华为的波分原理教程
波分知识讲座(华为)
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设备硬件系统—合波、分波单元
合波板功能图
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设备硬件系统—合波、分波单元
分波板功能图
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设备硬件系统—光放大板
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设备硬件系统—光放大板
WBA WPA WLA
最小输入光功率
-20 -30 -28
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DWDM的关键技术—EDFA
EDFA的工作原理
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DWDM的关键技术—EDFA
EDFA的 主要问题
1、非线性：提高了光功率，但达到一定程度 会产生非线性效应。
2、光浪涌 3、色散受限
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DWDM的关键技术—EDFA
EDFA的分类：
前置放大器（PA）：放在接受机前端，用来 提高接收灵敏度
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波分系统维护—机柜顶部的指示灯
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波分系统维护—单板指示灯
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波分系统维护—特殊的指示灯
SCC板：ETN灯，黄色的指示灯，该灯闪烁时表示 网元间有正在数据有传送。
OHP板：其红灯不仅用于告警，当有电话呼入时， 该灯也快闪。
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波分系统维护—故障定位的思路
最关键的一步是把故障定位到单站和单板。
华为波分设备培训讲座
一、 DWDM原理 二、 波分设备设备硬件系统 三、 波分设备系统维护
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DWDM原理
1、概述 2、DWDM传输媒质 3、DWDM关键技术
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概述—什么是波分复用？
第二节华为波分
第⼆节华为波分第⼆节SBS W32 DWDM设备2.1 SBS W32 DWDM设备概述SBS W32 DWDM波分复⽤设备是华为公司推出的新⼀代⼤容量、长距离密集波分复⽤光传输系统。
是华为SBS光传输家族中的⼀员，它继承了SBS系列设备配置灵活、兼容性好的特点，是华为公司传输⽹全⾯解决⽅案的重要组成部分。
⽬前，SBS W32单芯光纤中复⽤的波长数是8个，可传送多达8个不同波长的STM-16（2.5G)信号，传输总容量达（8×2.5G）20Gbit/s。
⽽设备本⾝是按32波长波分复⽤的要求设计的，在⽤户需要时，能很⽅便地将其升级到80Gbit/s甚⾄更⾼。
SBS W32系统包含以下两种设备类型：光终端设备OTE和光中继设备ORE。
2.1.1 光终端设备：在发送⽅向，OTE把波长为λ1～λ8的⼋个波长的STM-16信号经合波器复⽤成⼀个20Gb/s的波分复⽤主信道，然后对其进⾏光功率放⼤，并通过光监控信道板附上⼀个波长为λs的光监控信道。
在接收⽅向，OTE先通过光监控信道板的⼀个分波器把光监控信道λs取出，然后对波分复⽤主信道进⾏光放⼤，经分波器解复⽤成8个波长的STM-16信号，再送到SDH设备上。
OTE可设置波长转换器，从⽽可接⼊不同⼚家的STM-16信号，并允许系统在OT设备处进⾏波长分插。
2.1.2光中继设备：SBS W32光中继设备在每个传输⽅向配有⼀个光线路放⼤器。
每个传输⽅向ORE先取出光监控信道(OSC)，并处理（ECC、公务等）；再将主信道进⾏放⼤，然后主信道与光监控信道合路，并送⼊光纤线路。
ORE可插⼊⾊散补偿模块⽤于每个波长⽐特率超过10Gb/s的⾼速传输；此处也可进⾏1个或⼏个波长的分插，以便从⼲线传输线路中分插出1个或⼏个波长，构成本地传输系统。
2.2 W32 DWDM波分复⽤设备所采⽤的波长由于⽬前我司DWDM设备的最⼤容量是⼋波长，它所采⽤的⼋个波长值是符合ITU-T建议要求的固定值，他们分别是：2.3 W32 DWDM的传输距离根据不同传输距离要求，SBS W32提供3种设备供⽤户选择：360km （3个光纤段，跨距120km，每个光纤段衰减为33dB，最⼤⾊散7200ps/mn）600km（5个光纤段，跨距120km，每个光纤段衰减为33dB, 最⼤⾊散12000ps/mn）640km（8个光纤段，跨距80km每个光纤段衰减为22dB, 最⼤⾊散12800ps/mn）经波长转换或电中继后，传输段可级联。
华为波分技术-自动光功率均衡_APE_
OTU OTUFF I 源自UU调节站点 检测站点
WSS调节模式
图 11-4所示<a href="/">魔兽世界私服</a>为这种应用模式 的组网图。 APE功能中，接收端的 MCA单板检测每个通道的光功率均衡。根据检测值， 发送端 WSM9/WSMD4/WSMD2单板调节光功率衰减值平衡每通道光信噪比。通过监控信道 （如 SC1和 SC2）实现站点之间的通信。 图 11-4 APE组网(WSS模式)
11.5.1 配置原则
APE是可选功能，根据用户要求选择配置。
网络级配置原则
启动 APE调节功能，首先必须将调节站点的调节板与监测站点的检测板的任意一个光 口配成一个 APE功能对，并设定 APE调节使能。
由于 DWDM为双纤双向系统，可以在两个方向上各配置一个 APE对，每个 APE对配置 一块检测板，一块调节板。
11自
动光功率均衡（ APE）
关于本章
11.1 APE简介 系统提供 APE（Automatic Power Equilibrium）功能。通过启动 APE调节，保证接收 端光功率的平坦性从而保证信噪比。 11.2 可获得 性介绍了支持 APE功能的设备类型及软件版本等相关信息。 11.3 功能实 现APE功能的实现是通过各种功能单元单板相互配合，共同完成的。 11.4 APE的应用 APE功能可用于链形或环形组网的任意两个站点中，这里介绍站点间 APE的应用方式。 11.5 配置 A介PE绍了 APE的配置原则和配置步骤。 11.6 参数说明：光功率均衡 自动光功率预均衡的配置通过本界面实现。可设置 APE对，设置波长监视标志，固化功 率标准曲线，启动、停止 APE调节。 11.7 配置示 例本节以 P项目为例，介绍 APE的配置方法。 11.8 验证 APE APE功能可保证接收端光功率的平坦性从而保证信噪比，测试 APE可以检测该功能是否 正常启动。 11.9 例行维 护采用 APE（Automatic Power Pre-Equilibrium）功能，避免因光纤传输条件的变化而 导致各通道功率的平坦性发生变化，使接收端各信道的功率均衡且信噪比得到优化。检 查 APE功能，保证接收端光功率的平坦性，从而保证信噪比。 11.10 故障处 理介绍了 APE常见故障的处理方法。 11.11 相关告 警无
华为波分技术-光线路保护技术
图 1-3光线路保护应用（正常)
OTMA OTMB :工作信号流向 :保护信号流向
由图 1-3可见，正常情况下，在 A站发 B站收方向，A站 OLP将信号同时发往工作和保 护线路光纤，B站 OLP选择接收工作线路光纤传来的信号。
在 B站发 A站收方向， B站 OLP将信号同时发往工作和保护线路光纤， A站 OLP选择接 收工作线路光纤传来的信号。
输入光功率差异为工作通道输入光功率变化值与保护通道输入光功率变化值之差。
上述告警产生机理请参见《告警和性能事件参考》。
OptiX BWS 1600G
特性描述
1 光线路保护
工作原理
光线路保护采用两对光纤，一对为工作路径，在线路正常情况下传送业务信号；另一 对为保护路径，在线路发生断纤或信号衰减过大情况下，承载保护信号。 OLP单板采用的保护方式为双发选收、单端倒换。如图 1-1所示， OLP板的 RI1/TO1 光口对应工作线路光纤，RI2/TO2光口对应保护线路光纤。
: 固定光衰减器
站点 A
站点 B
操作步骤
步骤 1如图 1-5所示，在 A站客户侧接入 SDH/SONET分析仪，B站客户侧用光纤跳线环回。步骤 2利用信号分析仪测试光通道，<a href="/">魔兽sf</a>确保无误码产 生。步骤 3登录网管，在拓扑图上，双击光网元的图标，打开光网元的状态图。步骤 4右键单 击网元，选择“网元管理器”，进入“网元管理器”窗口。步骤 5在网元管理器左边导航树中选择 网元，在功能树中选择“配置 > 光线路保护”。步骤 6单击“查询”，保护对列表列出所有光线路 保于护正对常。状保态护，对并的且倒业换务状处态在和工通作道通状道态。应步处骤 7可采用三种方式执行光线路保护倒换测试： 如 图 1-6所示，拔掉站点 A的 OLP单板接收端口 RI1 的光纤实现倒换。 在 光线路保护 中 右键单击选定的保护对，选择 强制倒换到保护通道 实现倒换。 在 光线路保护 中右键 单击选定的保护对，选择 人工倒换到保护通道 实现倒换。
华为OptiX BWS 1600G波分原理52页PPT文档
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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
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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
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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
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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
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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
DWDM波分复用原理 华为教材
资料编码产品名称使用对象产品版本编写部门资料版本TC000003 WDM 原理ISSUE1.0拟制：日期：审核：日期：审核：日期：批准：日期：华为技术有限公司版权所有侵权必究目录课程说明 (5)课程介绍 (5)课程结构 (5)课程目标 (5)相关资料 (6)1波分复用技术概述 (7)1.1波分复用光传输技术 (7)1.1.1波分复用的基本概念 (7)1.1.2WDM技术的发展背景 (8)1.2DWDM原理概述 (9)1.3WDM设备的传输方式 (11)1.3.1单向WDM (11)1.3.2双向WDM (11)1.4开放式与集成式系统 (12)1.5WDM系统组成 (12)1.6WDM的优势 (13)1.7CWDM简介 (14)1.8思考题 (15)2WDM传输媒质 (15)2.1光纤的结构 (16)2.2光纤的种类 (17)2.3光纤的基本特性 (18)2.3.1几何尺寸（模场直径） (18)2.3.2衰减常数 (18)2.3.3色散系数 (19)2.4思考题 (20)3DWDM关键技术 (20)3.1光源 (20)3.1.1激光器的调制方式 (21)3.1.2激光器的波长的稳定 (24)3.2光电检测器 (25)3.2.1PIN光电二极管 (26)3.2.2雪崩光电二极管（APD） (26)3.3光放大器 (26)3.3.1光放大器概述 (26)3.3.2掺铒光纤（EDF） (28)3.3.3EDFA增益平坦控制 (28)3.3.4EDFA的增益锁定 (30)3.3.5掺铒光纤放大器的优缺点 (31)3.3.6拉曼光纤放大器 (32)3.3.7有关光放大器的技术指标 (33)3.4光复用器和光解复用器 (34)3.4.1光栅型波分复用器 (34)3.4.2介质薄膜型波分复用器 (36)3.4.3熔锥型波分复用器 (37)3.4.4集成光波导型波分复用器 (37)3.4.5波分复用器件性能比较 (38)3.4.6对光复用器件的基本要求 (38)3.5光监控信道 (39)3.5.1光监控通路要求 (40)3.5.2监控通路接口参数 (41)3.5.3监控通路的帧结构 (41)3.6思考题 (41)4DWDM光传输系统的技术规范 (43)4.1ITU-T有关WDM系统的建议 (43)4.2传输通道参考点的定义 (43)4.3光波长区的分配 (44)4.4思考题 (46)5专用词汇及缩略语 (47)关键词：WDM DWDM 光纤光源光放大复用和解复用光监控信道摘要：本课程主要介绍了波分复用技术的基础知识，并对DWDM的主要关键技术、DWDM光传输技术规范进行了讲解。
华为波分技术-自动功率控制_ALC_
Pout1
图 10-4 ALC单站异常检测流程图
–首节点定时发起查询， ALC检测开始后，上游节点每 10秒钟向下游传送其输出光
功率值 Pout1及增益与衰减的偏差值 Paccumulate offset1。下游节点未收到上游节点的
这些参数值时，将主动向上游节点查询。 –检测节点查询本节点输入光功率 Pin2
10.11 相关告 警无
10.12 相关性能事 件无
10.1 ALC简介
系统提供 ALC（Automatic Level Control）功能。当某一段线路衰减增加时，只会引 起该段放大器的输入功率下降，输出功率和下游其他放大器的输入、输出功率都不会 改变。 在 DWDM系统应用中，光纤老化、光连接器老化或人为因素都可能引入线路的异常衰减。 对于光放大器仅为增益控制模式的系统，当某一段线路衰减增加时，下游所有光放大器 的输入和输出功率都将下降，系统的 OSNR将变差，同时接收机接收到的光功率也会下 降，这将极大影响接收性能。而且发生衰减增大的线路越靠近发送端对 OSNR的影响就 越大。图 10-1表示光纤线路发生异常衰减时，系统各光线路放大中继站的功率变化情 况。 对于采用 ALC模式的系统，当某一段线路衰减增加时，只会引起该段放大器的输入功率 下降，输出功率和下游其他放大器的输入、输出功率都不会改变，因此对 OSNR的影响 相对小得多，并且接收机接收到的光功率不会发生变化。图 10-2表示光纤线路发生异 常衰减时，采用 ALC模式的系统各光线路放大中继站的功率变化情况。
10.3.1 ALC单站异常检测
介绍了当系统光功率异常时，ALC的检测过程。
链路衰减调节模式单站 ALC功能的实现步骤如下，上下游节点之间的关系示意图如图 10-3所示，图 10-4所示为此模式的 ALC单站异常检测流程：
华为波分技术-拉曼系统功率调节
9拉曼系统智能功率调节 关于本章9.1 拉曼系统 IPA简Raman放大器输出的泵浦光功率很高，在开启 Raman放大器之前，建议配置并启动 IPA介功能。
在检测到断纤后，也要关断 Raman放大器，从而使得整个线路的光功率都处于安全水平。
9.2 可获得介绍了支持拉曼系统拉曼系统 IPA的设备类型及软件版本等相关信息。
性9.3 功能实拉曼系统 IPA功能的实现，是通过各种功能单元单板配合共同完成的。
现9.4 拉曼系统 IPA的应介绍 IPA的应用的场景。
用9.5 配置拉曼系统介绍了配置拉曼系统 IPA的步骤。
IPA9.6 参数说明：IPA管理I PA（Intelligent Power Adjustment）功能的启动可自动调节本区段上光放大器的输出功率到一个安全值，防止光纤暴露在外面对人体特别是眼睛造成伤害。
在本界面可以进行 IPA保护组的创建，并指定 IPA保护组的相关配置参数。
9.7 拉曼系统 IPA的配置示以 J项目为例，详细介绍带 Raman放大器的 IPA功能配置。
例9.8 验证拉曼系统本节介绍如何调测 IPA功能。
IPA9.9 例行维Raman放大器输出的泵浦光功率很高，在开启 Raman放大器之前，建议配置并启动 IPA护功能，能防止断纤时光纤暴露在外面对人体造成伤害。
检查拉曼系统 IPA功能，保证 IPA功能在出现断纤等情况时能够正常启用，使得整个线路的光功率都处于安全水平。
9.10 故障处IPA功能常见故障现象有两种：IPA功能不能启动；IPA功能不能结束。
理9.11 相关告警无9.12 相关事无件9.1 拉曼系统 IPA简介 Raman放大器输出的泵浦光功率很高，在开启 Raman放大器之前，建议配置并启动 IPA 功能。
在检测到断纤后，也要关断 Raman放大器，从而使得整个线路的光功率都处于安全水平。
在 DWDM系统中，光缆被切断，设备劣化或连接器未插上等原因会导致光信号丢失。
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单模光纤的非线性效应
• 受激非弹性散射
– 受激拉曼散射 – 受激布里渊散射
• 克尔效应
– 自相位调制 – 交叉相位调制
• 四波混频
1. 低啁啾、高波长稳定性的激光源 2. 低噪声系数、增益平坦的光放大器 3. 稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解
复用器、光纤光栅、隔离器等）
光源\ 光接收机
无源光器件
R R x x N 2f f R N 2 R 2 1S S D D 2 D n D E M U X M P I- R S ’ O AR ’ M P I- S M U X R R m m n 2 S 2 T T x x N 2
单纤单向系统和单纤双向系统
单纤双向传输方式
… … … … …
…
λ１ λ２
DCF色散补偿光纤
G.652、G.655(LEAF、TRUEWAVE)在1550窗口有正色 散系数及正色散斜率，信号传输时造成正色散的累积， 使脉冲展宽。 补偿原理：DCF光纤有负色散系数，在传输光纤中接入 这种光纤可抵消正色散，使脉冲得到压缩（DCF色散补 偿器）。 SDH系统补偿，只需一定的色散补偿量；DWDM系统补 偿，色散量一定，且要求DCF有适当的负色散斜率。
S D 1 R 1
T x 1
R x 1
S 1
T T x x N 2f f S N 2 2 R R m m 2 n M U X M P I- S R ’O AS ’ M P I- R D E M U X S S D D n 2R 2 R R x x N 2
S n
R n
O S C
R x 1
T x 1
T
λ3 λ1
λ3 λ1
T+ΔT
λ3 λ3λ1 λ1
色散
色散包括：材料色散、波导色散、模式色散。
材料色散：纤芯材料折射率随频率的变化引起的。 波导色散：光纤中具有同一模式但携带不同频率信号。 模式色散： 在多模光纤中，光信号的不同模式间传播速率的 不一致而引起的
由于材料色散和波导色散的效果正好相反，所以我们可以通过 控制他们的作用来控制光纤的色散为零窗口
半导体光放大器(SOA) 掺铒光纤放大器(EDFA) 拉曼放大器(Raman)
EDFA
Raman
技术成熟度 很成熟、大量应用 比较成熟
增益
高
低
带宽
较宽
很宽
入纤功率藕合效率
高
高
成本
适中
很高
EDFA的工作原理
• 掺铒光纤中Er3+离子受激辐射和自发辐射 • 放大的自发辐射（ASE）是噪声的最主要来源。
YD/T1143-2001 32/16×10Gbit/s光波分复用系统技术要求
G.652
单模光纤光缆的特性
G.655
非零色散单模光纤光缆的特性
G.661/ G.662 / G.663/G.681 与放大器相关的系列标准
G.671
无源光器件要求
G.957
SDH系统和设备的光接口
G.691
具有光放大器SDH单信道和STM-64系统的光接口
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）
波分系统优点
超大容量； 对数据率“透明” ； 升级时可最大限度地保护已有投资； 组网灵活、经济、可靠； 可与全光交换网兼容；
1、衰减 2、色散 3、非线性效应
YDN 120-1999 《光波分复用系统总体技术要求》暂行规定
YD/T1060-2000 32×2.5Gbit/s光波分复用系统技术要求
集成式与开放式
开放式 D-WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换功 能；可以和任何厂家的 SDH 设备互连通。 集成式 D-WDM系统终端复用设备中不具备光接口变换功能； SDH 设备中的光发送单元性能必须满足D-WDM系统的要求 （G.692）
密集波分系统与粗波分系统
粗波分系统中，通道间隔一般在10nm左右，从而大大降低 了对器件的要求，从而降低了成本。但受到放大器工作窗口 的限制，粗波分系统大多用于城域网或接入网中。
波分复用（WDM）技术已经 成熟，成为很好的扩容 方式
使用更高比特率TDM。STM-1--STM-64
采用SDM，铺光信号复用到一根光纤中进行传送(如每个 波承载一种TDM 电信号）的方式统称为波分复用。
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f 1 R m 1
G.692
有光放大器多通路系统的光接口
M.3100 通用网络信息模型
G.otn
光传送网结构
光纤的特性参数－衰耗系数
衰耗 dB
1310nm
OH-
波段
吸收峰
S
C
L
波段
波段
波段
G.655 G.652
<=0.25dB/KM <=0.22dB/KM
波长 nm
(1550nm窗口)
(1550nm窗口)
由于光纤所传送信号的不同频率成分或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
λＮ
光
波
长
复
分
用
器
功率/前置
放大
光线路放大
红带 EDFA 1547.5—1560.5nm
OSC 1625nm
西向 1-N
WDM 耦合器
WDM 耦合器
OSC 1510 nm
蓝带 EDFA 1527.5—1542.5nm
光
波
长
复
分
用
功率/前置
器
放大
东向 1-N
λ１ λ２
λＮ
比单向传输节约一半光纤器件，而且由于两个方向传输的信号不产生FWM产物； 需要采用特殊的措施来对付光反射，双向光纤放大器等元件噪声系数差。
放大器
1) 良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光 谱宽度）。 2）输出具有较高的光信噪比。
直调光源 电吸收调制光源 马赫-策恩德尔调制光源
最大色散ps/nm 1200~2400 7200~12800
大于12800
成本
适中
贵
昂贵
波长稳定性
较好
好
很好
光接收模块
• 光收模块主要是把接收到的光信号转换成电信号的模块，其主 要部分是光电检测器，光纤通信系统中使用二类光电检测器， – 光电二极管（PIN） – 雪崩光电二极管（APD）