DWDM培训教材 什么是波分复用? 不管是PDH还是SDH都是在一根光纤上传送一个波长的光信号,这是对光纤巨大 带宽资源的极大浪费。可不可以在一根光纤中同时传送几个波长的光信号呢?就象模拟 载波通信系统中有几个不同频率的电信号在一根电缆中同时传送一样?实践证明是可以 的。在发送端,多路规定波长的光信号经过合波器后从一根光纤中发送出去,在接收 端,再通过分波器把不同波长的光信号从不同的端口分离出来。如图一所示: 合 分 波 波 分 波 波 图 在一根光纤中传送的相临信道的波长间隔比较大的时候(比如为两个不同的传输 窗口),我们称其为波分复用(WDM);而在同一传输窗口内应用有较多的波长时, 我们就称其为密集波分复用(DWDM);8波、16波以及32波的DWDM已经是比较成熟 并开始大量应用,在我们平常所说的或所听到的“波分”一般就是指的密集波分复用 (DWDM)。 第1页,共10页
DWDM培训教材 _________________________________________________________ 第 1 页，共 10 页 一、什么是波分复用？ 不管是PDH还是SDH都是在一根光纤上传送一个波长的光信号，这是对光纤巨大 带宽资源的极大浪费。可不可以在一根光纤中同时传送几个波长的光信号呢？就象模拟 载波通信系统中有几个不同频率的电信号在一根电缆中同时传送一样？实践证明是可以 的。在发送端，多路规定波长的光信号经过合波器后从一根光纤中发送出去，在接收 端，再通过分波器把不同波长的光信号从不同的端口分离出来。如图一所示： 图一 在一根光纤中传送的相临信道的波长间隔比较大的时候（比如为两个不同的传输 窗口），我们称其为波分复用（WDM）；而在同一传输窗口内应用有较多的波长时， 我们就称其为密集波分复用（DWDM）；8波、16波以及32波的DWDM已经是比较成熟 并开始大量应用，在我们平常所说的或所听到的“波分”一般就是指的密集波分复用 （DWDM）。 合 波 分 波 分 波 合 波
DWDM培训教材 实际系统中有双纤单向系统和单纤双向系统。单纤双向系统虽然能减少一半光器 件,但技术难度较大,目前应用中双纤单向系统还是居多。图一所示系统就是双纤单向 系统 、波分复用系统关键器件 波分系统的关键器件除上面提到的分波/合波器外,还包括光源技术、EDFA技术。 、分波/合波器件 从图一可以看出,分波/合波器是波分设备的必需的核心器件。分波合波器件有较 大的插入损耗(插损),所谓插损在这里指的是规定波长的光信号通过分波/合波器后 光功率的丢失。通过除了插损,另外有个指标是我们比较关心的,就是最大插损差。我 们知道对16波系统而言,针对每一波,有一个插入损耗,这16个插入损耗中的最大值与 最小值之差即为最大插损差。对该指标的规范主要从多波长系统光功率平坦来考虑的, 并且对合波器的要求要比对分波器的要求高,因为合波后的信号还需要长距离的传输, 而分波后的信号会被马上终结掉。对分波器,还有两个指标非常重要:中心波长和隔离 度。中心波长即是指分波后不同端口出来的光的中心波长,对16波系统,有16个中心波 长,其不应该与ITU-T建议的标准波长(1921~1936Hz)有太大的偏移(<20GHz) 隔离度指的是相临端口的串扰程度。让192.1Hz的光信号输入到分波器,理想情况是它 只从端口1出来,可实际上,总有一部分从相临的端口2出来。端口1与端口2出来的光功 率之比就是端口1对端口2的隔离度。我们当然希望隔离度越大越好。 2、光源 对用于波分系统的光源的两个基本要求是:①光源有标准的、稳定的光波长。波 分复用系统使用的波长比较密集,要求标准,不仅是考虑横向兼容性,也考虑到光纤的 非线形效应。ITU-对波长有指标规范,目前的16波、32波系统的相临波之间的频率差 第2页,共10页
DWDM培训教材 _________________________________________________________ 第 2 页，共 10 页 实际系统中有双纤单向系统和单纤双向系统。单纤双向系统虽然能减少一半光器 件，但技术难度较大，目前应用中双纤单向系统还是居多。图一所示系统就是双纤单向 系统。 二、波分复用系统关键器件 波分系统的关键器件除上面提到的分波/合波器外，还包括光源技术、EDFA技术。 1、分波/合波器件 从图一可以看出，分波/合波器是波分设备的必需的核心器件。分波合波器件有较 大的插入损耗（插损），所谓插损在这里指的是规定波长的光信号通过分波/合波器后 光功率的丢失。通过除了插损，另外有个指标是我们比较关心的，就是最大插损差。我 们知道对16波系统而言，针对每一波，有一个插入损耗，这16个插入损耗中的最大值与 最小值之差即为最大插损差。对该指标的规范主要从多波长系统光功率平坦来考虑的， 并且对合波器的要求要比对分波器的要求高，因为合波后的信号还需要长距离的传输， 而分波后的信号会被马上终结掉。对分波器，还有两个指标非常重要：中心波长和隔离 度。中心波长即是指分波后不同端口出来的光的中心波长，对16波系统，有16个中心波 长，其不应该与ITU-T建议的标准波长（192.1~193.6THz）有太大的偏移（<20GHz）。 隔离度指的是相临端口的串扰程度。让192.1THz的光信号输入到分波器，理想情况是它 只从端口1出来，可实际上，总有一部分从相临的端口2出来。端口1与端口2出来的光功 率之比就是端口1对端口2的隔离度。我们当然希望隔离度越大越好。 2、光源 对用于波分系统的光源的两个基本要求是：①光源有标准的、稳定的光波长。波 分复用系统使用的波长比较密集，要求标准，不仅是考虑横向兼容性，也考虑到光纤的 非线形效应。ITU-T对波长有指标规范，目前的16波、32波系统的相临波之间的频率差
DWDM培训教材 是10GHz。稳定也是必需的,系统运行时一个信道波长的偏移大到一定程度时,在接 收端,分波器将无法正确分离该信道,并且,其相临信道的信号也会因为该信道的加入 而受到损伤。②光源需要满足长距离传输要求。与传统SDH信号不同,波分系统的电再 生中继距离都要求很髙。影响电再生中继距离的因素很多,如衰减、色散、光信噪比等 等。在引入掺铒光纤放大器后,波分系统中,影响再生中继距离的主要因素是色散。所 以,所谓满足长距离传输,就是要求光源有相当髙的色散受限距离。对此,ITU-T对 DWDM使用的光源的色散作了规范,常见有三种:12800ps/m、100005m 7200ps/m。常规的G652光纤的典型色散系数是17 ps/nm.Km,在实际工程中作 20ps/mmKm计算。上面三个光源能够传送的距离是分别是640Km、500Km、360Km。有 时我们能见到一些厂家这样的宣传“640公里无中继传输”,这640Km指的就是这个色散 受限距离,而不是两个站点之间的距离。满足这两个要求的光信号即所谓的G692信 号,而传统的STM-16信号是符合G957规范的光信号。 2、掺铒光纤放大器(EDFA) 将放大器引入波分系统几乎是必需的,目前用的最多的是EDFA。先来说说引入光 放大器的必要性。以最常见的G652光纤为例,其在1550nm窗口的典型衰减系数值是 0275dB/Km,就是说在其上传送的光信号几乎每11公里就要衰减一半,所以再生距离 比较大的时候不仅需要放大,还可能多级放大。那么距离比较近的时候是否就不需要光 放大器了呢?一般来说还是需要的,除非再生距离非常的近而且接收机的接受灵敏度非 常高。因为波分系统引入分波器、合波器的同时也引入了很大的插入损耗,二者引入的 插损之和约有20dB,就是说让一个光信号上合波器后马上从分波器中分离出来,其信 号就只有原来的/100大小了! 根据使用的场合和本身的特点,光放大器有后置放大(BA)、线路放大(LA)、前置 放大(PA)之分。BA用在发送端,用于弥补合波器引入的插损和提高信号的入纤光功 率,它应该有比较大的光功率输出;PA用在接收端,作用是提高接收机的接收灵敏 度,它可以接收较小功率的光信号。LA则多用在线路放大设备上,作用是弥补光信号 第3页,共10页
DWDM培训教材 _________________________________________________________ 第 3 页，共 10 页 是100GHz。稳定也是必需的，系统运行时一个信道波长的偏移大到一定程度时，在接 收端，分波器将无法正确分离该信道，并且，其相临信道的信号也会因为该信道的加入 而受到损伤。②光源需要满足长距离传输要求。与传统SDH信号不同，波分系统的电再 生中继距离都要求很高。影响电再生中继距离的因素很多，如衰减、色散、光信噪比等 等。在引入掺铒光纤放大器后，波分系统中，影响再生中继距离的主要因素是色散。所 以，所谓满足长距离传输，就是要求光源有相当高的色散受限距离。对此，ITU-T对 DWDM使用的光源的色散作了规范，常见有三种：12800ps/nm、10000ps/nm、 7200ps/nm。常规的G.652光纤的典型色散系数是17ps/nm.Km，在实际工程中作 20ps/nmKm计算。上面三个光源能够传送的距离是分别是640Km、500Km、360Km。有 时我们能见到一些厂家这样的宣传“640公里无中继传输”，这640Km指的就是这个色散 受限距离，而不是两个站点之间的距离。满足这两个要求的光信号即所谓的G.692信 号，而传统的STM-16信号是符合G.957规范的光信号。 2、掺铒光纤放大器（EDFA） 将放大器引入波分系统几乎是必需的，目前用的最多的是EDFA。先来说说引入光 放大器的必要性。以最常见的G.652光纤为例，其在1550nm窗口的典型衰减系数值是 0.275dB/Km，就是说在其上传送的光信号几乎每11公里就要衰减一半，所以再生距离 比较大的时候不仅需要放大，还可能多级放大。那么距离比较近的时候是否就不需要光 放大器了呢？一般来说还是需要的，除非再生距离非常的近而且接收机的接受灵敏度非 常高。因为波分系统引入分波器、合波器的同时也引入了很大的插入损耗，二者引入的 插损之和约有20dB，就是说让一个光信号上合波器后马上从分波器中分离出来，其信 号就只有原来的1/100大小了！ 根据使用的场合和本身的特点，光放大器有后置放大(BA)、线路放大(LA)、前置 放大(PA)之分。BA用在发送端，用于弥补合波器引入的插损和提高信号的入纤光功 率，它应该有比较大的光功率输出；PA用在接收端，作用是提高接收机的接收灵敏 度，它可以接收较小功率的光信号。LA 则多用在线路放大设备上，作用是弥补光信号
DWDM培训教材 在长距离线路上传送引起的线路损耗,实际DWDM系统中可以用PA+BA的方式代替LA 使用。有功率放大后的原理图如下 合波 ① PA 分 波」PA BA 波 图 需要注意的是波分系统中的EDFA需对多个波长信号同时放大,为此对其增益提出 了两个要求 ①增益平坦,就是对一定波长范围的光信号有几乎相同的增益。如果几个波长的 光信号通过EDFA后,有些波长的光获得比较大的增益,有些波长的光获得比较小增 益,那我们就说这个EDFA对这几个波长的光信号的增益是不平坦的。当增益的差别小 于0.5dB的时候,我们认为增益是平坦的。增益平坦是必须的,特别在多级放大的系统 中,这种不平坦累积起来,将严重影响整个系统的性能,并且限制更多通道的应用。目 前用了1530~1565nm作为EDFA的工作波长范围 第4页,共10页
DWDM培训教材 _________________________________________________________ 第 4 页，共 10 页 在长距离线路上传送引起的线路损耗，实际DWDM系统中可以用PA+BA的方式代替LA 使用。有功率放大后的原理图如下： 图二 需要注意的是波分系统中的EDFA需对多个波长信号同时放大，为此对其增益提出 了两个要求： ①增益平坦，就是对一定波长范围的光信号有几乎相同的增益。如果几个波长的 光信号通过EDFA后，有些波长的光获得比较大的增益，有些波长的光获得比较小增 益，那我们就说这个EDFA对这几个波长的光信号的增益是不平坦的。当增益的差别小 于0.5dB的时候，我们认为增益是平坦的。增益平坦是必须的，特别在多级放大的系统 中，这种不平坦累积起来，将严重影响整个系统的性能，并且限制更多通道的应用。目 前用了1530~1565nm作为EDFA的工作波长范围。 合 波 分 波 分 波 合 波 BA LA PA BA PA LA
DWDM培训教材 ②増益锁定,増益锁定指的是上波和掉波不会影响正常通道的増益。如果系统中 有两个波长在使用,现在其中一波掉波,由于增益竞争,剩下一波的功率会突然变成原 来的两倍;假如现在再上一波,原来那波的光信号能量又一下降下来。这种增益突变的 情况是绝对不允许出现的,因为不允许因为升级(上波)去影响原来已有的业务,也不 允许因为其中的一波断业务(掉波)而影响其他波长的业务,即使这种影响是短暂的 所以增益锁定同样是必需的 增益平坦和增益锁定示意图如下: M 增益平坦 增益不平坦 (只有1波) (有4波 M (再上3波) (掉3波 增益锁 增益无锁定 图三 3、分波/合波器件 第5页,共10页
DWDM培训教材 _________________________________________________________ 第 5 页，共 10 页 ②增益锁定，增益锁定指的是上波和掉波不会影响正常通道的增益。如果系统中 有两个波长在使用，现在其中一波掉波，由于增益竞争，剩下一波的功率会突然变成原 来的两倍；假如现在再上一波，原来那波的光信号能量又一下降下来。这种增益突变的 情况是绝对不允许出现的，因为不允许因为升级（上波）去影响原来已有的业务，也不 允许因为其中的一波断业务（掉波）而影响其他波长的业务，即使这种影响是短暂的。 所以增益锁定同样是必需的。 增益平坦和增益锁定示意图如下： 图三 3、分波/合波器件 增益平坦 增益不平坦 增益锁定 （只有1波） （再上3波） 增益无锁定 （有4波） （掉3波）