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传输系统与用服技术讨论会

传输系统与用服技术讨论会. 白话 光通信. 陈伟 本部产品事业部 传输系统部. 光纤通讯史. 古代光通信. 3000 年前的烽火台； 17 世纪中叶，发明了望远镜； 1791 年，法国人发明了信号灯。. 光纤通讯史. 现代光通信 -- 光话. 1880 年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是 200 米； 1881 年贝尔发表了论文 《 关于利用光线进行声音的复制与产生 》 ；

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传输系统与用服技术讨论会

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Presentation Transcript

  1. 传输系统与用服技术讨论会 白话光通信 陈伟 本部产品事业部 传输系统部

  2. 光纤通讯史 古代光通信 • 3000年前的烽火台； • 17世纪中叶，发明了望远镜； • 1791年，法国人发明了信号灯。

  3. 光纤通讯史 现代光通信--光话 • 1880年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200米； • 1881年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的复制与产生》； • 贝尔的光话始终没有实用化： 1、没有可靠的、高强度的光源； 2、没有稳定的、低损耗的传输媒介。

  4. 光纤通讯史 1970年光纤通信元年 • 1960年，第一台相干振荡光源--红宝石激光器问世；1962年，半导体激光器问世； • 1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器。

  5. 光纤通讯史 1970年光纤通信元年 • 直到60年代中期，优质光学玻璃的损耗仍高达1000dB/km，2x1081J，1047年太阳光能； • 英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于1966年发表了一篇论文，提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介； • 1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗为20dB/km的低损耗石英光纤。

  6. 光纤通讯史 光纤通信分代 • 0=0.85um多模光纤通信系统（1977年）； • 0=1.3um多模光纤通信系统； • 0=1.3um单模光纤通信系统（1984年）； • 0=1.55um单模光纤通信系统（80年代中后期）；

  7. 平面波的反射和折射 • 反射： 1=1` • 折射： n 1 sin 1 =n 2 sin2 • 全反射： sin 1 >= n 2 / n 1 n 2 2 n 1 1 1`

  8. 光纤 光纤的传播模式 • 在光纤的数值 孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。 高次模 基模 低次模

  9. 光纤 光纤的传播模式 • 多模光纤：突变型光纤 渐变型光纤（G.651） • 单模光纤：标准常规光纤（G.652） 色散位移光纤（G.653） 非零色散位移光纤（G.655） 色散补偿光纤

  10. 光纤 色散 脉冲展宽 T 光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。

  11. 光纤 损耗 • 吸收损耗 • 本征吸收 • 紫外吸收 • 红外吸收 • 散射损耗 • 瑞利散射

  12. G.652 20 SMF G.653 1.0 损耗 (各类光纤) DSF 0.8 10 EDFA带宽 损耗(dB/km) 色散(ps/nm-km) 0.4 0 NZDF+ G.655+ 0.2 -10 NZDF- G.655- 0.1 -20 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 波长(mm) 光纤 损耗与色散

  13. 光纤 色散受限距离 B2 * D * L  105(Gb/s)2ps/nm 假设光源无啁啾的情况下: 2.5 Gb/s 10 Gb/s SMF (G.652) 960 km 60 km (D=17ps/km/nm) NZDF(G.655) 4800 km 300 km (D=2ps/km/nm) 在光源有啁啾的情况下: 啁啾对系统传输距离的影响由色散容限参数值表示。如色散容限值为12800ps/nm,SMF（G.652）光纤的色散参量值取D=20ps/km/nm，则该光源的色散受限距离为640 公里。

  14. 光纤 色散受限距离简单计算 • L = CDT/D km • 光源的色散容限CDT ps/nm • 光纤的色散参量值 D ps/nm.km • G.652 1550nm 17~20 ps/nm • 1310nm 3.5~5 ps/nm • G.655 1550nm 2~6 ps/nm

  15. 光纤 光功率损耗 • 光纤 • 光接头 • 色散代价 • 光线路光功率损耗冗余 • 光端设备光功率冗余

  16. 光纤 光纤非线性效应 • 散射影响 • 受激拉曼散射 （SRS） • 受激布里渊散射（SBS） • 光纤克尔(折射率引起)效应 • 自相位调制（SPM） • 交叉相位调制（XPM） • 四波混频（FWM）

  17. 光纤 w w 2w1-w2 w1 w2 2w2-w1 w1 w2 光纤 四波混频FWM效应 • 信道间相互作用产生新的频率 • 相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等

  18. 光纤 偏振模色散PMD • 产生信号间干扰; • 当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生PMD与色度色散之间的耦合从而增加色散的统计分量; • 解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入偏振控制器。 • 由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入

  19. 光调制 • 直接调制 • EA调制 • LiNbO3调制 • M-Z(Ⅲ-Ⅴ族)调制

  20. DWDM复用/解复用器 34    34      3 4 衍射光栅型 滤波器型 1 2 3 4 。 。 。  34     3 34 4 耦合器型 阵列波导光栅型

  21. l1 l2 lN 隔离器 隔离器 WDM耦合器 l1 l2 lN Pout Pin 铒掺杂光纤 泵浦激光器 EDFA结构 980nm,1480nm

  22. EDFA原理 N ~0 3 1550 nm N 信号光 980 nm 2 nm 1550 1480 nm 泵浦光 受激辐射 N 1

  23. WDM光谱特性 相对功率 要求：信道间功率均衡良好的光谱特性（顶平而沿陡） 波长

  24. 光纤 光纤非线性效应 • 散射影响 • 受激拉曼散射 （SRS） • 受激布里渊散射（SBS） • 光纤克尔(折射率引起)效应 • 自相位调制（SPM） • 交叉相位调制（XPM） • 四波混频（FWM）

  25. 均衡器 增益 得到的增益谱 EDFA增益谱 增益 增益 + 波长 波长 波长 光纤 铝或其它离子 EDFA增益平坦措施

  26. O SDH (155 M 622M ， 开放式 T 2 .5 G 10G) PDH 、 、 、 U ATM IP G . 957 、 OMU (OAD) SDH (155 M 622M ， 2 .5 G 10G) PDH 、 、 、 集成式 ATM IP G . 692 、 WDM系统结构

  27. Rx Tx SONET/SDH FDDI ATM SDL IP GbE PDH Tx Optical Channel (OCH) Layer Rx Optical Multiplex Section(OMS) Optical Transmission Section(OTS) OCH Payload OCH-S OCH-TC OCH-P Digital Warper数字包封 • 前向纠错FEC; • 性能监视; • 信令路由选择和光层保护倒换

  28. Digital Warper数字包封 以10Gb/s为例: 净负荷速率: 9.95328Gb/s FEC 数据速率: 669.13Mb/s OCH-OAM 速率: 41.82Mb/s 总线路数据速率: 10.66423Gb/s 帧速率: 326.7KHz 帧周期: 3.06us

  29. IP AAL5 GE Vision PPP ATM 1/10GE MAC SDL Robust Packet over SONET/SDH Standard ATM Mapping ATM Vision POS Mapping (today’s IP/DWDM) Robust Packet over Fiber 1/10 GE PHY Cell PL SONET/SDH Common Vehicle: Digital Wrapper DWDM 未来IP传送

  30. 谢谢！

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