波分基础知识培训

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.反白:FrutigerNextLTMedium:Arial47pt黑体28pt反白细黑体2012/7/11WDM光层配置基础40pt:R153G0B0:FrutigerNextLTMedium:Arial40pt:R153G0B0黑体30pt30pt黑色:FrutigerNextLTRegular:Arial30pt30pt黑色细黑体1传输参数计算高速信号的调制，传输和接收技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage3波分系统性能的优劣是多个方面因素综合作用的结果衰耗色散非线性DHDJGDJDJ波分复用系统信噪比影响波分系统的诸要素HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialptptptPage4传输媒质介绍和分类色散系数(ps/nm·km)正色散G.6551550131017G.652G.653负色散G.655波长（nm）光纤说明G.652光纤：大量铺设，传高速信号需色散补偿；G.653光纤：1550nm波长区混频严重，不适合DWDM；G.655光纤：1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输；2.TrueWave真波光纤(正色散区的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非线性效应）；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。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage55dB/km4dB/km3dB/km2dB/km1dB/kmAttenuation(dB/km)光纤损耗光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。衰减系数HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt什么是色散光纤的色散指光纤中携带信号能量的各种模式成分或信号自身的不同频率成分因群速度不同，在传播过程中互相散开，从而引起信号失真的物理现象。形象的说，就是光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽展宽（变粗）。redorangeyellowgreenbluecyanpurpleWhitelight棱镜中HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialptptpt色散的分类1）材料色散：由于光纤纤芯材料的折射率随频率变化，使得光纤中不同频率的信号分量具有不同的传播速度而引起的色散。2）波导色散（结构色散）：光纤中具有同一个模式但携带不同频率的信号，因为不同的传播群速度而引起的色散。以上两种色散都与波长（频率）有关，称为色度色散。Page7波导色散材料色散色度色散偏振模色散单模光纤色散模间色散多模光纤色散HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage8色散和残余色散补偿DCF的色散斜率很难和传输光纤的斜率相匹配，存在正或负的残余色散，此外温度的变化也会导致残余色散的产生。采用DCF或CFBG可以补偿光纤的色散，但不可能做到完全补偿到，存在残余色散。自动色散补偿，用于提供残余色散容限，主要有CFBG,ETALON和电域色散补偿，其中CFBG（啁啾光纤光栅布拉格）的可调色散补偿器早已是成熟商用化的产品。积累色散Distanceλ1λ2λ3SMFDCF短波长信道产生正的残余色散，长波长产生负的残余色散40G允许的残余色散，如收端（－5km，5km），中间（－10km，10km）采用ADC色散补偿，自动定位到最佳色散补偿量，扩大了色散窗口HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialptptptPage9偏振模色散（PMD）和差分群时延(DGD)差分群时延DifferentialGroupDelay衡量两个正交偏振态之间相位相差的大小，光纤本身的非圆对称性导致两个正交偏振态沿光纤传输而发生偏离，称为PolarizationModeDispersion(偏振模色散)TTPMD容限与信号速率成反比，用1dB功率代价OSNRL来定义，选择合适的码型可减弱PMD的影响，如CSRZ,DPSK和eDQPSK在1dBOSNR代价下，DGD分别为3.5,3.5和6ps工程上选用脉冲的1/10作为PMD的容限估算2.5Gbps10Gbps40Gbps100Gbps40ps10ps2.5ps1ps1dB/2dBOSNR代价下，DGD分别为6ps/8ps40GDQPSK网络能够容忍的最大DGD值为13.2psHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage10级联滤波代价40GeDQPSK80波系统ROADM代价表WSS个数123456789额外传输代价00.10.30.40.50.50.50.50.5ODB码型经过8级WSSROADM的代价小于0.4dBeDQPSK码型经过8级WSSROADM的代价小于0.3dBDPSK码型每过1对Interleaver将引入0.6~0.7dB的代价40GLCWSSROADMCascadingPenalty（WSD9＋WSM9）0.000.200.400.600.801.000123456789WSSNodeNumberOSNRPenalty(dB)ODBeDQPSKDPSK-50-40-35-1010303540-30500FrequencyOffset(GHz)0-10-20-30-40-50-60InsertionLoss(dB)SingleROADM2cascade4cascade8cascade12cascade16cascade40G的频谱宽度(如DPSK的频谱)超过50GHz的R/OADM通道带宽会产生滤波损伤级联会使损伤加重，因为滤波器的中心频率存在一定偏差，多个滤波器级联会使通道带宽进一步变窄，产生级联滤波代价。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage11非线性效应BERafter1600kmvs.DQPSKChannelPower(20x80km/22dBSSMF,-20kmpre-,~100%line-,2xROADMs)-6-5-4-3-2-1-5-4-3-2-101234567LaunchPower(dBm/ch)BER(log10,1600km)NRZ-DQPSKRZ-DQPSKeDQPSKeDQPSK,100GHz40G每比特的周期只有10G信号的1/4，脉冲严重交迭，需要考虑非线性效应。影响40G的主要的非线性效应有：SPM,XPM,FWM。SPM会产生频谱展宽，但可以和通过色散管理抑制，另外两种非线性效应主要是信道内的IXPM和IFWM,但二者也可以通过均衡色散管理得到很好的抑制相位调制技术PSK，每比特码元能量均等（等包络），在相同的平均功率下码元的峰值功率比OOK小3dB，受XPM的影响很小，主要的XPM影响时混合传输时，10G对40G通道的影响混传代价：10G脉冲延展远慢于40G，10GOOK信号幅度变化，XPM扭曲了40G信号的相位，恶化了40G性能，限制了传输距离。混传设计原则：40G信号优选远离10G波长，其次是一侧与10G相邻。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage12放大器噪声和OSNR工程上定义光信噪比（OSNR）为信号光功率与信号波长附近指定的带宽内（通常0.1nm）信号和噪声功率的比值OSNR=Psig/Pn放大器提升信号功率的同时也附加了自发辐射噪声（ASE）,长距离传送多极放大器噪声会积累，限制总的传送距离。对于40G、100G高速传输系统，需要有OSNR的余量，应对色散，非线性，PMD,滤波效应引起的OSNR代价，即级联放大器的OSNROSNR代价＋OSNR灵敏度NNFPOSNRdBdBindBlog1058实际OSNR接收机OSNR灵敏度（容限）10^-3BER(FEC)OSNR容限（非线性，色散，PDM代价）饱和发射功率（超过将引起非线性代价）。TxRx相对10G接受降低6dB(4X)OSNR预算距离HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential基本概念汇总Page13信噪比色散滤波代价PMD信号光功率与信号波长附近指定的带宽内(通常0.1nm)信号和噪声功率的比值。经过长距传输，信号中的各个频率分量到达接收端的时延不同，导致信号产生符号间干扰，色散的影响是随信号速率的平方成反比。因为滤波器的中心频率存在一定偏差，多个滤波器级联会使通道带宽进一步变窄，产生级联滤波代价。光纤本身的非圆对称性导致两个正交偏振态沿光纤传输而发生偏离，PMD容限与信号速率成反比，用1dB功率代价OSNR来定义。前向纠错Forwarderrorcorrection（FEC）可以检测误码和纠正误码，可以使中等误码率改善成较低误码率，改善的成效取决于噪声的特性和所采用的FEC技术。编码方式将传送码流转换成便于光纤中输接收和检测的线路码型。10G：NRZ、RZ;40G:ODB、DQPSK传、DPSK、PDM－BPSK;100G：PDM－QPSK光层设计指标OTU40pt:R153G0B0:FrutigerNextLTMedium:Arial40pt:R153G0B0黑体30pt30pt黑色:FrutigerNextLTRegular:Arial30pt30pt黑色细黑体2高速信号的调制，传输和接收技术传输参数计算HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt光放大器OA原理AmplifiedopticalsignalInputopticalsignalOA光放大器OA即无需光-电-光转换，能直接将光信号放大的器件分为半导体光放大器和光纤放大器两种光纤放大器已商用：掺铒光纤OA（EDFA）、拉曼光纤OAHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptOA配置原则满足光功率预算经过光纤线路损耗和DCM/VOA的插损，接收端（OA、OTU）接收的信号光功率应该在正常工作范围内收端输入信号在接受范围内是基本前提OSNR最优任一OA站点OSNR=58+Pin-NF降低NF，提升Pin（选小Gain的OA）OA种类最少便于交付备货HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt色散补偿Why：脉冲展宽将导致接收端信号脉冲消光比的下降，即“1”码与“0”码的电平接近，造成接收机的误判。为避免误码出现，应采取措施补偿光脉冲在光纤传输过程中引起的脉冲展宽，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。Goal：色散补偿实际上是根据OTU色散容限要求对网络进行色散补偿，使最终的残余色散量在OTU色散容限要求范围内。How：色散补偿光纤是一种具有较大负色散系数和负色散斜率的特殊光纤。将其直接接入普通单模光纤传输系统中，使整条光纤线路满足WDM系统对光纤色散的要求。（不同光纤采用对应的DCF进行补偿）Other：相干网络色散容限很大，一般不需要考虑色散补偿。Page17HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConf