【正文】 第三節(jié)、 WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點 一、 WDM系統(tǒng)組成圖 光轉(zhuǎn)發(fā)器 光轉(zhuǎn)發(fā)器 合 波 器 BA 光監(jiān)控信 道發(fā)送器 LA 光監(jiān)控信道的接收與發(fā)送 光監(jiān)控信 道接收器 PA 分 波 器 光轉(zhuǎn)發(fā)器 光轉(zhuǎn)發(fā)器 網(wǎng) 管 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、 WDM設(shè)備的分類 集成式 WDM系統(tǒng) 光接口與其他設(shè)備必須一致，不能兼容其他設(shè)備。 PIC：將功能不同的若干光器件通過波導(dǎo)互聯(lián)和材料生長技術(shù)， 優(yōu)化集成在一個芯片上。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 六、 副載波復(fù)用（ SCM—subcarrier multiplexing） 將多個低頻的模擬基帶信號用不同射頻信號去調(diào)制， 然后混頻后再驅(qū)動光源，以光的形式發(fā)送出去。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 四、波分復(fù)用（ WDM） 在同一個光纖同時傳輸多個波長的光信號的復(fù)用方式。但對光器件的要求太高。 在一根光纖中實現(xiàn)空分復(fù)用，即對于光纖的 纖芯區(qū)域光束的空間分割。 方法簡單， 成本高。 超窄光脈沖 發(fā)生器 光分 路器 外調(diào)制器 10G電 TDM信號 光 合 路 器 解 復(fù) 用 器 10G 克服了電子瓶徑對電 TDM中 SDH的速率限制。 編碼器 正交碼 1 數(shù)據(jù)信號 1 編碼器 正交碼 2 數(shù)據(jù)信號 2 編碼器 正交碼 3 數(shù)據(jù)信號 3 光方向耦合器 光方向耦合器 解碼器 解碼器 解碼器 正交碼 1 數(shù)據(jù)信號 1 數(shù)據(jù)信號 2 正交碼 2 數(shù)據(jù)信號 3 在 OTDM和 WDM的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高光纖通信的帶寬，但仍處于實驗階段。 復(fù)用路數(shù)更多，但對器件的要求更高。 NZDSF：非零色散位移光纖，可以克服 DWDM中由于復(fù)用信道 數(shù)目多帶來的四波混頻效應(yīng)。 WDM應(yīng)用的幾種形式：（ 1）雙纖單向傳輸：兩套設(shè)備，兩根光纖 光發(fā)射機 光發(fā)射機 復(fù) 用 器 解 復(fù) 用 器 光接收機 光接收機 光接收機 光接收機 解 復(fù) 用 器 復(fù) 用 器 光發(fā)送機 光發(fā)送機 λ 1 λ n λ 1 λ n λ n λ 1 λ n λ 1 λ n λ 1 EDFA EFDA 第 7章 光纖通信新技術(shù) (2)單纖雙向傳輸：只需一根光纖，大大降低成本。（見板書） 濾波原理： （見板書） 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光纖布拉格光柵的作用： （ 1）濾波 λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 λ 3 λ 1 λ 2 λ 4 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 2）作光分插復(fù)用 (OADM) λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 λ 3 λ 1 λ 2 λ 4 λ 3 λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 第 7章 光纖通信新技術(shù) (3) 色散補償作用 啁啾光纖： 使光纖結(jié)距呈線形變化的光纖 短波長 長波長 長波長 短波長 第 7章 光纖通信新技術(shù) （二）法布里 珀羅濾波器（ FP） M1 M2 滿足一定的相位條件的光發(fā)生光的加強干涉其他波長的光發(fā)生相消干涉 第 7章 光纖通信新技術(shù) （三） MZ干涉儀 λ 1 λ 2 L L+△ L λ 1 λ 2 MZ干涉儀可以通過改變通道折射率實現(xiàn)濾波的可調(diào)性。 光電轉(zhuǎn)換限制通信的容量。 二、放大波段： 1300nm1600nm 三、 優(yōu)點： 覆蓋 1310nm和 1550nm 的窗口范圍。 噪聲及串?dāng)_大。 二、優(yōu)點 （ 1）工作波長與光纖的最小窗口和目前的波分窗口相對應(yīng)。 （ 4）所需的泵浦功率小。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 五、ＥＤＦＡ的基本結(jié)構(gòu)及功能 合波器 光濾波器 泵浦 光源 ＥＤＦ（摻鉺光纖） 信號光 光隔離器 光隔離器 放大的 信號光 將輸入光信號和泵浦光 混合在一起送給ＥＤＦ 輸出一個較短波長的激 光為ＥＤＦ提供激勵 防止反射光 影響光放大 器的工作穩(wěn) 定性。 最大輸出光功率 第 7章 光纖通信新技術(shù) （３）、噪聲系數(shù) Ｆ＝ Si / Ni So /No 放大器的噪聲主要來源于自發(fā)輻射。 二、 放大波段 1281nm1381nm 三、優(yōu)點 在 1310nm的窗口有平坦的增益， 便于對已敷設(shè) 。 EDFA的主要技術(shù)參數(shù)： 工作波長范圍 、 輸入功率范圍 、 輸出功率范圍 、 飽和輸出功率 、噪聲系數(shù) 、 偏振相關(guān)增益 、 小信號增益 、 增益平坦度 、 增益變化 、 增益斜度 、 輸入光回?fù)p 、 輸出光回?fù)p等 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 980nm ??1?s ??10ms 1520?1560 nm 4I11/2 4I15/2 4I13/2 1480nm EDFA的能帶結(jié)構(gòu)和光放大原理 第 7章 光纖通信新技術(shù) 泵浦源的選取 ? ， 因而是常用的兩個泵浦波長 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 同向泵浦 反向泵浦 雙向泵浦 隔離器 WDM EDF 隔離器 輸入信號 輸入信號 泵浦激光器 隔離器 WDM EDF 隔離器 泵浦激光器 輸入信號 輸入信號 隔離器 WDM EDF 隔離器 輸入信號 輸入信號 泵浦激光器 泵浦激光器 EDFA光放大器基本配置 第 7章 光纖通信新技術(shù) 泵浦方式比較 同向泵浦優(yōu)點：易于實現(xiàn)； 缺點：易飽和，噪聲大。 能量轉(zhuǎn)換效率高：激光工作物質(zhì)集中在光纖芯子中的近軸部分，而信號光和泵浦光也是在光纖的近軸部分最強 ,使得光與物質(zhì)的作用很充分。 增益帶寬不平坦： EDFA的增益帶寬約 40nm，但增益帶寬不平坦。增加單個信道速率。開拓新的頻段。如果一個弱信號與一強泵浦光波同時在光纖中傳輸，并使弱信號波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，弱信號光即可得到放大，這種基于受激拉曼散射機制的光放大器即稱為光纖拉曼放大器。 5）增益譜很寬但并不平坦，泵浦波長為 1550nm時在 Silica中最大增益頻移為（約 100nm）并且可以擴(kuò)展到 30THz。數(shù)學(xué)模型（區(qū)別于考慮因素的多少及計算方法） 2。泵浦入纖方向 5。采取的辦法是逐級放大并用隔離器分開。采用反向泵浦，將高能態(tài)馳豫時間轉(zhuǎn)化為較長的傳輸時間。研究了 FRA 的機理和特性，對數(shù)學(xué)模型及其算法進(jìn)行了分析。正在進(jìn)行工作： ?設(shè)計優(yōu)化泵浦配置模型 ?合理簡化模型 。 開放系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前加入 OTU（波長轉(zhuǎn)換器），將 SDH非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長，可以接入不同廠商的 SDH 系統(tǒng)。：線路光放大器的光輸出連接器后面光纖上的參考點； ? R39。 U代表超長距離 —— n是最大波長數(shù)目 。 復(fù)用 /解復(fù)用器的參數(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) ??????D角色散型（光柵型） 角色散本領(lǐng)： 色分辨本領(lǐng)： m in????R???D???m in瑞利判據(jù)： 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光柵原理 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光柵型 ???? c o s2 dkD ???? NkR ?第 7章 光纖通信新技術(shù) 干涉型 （ 1）干涉膜濾波器型 ? 多層介質(zhì)薄模 ? 自聚焦透鏡 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 多層介質(zhì)薄膜 ???? c o s2c o s 2c o sc o s lllBCABl ??????A1和 A2路程差： 相位差： ??? nl ???? 2mnlT?? c o s2?透射波長 ： m是整數(shù)。00???????2,039。 WDM系統(tǒng)發(fā)展趨勢 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) WDM全光網(wǎng)簡介 （ 1） WDM全光網(wǎng)的基本概念 （ 2） WDM全光網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu) （ 3） WDM環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 1） WDM全光網(wǎng)的基本概念 光交叉連接（ OXC）節(jié)點 我們這里考慮的 OXC要完成兩個主要功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能。 OADM可分為固定波長 OADM和可變波長 OADM兩種。這樣，必須找到一條鏈路，在構(gòu)成這條鏈路的所有波長復(fù)用段中，存在一個共同的空閑波長。建立虛波長通道時，光通道層只需找到一條鏈路，其中每個波長復(fù)用段都有空閑波長即可。 第 7章 光纖通信新技術(shù) ITUT 光傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口 定義了 n階光傳送模塊 （ OTMn） OTM: OTMn(n≥1): 光傳輸段層 （ OTS） 光復(fù)用段層 （ OMS） 光信道層 （ OCh） 光信道層的結(jié)構(gòu) : 光信道傳送單元 （ OTU） 光信道數(shù)據(jù)單元 （ ODU） 光信道凈負(fù)荷單元（ OPU） 第 7章 光纖通信新技術(shù) IP AT M E th e r n e t S T M NO p ti c a l M u l ti p l e x S e c ti o n (O M S n )O p ti c a l T r a n s m i s s i o n S e c ti o n (O T S n )O T M 0 O T M n (n ? 1)O p ti c a l C h a n n e l (O C h )O p ti c a l C h a n n e l D a ta U n it (O D U )O p ti c a l C h a n n e l T r a n s p o r t U n it (O T U )O p ti c a l C h a n n e l P a y lo a d U n it (O P U )O T M 0P h y s i c a lS e c ti o n(O P S 0 )Figure 63/ Structure of the ONNI (Optical Network Node Interface) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 12341 16 17 3824RowColumnOTUk OverheadOTUk Payload(4 x 3 8 0 8 by te s )3825 4080OTUk FEC(4 x 2 5 6 by te s )光信道數(shù)據(jù)單元 (ODUk)的幀結(jié)構(gòu) ?第 1行的第 1到第 16列是預(yù)留給光信道傳送單元 k(OTUk)的開銷所用； ?第 2到第 4行的第 1到第 16列是預(yù)留給光信道數(shù)據(jù)單元 (ODUk)的特殊的 開銷所用； ?第 1到第 4行的第 17到第 3824列是留給光通道傳送單元的凈負(fù)荷所用； ?第 1到第 4行的第 3825到第 4080列是用作光通道傳送單元的前向糾錯。 通常會涉及以下問題： – EDFA增益控制和增益均衡問題 –色散的積累和補償問題 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 二纖 雙向 光復(fù)用段 保護(hù)環(huán) CDA B( A ) 正常工作CDA B信令信令信令( B ) 保護(hù)倒換示意圖信令第 7章 光纖通信新技術(shù) 二纖 雙向 光復(fù)用段 保護(hù)環(huán)的特點 工作通道使用兩根光纖傳輸 ， 也就是內(nèi)外環(huán)光纖復(fù)用的波長一半用作傳輸工作業(yè)務(wù) ，