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光波分复用系统的组成

[来源:纤亿通]  [日期:2017-02-24]  [点击数:548] 
光波分复用系统的组成

光波分复用系统的组成

光波分复用(WDMWavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个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(复用),并耦合到光缆线路上的用一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用),并作进一步处理,恢复出原信号送入不同的终端,因此将此项技术称为光波长分割复用,简称光波分复用技术。 

(一)光波分复用系统的组成

1) 光复用器(MUX):把多个波长复用到一根光纤里传输。  

2) 光功率放大器(BA):可补偿光复用器的损耗,提高入纤功率。  

3) 光线路放大器(LA):补偿光纤损耗。  

4) 光前置放大器(PA):提高接收电平,提高接收机灵敏度。 

5) 光色散补偿器(DCM远距离传输时提供色散补偿。 

6) 光分用器(DEMUX):把多个波长分用到各根光纤中,使信道分离。  

7) 光接口转换器(OTU):把常规SDH的光信号转换成适合DWDM传输的信号。  

8) 监控信道(OSC):专门传送监控系统的信道。

(二)波分复用的两种技术介绍  

1) DWDM技术简介  

WDM DWDM 是在不同发展时期对 WDM 系统的称呼。在 20 世纪 80 年代初,人们想到并首先采用的是在光纤的两个低损耗窗口 1310nm窗口和 1550nm窗口各传送 1 路光波长信号,也就是 1310nm1550nm两波分的 WDM 系统。随着 1550nm窗口 EDFA 的商用化,WDM 系统的相邻波长间隔变得很窄(一般小于 1.6nm),且工作在一个窗口内,共享EDFA 光放大器。为了区别于传统的 WDM 系统,人们称这种波长间隔更紧密的 WDM 系统为密集波分复用系统。所谓密集,是指相邻波长间隔而言,过去 WDM 系统是几十纳米的波长间隔,现在的波长间隔只有 0.42nm。密集波分复用技术其实是波分复用的一种具体表现形式。如果不特指 1310nm1550nm 的两波分 WDM 系统外,人们谈论的 WDM 系统就是 DWDM 系统。 

实现光波分复用和传输的设备种类很多,各个功能模块都有多种实现方法,具体采用何种设备应根据现场条件和系统性能的侧重点来决定。总体上看,在 DWDM 系统当中有光发送/接收器、波分复用器、光放大器、光色散补偿器、光监控信道和光纤个模块。  

光纤的非线性效应是影响 WDM 传输系统性能的主要因素。光纤的非线性效应主要与光功率密度、信道间隔和光纤的色散等因素密切相关;光功率密度越大、信道间隔越小,光纤的非线性效应就越严重;色散与各种非线性效应之间的关系比较复杂,其中四波混频随色散接近零而显着增加。随着 WDM 技术的不断发展,光纤中传输的信道数越来越多,信道间距越来越小,传输功率越来越大,因而光纤的非线性效应对 DWDM 传输系统性能的影响也越来越大。  

克服非线性效应的主要方法是改进光纤的性能,如增加光纤的有效传光面积,以减小光功率密度; 在工作波段保留一定量的色散,以减小四波混频效应;减小光纤的色散斜率,以扩大 DWDM 系统的工作波长范围,增加波长间隔;同时,还应尽量减小光纤的偏振模色散,以及在减小四波混频效应的基础上尽量减小光纤工作波段上的色散,以适应单信道速率的不断提高。  

DWDM 复用系统中的光源应具有以下 4 点要求:

① 波长范围很宽;

② 尽可能多的信道数;

③ 每信道波长的光谱宽度应尽可能窄;

④ 各信道波长及其间隔应高度稳定。

因此,在波分复用系统中使用的激光光源,几乎都是分布反馈激光器(DFB-LD),而且目前多为量子阱 DFB 激光器。  

随着科学技术的发展与进步,用在波分复用系统中的光源除了分立的 DFB-LD、可调谐激光器、面发射激光器外,还有两种形式。其一是激光二极管的阵列,或是阵列的激光器与电子器件的集成,实际是光电集成回路(OEIC),与分立的 DFB-LD 相比,这种激光器在技术上前进了一大步,它体积缩小、功耗降低、可靠性高,应用上简单、方便。另一种新的光源——超连续光源。确切地说应该是限幅光谱超连续光源(Spectrum Sliced SupercontinuumSource)。研究表明,当具有很高峰值功率的短脉冲注入光纤时,由于非线性传播会在光纤中产生超连续(SC)宽光谱,它能限幅成为许多波长,并适合于作波分复用的光源,这就是所谓的限幅光谱超连续光源。 

2) CWDM技术简介

随着数据业务的飞速发展,对传输网的带宽需求越来越高。目前世界各国的骨干光通信网络格局已经基本形成,光通信的市场主体正在逐步向城域网转移,各大运应商纷纷将重点转向城域网的建设,需要设备制造商提供低成本的解决方案。鉴于城域网具有传输距离短、业务种类较多等许多不同于骨干网的特点,人们提出了粗波分复用(CWDMCoarse Wavelength Division Multiplexing)技术

CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术,它延续了密集波分复用高带宽的技术优势,同时具有多业务接口、成本低、功耗低、体积小等诸多优点,使其在城域光网络中具有非常广阔的应用前景。

相对于DWDM系统,它们之间的一个重要区别就是在光谱中的信道间隔不同。由于CWDM信道采用大通带(20±6-7nm),因此它可以采用更便宜的元器件,例如非制冷激光器和薄膜滤波器。所以,在同样的应用中,CWDMDWDM具有更大的成本优势。

 N路波长复用的CWDM系统的总体结构如图1所示主要有:

①  光波长转换单元(OTU);

②  波分复用器:分波/合波器(ODU/OMU


1

 CWDM的优势有以下几点:

① 超大容量

② 数据透明传输

③ 长距离传输

④ 兼容已有光纤

⑤ 灵活组网

⑥ 经济性和可靠性

⑦ 平滑扩容能力


图二

如图二所示,虽然ITU G.695定义了CWDMOESCL五个波段共18个波长,但由于目前城域内铺设的太多为G652G655光纤,在E波段存在着水峰,导致光在这一波段窗口传输时的衰耗太大,业务无法正常开通。新推出的全波光纤消除了E波段1400nm附近的水峰值18个波长的衰耗相对平滑,使得CWDM可以使用更多的波长传输业务。因此目前CWDM多使用1470nm1610nm8个波长传输业务。

CWDM的标准波长:

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

波长(nm

1270

1290

1310

1330

1350

1410

1430

1450

*1470

*1490

*1510

*1530

*1550

*1570

*1590

*1610

 

    随着带宽的发展和网络的不断升级,传输线路中出现多业务、多速率并存的情况越来越多, 日益复杂的网络拓扑要求传送网络能够实现业务的快速开通,并且兼顾多业务接入和汇聚能力、高集成度、低成本、绿色环保等要求。

如图三所示,纤亿通4U综合平台正面图,是新一代大容量、多业务接入的光网络平台,该设备应用了先进传输技术与高度的集成技术,面向全光网络,应用于国家、省际、省内干线,本地城域网以及各种专网的建设。

图三

纤亿通4U综合平台功能特点:

① 性能卓越、超长距离传输、超大容量架构、高集成度设计、平滑升级扩容、全面完善保护、丰富业务接入、智能控制平面、经济节能。

② 设备容量大,目前使用单模光纤传输,CWDM的每通道的最高传输速率可达10G,总容量可达320G

③ 设备组网灵活,波分复用设备可以组成点到点、点对多点、链状、环状、单纤单向、单纤双向等网络拓扑结构。

④ 支持多种速率业务灵活透明接入,提供业务接口,支持以太网、PDHSDHCATV及专网等业务,同时提供多种速率选择:155M1.25G2.5G10G各种速率支持向下兼容。

采用全新子架设计,槽位设计紧凑,单子架支持16个通用业务槽位,各功能单元板可灵活接入,不受槽位限制。功能单元板种类繁多,单板集成更多接口,同等系统容量下,设备紧凑度更高,占用空间更小,提高系统集成度,有效节约机房空间。具有绿色环保,低功耗、低辐射、无毒、材料可再生。

图四

如图所示,纤亿通4U综合平台采用1+1冗余备份的电源设计,通过LOAD-SHARING方式为平台提供最大限度的可靠性保证。支持多种电源盘选择,适应复杂的机房环境。平台内置4个高性能散热风扇,配合平台整体的通风孔设计,实现完美温控,保证整机运行的可靠性。

纤亿通4U综合平台主要板卡介绍如图—八所示:


图五


图六


图七


图八

纤亿通CWDM城域点到多点以太网解决方案如图九所示:


图九

点到多点的应用可以通过CWDM的终端复用设备和分插复用设备结合使用来实现,主要用来解决核心节点到多个分支节间的业务传送,各自的业务互不干扰。

利用CWDM出租波长解决大客户应用方案,如图所示。图中各业务节点分布在光纤线路的延长线上,通过CWDM节省各节点到中心节点的光纤资源,而且各个节点之间都使用不同的波长,独享带宽,其中每个波长上可承载的业务包括100MGE10GEIP业务、155M/622M/2.5GPOS业务以及其它1.25G以下的各种速率业务。波长租用利用这点可以得到广泛的应用,其优势在于:节省光纤资源,可以快速开展新业务;不同波长之间信息隔离,安全性能良好; 业务升级容易,单个波长上可承载业务类型丰富,用户无需对设备进行任何改动即可将带宽从100M升级成1000M或是2.5G


图十


图十一


图十二

图十三


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