DWDM传输系统

DWDM光传输系统刘华上海交通大学宽带光网技术研究开发中心目录•DWDM系统关键技术•DWDM系统设计参考依据•DWDM系统总体方案•国内外研究开发现状和发展趋势DWDM系统关键技术一、光源二、光波分复用/解复用器(DWDM)三、光放大技术四、增益平坦技术五、增益锁定技术六、色散补偿技术一、光源•多波长光源1、等波长间隔的多波长稳定光源2、采用AWG的多波长环形光源•绝对波长光源•波长可变光源•未来发展方向：1、要求光源能实现波长调谐和波长转换2、光源和AWG混合集成1、等波长间隔的多波长稳定光源2、采用AWG的多波长环形光源绝对波长光源波长可变光源二、光波分复用/解复用器种类：•多腔介质膜滤光器型：最富竞争力，然而分离间隔较大，波道间损耗偏差大。•光纤光栅型：温漂小，0.001nm/0C。•阵列波导光栅型(AWG)：波长间隔小，通道平坦。•全光纤熔锥耦合器型。主要性能•插入损耗(InsertionLoss)•偏振相关损耗(PolarizationDependentLoss)•回波损耗(ReturnLoss)•工作温度(OperationTemperature)•中心波长(CentralWavelength)•信道间隔(ChannelSpacing)•信道带宽(ChannelPassband)•信道内起伏(RipplewithinChannel)•信道插损均匀性(ChannelUniformity)•信道隔离度(ChannelIsolation)•波长稳定度(WavelengthTemperatureStability)系统对WDM器件的特性要求•插入损耗低•各波道的损耗偏差小•通带内的损耗平坦•波道间的串扰小，隔离度高•偏振相关性小•温度稳定性好等等光纤光栅型DWDM阵列波导光栅型三、光放大技术•功率放大器：用以提高发射机的功率，一般增加一个数量级，要求饱和输出功率大；•预放大器：提高接收机的灵敏度约10dB，要求低功耗和低噪声；•线路放大器：用于光信号的补偿，要求低噪声。根据放大器在网络中的位置，放大器主要有三种用途：WDM系统对光纤放大器的要求•足够的带宽：一般为1530-1565nm，实验室已可达80nm以上。•平坦的增益：应小于1.5dB。•低噪声系数：对于2.5Gb/s系统，应小于5.5dB。•高输出功率：每通道输出功率在+5dBm至+8dBm之间。EDFA增益谱特性曲线四、增益平坦技术•采用高掺铝掺铒光纤•用氟基掺铒放大器•在EDFA模块中使用与增益谱反对称的滤波器等等增益平坦对输出光信号的影响五、增益锁定技术•原因：复用信道数量配置不同，或工作中某些信道发生故障等导致输入光信号的总功率发生变化，因此放大器的增益不定。•定义：增益锁定技术就是采用技术手段对光放大器的增益进行动态控制。•技术：输入背景光、用微处理器检测控制泵浦激光器、采用动态增益均衡器等。增益锁定对输出光信号的影响六、色散补偿和非线性抑制技术DCF色散补偿方案及特点•方案：集总补偿、分布补偿、后置补偿、前置补偿、完全补偿、非完全补偿、混合补偿等•集总补偿优于分布补偿；•非完全补偿优于完全补偿；•后置补偿优于前置补偿；•前后置混合补偿优于前置补偿和后置补偿。•光纤的色散•PMD（偏振模色散）•光源的Chirp•光纤中的SPM（自相位调制）10Gb/sDWDM系统应考虑的问题光纤分类•常规单模光纤SMF（G.652）：色散较大，能减小FWM干扰，长距离大容量传输需要色散补偿•色散位移光纤DSF（G.653）：零色散点位于1550nm，非线性效应较大，不利于DWDM系统•非零色散位移光纤NZDSF（G.655）：色散为0.1-6.0ps/nm.km，LEAF正成为热门（可以减小非线性效应）•色散补偿光纤（DCF）：色散大且为负值目录•DWDM系统关键技术•DWDM系统设计参考依据•DWDM系统总体方案•国内外研究开发现状和发展趋势DWDM系统设计参考依据•ITU-T有关单信道SDH系统光接口的建议G.691•有关多信道系统光接口的建议G.692•有关光传送网的建议G.otn应用编码根据复用信道数、跨段距离及跨段数分为不同的应用情况，并指定相应的应用代码。跨距衰减和总色散跨距（km）80120衰减范围（光放大器间）22dB33dB代码nV3-y.2nL5-y.2nV5-y.2NL8-y.2最大色散(ps/nm)720080001200012800中心波长、中心频率和参考频率•G.692中给出了多信道系统使用的特定中心波长和中心频率值，并规定了参考频率为193.1THz（1552.52nm）。•中心波长的具体选用主要取决于EDFA光放大器的增益带宽。在1525～1565nm范围内，EDFA的增益带宽一般分为蓝带范围（1525～1540nm）和红带范围（1540～1565nm）。网元管理（G.otn）目录•DWDM系统关键技术•DWDM系统设计参考依据•DWDM系统总体方案•国内外研究开发现状和发展趋势总体方案•遵循国际标准，例如8×2.5Gb/sSDH波分复用（WDM）系统总体方案采用G.692中应用编码8V3-16.2对应的形式，并满足相应规范要求。即8个光信道复用，每个光信道传输速率为2.5Gb/s；在G.652光纤上传输，每段跨距120km，跨距衰减33dB，共三段总传输距离360km，总衰减99dB，总色散7200ps/nm。网元管理依据ITU-T建议G.otn的相关规定，即分为OCH、OMS和OTS，可以对WDM系统进行配置、性能、故障和安全管理8×2.5Gb/sWDM系统原理方框图8×2.5Gb/sWDM系统结构示意图目录•DWDM系统关键技术•DWDM系统设计参考依据•DWDM系统总体方案•国内外研究开发现状和发展趋势超大容量DWDM传输系统3Tb/s-OTDM/WDM(160Gb/s×19)40kmT-EDFADSF,λ0=1535nmNTT1.02Tb/s-WDM(20Gb/s×51)1000km0.4b/s/Hz,SMF101km环测CNET1Tb/s(40Gb/s×25)342kmTrueWavefiber85km间距Lucent750Gb/s5.3Gb/s×50,10Gb/s×502000kmC波段和L波段（纯fiber+NZDSF环测）Tyro超大容量DWDM传输系统（续）640Gb/s(10Gb/s×64)7200km0.33b/s/HzNZDSF环测Tyro490Gb/s-WDM(10Gb/s×49)335.2km拉曼放大+EDFAG.653(67km)+NZDSF(17km)Lucent340Gb/s-WDM(10Gb/s×34)6380km实线实验Alcatel80Gb/s-OTDM10Gb/s×8172kmSoliton,DSFλ0=1547nmChalmer拉曼放大在WDM系统中的应用•DSF的FWM干扰严重，过去认为不适合于DWDM传输。•拉曼放大沿光纤分布，而不是集中，因而发送光功率可减小，从而降低FWM干扰。•NTT采用DSF(G.653)进行了WDM32×10Gb/s的传输实验，距离为640公里，间距为80公里。2.5G和10Gb/s的选取节点吞吐量速率波长数光纤端口816320Gb/s2.5Gb/s16816162.5Gb/s328640Gb/s10Gb/s8864832162.5Gb/s1632816128Gb/s10Gb/s168NortelWDM系列产品网类别系统速率波长个数产品长途网10-40Gb/s322.5Gb/s,10Gb/s端机,EDFA,AWG,补偿光栅,VOA,PTAV城区网2.5-10Gb/s16-128光收发端机,EDFA,WDM,APD,AWG,介质膜光滤波器接入网155Mb/s-2.5Gb/s8-16光收发模块,MDII,LCV系列PTAV系列1998年DWDM产品•华为公司于1998年8月推出了4*2.5Gb/s的WDM产品•武汉邮科院1999年1月推出了8*2.5Gb/s的WDM产品•邮电部5所推出了8*2.5Gb/s的WDM产品武邮8×2.5Gb/sWDM系统•线路总长464km，济南、青岛设置为终端站，中间设光放站4个。全程设5个光放段，最短光放段长度为81km，最长光放站长度为109km。系统配置为8波SDH2.5Gb/s波分复用系统、现配有8个波长转换器，均工作在1554nm窗口。系统主要技术指标•本工程采用1550nm作为工作窗口•信道比特率2488320kb/s•采用G.652光纤，衰减系数不大0.28dB/km•色度色散系数不大于20ps/(nm.km)•光源采用DFB－LD，中心频率193.5THz～192.1THz，最大中心频偏为±20GHz•监控光通道波长为1510±10nm•波长复用/解复用的每信道插入衰减小于10dB•最小消光比10dB•平均发送光功率：－6dBm～0dBm•系统主要性能指标完全满足ITU－T和国内通信部门相关标准。武邮8x10Gb/sDWDM系统设备框图武邮10Gb/s终端设备框图武邮8x10Gb/sDWDM系统完整配置框图（1+1）武邮8x10Gb/sDWDM实验系统方框图武邮8x10Gb/sDWDM实验系统光通道代价WDM系统发展趋势•信道数更多•单信道速率更高•总容量进一步加大•SMF,DSF和Raman放大也开始采用