第十三章
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第十三章 WDM 网络 PowerPoint PPT Presentation


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第十三章 WDM 网络. 13.1. DWDM 概述 13.2. DWDM 系统结构 13.3. 波长计划. 13.1 DWDM 技术. 光纤通信经过30多年的发展,单信道实用化系统的传输速率从1976年的45 Mbit/s 发展到了10 Gbit/s, 线路的利用率得到了很大提高(但与光纤巨大的带宽潜力相比这点带宽还微不足道)。. 波长间隔和频率间隔 之间的换算关系. 1270. 1350. 1480. 1600.

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第十三章 WDM 网络

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Wdm

第十三章 WDM网络

13.1. DWDM概述13.2. DWDM系统结构

13.3. 波长计划


13 1 dwdm

13.1 DWDM技术

光纤通信经过30多年的发展,单信道实用化系统的传输速率从1976年的45Mbit/s发展到了10Gbit/s,线路的利用率得到了很大提高(但与光纤巨大的带宽潜力相比这点带宽还微不足道)。


Wdm

波长间隔和频率间隔

之间的换算关系

1270

1350

1480

1600

类似于传统频分复用的概念,在1300~1600 nm光谱范围内,以一定的间隔隔开的多个波长可以在同一根光纤中独立传播。(200nm窗口,带宽约30THz)

相比窗口带宽,每个波长信道上信号的调制带宽很窄

例:

在1525~1565 nm频

带内,窄线宽激光

器在 0.8 nm谱带内

(~100 GHz间隔) 发

射信号,则一根光

纤可以同时承载50

路独立的信号。

80 nm

120 nm


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TDM signal

1 0 1 1

signal1

1 1 0 0 1 0 1 1

1 0 0 1

signal2

  • 电时分复用面临的问题:

    • “电子瓶颈”限制:

    • 10Gb/s→40Gb/s…

    • 光纤色散限制

    • 单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽


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13.1.1.DWDM技术产生背景

传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用(SDM)和时分多路复用(TDM)两种方式。

(1)SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量,传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。

(2)TDM是比较常用的扩容方式,从PDH的一次群至四次群的复用,到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的复用。但达到一定的速率等级时,会受到器件和线路等特性的限制。

DWDM技术不仅大幅度地增加了网络的容量,而且还充分利用了光纤的宽带资源,减少了网络资源的浪费。


Wdm

光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来,并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端将组合波长的光信号分开,并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。


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13.1.2.DWDM原理概述

DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性,采用多个波长作为载波,允许各载波信道在一条光纤内同时传输。

通常把光信道间隔较大(甚至在光纤的不同窗口上)的复用称为光波分复用(WDM),而把在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用(DWDM)。

DWDM系统的构成及光谱示意如图13-1所示。


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图13.1 DWDM系统的构成及频谱示意图


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点到点的波分复用系统

波分复用器

100 GHz间隔的WDM信道频谱


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13.1.3.DWDM工作方式

(1)双纤单向传输

双纤单向传输指一根光纤只完成一个方向光信号的传输,反向光信号的传输由另一根光纤来完成。如图13.2所示,

图13.2 双纤单向传输的DWDM系统


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(2)单纤双向传输

单纤双向传输指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输,两个方向的光信号应安排在不同波长上。

图13.3 单纤双向传输的DWDM系统


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(3)光信号的分出和插入

通过光分插复用器(OADM)可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入,即完成上/下光路,利用这种方式可以完成DWDM系统的环形组网。

图13.4 光信号的分出和插入传输


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13.1.4.DWDM的应用形式

有开放式DWDM和集成式DWDM。

开放式DWDM系统采用波长转换技术,将复用终端的光信号转换成符合ITU-T建议的波长,然后进行合波。

集成式DWDM系统没有采用波长转换技术,它要求复用终端的光信号符合ITU-T建议的波长,然后进行合波。


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13.1.5.DWDM的优越性

(1) 可以充分利用光纤的巨大带宽潜力,使一根光纤上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。

(2) N个波长复用以后在一根光纤中传输,在大容量长途传输时可以节约大量的光纤。


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(3) 波分复用通道对传输信号是完全透明的,即对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性,可同时提供多种协议的业务,不受限制地提供端到端业务。

(4) 可扩展性好。

(5) 降低器件的超高速要求。


13 2 dwdm

13. 2 DWDM系统结构

1.DWDM器件

DWDM器件分为合波器和分波器两种,如图13-5所示。

合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。

分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。

图13-5 DWDM器件


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2.DWDM的几种网络单元类型

DWDM设备可分为光终端复用器(OTM)、光线路放大器(OLA)、光分插复用器(OADM)和电中继器(REG)几种类型。以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网单元的作用。

(1)光终端复用器(OTM)

在发送方向,OTM把波长为λ1~λ16(或λ32)的STM-16信号经合波器复用成DWDM主信道,然后对其进行光放大,并附加上波长为λs的光监控信道。

在接收方向,OTM先把光监控信道取出,然后对DWDM主信道进行光放大,经分波器解复用成16(或32)个波长的STM-16信号。OTM的信号流向如图13-6所示。


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图13-6 OTM信号流向图


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(2)光放大器(OLA)

每个传输方向的OLA先取出光监控信道(OSC)并进行处理,再将主信道进行放大,然后将主信道与OSC合路并送入光纤。如图13-7所示。

图13-7 OLA信号流向图


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(3)光分插复用器(OADM)

OADM设备接收线路的光信号后,先提取监控信道,再用WPA将主光通道预放大,通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光信号按波长取下一定数量后送出设备,要插入的波长经MR2单元直接插入主信道,再经功率放大后插入本地光监控信道,向远端传输。以MR2为例,其信号流向如图13-8所示。


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图12-8静态OADM(32/2)信号流向图


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(4)两个OTM背靠背组成的光分插复用器

用两个OTM背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM,如图13-9所示。

图13-9两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图


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(5)电中继器(REG)

以STM-16信号的中继为例,其的信号流向如图13-10所示。

图13-10电中继器(REG)的信号流向图


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3.DWDM网络的一般组成

(1)点到点组网

DWDM的点到点组网示意图如图13-11所示。

(2)链形组网

DWDM的链形组网示意图如图13-12所示。

(3)环形组网

DWDM环形组网示意图如图13-13所示。

图13-11 DWDM的点到点组网示意图


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图13-12 DWDM的链形组网示意图

图13-13 DWDM的环形组网示意图


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4.DWDM网络的保护

点到点线路保护主要有两种保护方式

一种是基于单个波长、在SDH层实施的1+1或1︰N的保护;

另一种是基于光复用段上的保护,在光路上同时对合路信号进行保护,这种保护也称光复用段保护(OMSP)。

另外还有基于环网的保护。


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13.3 波长计划

分类

  • 简单WDM(简称WDM):1310nm/1550nm,用于PON接入网络

  • CWDM(Coarse WDM):

    传统的CWDM: 850nm窗口,主要用于多模光纤的接入网中

    WWDM (Wide WDM): 10GE WAN

    城域CWDM:主要用于城域网

  • DWDM (Dense WDM )主要用于长距离传输系统


Wdm

简单WDM:

主要用于采用单纤双向传输方式的光纤接入网中(如PON),在上下行方向采用不同的波长,1310nm为上行波长(用户到中心局);1550nm为下行波长(用户到中心局)。

采用熔融光纤波分复用器实现波长的复用/解复用

Downstream 1550nm

Upstream 1310nm


Wdm

CWDM-传统CWDM

  • 20世纪80年代提出,用于850nm传输窗口的多模光纤局域网(如:视频分配网,双向单纤网络等)

  • 波长间隔25nm

  • 20世纪90年代后期,随着10G以太网技术的兴起,采用850窗口的4波长传送10GE被列入10GE LAN的标准之一(IEEE802.3)


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CWDM-WWDM:

  • IEEE802.3 10GE WAN标准之一:

    • 多模光纤,

    • 1310nm窗口,

    • 间隔为25nm的4个光波长信道,

    • 单信道速率3.125Gb/s,

    • 传输距离10km.


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CWDM-城域CWDM

  • 随着DWDM技术在长距离通信中的应用。宽带城域网络问题逐渐成为通信网络的瓶颈。宽带、灵活及低成本是城域网追求的主要目标。采用CWDM技术是实现这一目标的有效手段。

  • ITU-T G.694.2规定了城域CWDM的波长分配方案


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CWDM优越性:

  • 降低对激光器波长漂移的限制,无制冷激光器(如VCSEL)成为其首选器件

  • 降低滤波器件的制作难度及成本


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DWDM

  • ITU-T G.694.1规定了DWDM的波长分配方案

  • 波长间隔包括200GHz,100GHz,50GHz

  • 目前长距离系统主要使用C-band(1530nm~1565mn)和L-band(1565nm~1625nm)的波长


Wdm

WDM系统的优点

1. 系统容量可以很容易升级

如果每个波长可以承载40 Gb/s的信息,那么一根光纤若同时

传输100个波长就能实现4 Tb/s的传输

2. 可以保持数据的透明性

WDM 的信道都可以独立地携带任意的传输格式,它们之间

可以不同步,数据速率可以不同,可以是模拟的或者数字的

3. 可以用于构造波长路由光网络

光网络交换节点除了可以执行时间和空间两个维度的交换之

外还可以利用波长进行交换,多维的交换让光网络具有更高

的灵活性


Wdm

WDM实验记录


Wdm tdm

WDM+TDM

近年来报道的传输记录


Wdm

WDM网络存在问题?

点到点的WDM系统解决了突然出现的“宽带饥渴”和“光纤饥渴”问题,但带宽的利用率不高。

运营网络前几年的建设积累了相当的容量,短时间内传输链路的带宽将不再是光传送网发展的主要矛盾。但组网的灵活性、稳定性与网络的智能性成为关注的焦点。


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