长距离大容量DWDM传输关键技术
(计算机硬件及网络)DWDM设备介绍及维护经验交流
传输距离和速度
DWDM系统的传输距离可达数千公里，传输速度可 达Tbps级别，满足不同应用需求。
传输容量和带宽
DWDM系统可以提供巨大的传输容量和带 宽，支持多种业务类型，如IP、ATM、SDH 等。
03
DWDM设备的安装与调试
DWDM设备的安装步骤
准备设备
安装硬件
根据设备清单核对DWDM设备的型号、规 格和数量，确保设备完好无损。
(计算机硬件及网络 )DWDM设备介绍及维护 经验交流
• DWDM设备介绍 • DWDM设备工作原理 • DWDM设备的安装与调试 • DWDM设备的维护与保养 • 维护经验交流
01
DWDM设备介绍
DWDM技术概述
波分复用技术
DWDM是一种利用多个不同波长的 光信号在同一光纤上传输的技术，通 过复用和解复用，实现多个通道的信 号传输。
DWDM设备的验收标准
功能正常
DWDM设备应具备所需的功能，如波长转 换、光放大等，且性能稳定。
性能指标达标
DWDM设备的各项性能指标应符合技术要 求，如传输距离、带宽、误码率等。
安全性可靠
DWDM设备应具备必要的安全保护功能， 如过流保护、过压保护等。
文档齐全
DWDM设备应提供齐全的技术文档和使用 手册，方便后期维护和管理。
城域网
在城域网中，DWDM技术可以提供高 带宽、低延迟的数据传输服务，支持 视频会议、在线游戏等实时业务。
02
DWDM设备工作原理
DWDM系统的基本组成
01
发射机
将不同波长的光信号转换为光波， 通过光纤传输。
合波器
将多个不同波长的光信号合成为一 个光波进行传输。
03
DWDM原理及关键技术
1.5 波长 (mm)
1.6
1.7
色散 (ps/nm-km)
EDFA 带宽
光纤损耗
OSNR：光信噪比，是描述系统低误码运行能力的主要参数 OSNR = Pout / Pase OSNR = Pout(li) + 58.03 - NF - 10log( M) –10log(G1+Σloss)
*系统总长度一定时，低增益、多级数比高增益、
对系统的影响： 大于一定值时，引起强烈背向散射， 叠加强度噪声。
SPM和XPM
（3）自相位调制（SPM）
相位随光强而变化，转化为波形畸变
SPM的影响随该通道注入光纤的光功率增大而增大，随光纤
及传输段而积累。
（4）交叉相位调制（XPM）
相位受到其它其它信道的调制，经光纤色散转化 引起强度噪声
（5）四波混频（FWM）
光纤传输特性
• 1、衰减 • 2、色散 • 3、非线性
（色度色散、偏振膜色散）
光纤类型和损耗谱
G.652 SMF
1.0 0.8
损耗 (dB/km)
损耗 (各类光纤)
G.653 DSF
20 10 0
0.4
NZDF+ G.655+ NZDFG.655-
0.2 0.1 1.2 1.3
-10 -20
1.4
DWDM技术发展趋势
IP ATM SDH SDH ATM IP 其它
Open Optical Interface
DWDM
光纤物理层
DWDM技术发展趋势
点对点DWDM传输
l1 l2 lN l1 l2 lN
可配置 OADM
li li lk lk
可重构OXC
DWDM
客户端光接口 客户端信号输入 （单/多模）
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DWDM关键技术
DWDM复用器与解复用器（MUX/DEMUX）
MUX
M 4 0
DEMUX
光波分复用解复用技术： 介质薄膜技术 衍射光栅技术 阵列波导技术
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
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DWDM系统概述
什么是波分复用？
加油站
高速公路
巡逻车
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DWDM系统概述
DWDM系统定义
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 ） 在接收端，经解复用器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。
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飞宇光电产品介绍
飞宇光电产品介绍
—DWDM产品介绍 —EDFA产品介绍 —DWDM组网应用
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飞宇光电产品介绍
飞宇光电DWDM设备介绍
产品介绍(DWDM系列)
2U机架式DWDM
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DWDM设备介绍
OTU波长转换板卡
4.25G OTU板卡
DWDM产品技术交流
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前言
随着数据业务的飞速发展，对传输网的带宽需求越来越高。 传
统的PDH或SDH技术，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利用的 单波长信道来讲几乎是无限的。DWDM技术就是在这样的背景下应
100G DWDM系统关键技术及实现原理
100G DWDM系统关键技术及实现原理刘志宁张华锋重庆市电信规划设计院，400041liu_zhining@；zhanghuafeng@摘要：通信网络中高速率业务的不断发展，对现有的网络的传输带宽提出了更高、更迫切的需求。
从目前主流的10/40Gbps光传输技术向100Gb/s演进成为光传输技术的发展趋势。
本文简述了100G DWDM系统关键技术的基本原理，分析了100G系统的技术特点及优点并详细介绍了100Gb/s线路侧光模块基本实现原理。
关键字：100G DWDM PM-QPSK 相干接收 DSP算法1 背景介绍通信网络中高速率业务的不断发展，对现有的城域网络及省际、国际骨干通信网络的传输带宽提出了更高、更迫切的要求。
从目前主流的10/40Gbps光传输技术向100Gb/s演进成为光传输技术的发展趋势。
近年来大量研究表明，相位调制及相干接收时最具前景的100G 光传输方式，其中，采用相干接收技术的PM-QPSK传输系统最被业界认可，信道中的各种损伤，如色散，PMD，载波的频率和相位偏移等，都可以通过PM-QPSK系统接收机利用数字信号处理（DSP）技术在电域中进行灵活的补偿并进行信号重构。
因此，PM-QPSK结合相干检测提供了最优化的解决方案,这被大多数的系统供应商选择为100G传输方案。
2 100G系统关键技术2.1 偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）正交相移键控（QPSK）是一种多元（4元）数字频带调制方式，其信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号。
PM-QPSK将单个100G信号分成2个具有不同偏振状态的50G载波信号，然后对每个载波做QPSK调制。
因此，该方式能将通道波特速率降到一半，同时，由于每个偏振态可以使用4个相位来表示bit信息，有可以实现通道波特速率降到一半，因此，经过PM-QPSK编码后，波特率可以降至bit率的四分之一。
下图为PM-QPSK编码方式示意图：图1 PM-QPSK编码示意图2.2 SD-FECFEC技术被广泛的应用于光通信系统，不同的FEC能获得不同的系统性能，根据接收信号处理方式的不同，FEC可分为硬判决码和软判决码。
超大容量DWDM系统中的光纤衰减补偿技术研究
超大容量DWDM系统中的光纤衰减补偿技术研究随着信息传输量的不断增加和宽带需求的急剧增长，超大容量的密集波分复用（DWDM）系统在光通信中扮演着至关重要的角色。
然而，光纤传输在信号传输过程中会遇到光纤衰减的问题，衰减会导致信号质量下降，限制光纤长度和传输距离。
因此，针对超大容量DWDM系统中的光纤衰减问题，光纤衰减补偿技术成为研究的重要方向。
光纤衰减是指光信号在光纤中传输过程中所受到的损耗。
光纤衰减主要包括光纤本身的损耗以及光纤连接器、连接器附加损耗等其他因素引起的损耗。
光纤衰减会导致信号的动态范围降低，增加系统的误码率，并且限制了系统的传输距离。
因此，在超大容量DWDM系统中，光纤衰减的补偿技术非常关键。
在超大容量DWDM系统中，光纤衰减补偿技术主要有两种方法，即实时补偿和事后补偿。
实时补偿技术是在光信号传输过程中动态调整衰减的方法。
这种方法需要监测光纤中信号的衰减情况，并通过调整光源输出功率或者光放大器的增益来补偿衰减，以保持信号的质量和传输性能。
目前，实时补偿技术主要有预打捞、电子可变光补偿器、自适应光放大器等。
预打捞是一种常用的实时补偿技术，它通过在光信号传输之前加入一定量的噪声，使得光纤衰减的影响对信号的传输产生抵消作用。
预打捞可以通过调整打捞量来进行实时衰减的补偿，从而提高系统的性能。
然而，预打捞技术需要在光信号传输前进行操作，对系统的实时性要求较高。
另外，预打捞技术对光功率有一定的限制。
电子可变光补偿器（EVOA）是另一种常见的实时补偿技术，它通过控制补偿度来调整光信号的衰减。
EVOA是一种光纤中的调制器，通过调节调制器中的电压或电流，可以实时改变光信号的衰减。
EVOA具有响应速度快、精度高、可重复性好等优点，适用于超大容量DWDM系统中的衰减补偿。
自适应光放大器是一种通过自动控制放大器增益来补偿光纤衰减的实时补偿技术。
自适应光放大器根据信号的输入和输出功率，自动调整放大器的增益，使得输出功率恒定。
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。
4.DWDM原理及关键技术
色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表
示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/kmⁿ （n为1/2）
14
色度色散的影响
从TDM角度上说，色散将导致码间干扰。
T T+ΔT
λ3
λ1
λ3 λ1
λ3
λ3λ1
λ1
由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（T+Δ T），这叫作脉 冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生 重叠，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。
GAIN PUMP1 PUMP2 PUMP3
30nm 70~100nm
三大特点： 其增益波长由泵浦光波长决定，只要泵浦源的波长适当，理论上可得到任意波 长的信号放大 ； 其增益介质为传输光纤本身；这使拉曼光纤放大器可以对光信号进行在线放大， 构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和远程泵浦 ； 噪声指数低，这使其与常规EDFA混合使用时可大大降低系统的噪声指数，增加 传输跨距。 20
15
偏振模色散（PMD）
由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起 的色散称偏振模色散，它也是光纤的重要参数之一。 引起偏振模色散的因素是随机产生的，因而偏振模色散是一个随 机量。 PMD具有和色度色散相同的影响：引起脉冲展宽 16
单模光纤的非线性效应
从本质上讲，所有介质都是非线性的，只是一般情况下非线性特征很小，难以 表现出来。当光纤的入纤功率不大时，光纤呈现线性特征，当光放大器和高功率
激光器在光纤通信系统中使用后，光纤的非线性特征愈来愈显著；
第6章 DWDM关键技术(光传输网络技术-SDH与DWDM课件)
4．波长可调谐半导体激光器
✓ 是波分复用系统、相干光通信系统及光交换网络的关键器 件。
✓ 可以根据需求进行光波长的改变。
✓ 改变波长的方法：改变注入电流，使发光材料的折射率发 生变化，从而在一定范围内改变和控制激光器输出波长。
6.1.3 光波转换器（OTU）
1．OTU的基本结构和工作原理
✓ 功能：实现非标准波长与标准波长之间的互换 ✓ 波长转换方式:光/电/光（O/E/O）变换方式和全光变换方
（2）EDFA 3种不同的结构方式（泵浦方式） ✓ 同向泵浦方式、反向泵浦方式、双向泵浦方式。
（3） EDFA的工作原理
✓ 在泵浦光的作用下，使EDF出现粒子数反转分布，在信号光 的激励下产生受激辐射使光信号得到放大。
✓ 工作能级：E1，E2，E3． ✓ 泵浦源选择：980nm和1480nm。 ✓ 波长选取原则：泵浦效率高。 ✓ 两种泵浦波长比较：
980nm属三能级系统，增益高，泵浦效率高，噪小。 1480 nm二能级系统，可单模传输，可用单模光纤制作定 向耦合器实现信号光与泵浦光低损耗耦合。
4．EDFA的噪声和性能指标
（1）放大器的噪声 ✓ 主要为自发辐射。 （2）EDFA的性能指标 ✓ 净增益或增益反映信号光经过光纤放大器后得到了多大加强。
EDFA的优点： ✓ 工作波长与光纤低损窗口一致； ✓ 耦合效率高； ✓ 能量转换效率高； ✓ 增益高，噪声低，输出功率大； ✓ 增益稳定； ✓ 可实现透明传输。 EDFA的缺点： ✓ 波长固定； ✓ 增益带宽不平坦。
3． EDFA的结构与工作原理
（1）EDFA的基本结构组成 ✓ 掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔离器、滤波器等。
6.1.2 光源类型
1．单纵模激光器
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长距离大容量DWDM传输关键技术
光纤以其巨大的带宽资源成为骨干传输媒质的必然选择，而DWDM技术是在现有技术条件下充分利用光纤带宽资源的有效手段，由于不采用电再生中继，超长距离DWDM传输能降低系统成本并提高系统的可靠性，所以备受人们青睐。
对此各国正纷纷展开有关研究和实验，我国也把超长距离DWDM传输列入国家863计划之中。
截止到目前，超长距离DWDM传输已有了重大发展，实验报道的最大单纤传输容量达到10.92Tbit/s，传输距离300km，而一般容量为3 ~4Tbit/s的陆地传输距离可达4000km以上，而跨洋系统传输距离可达上1000 0km。
我国在自己的努力下，也于今年3月成功地实现了1.6Tbit/s3000km超长距离试验传输。
超长距离DWDM传输面临ASE噪声、光纤色散和非线性损伤积累严重，各路信道之间功率、残余色散的不均衡等许多问题，需要多种技术手段作为支撑，这包括光放大技术、色散管理与PMD补偿技术、信号调制与接收处理技术、纠错编码技术、新型光纤技术等。
下面主要讨论这些关键技术的实现及其对系统的影响。
关键技术及其实现
（1）光放大技术
光放大器用于补偿光纤和其他无源器件对光功率的损伤，但在提升信号功率的同时也引入了噪声干扰，降低了信噪比，从而限制了最大的传输距离。
尽管减小放大器之间的间隔可以有效地延长总的传输距离（例如跨洋传输系统），但这增加了系统的成本，所以更有效的手段是降低放大器的噪声水平。
研究和试验表明分布式放大器比集中式放大器具有更低的噪声水平，所以分布式光纤喇曼放大器（DFRA）已经逐渐成为超长距离传输系统必选的技术，或者作为传统的掺铒光纤放大器（EDFA）的前置放大器或者完全取EDFA放大器以减小放大器引入的噪声功率。
另外，DFRA还具有非线性损伤小、放大器增益带宽、可以灵活配置等优点，但存在的问题是偏振相关增益大、效率低等问题，好在大功率泵浦源的出现和泵浦褪偏技术能够很好地解决这些问题。