光的分离。
波分器的分离效果比分光器更加细致，因为它可以根据光的波长将光分成不同的通道。
此外，由于波分器的技术要求较高，制造成本也相对较高。
波分器主要应用于光通信领域，可以将不同波长的光信号分离到不同的通道中，实现高速、大容量的光通信传输。
总的来说，分光器和波分器都是光学器件，但它们的原理和应用有所不同。
分光器主要利用光的折射原理将混合光束分离成不同波长的光，而波分器则是通过衍射效应实现不同波长光的分离。
在实际应用中，应根据不同的需求选择相应的器件。
60分钟学会波分基本原理
近红外区域：780 ~ 2526nm范围内的电磁波 WDM使用的波长范围：1260 ~ 1611 nm
肉眼勿看，安全第一 ！
禁止用眼直接观察光口，避 免激光伤害眼睛
波分复用：Wavelength-Division Multiplexing
把工作在不同载波波长上的多路光信号复用进一根光纤中传输，并能够 在接收端实现各信道分离的光通信系统称为波分复用系统。
波分技术基础原理
课程介绍
• 内容简介：
• 主要向合作伙伴介绍WDM&OTN技术原理
• 课程面向对象：
• 合作伙伴售前L2、L3人员
• 课程目标：
• 通过本课程， 合作伙伴可以了解到WDM原理、WDM系统受限因素及补 偿、WDM系统的主要构成，以及OTN基本原理、基本特性以及关键特性 和相关产品
• 版本信息：
合波后 连接OTU板线路侧 的信号
OADM 功能 MUX+DEMUX 但是一次性上下的波道数量较少
WDM引入的初衷是替代光纤
• 业务提升，部署的光纤会很快就用完。
• 例如：原来部署了6芯的光缆，DSL 数据业务用了一对，SDH又用了 一对，还要留一对预留。现在宽带上网的人多了，要增加DSLAM， 可是没有光纤资源了，该怎么办呢？
…
OTU3 λn
光缆
WDM 把光纤 资源释放 出来了！
DSLAM
纤芯（6芯）
WDM 还能完成可靠保护、故障定位
WDM 能完成性能监测（如：光功率、误码指示等）。在出现故障情况下，可识别链路 的故障是由光纤物理故障引起，还是由设备（SDH、路由器等）引起的。
WDM可以提供多少波长？相当于多少根光纤？
1571nm
P.10 距离，P.12光口参数
波分原理
WDM系统组成
O OTU OTU …… OTU ESC • • • • M U / O A OSC OSC OSC OA O A / O D U OTU ESC OTU OTU ……
OTU：波长转换单元，将非标准波长转换为符合ITU-T规范的标准波长，应用 光/电/光转换进行调制，不同的业务信号有不同的OTU板一一对应 OMU/ODU：光合波/分波单元，用于将不同波长的光信号进行混合或分离， 其核心单元是无源器件，对经过的光信号有插入损耗 OA：光放大单元，可分为预放(PA)、线放(LA)、功放(BA)，用于不同场合 OSC：光监控信道，是为光信道监控设置的，有1510nm和1625nm两个波道， 速率是2Mbit/s，该信道接收灵敏度很高（-48dbm），不参与任何光放大过程； ESC是电监控信道，是靠OTU帧空闲字节来传递监控信息，不能反映光通道 的实际情况，是低成本应用下的一种监测方式
波分原理
传输技术发展史
数字传输 （全光网络OTN） 1600Gbit/s 320Gbit/s 80Gbit/s
数字传输 （波分复用WDM） 光缆传输 数字传输 （时分复用） SDH 电缆传输 数字传输
（时分复用）PDH
40Gbit/s 10Gbit/s 2.5Gbit/s 622Mbit/s 155Mbit/s 140Mbit/s 8448kbit/s 2048kbit/s 64kbit/s
O T U
O T U
• • •
单纤双向系统：一根光纤实现两个方向的光信号同时传输，两个方向信号安 排在不同波长上 优点：节省光纤资源 缺点：光放站必须用双向光纤放大器及光环形器等器件，噪声系数较差，系 统设计复杂
应用模式 • 根据应用模式的不同，波分系统分为开放式系统和集成式系统 • 两者的区别是是否对客户信号有要求。开放式系统本身有OTU单元， 对符合ITU-T建议的光接口信号均可接入，集成式系统没有OTU单元， 要求用户接入的信号必须符合WDM相关规范并且不同信号接入的波 长也不能相同 • WDM系统采用开放式还是集成式可以根据实际需要决定，也可以混 合使用 • 随着器件性能不断提高，一些设备的光接口具备了定波长输出功能， 这样的光接口可以不经过OTU单元直接上合波单元
波分基本原理
全反射
折射 n2
θ
n1
包层 纤芯
护套
光纤的传输特性
损耗 色散 非线性
光纤的损耗特性
光纤的损耗主要包含：
吸收损耗 散射损耗 弯曲损耗
光纤损耗计算公式为:
光纤损耗(dB) = 光纤长度(Km) * 光纤损耗系数(dB/Km)
光波分复用解复用主要参数： 插入损耗 通道隔离度 通道带宽 偏振相关损耗
光监控通道
对光监控的要求：
不应限制OA上的泵浦光波长； 不应限制未来1310nm波长的业务； OA失效时仍有效； 可超长传输；具有分段双向传输功能。
采用1510/1625nm波长 信号速率为2.048Mb/s 接收机灵敏度：-48dBm 信号码型: CMI 信号发送功率: 0 -- -7dBm
C
OTU3
C
OTU4
WDM的受限因素
WDM 网络 受限因素
光功率
色散
光信噪比
D非H线D 性JG效D应J DJ
光功率预算
光纤损耗 (dB) = P输出 (dBm) - P输入 (dBm) = 距离 (km) x a (dB/km)
a：损耗系数
在1550nm窗口，G.652和G.655光纤的损耗系数：a = 0.22dB/km
S P输出
站点 A
距离L (km)
R P输入
站点 B
色散
色度色散（ps/nm）= 距离（km）x 色散系数（ps/nm.km）
G.652光纤：色散系数 = 17ps/nm.km G.655光纤：色散系数 = 4.5ps/nm.km
实际工程中主要考虑色度色散。 在长距离传输的情况下，采用色散补偿模块（DCM）进行色散补偿。
波分基本原理
加油站 高速公路
巡逻车
WDM的定义
把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们 把它叫做波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ）
SDH signal IP package ATM cells
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n
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WDM的系统结构
波段划分
波段 O波段 E波段 S波段 C波段 L波段 U波段
说明 原始 扩展 短波长 常规波长 长波长 超长波长
范围（nm） 1260~1360 1360~1460 1460~1525 1525~1565 1565~1625 1625~1675
带宽（nm） 100 100 65 40 60 50
因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（1311~1611nm）。
光波分复用解复用主要参数： 插入损耗 通道隔离度 通道带宽 偏振相关损耗
光监控通道
对光监控的要求：
不应限制OA上的泵浦光波长； 不应限制未来1310nm波长的业务； OA失效时仍有效； 可超长传输；具有分段双向传输功能。
采用1510/1625nm波长 信号速率为2.048Mb/s 接收机灵敏度：-48dBm 信号码型: CMI 信号发送功率: 0 -- -7dBm
OSC
F
F
S C C
OTU1
I
I
OTU2
M
U
U
OTU3 OTU4
4 0
M 4 0
OSC
OTU1
[WDM] 波分原理基础学习PPT
![[WDM] 波分原理基础学习PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/bcf388a0112de2bd960590c69ec3d5bbfc0ada42.png)
损耗 3－附加损耗
附加损耗
由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆 敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的 光纤附加损耗
光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗
光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等
损耗谱
理论值：0.19－0.35dB/km 工程值：0.275dB/km
3.0
2.5
OM/OD技术－OM/OD器件类型
光栅型光波分复用器 介质薄膜滤波器型（DTF) 耦合器型（熔锥型） 阵列波导光栅型(AWG)
OM/OD器件类型 1－光栅型滤波器
l1,2,3,...n
l l l l ln
OM/OD器件类型 1－光栅型复用器
原理
– 属于角色散型器件，当光到光栅上后，由于光栅的角色散作用，使 不同的光信号以不同的角度出射，然后经过透镜会聚 到不同的输出 光纤，从而完成波长选择和分离的作用，反之就可以实现波长的合 并。
DWDM的基本原理
课程内容
DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范
光纤传输网的复用技术
光纤传输网的复用技术经历了三个阶段：
空分复用（SDM） 时分复用（TDM） 波分复用（WDM）
DWDM产生背景
从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手 段
波长λ
DWDM技术是在波长1550nm窗口附近，在EDFA能提供增益的波长范围内，选用密集 的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号的调制，复 合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。
DWDM系统基本结构
光发射机
信道1 光转发器1 λ1 光
BA
输入
华为OptiX BWS 1600G波分原理52页PPT文档
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第7页
1、波分复用技术
华为公司WDM产品的演变
160×10Gb/s 32×10Gb/s 32×2.5Gb/s 16×2.5Gb/s 4×2.5Gb/s
第8页
1、波分复用技术
单向WDM
光源λ1
光源λ2
光
复
用
OA
器
OA
OA
光源λN
λ1～λN
光检测 器λ1
光 解 复
光检测 器λ2
WDM为运营商提供了经济的传 输网络组网方式；目前华为公司 商用的波分容量已经达到 1600Gbit/s。而实验室中还在进 行更大容量的WDM实验。
全光网络、网络融合、MSTP、光交 叉连接与波长路由器已经问世。未 来网络中数据与光将结合，向光组 网的转变是宽带革命的核心 。
第4页
1、波分复用技术
第18页
2、传输媒质
传输媒质分类
G.652光纤:大量铺设，传高 速信号需色散补偿
17
色散系数 (ps/nm·km)
1310
G.653光纤:1550nm波长区混频 严重，不适合DWDM
正色散系数G.655光纤
1550
波长λ(nm)负色散系 数G.655光纤
1.1550nm 波 长 区 具 有 最 小 色 散 和 衰 减 ， 适 合 DWDM系统、高速信号传输 2.应用：TrueWave真波光纤(正色散区的SPM效 应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非 线性效应）
华为OptiX BWS 1600G波分培训
传输部 2019年5月30日
第1页
目录
一、波分原理 二、系统硬件 三、设备原理及组网 四、信号流及光功率计算 五、网络设计
波分ASON原理介绍及分析
ASON原理介绍及分析目录12ASON控制平面原理3ASON解决方案及主要特性传送网络的发展历程DCN QX网管DCN网管DCNPCEP/OSPF应用层控制器网管只有传送平面和管理平面集中控制+GMPLS 123传统波分网ASON 网络SDN 网络ASON智能光网络通过网管自动发现自动连接自动修复●智能网元自动发现●控制链路自动发现●TE链路自动发现●拓扑自动发现ASON是通过能提供自动发现和动态建立连接等功能的分布式控制平面，在OTN基础网络之上，可实现动态的、基于GMPLS协议和策略驱动来自动控制的一种网络机制。
从而在Mesh组网下具备抗多次断纤的自愈能力。
●业务路由自动计算●业务路径自动建立●断纤后能够重路由恢复●故障消除后可自动返回到原始路由ASON 使能自动恢复网络，大幅减少业务中断损失印尼断纤频繁（2018年1~2月，总计断纤22次）缩短中断时间节约赔偿支出=ASON 提升业务可靠性，减少业务中断损失超40M USDASON 使能自动化运维，大幅减轻维护压力Without ASON●运维机制：7X24小时●业务恢复：小时级●业务发放：小时级With ASON●运维机制：5X8小时●业务恢复：秒级●业务发放：分钟级ASON 自动化运维手工运维自动化运维断纤故障或割接中断秒级恢复，运维效率提升20%资源自动发现网络拓扑、路径、链路等自动发现，提前预知保护路由好坏业务自动部署业务(波长\ODUk)路由、时延自动计算，自动倒换业务自动恢复断纤位置自动提醒，故障消除自动感知，业务路由自动恢复业务可靠性差异化服务，增强网络竞争力高品质业务随时申请高品质的网络来保障永久1+11+1重路由静态1+1重路由无保护OLT家庭宽带ASON 提供永久1+1网络资源共享，打造高性价比的可靠网络网络资源利用率提升20%，TCO 节省30%PE1PE2100G100GIP+光协同保护，打造高性价比的可靠网络●可用率：99.9%●资源利用率：< 50%●网络TCO ：IP 1+1保护●可用率：99.9%●资源利用率：>70%●网络TCO ：节省30%IP 1+1保护IP + ASON 保护从L0到L3，部署成本依次升高IP MPLS MPLS-TPOTN L3L2L1L0CostWDM目录1ASON特征和价值23ASON解决方案及主要特性ASON 总体架构和网络模型ASON 整体框架由ITU-T 制定，并由IETF 指定了一系列的通用多标签交换协议(LMP , RSVP-TE, OSPF) 由IETF 制定,并已日趋完善。
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S P输出
站点 A
距离L (km)
R P输入
站点 B
色散
色度色散（ps/nm）= 距离（km）x 色散系数（ps/nm.km）
G.652光纤：色散系数 = 17ps/nm.km G.655光纤：色散系数 = 4.5ps/nm.km
实际工程中主要考虑色度色散。 在长距离传输的情况下，采用色散补偿模块（DCM）进行色散补偿。
光波长转换单元（OTU）； 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）； 光放大器（BA/LA/PA）； 光/电监控信道（OSC/ESC）。
OTU
OTU
O
OTU
M
BA
LA
U
O
PA D
OTU
U
OTU
OTU
OSC
OSC
OSC
传输模式
单纤单向
MUX
M
O
4
T
0
U
M 4 0
DEMUX
O T U
传输模式
站点 A
OMS 距离L (km)
站点 B
谢谢观赏
OSC
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F
S C C
OTU1
I
I
OTU2
M
U
U
OTU3 OTU4
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M 4 0
OSC
OTU1
S
OTU2
C
OTU3
C
OTU4
电监控信道
特点：
结构简单，成本低； 支持冗余备份； 改善光功率预算； 降低系统复杂度。
S C C
OTU1
OTU2
M
OTU3 OTU4
4 0
M 4 0
OTU1
S
OTU2
单纤双向
MUX/DEMUX
M
O
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T
0
U
M 4 0
DEMUX/MUX
O T U
应用模式
开放式系统
O T U
客户设备
MUX
M 4 0
M 4 0
DEMUX
O T U
客户设备
WDM的优势
超大容量 数据透明传输 长距离传输 兼容已有光纤 灵活组网 经济性和可靠性 平滑扩容能力
光纤的结构
WDM的定义
把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们 把它叫做波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ）
SDH signal IP package ATM cells
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WDM的系统结构
N路波长复用的WDM系统的总体结构主要有：
光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨 的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。
全反射
折射 n2
θ
n1
包层 纤芯
护套
光纤的传输特性
损耗 色散 非线性
光纤的损耗特性
光纤的损耗主要包含：
吸收损耗 散射损耗 弯曲损耗
光纤损耗计算公式为:
光纤损耗(dB) = 光纤长度(Km) * 光纤损耗系数(dB/Km)
波段划分
波段 O波段 E波段 S波段 C波段 L波段 U波段
说明 原始 扩展 短波长 常规波长 长波长 超长波长
范围（nm） 1260~1360 1360~1460 1460~1525 1525~1565 1565~1625 1625~1675
带宽（nm） 100 100 65 40 60 50
因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（1311~1611nm）。
光放大器
EDFA
Hale Waihona Puke 掺饵光纤放大器RFA
拉曼光纤放大器
光放
光放大器的应用
OTU
M
M
U4
OA
OA4
X0
0
OTU
OTU
M
MD
OA4
4M
0
0U
X
OTU
BA功率放大器
LA线路放大器
PA前置放大器
光复用器与解复用器
复用器
解复用器
fiber
光波分复用解复用技术： 衍射光栅技术 介质薄膜技术 耦合技术 阵列波导技术
常规光纤的损耗系数-波长曲线图
Multi-mode 850~900nm
dB/km 5
4
（
3
2
O
E SC L U
band
OH-
1
）
900
nm
1200 1300 1400 1500 1600 1700
波带不同，损耗系数不同 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰 容易看出，在O~U这六个波段中，C波段和L波段损耗系数最小
C
OTU3
C
OTU4
WDM的受限因素
WDM 网络 受限因素
光功率
色散
光信噪比
D非H线D 性JG效D应J DJ
光功率预算
光纤损耗 (dB) = P输出 (dBm) - P输入 (dBm) = 距离 (km) x a (dB/km)
a：损耗系数
在1550nm窗口，G.652和G.655光纤的损耗系数：a = 0.22dB/km
光波分复用解复用主要参数： 插入损耗 通道隔离度 通道带宽 偏振相关损耗
光监控通道
对光监控的要求：
不应限制OA上的泵浦光波长； 不应限制未来1310nm波长的业务； OA失效时仍有效； 可超长传输；具有分段双向传输功能。
采用1510/1625nm波长 信号速率为2.048Mb/s 接收机灵敏度：-48dBm 信号码型: CMI 信号发送功率: 0 -- -7dBm