DWDM和OTN基本原理介绍

DWDM密集波分复用系统原理•了解并掌握WDM的一些基本概念及WDM的原理、传输方式以及组成。•了解WDM的传输媒质。学习目标第一章波分复用技术概述第二章DWDM系统的传输媒质第三章DWDM系统的组成课程内容使用更高比特率TDM。10G/40G/100G波分复用（WDM）技术已经成熟，成为很好的扩容方式。800G/1.6T怎样增加传输容量光传送网络的快速发展，数据业务爆炸式增长，传统的PDH、SDH带宽已经无法应对。WDM(波分复用)：把携带不同信息的多个波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用。12┋12n┉WDM概念高速路加油站巡逻车什么是波分复用？λ1λ2λ3WDM、DWDM、CWDM的关系•最早的波分复用技术是将1310nm和1550nm的两波分复用，波长间隔为一般数十nm•随着1550窗口的EDFA的商用化，新的WDM系统只用1550窗口，这些WDM系统的相邻波长间隔比较窄（1.6nm），为了区别于传统的WDM系统，称之为密集波分复用系统，即DWDM系统。•现在波分复用技术（WDM）通常专指密集波分复用技术（DWDM）•DWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexer)密集波分复用•CWDM（CoarseWavelengthDivisionMultiplex）稀疏波分复用•CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个左右波长的光信号。CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。•稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到1620nm波段，间隔为20nm，可复用16个信道，其中1400nm波段由于损耗较大，一般不用。DWDM与SDH的关系SDH设备DWDM设备客户层和服务层关系超大容量。超长距离传输。对数据的“透明”传输、平滑扩容。节约光纤资源。可组成全光网络。DWDM的优点DWDM的优势光波长区的分配•光纤有两个长波长的低损耗窗口，1310nm窗口和1550nm窗口，均可用于光信号传输，根据光纤和EDFA的特性目前WDM系统皆工作在1550nm窗口。•1550波长区分三个波段：S波段：短波长波段1460～1528nmC波段：常规波段1530～1565nmL波段：长波长波段1565～1625nm•WDM的绝对频率参考为：193.1THz,对应波长552.52nm。•标称中心频率指的是光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。•基于C波段的16、32或40波WDM系统采用100GHz通道间隔，基于C波段的80波WDM系统以及1.6Tb/s（C波段80波，L波段80波）系统采用50GHZ通道间隔。•通道的等间隔是在频率上的等间隔，而不是在波长上保持均匀间隔。第一章波分复用技术概述第二章DWDM系统的传输媒质第三章DWDM系统的组成课程内容光纤的结构护套包层纤芯n2n1•WDM系统的传输媒质为光纤。•光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。n2n1•应用的多为单模光纤，特点是损耗低、带宽大、成本低•具有1550nm和1310nm两个低衰减窗口，最小衰减窗口位于1550nm.1310nm窗口的衰减为0.3~0.4dB/km,1550nm窗口的衰减为0.19~0.25dB/km•理论上，WDM可以利用的单模光纤的带宽可以达到200nm，约为25THz，在波长间隔为0.8nm时，理论上可以开通200多个波长，为WDM的应用和发展提供了广阔的前景光纤的基本知识光纤传输技术光纤的传输特性光纤传输特性：衰减、色散、非线性效应。光纤产生损耗的原因主要有吸收损耗、散射损耗、其它损耗（弯曲、连接等）。色散分为色度色散、偏振模色散由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。脉冲展宽T非线性效应主要有受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、四波混频（FWM）等。光纤分类G.652光纤：常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤；（同时具有1310nm和1550nm两个窗口，1310性能最佳，0色散，低损耗）G.653光纤：色散位移光纤；(零色散窗口为1550nm，它在1550nm窗口同时具有最小色散和最小衰减，容易引起非线性。)G.655光纤：非零色散位移单模光纤，该种光纤主要应用于1550nm工作波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可以有效减小四波混频的影响。新的光纤：全波、真波、LEAF、G.654光纤等第一章波分复用技术概述第二章DWDM系统的传输媒质第三章DWDM系统的组成课程内容Tx1OLAOSCOSCOSCDWDM系统结构图总体结构主要有：•波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）；•光放大器（BA/LA/PA）；•光监控信道/通路（OSC）；•光波长转换单元（OTU）Tx2TxnOTUMUXOTUOTURx1Rx2RxnOTUOTUOTUDEMUXBAPA光源的要求：1)良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光谱宽度）。2）输出具有较高的光信噪比。光源的种类：直接调制光源、电吸收调制光源(EA)、马赫-策恩德尔调制光源(M-Z)光源波分复用器件合波器（光复用器OMU）：在发送端，把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光波，然后输入到光纤中进行传输，即对光波起复用作用。分波器（光解复用器ODU）：在接收端，把来自光纤的光波分解成的标称波长的各复用光通路信号，然后分别输入到相应的各光通路接收机中，即对光波起解复用作用。合波器与分波器均为无源器件。Tx1OLAOSCOSCOSCTx2TxnOTUOMUXOTUOTURx1Rx2RxnOTUOTUOTUODEMUXBAPA合波器分波器光放大器光放大器的作用：对复用后的光信号进行放大，使WDM系统能进行超长距离传输。从物理位置划分：功率放大器(BA)、予放大器(PA)、线路放大器(LA)从工作机理划分：掺饵光纤放大器EDFA、拉曼SRA光纤放大器、半导体激光放大器SOA等从放大特性分：功率锁定型、增益锁定型(WDM适用)Tx1OLAOSCOSCOSCTx2TxnOTUOMUXOTUOTURx1Rx2RxnOTUOTUOTUODEMUXBAPA功率放大器予放大器线路放大器光监控信道/通路（OSC）-1OSC的作用：•1、实现监视、控制和管理DWDM设备的通道，包括对EDFA的状态进行监控。•2、实现公务联络。•3、独立于主光通道，工作波长为1510nm。Tx1OLAOSCOSCOSCTx2TxnOTUOMUXOTUOTURx1Rx2RxnOTUOTUOTUODEMUXBAPAOSC光监控信道/通路（OSC）-2对OSC的要求：•不限制EDFA所用的泵浦波长（980nm和1480nm）；•不能限制两个线路放大器之间的距离•不能限制未来在1310nm波长上的业务•OSC的传输应该是分段的双向传输；•线路放大器失效时仍能使用；OSC的实现：•采用1510nm的波长•信号速率为2.048Mb/s•接受机灵敏度：-48dbm•信号码型:CMI•信号发送功率:0---7dbm波长转换器(OTU)OTU的作用：•进行波长转换。对外它提供G.957光接口以接入常规的SDH设备，使DWDM系统具有开放性，对内则提供符合G.692的光接口，满足DWDM的一些特殊要求。•OUT为有源器件。Tx1OLAOSCOSCOSCTx2TxnOTUOMUXOTUOTURx1Rx2RxnOTUOTUOTUODEMUXBAPAOSCG.957G.692G.957G.692开放式DWDM开放式DWDM系统就是复用波长转换器OUT来实现WDM的一些特殊要求，系统对复用终端光接口没有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T建议的光接口标准（G.957)，系统是开放的。SDH系统与WDM系统可以是不同的厂家。集成式DWDM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的波长符合DWDM系统的规范（G.692)，不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建议的波长，这样它们在接入合波器时就能占据不同的通道，从而完成合波。SDH系统与WDM系统一般要求是同一厂家。DWDM应用形式DWDM设备的传输方式两种传输方式：•单纤单向波分复用系统：采用两根光纤，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。•单纤双向波分复用系统：只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。单向波分复用系统：采用两根光纤，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。单向DWDM双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。双向DWDM…λ１λ２λＮλ１λ２λＮ…光波长复分用器光波长复分用器功率/前置放大功率/前置放大光线路放大…………东向1-N西向1-N红带EDFA1547.5—1560.5nm蓝带EDFA1527.5—1542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC1510nmOSC1625nm1.传输媒质相同2.SDH：电域的同步复用；DWDM：光域上的复用3.交叉连接、分插复用从电域向光域发展(全光网)4.DWDM应用：长途干线，本地网(PDH→SDH→DWDM)DWDM与SDH的比较•我们主要学习了：•波分复用技术的基本概念、原理；•DWDM的传输媒质•DWDM的系统组成、工作方式以及DWDM的传输方式。小结OTN光传送网原理•了解并掌握OTN的一些基本概念及OTN的信息结构与开销。学习目标第一章OTN技术概述第二章OTN的结构及开销第三章OTN的映射与复用第四章OTN的保护机制课程内容OTN的产生背景SDH的优点：灵活的分插复用功能强大的操作、维护、管理与指配(OAM&P)能力成熟可靠的保护倒换机制可运营、可管理SDH的缺点：固定带宽分配模式采用1:1备用带宽指配方式实现保护倒换，带宽利用率不高不能根据业务的等级提供差异化服务DWDM的优点：超大的传输容量DWDM的缺点组网不够灵活难以对光波长进行调度（交换）采用非随路的带外OSC不能对通路进行全面而精确的监测不具备可靠的保护倒换机制达不到网络可运营、可管理的需求OTN的特点•OTN（OpticalTransportNetwork）：光传送网络•OTN的优点1）大容量调度能力2）强大的运行、维护、管理与指配能力3）完善的保护机制4）复用数字包封技术承载各种类型的业务5）多级串联连接监控能力6）带外FEC功能，增加了系统的传输距离•OTN存在的问题目前还做不到直接对光信号进行读、写操作，在网络节点上、下光波长时大多采用OADM或O/E/O方式。第一章OTN技术概述第二章OTN的结构及开销第三章OTN的映射与复用第四章OTN的保护机制课程内容OTN分层结构-1OTN网络从垂直方向分为：光通路层网络（OCh）、光复用段层网络（OMS）、光传输段层网络（OTS）光通路层网络又分为三个子层网络：•光通路数据单元（ODUk，K=0、1、2、2e、3、4）子层网络•光通路传送单元（OTUk，K=1、2、3、4）子层网络•光通路子层网络(OCh)OpticalChannellayernetwork光通路层（OCh）OpticalMultiplexSectionlayernetwork光复用段层（OMS）OpticalTransmissionSectionlayernetwork光传输段层（OTS）客户层OTN光通路数据单元（ODU）光通路传送单元（OTU）光通路（OCh）IP、ETHERNET、ATM、SDH/SONETOTN各层结构功能概述光通路层网络（OCh）：通过光通路路径实现接入点之间的数字客户信号传送。为各种类型的用户信号如SDH、以太网、IP、ATM等提供端到端的组网功能，每个光通路O