DWDM畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)文稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DWDM畢業(yè)設(shè)計(jì)-摘要本文從密集波分復(fù)用（）技術(shù)的概念入手，介紹光放大技術(shù)、功率均衡技術(shù)、光合波與分波技術(shù),光纖技術(shù)，克服色散技術(shù)，節(jié)點(diǎn)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。增益均衡用的光纖光柵是一種長周期光纖光柵。其光柵周期一般為數(shù)百微米。其損耗峰值波長和半功率點(diǎn)寬度可以由紫外光照射量或光柵長度來控制。因此，通過多個(gè)長周期光柵組合，可以構(gòu)成具有與EDFA增益波長特性相反的增益均衡器。使用該技術(shù)，在1528nm到1568nm的40nm帶寬內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)增益偏差在5%以內(nèi)的帶寬增益平坦的EDFA。光纖技術(shù)這里所說的“光纖技術(shù)

2、”是指在進(jìn)一步研究摻鉺光纖特性的基礎(chǔ)上，通過改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益特性。光纖技術(shù)除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴(kuò)寬增益帶寬。（1）摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級(jí)分布改變，加寬可放大的頻率范圍。普通的以硅光纖為基礎(chǔ)的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區(qū)很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的范圍，通過摻鋁，可以將平坦區(qū)的范圍擴(kuò)展為1540nm到1560nm。（2）氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器

3、，可以將增益的平坦區(qū)的波段擴(kuò)展到15301560nm，在這30nm的區(qū)域內(nèi)，增益的平坦度達(dá)到15dB。（3）摻鉺碲化物光纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長波長一側(cè)移動(dòng)。（4）摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔（Y），由于釔（Y）可以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬內(nèi)，可以獲得05dB以內(nèi)的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數(shù)小于5dB。（5）混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進(jìn)行組合，

4、制作混合型EDFA。這種組合方式，不僅可以提高設(shè)計(jì)的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達(dá)到最佳。在DWDM光傳送網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用的信道數(shù)、系統(tǒng)的要求來選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對(duì)于8個(gè)信道600km長度的DWDM系統(tǒng)，使用摻鋁EDFA的較多?？朔⒌募夹g(shù)在1550nm波長附近，G652光纖的色散典型值為17ps/nmkm。當(dāng)光纖的衰減問題得到解決以后，色散受限就變成了決定系統(tǒng)傳輸距離的一個(gè)主要問題。DA技術(shù)即色散容納技術(shù)，就是通過一些技術(shù)手段減少或消除色散的影響。一般來說，主要使用以下的幾種解決方法。壓縮光源的譜線寬度光源的

5、譜線越寬，光纖色散對(duì)光脈沖的展寬越大。因此通過選用頻率啁啾系數(shù)小的激光器，可以減少傳輸線路色散的影響。頻率啁啾是單縱模激光器才有的系統(tǒng)損傷。減少光源啁啾系數(shù)的一個(gè)有效的方法是，減少外調(diào)制的激光器，它是由一個(gè)恒定光源和一個(gè)光調(diào)制器構(gòu)成的，通過使用恒定光源，避免了直接調(diào)制時(shí)激勵(lì)電流的變化，從而減少了光源發(fā)出光波長的偏移，達(dá)到降低頻率啁啾系數(shù)的目的。目前在WDM系統(tǒng)中，幾乎所有的光源使用的均為外調(diào)制激光器，可以在不采用其他色散調(diào)節(jié)技術(shù)的情況下，在G652光纖上開通25Gbit/s系統(tǒng)無再生中繼傳輸600km以上。色散補(bǔ)償光纖的運(yùn)用色散補(bǔ)償光纖（DCF）是一種特制光纖，其色度色散為負(fù)值，恰好與G652

6、光纖相反，可以抵消G652常規(guī)光纖色散的影響。通常這類光纖的典型色散系數(shù)為90ps/（nmkm），因而DCF只需在總線路長度上占G652光纖的長度的1/5，即可使總鏈路色散值接近于零。通常認(rèn)為采用DCF來進(jìn)行色散補(bǔ)償是一種十分簡(jiǎn)單易行的無源補(bǔ)償方法，特別是對(duì)于波分復(fù)用系統(tǒng)，其成本可以由多個(gè)波長的系統(tǒng)分擔(dān)，更顯其優(yōu)越性。3選用新型的光纖由于G652光纖出現(xiàn)的比較早，鋪設(shè)的較多，因此WDM技術(shù)比較多地考慮如何利用該光纖擴(kuò)容的技術(shù)?，F(xiàn)在新布放的光纖多為更加適合于WDM光傳輸?shù)腉655光纖或大有效面積（LEAF）光纖。G655光纖的零色散點(diǎn)在1550nm窗口中間，使該窗口的色散系數(shù)和衰減系數(shù)均更加適合

7、于DWDM技術(shù)的應(yīng)用。光合波與分波技術(shù)光合波與分波器在超高速、大容量波分復(fù)用系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，其性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性影響。合波與分波器性能指標(biāo)主要插入損耗和串?dāng)_，WDM系統(tǒng)對(duì)其要求是：（1）損耗及其偏差??；（2）信道間的串?dāng)_小；（3）低的偏差相關(guān)性。DWDM系統(tǒng)中常用的光合波分波器主要有介質(zhì)薄膜干涉型、釋放光柵型、星型耦合器及光照射光柵、陣列波導(dǎo)光柵等。節(jié)點(diǎn)技術(shù)WDM光傳送網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分為光交叉連接（OXC）節(jié)點(diǎn)、光分插（OADM）節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)（同時(shí)具有OXC和OADM功能的節(jié)點(diǎn)）。OXC節(jié)點(diǎn)的功能類似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC），只不過是以光波信號(hào)為操作對(duì)象在光

8、域上實(shí)現(xiàn)的，無需進(jìn)行光電/電光轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理。OXC主要由交叉連接矩陣、波長轉(zhuǎn)換接口以及管理控制單元等模塊組成。OXC在未來的全光通信網(wǎng)絡(luò)中，起著十分重要的作用，甚至可以說，它是真正意義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)光纜中斷或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，OXC能自動(dòng)完成故障隔離、重選路由、重新配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，OXC可以簡(jiǎn)單迅速地完成網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和升級(jí)。同樣地，OADM節(jié)點(diǎn)的功能類似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字分插復(fù)用設(shè)備（ADM），它可以直接以光波信號(hào)為操作對(duì)象，利用光波分復(fù)用技術(shù)在光域上實(shí)現(xiàn)波長信道的上下。網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)1網(wǎng)絡(luò)及其各組成系統(tǒng)的電氣特性的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)光信號(hào)功率變化與波長的穩(wěn)準(zhǔn)度、系統(tǒng)噪

9、聲與非線形效應(yīng)、系統(tǒng)的傳輸色散與衰減、系統(tǒng)各單元部件的接口狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)，還包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的部件單元工作狀態(tài)的控制等。2網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測(cè)與保護(hù)自愈管理，包括局部或全局的故障診斷和故障節(jié)點(diǎn)或路由隔離、自適應(yīng)時(shí)保護(hù)倒換和網(wǎng)絡(luò)自愈、重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)控制等。3網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)管理，包括波長路由管理、波長變換的控制管理等，這是光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無阻塞連接和重構(gòu)的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：密集波分復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)光放大技術(shù)功率均衡技術(shù)光合波與分波技術(shù)節(jié)點(diǎn)技術(shù)鐵路工程設(shè)計(jì)目錄TOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc198346682第一章前言1第二章DWDM2.1系統(tǒng)的分類2.2特點(diǎn)2.3的好處2.4的相關(guān)設(shè)備2.5的原理HYPERLI

10、NKl_Toc198346683第三章鐵路DWDM的關(guān)鍵技術(shù)HYPERLINKl_Toc1983466843.1光放大技術(shù)3.2功率均衡技術(shù)3.3光合波與分波技術(shù)HYPERLINKl_Toc1983466843.4節(jié)點(diǎn)技術(shù)3.5光纖技術(shù)3.6克服色散技術(shù)3.7網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)HYPERLINKl_Toc198346686第四章鐵路DWDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要考慮因素HYPERLINKl_Toc1983466874.1設(shè)備選擇HYPERLINKl_Toc1983466874.1.1光纖HYPERLINKl_Toc1983466874.1.2終端設(shè)備HYPERLINKl_Toc1983466874.1.3D

11、WDM設(shè)備HYPERLINKl_Toc1983466884.2DWDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HYPERLINKl_Toc1983466874.3光纖段跨距和衰減HYPERLINKl_Toc1983466884.4光接收信噪比HYPERLINKl_Toc198346689第五章京九鐵路DWDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)HYPERLINKl_Toc1983466875.1鐵路DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成5HYPERLINKl_Toc198346687.2各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算分析HYPERLINKl_Toc1983466875.2.1色散HYPERLINKl_Toc1983466875.2.2衰耗HYPERLINKl_Toc1983466

12、875.2.3光信噪比(OSNR)的計(jì)算HYPERLINKl_Toc198346690第六章結(jié)論HYPERLINKl_Toc198346692參考文獻(xiàn)前言在通信事業(yè)飛速發(fā)展的今天,各種新型的電信業(yè)務(wù),如個(gè)人通信業(yè)務(wù)、商業(yè)數(shù)據(jù)、Cable-TV、視頻點(diǎn)播及日益壯大的網(wǎng)絡(luò),對(duì)傳輸容量的需求與日俱增。在不久的將來,話音與數(shù)據(jù)的比例會(huì)從1:0.4變?yōu)?:20,這需要數(shù)倍甚至數(shù)十倍地增加系統(tǒng)容量。面對(duì)這一需求,可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至上百倍的DWDM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它解決了傳輸寬帶緊張這一“瓶頸”問題,成為當(dāng)今電信網(wǎng)發(fā)展的新熱點(diǎn)。所謂技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損

13、耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同特定波長的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號(hào)的光載波分開的復(fù)用方式。由于不同波長的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。為了區(qū)別于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，人們稱波長間隔更緊密的系統(tǒng)為密集波分復(fù)用系統(tǒng)（）。目前，技術(shù)已成為通信網(wǎng)絡(luò)帶寬高速增長的最佳解決方案，今后無論是廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)還是接入網(wǎng)，都將以系統(tǒng)為傳輸平臺(tái)，基于的光傳送網(wǎng)將構(gòu)

14、成整個(gè)通信網(wǎng)的基礎(chǔ)物理層，因此了解和掌握技術(shù)，把它更好地應(yīng)用到傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中就變得更為迫切。DWDM技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個(gè)波長作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時(shí)傳輸。與通用的單信道系統(tǒng)相比，DWDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接人多種業(yè)務(wù)。通常把光信道間隔較大的復(fù)用稱為光波分復(fù)用(WDM)，再把在同一窗口中信道問隔較小的復(fù)用稱為密集波分復(fù)用(DWDM)。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)甚至可以實(shí)現(xiàn)波長間隔為零點(diǎn)幾個(gè)納米級(jí)的復(fù)用，因此把波長間隔較小的8個(gè)波、16個(gè)波、32乃至更多個(gè)波長

15、的復(fù)用稱為DwDM。發(fā)送端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號(hào)，經(jīng)過光波長復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器(摻鉺光纖放大器主要用來彌補(bǔ)合波器引起的功率損失和提高光信號(hào)的發(fā)送功率)，再將放大后的多路光信號(hào)送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況決定有或沒有光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器(主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離)放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號(hào)。DWDM原理概述DWDM技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個(gè)波長作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時(shí)傳輸。與通用的單信道系統(tǒng)相比，密集WDM（DWDM）不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容

16、量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明。在模擬載波通信系統(tǒng)中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統(tǒng)的傳輸容量，通常利用頻分復(fù)用的方法。即在同一根電纜中同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào)，接收端根據(jù)各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個(gè)信道的信號(hào)。同樣，在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量。事實(shí)上，這樣的復(fù)用方法在光纖通信系統(tǒng)中是非常有效的。與模擬的載波通信系統(tǒng)中的頻分復(fù)用不同的是，在光纖通信系統(tǒng)中是用光波作為信號(hào)的載波，根據(jù)每一個(gè)信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，

17、從而在一根光纖中實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。由于目前一些光器件（如帶寬很窄的濾光器、相干光源等）還不很成熟，因此，要實(shí)現(xiàn)光信道非常密集的光頻分復(fù)用（相干光通信技術(shù)）是很困難的，但基于目前的器件水平，已可以實(shí)現(xiàn)相隔光信道的頻分復(fù)用。人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM），再把在同一窗口中信道間隔較小的DWDM稱為密集波分復(fù)用（DWDM）。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級(jí)的復(fù)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)波長間隔為零點(diǎn)幾個(gè)納米級(jí)的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已，因此把波長間隔較小的8個(gè)波、16個(gè)波、32乃至更多個(gè)波長的復(fù)用稱為粗波分復(fù)用（CW

18、DM）。發(fā)送端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號(hào)，經(jīng)過光波長復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器（摻鉺光纖放大器主要用來彌補(bǔ)合波器引起的功率損失和提高光信號(hào)的發(fā)送功率），再將放大后的多路光信號(hào)送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況決定有或沒有光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離）放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號(hào)。第二章DWDMDWDM是高密度分波多工(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM)的簡(jiǎn)稱，DWDM技術(shù)是利用單模HYPERLINK/info/77.htmlt_blank

19、光纖低損耗區(qū)的巨大帶寬，將不同頻率（波長）的光信號(hào)混合在一起進(jìn)行傳輸，這些不同波長的光載波所承載的數(shù)字信號(hào)可以是相同速率、相同數(shù)據(jù)格式，也可以是不同速率、不同數(shù)據(jù)格式。波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容通過在光纖中增加新的波長通道來實(shí)現(xiàn)。DWDM系統(tǒng)的分類DWDM系統(tǒng)按一根光纖中傳輸?shù)墓馔ǖ朗菃蜗虻倪€是雙向的可以分成單纖單向和單纖雙向兩種，按DWDM系統(tǒng)和客戶端設(shè)備之間是否有光波長轉(zhuǎn)換單元OTU分成開放式和集成式兩種。1單纖單向DWDM如圖1所示，一根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸，反向光信號(hào)的傳輸由另一根光纖來完成。因此，同一波長在兩個(gè)方向上可以重復(fù)利用。圖1單纖單向傳輸?shù)腄WDM系統(tǒng)這種DWDM系統(tǒng)可以充分

20、利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量擴(kuò)大幾十倍、幾百倍直至上千倍。在長途網(wǎng)中，可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量的需要逐步增加波長通道的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，十分靈活。在不清楚實(shí)際光纜色散的前提下，也是一種暫時(shí)避免采用超高速TDM系統(tǒng)而利用多個(gè)2.5Gbit/s系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超大容量傳輸?shù)氖侄巍?單纖雙向DWDM如圖2所示，在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向光信號(hào)的同時(shí)傳輸，兩個(gè)方向光信號(hào)應(yīng)安排在不同波長上。圖2單纖雙向傳輸?shù)腄WDM系統(tǒng)單纖雙向傳輸允許單根光纖攜帶全雙工通道，通常可以比單向傳輸節(jié)約一半的光纖器件。由于兩個(gè)方向傳輸?shù)男盘?hào)不交互產(chǎn)生FWM（四波混頻）產(chǎn)物，因此其總的FWM產(chǎn)物比單纖單向傳輸少很多。缺點(diǎn)是該系統(tǒng)

21、需要采用特殊的措施來對(duì)付光反射（包括由于光接頭引起的離散反射和光纖本身的瑞利散射），以防多徑干擾；當(dāng)需要將光信號(hào)放大以延長傳輸距離時(shí)，必須采用雙向光纖放大器，但其噪聲系數(shù)稍差。3開放式DWDM開放式DWDM系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)復(fù)用終端光接口沒有特別的要求，只要這些接口符合ITU-TG.957/G.691建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)。DWDM系統(tǒng)采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長，不同終端設(shè)備的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的符合ITU-TG.692建議的波長，然后進(jìn)行合波。4集成式DWDM集成式DWDM系統(tǒng)不采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端光信號(hào)的波長符合DWDM系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復(fù)用終端設(shè)備接入DWDM系

22、統(tǒng)的不同波長通道，從而在HYPERLINK/info/954.htmlt_blank復(fù)用器中完成合波。根據(jù)工程的需要可以選用不同的應(yīng)用形式。在實(shí)際應(yīng)用中，開放式DWDM和集成式DWDM可以混合使用。DWDM特點(diǎn)1.超大容量目前使用的普通光纖可傳輸?shù)膸捠呛軐挼?，但其利用率還很低。使用DWDM技術(shù)可以使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍、幾十倍乃至幾百倍，因此也節(jié)省了光纖資源。2.數(shù)據(jù)透明傳輸由于DWDM系統(tǒng)按不同的光波長進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，而與信號(hào)的速率和電調(diào)制方式無關(guān)，即對(duì)數(shù)據(jù)是“透明”的。因此可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種電信號(hào)的綜合和分離，包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的綜合和分離。

23、3.系統(tǒng)升級(jí)時(shí)能最大限度地保護(hù)已有投資在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，無需對(duì)光纜線路進(jìn)行改造，只需升級(jí)HYPERLINK/info/81.htmlt_blank光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶業(yè)務(wù)的方便手段。4.高度的組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性利用DWDM技術(shù)構(gòu)成的新型通信網(wǎng)絡(luò)比用傳統(tǒng)的電時(shí)分復(fù)用技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)要大大簡(jiǎn)化，而且網(wǎng)絡(luò)層次分明，各種業(yè)務(wù)的調(diào)度只需調(diào)整相應(yīng)光信號(hào)的波長即可實(shí)現(xiàn)。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、層次分明以及業(yè)務(wù)調(diào)度方便，由此而帶來網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性是顯而易見的。5.可構(gòu)成全光網(wǎng)絡(luò)可以預(yù)見，在未來可望實(shí)現(xiàn)的全光網(wǎng)絡(luò)中，各種電信業(yè)務(wù)的上下、交叉連接等都是在光層上通過對(duì)光信號(hào)波長的

24、改變和調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。因此，DWDM技術(shù)將是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而且DWDM系統(tǒng)能與未來的全光網(wǎng)兼容，將來可能會(huì)在已經(jīng)建成的DWDM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。DWDM的好處1.電網(wǎng)路演進(jìn)至光網(wǎng)路DWDM技術(shù)奠定了由電網(wǎng)路演進(jìn)至光網(wǎng)路之基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的電網(wǎng)路(ElectronicNetworking)無法直接在光層(OpticalLayer)進(jìn)行多工(multiplexing)、切換(switching)、或路由改接(routing)等動(dòng)作，在網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)需使用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再將電信號(hào)轉(zhuǎn)回光信號(hào)，如此一來總體傳輸速率會(huì)因使用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備而受到限制，無法將光纖

25、與生俱來無限頻寬的潛力好好發(fā)揮。以DWDM為機(jī)制之光網(wǎng)路可直接在光層作信號(hào)之運(yùn)作來解決上述問題，因此克服了傳統(tǒng)傳輸瓶頸而帶來了”Virtualfibre”的觀念，將既有光纖作最有效率的利用。2.網(wǎng)路多樣化的服務(wù)DWDM和傳送速率(BiteRate)及規(guī)約(Protocols)無關(guān)，也就是說可提供和服務(wù)形式完全無關(guān)的傳送網(wǎng)路，例如:一個(gè)對(duì)傳送速率及規(guī)約完全透通(Transparent)的DWDM網(wǎng)路可和ATM、IP、SDH等信號(hào)介接，提供網(wǎng)路多樣化的服務(wù)。3.降低成本、提升服務(wù)品質(zhì)由于在光層進(jìn)行信號(hào)的指配或調(diào)度，相較于傳統(tǒng)上在電層的頻寬調(diào)度來的更簡(jiǎn)單而有效率，可減少費(fèi)用支出。另外在網(wǎng)路上光纖被切

26、斷(cablecut)或光信號(hào)故障時(shí)，可在光層進(jìn)行信號(hào)保護(hù)切換或網(wǎng)路路由回復(fù)(Restoration)的動(dòng)作，相對(duì)于傳統(tǒng)上在電層作回復(fù)的動(dòng)作其切換時(shí)間較短，使網(wǎng)路之可用度(availability)提高而改善服務(wù)品質(zhì)。4.提升傳輸距離及增加網(wǎng)路容量高速之STM-64TDM(TimeDivisionMultiplexing)傳輸上的最大問題在于光纖的分散(Dispersion)現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)于傳送之光信號(hào)會(huì)產(chǎn)生劣化效應(yīng)，因此，若不使用電子式再生器或其他補(bǔ)償技巧，理論上STM-64信號(hào)可在G.652光纖內(nèi)傳送約60公里。若以8個(gè)波長的DWDM技術(shù)傳送，每個(gè)波長為2.5Gb/s之信號(hào)，其傳輸容量可為2

27、0Gb/s，其傳輸距離可達(dá)600公里以上而不需電子式再生器，而需要光放大器。STM-64的多工對(duì)于支流信號(hào)(Tributary)的頻率與格式，通常都有一定的限制，而DWDM的多工幾乎完全不設(shè)限，PDH、ATM、SDH、及IP等任何信號(hào)格式皆可輸入，增加網(wǎng)路傳輸之彈性。若未來光塞取多工機(jī)(OpticalAdd-DropMultiplexer,OADM)及光交接機(jī)(OpticalCross-Connect,OXC)的問世，可直接以光波長為交接單位，免除O/E/O的轉(zhuǎn)換步驟，可提升網(wǎng)路調(diào)度的效率。在解決與日俱增的用戶頻寬需求及提升網(wǎng)路容量之方案中，DWDM在技術(shù)上提供了不同之選擇。DWDM相關(guān)設(shè)備目

28、前DWDM的相關(guān)設(shè)備有下列幾種：(1)光放大器，(2)DWDM終端機(jī)，(3)光塞取多工機(jī)，(4)光交接機(jī)。將DWDM相關(guān)設(shè)備之主要功能敘述如下：（1）光放大器具有光信號(hào)格式與位元速率之透通性，運(yùn)作于1550nm區(qū)域有相當(dāng)高之增益、高光輸出功率及低雜訊指數(shù)，光放大器依據(jù)不同應(yīng)用有下列三種：光HYPERLINK/info/1873.htmlt_blank功率放大器(BoosterAmplifier,BA)光前置放大器(Pre-Amplifier,PA)光線路放大器(LineAmplifier,LA)目前應(yīng)用于多波長DWDM系統(tǒng)之光放大器大部分是摻鉺光纖放大器(Erbium-DopedFiberAm

29、plifier,EDFA)其主要組成包含一段摻鉺光纖、幫浦雷射(PumpLaser)及DWDM組件(用來混合傳輸光信號(hào)及幫浦光輸出)。EDFA直接放大1550nm區(qū)域無需使用電子式再生器，可在相當(dāng)大之波長范圍內(nèi)提供平坦增益，亦即單一EDFA能同時(shí)提供多個(gè)波長通路之增益,已取代大部分之再生器應(yīng)用，成為長途光纖網(wǎng)路之構(gòu)成部分。（2）DWDM終端機(jī)DWDM終端機(jī)配合光放大器可應(yīng)用于光傳輸網(wǎng)路,在傳送端可接受多個(gè)波長之光信號(hào)輸入，并轉(zhuǎn)換成符合ITU-TG.692固定波長之光信號(hào)，經(jīng)多工混合、光放大后傳至光傳送網(wǎng)路，在接收端可接收來自光傳送網(wǎng)路之信號(hào)，經(jīng)光前置放大、解多工、及光濾波器后輸出。DWDM終端

30、機(jī)有下列兩種型式：a.開放式系統(tǒng)(OpenSystem)：通常稱為轉(zhuǎn)頻式(transponder-based)DWDM，在SDH及DWDM設(shè)備間有轉(zhuǎn)頻器，可介接不同廠家的SDH設(shè)備。b.整合式系統(tǒng)(IntegratedSystem)：通常稱為被動(dòng)式(passived)DWDM，SDH設(shè)備已具有ITU-TG.692之介面功能。開放式系統(tǒng)和整合式系統(tǒng)之優(yōu)缺點(diǎn)之比較如表所示表1開放式系統(tǒng)和整合式系統(tǒng)之比較開放式系統(tǒng)和整合式系統(tǒng)之比較（3）光塞取多工機(jī)(OpticalAdd-DropMultiplexer,OADM)光塞取多工機(jī)(OpticalAdd-DropMultiplexer,OADM)，可以在

31、一個(gè)光傳輸網(wǎng)路之中間站塞入或取出個(gè)別的波長通道。一般而言，它是置于兩個(gè)DWDM終端機(jī)之間來代替某一光放大器，目前大部份廠家已研制出固定型光塞取多工機(jī)，它對(duì)于要塞入或取出的波道必須事先設(shè)定，至于另一種稱為可任意設(shè)定之光塞取多工機(jī)，則可藉由外部指令對(duì)于要塞入或取出的波道作任意的指配。(4)光交接機(jī)(OpticalCross-Connect,OXC)在電信網(wǎng)路中使用于DWDM波長愈來愈多時(shí)，對(duì)于這些波道須作彈性之調(diào)度或路由之改接，此時(shí)必須藉由光交接機(jī)，來完成此項(xiàng)功能，通常它可置于網(wǎng)路上重要的匯接點(diǎn)，在其輸入端可接收不同波長信號(hào)，經(jīng)由光交接機(jī)將它們指配到任一輸出端，光交接機(jī)在連接至DWDM光纖時(shí)有以下

32、三種切換方式：a.光纖切換(Fiberswitching)：可連接任一輸入光纖到任一輸出光纖，但不會(huì)改變光纖內(nèi)之波長。b.波長切換(Wavelengthswitching)：同一輸入光纖內(nèi)之多個(gè)波長，可分別交接至不同輸出光纖，較有彈性。c.波長轉(zhuǎn)換(Wavelengthconversion)：不同輸入光纖內(nèi)之相同波長，經(jīng)轉(zhuǎn)換后可以不同波長匯入同一輸出光纖。光交接機(jī)可提供下列幾種應(yīng)用:(1)路由回復(fù)在光纖被切斷(CableCut)或話務(wù)雍塞時(shí)，對(duì)于網(wǎng)路上正在運(yùn)作的波道可提供自動(dòng)保護(hù)切換功能，尤其對(duì)于與日俱增的數(shù)據(jù)話務(wù)(如IP/WDM)將益形重要，因?yàn)镮P/WDM它沒有在SDH這層作保護(hù)。(2)波

33、長管理在網(wǎng)路中對(duì)于DWDM系統(tǒng)中之多種波長可作任意交接或指配，例如:可將部份波長租給特定客戶或其它的網(wǎng)路業(yè)者。(3)話務(wù)之調(diào)度和集中可將類別相同之話務(wù)集中一起送至某指定目的地，或?qū)⒍嗦分挥胁糠菅b滿之話務(wù)務(wù)集中一起傳送，以提高光纖之利用率，讓網(wǎng)路調(diào)度更有彈性及效率。DWDM原理DWDM技術(shù)利用單模光纖低損耗區(qū)的巨大帶寬，將不同頻率（波長）的光信號(hào)混合在一起進(jìn)行傳輸，這些不同波長的光載波所承載的數(shù)字信號(hào)可以是相同速率、相同數(shù)據(jù)格式，也可以是不同速率、不同數(shù)據(jù)格式。波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容通過在光纖中增加新的波長通道來實(shí)現(xiàn)。由于目前一些光器件（如帶寬很窄的濾光器、相干光源等）還不很成熟，因此，要實(shí)現(xiàn)光通道非

34、常密集的光頻分復(fù)用是很困難的，但基于目前的器件水平，已可以實(shí)現(xiàn)分離光通道的波分復(fù)用。人們通常把光通道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM），再把在同一窗口中通道間隔較小的WDM稱為密集波分復(fù)用（DWDM）。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級(jí)的復(fù)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)波長間隔為零點(diǎn)幾個(gè)納米級(jí)的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已。與通用的單通道系統(tǒng)相比，DWDM技術(shù)不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)更使得它的應(yīng)用前景一片光明。DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成及光譜示意圖如

35、圖所示。發(fā)送端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的多路光信號(hào)，經(jīng)過光波分復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器（摻鉺光纖功率放大器主要用來補(bǔ)償波分復(fù)用器引起的功率損失，提高光信號(hào)的發(fā)送功率），再將放大后的多路光信號(hào)送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)實(shí)際情況選用光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度）放大以后，送入光波分解復(fù)用器分解出原來的各路光信號(hào)。圖DWDM系統(tǒng)的構(gòu)成及頻譜示意圖第三章鐵路DWDM的關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)與技術(shù)相比，具有超大容量信息傳遞、節(jié)約日益匱乏的光纖資源、網(wǎng)絡(luò)平滑擴(kuò)容、超長中繼距離和上下兼容性好的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)能夠得以實(shí)現(xiàn)需由以下技術(shù)來支持：3.1光

36、放大技術(shù)對(duì)于長距離的光傳輸來說，光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素，而光放大器（）的出現(xiàn)和發(fā)展克服了光功率受限這一高速長距離傳輸?shù)淖畲笳系K，這是光通信史上的重要里程碑，是目前大容量長距離的系統(tǒng)在傳輸技術(shù)領(lǐng)域必不可少的技術(shù)手段。光放大器的開發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個(gè)非常重要的成果，它大大地促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。顧名思義，光放大器就是放大光信號(hào)。在此之前，傳送信號(hào)的放大都是要實(shí)現(xiàn)光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器后就可直接實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。光放大器主要有3種:光纖放大器、拉曼放大器以及半導(dǎo)體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺

37、、鐠、銩等)作為激光活性物質(zhì)。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的(如圖4所示)。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶;摻銩光纖放大器的增益帶是S波段;摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應(yīng)制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會(huì)發(fā)生非線性效應(yīng)喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過程中，把能量轉(zhuǎn)交給信號(hào)光，從而使信號(hào)光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個(gè)分布式的放大過程，即沿整個(gè)線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當(dāng)昂貴。半導(dǎo)體光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理與半導(dǎo)體激光器相類似。其工

38、作帶寬是很寬的但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實(shí)用了，但產(chǎn)量很小。光放大器主要有2種，半導(dǎo)體放大器及光纖放大器。半導(dǎo)體放大器分為諧振式和行波式；光纖放大器分為摻稀土元素光纖放大器和非線性光學(xué)放大器。非線性光學(xué)放大器分為拉曼（SRA）和布里淵（SBA）光纖放大器。對(duì)于長距離的光傳輸來說，隨著傳輸距離的增長，光功率逐漸減弱，激光器的光源輸出不超過3dBm，為了保證一定的誤碼率，接受端的接受光功率必須維持在一定的值上，例如28dBm，因此光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素。光放大器（OA）的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸?shù)淖畲笳系K光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。OA

39、的主要形式有半導(dǎo)體光放大器（SOA）和摻鉺光纖放大器（EDFA）兩種，前者近來發(fā)展速度很快，已經(jīng)逐步開始商用，并顯示了良好的應(yīng)用前景；后者較為成熟，已經(jīng)大量應(yīng)用，成為目前大容量長距離的DWDM系統(tǒng)在傳輸技術(shù)領(lǐng)域必不可少的技術(shù)手段。WDM系統(tǒng)對(duì)EDFA有一個(gè)特殊的要求增益平坦，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，EDFA在155um波長窗口的工作帶寬為3040nm，將它用于WDM系統(tǒng)時(shí)，因各信道的波長不同而有增益偏差，經(jīng)過多級(jí)放大后，增益偏差累積，低電平信道信號(hào)的SNR惡化，高電平信道信號(hào)也因光纖非線形效應(yīng)而使信號(hào)特性惡化，最終造成整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。因此，要使各個(gè)信道上的增益偏差處在允許的范圍內(nèi)，放大器的增益必

40、須平坦。摻鉺光纖放大器（）等光子技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化，為密集波分復(fù)用（）設(shè)備迅速走向?qū)嵱貌⑴畈l(fā)展提供了條件。在摻鉺光纖放大器（）實(shí)用化以前，為了克服光纖傳輸中的損耗，每傳輸一段距離，都要進(jìn)行“再生”，即把傳輸后的弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過放大、整形后，再去調(diào)制激光器，生成強(qiáng)度放大的光信號(hào)再進(jìn)行傳輸。隨著傳輸碼率的提高，“再生”的難度也越來越大，成了信息傳輸容量擴(kuò)大的“瓶頸”。摻鉺光纖放大器的實(shí)用化，不僅實(shí)現(xiàn)了直接光放大，節(jié)省了大量的再生中繼器，使得傳輸中的光纖損耗不再成為主要問題；同時(shí)使傳輸鏈路“透明化”，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，成幾倍或幾十倍地?cái)U(kuò)大了傳輸容量，促進(jìn)了真正意義上的密集波分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展

41、，是光纖通信領(lǐng)域上的一次重大革命。如下圖，是一種典型的雙泵浦源的摻餌光纖放大器：3.2功率均衡技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中，從本地節(jié)點(diǎn)上路的光信號(hào)與其它由于傳輸了不同距離、從而光功率不同的一些信號(hào)復(fù)用在一起傳輸，即使是復(fù)用在一起傳輸?shù)墓庑盘?hào)，傳輸一段距離后，由于、光濾波器和光開關(guān)等器件對(duì)各波長的響應(yīng)略有不同，它們的功率也可能不同，不同功率的波長信號(hào)經(jīng)過級(jí)聯(lián)系統(tǒng)后，某些波長的功率將可能進(jìn)一步降低，使該信道性能惡化。此外由于光網(wǎng)絡(luò)的上下話路、重新配置或網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等原因，使進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的各個(gè)波長通道的光功率也存在差異，由于光信號(hào)要經(jīng)歷多個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路，各個(gè)波長通道之間的光功率差異產(chǎn)生累積，導(dǎo)致各個(gè)光信道的信噪比不一致，使

42、得系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量受到影響，甚至使某些信道劣化到不可接受的程度，因此在光網(wǎng)絡(luò)中有必要在節(jié)點(diǎn)處對(duì)每個(gè)波長的光功率進(jìn)行均衡，以保證通信質(zhì)量，光網(wǎng)絡(luò)中光功率均衡是光網(wǎng)絡(luò)一個(gè)重要研究內(nèi)容。利用損耗特性和放大器的增益波長特性相反的增益均衡器來抵消增益的不均勻性稱為增益均勻技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于放大器的增益曲線和均衡器的損耗特性準(zhǔn)確吻合，使綜合特性平坦?，F(xiàn)在用的增益均衡器主要有標(biāo)準(zhǔn)光濾波器、介質(zhì)多層模濾波器、光纖光柵及平面光波導(dǎo)等。增益均衡用的光纖光柵是一種長周期光纖光柵。其光柵周期一般為數(shù)百微米。其損耗峰值波長和半功率點(diǎn)寬度可以由紫外光照射量或光柵長度來控制。因此，通過多個(gè)長周期光柵組合，可以構(gòu)成具有與E

43、DFA增益波長特性相反的增益均衡器。使用該技術(shù)，在1528nm到1568nm的40nm帶寬內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)增益偏差在5%以內(nèi)的帶寬增益平坦的EDFA。3.3光合波與分波技術(shù)光合波技術(shù)和分波技術(shù)分別是通過光復(fù)用器和光分解器來完成。光復(fù)用器將不同波長的發(fā)送信號(hào)混合在一條單獨(dú)的光纖上，而分解器則將混合信號(hào)分解為接收器的分支波長。光復(fù)用器和光分解器在超高速、大容量波分復(fù)用系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，其性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性影響。系統(tǒng)對(duì)其要求是：（）損耗及其偏差??；（）信道間的串?dāng)_??；（）低的偏差相關(guān)性。DWDM系統(tǒng)中常用的光合波分波器主要有介質(zhì)薄膜干涉型、釋放光柵型、星型耦合器及光照射光柵、陣列波導(dǎo)光

44、柵等。3.4節(jié)點(diǎn)技術(shù)光傳送網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分為光交叉連接（）節(jié)點(diǎn)、光分插復(fù)用（）節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)（同時(shí)具有和功能的節(jié)點(diǎn)）。節(jié)點(diǎn)的功能類似于網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備（），只不過是以光波信號(hào)為操作對(duì)象在光域上實(shí)現(xiàn)的，無需進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理。在未來的全光通信網(wǎng)絡(luò)中，起著十分重要的作用，當(dāng)光纜中斷或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，能自動(dòng)完成故障隔離、重選路由、重新配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等功能，當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可以簡(jiǎn)單迅速地完成網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和升級(jí)。節(jié)點(diǎn)的功能類似于網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字分插復(fù)用設(shè)備（），它可以直接以光波信號(hào)為操作對(duì)象，利用光波分復(fù)用技術(shù)在光域上實(shí)現(xiàn)波長信道的上下。3.5光纖技術(shù)這里所說的“光纖技術(shù)”是指在進(jìn)一步

45、研究摻鉺光纖特性的基礎(chǔ)上，通過改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益特性。光纖技術(shù)除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴(kuò)寬增益帶寬。（1）摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級(jí)分布改變，加寬可放大的頻率范圍。普通的以硅光纖為基礎(chǔ)的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區(qū)很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的范圍，通過摻鋁，可以將平坦區(qū)的范圍擴(kuò)展為1540nm到1560nm。（2）氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器，可以將增益的

46、平坦區(qū)的波段擴(kuò)展到15301560nm，在這30nm的區(qū)域內(nèi)，增益的平坦度達(dá)到15dB。（3）摻鉺碲化物光纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長波長一側(cè)移動(dòng)。（4）摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔（Y），由于釔（Y）可以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬內(nèi)，可以獲得05dB以內(nèi)的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數(shù)小于5dB。（5）混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進(jìn)行組合，制作混合型ED

47、FA。這種組合方式，不僅可以提高設(shè)計(jì)的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達(dá)到最佳。在DWDM光傳送網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用的信道數(shù)、系統(tǒng)的要求來選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對(duì)于8個(gè)信道600km長度的DWDM系統(tǒng)，使用摻鋁EDFA的較多。3.6克服色散技術(shù)在1550nm波長附近，G652光纖的色散典型值為17ps/nmkm。當(dāng)光纖的衰減問題得到解決以后，色散受限就變成了決定系統(tǒng)傳輸距離的一個(gè)主要問題。DA技術(shù)即色散容納技術(shù)，就是通過一些技術(shù)手段減少或消除色散的影響。一般來說，主要使用以下的幾種解決方法。壓縮光源的譜線寬度光源的譜線越寬，

48、光纖色散對(duì)光脈沖的展寬越大。因此通過選用頻率啁啾系數(shù)小的激光器，可以減少傳輸線路色散的影響。頻率啁啾是單縱模激光器才有的系統(tǒng)損傷。減少光源啁啾系數(shù)的一個(gè)有效的方法是，減少外調(diào)制的激光器，它是由一個(gè)恒定光源和一個(gè)光調(diào)制器構(gòu)成的，通過使用恒定光源，避免了直接調(diào)制時(shí)激勵(lì)電流的變化，從而減少了光源發(fā)出光波長的偏移，達(dá)到降低頻率啁啾系數(shù)的目的。目前在WDM系統(tǒng)中，幾乎所有的光源使用的均為外調(diào)制激光器，可以在不采用其他色散調(diào)節(jié)技術(shù)的情況下，在G652光纖上開通25Gbit/s系統(tǒng)無再生中繼傳輸600km以上。色散補(bǔ)償光纖的運(yùn)用色散補(bǔ)償光纖（DCF）是一種特制光纖，其色度色散為負(fù)值，恰好與G652光纖相反，

49、可以抵消G652常規(guī)光纖色散的影響。通常這類光纖的典型色散系數(shù)為90ps/（nmkm），因而DCF只需在總線路長度上占G652光纖的長度的1/5，即可使總鏈路色散值接近于零。通常認(rèn)為采用DCF來進(jìn)行色散補(bǔ)償是一種十分簡(jiǎn)單易行的無源補(bǔ)償方法，特別是對(duì)于波分復(fù)用系統(tǒng)，其成本可以由多個(gè)波長的系統(tǒng)分擔(dān)，更顯其優(yōu)越性。3選用新型的光纖由于G652光纖出現(xiàn)的比較早，鋪設(shè)的較多，因此WDM技術(shù)比較多地考慮如何利用該光纖擴(kuò)容的技術(shù)?，F(xiàn)在新布放的光纖多為更加適合于WDM光傳輸?shù)腉655光纖或大有效面積（LEAF）光纖。G655光纖的零色散點(diǎn)在1550nm窗口中間，使該窗口的色散系數(shù)和衰減系數(shù)均更加適合于DWDM

50、技術(shù)的應(yīng)用。3.7網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)1網(wǎng)絡(luò)及其各組成系統(tǒng)的電氣特性的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)光信號(hào)功率變化與波長的穩(wěn)準(zhǔn)度、系統(tǒng)噪聲與非線形效應(yīng)、系統(tǒng)的傳輸色散與衰減、系統(tǒng)各單元部件的接口狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)，還包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的部件單元工作狀態(tài)的控制等。2網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測(cè)與保護(hù)自愈管理，包括局部或全局的故障診斷和故障節(jié)點(diǎn)或路由隔離、自適應(yīng)時(shí)保護(hù)倒換和網(wǎng)絡(luò)自愈、重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)控制等。3網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)管理，包括波長路由管理、波長變換的控制管理等，這是光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無阻塞連接和重構(gòu)的關(guān)鍵。第四章DWDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要考慮因素4.1設(shè)備選擇4.1.1光纖：目前ITU-T已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的單模光纖有4種類型,一種是常規(guī)使用的單模光纖,稱G.652光

51、纖；第二類是色散位移的單模光纖,又稱G.653光纖；第三類是截止波長位移的單模光纖,又稱G.654光纖；第四類光纖是非零色散位移單模光纖,即G.655光纖,主要用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)。(1)光纖的衰減光纖中信號(hào)的損耗是與信號(hào)的波長有關(guān)的,這兩者之間的關(guān)系取決于光纖的衰減特性。光纖在1310nm窗口的衰減約為0.350.45dB/km,在1550nm窗口的衰減約為0.200.25dB/km。(2)光纖的色散所有系統(tǒng)都是對(duì)色散敏感的,其中有些系統(tǒng)甚至工作在色度色散極限之外。然而光信號(hào)能容許的最高色散是有一定限度的。色散容限這一參數(shù)規(guī)定了系統(tǒng)應(yīng)能容忍的未補(bǔ)償?shù)闹魍飞系淖畲笊壬ⅰＯ到y(tǒng)的色散容限值定

52、為“目標(biāo)距離”乘上相關(guān)的色散系數(shù),如：20ps/(nm.km),對(duì)G.652光纖,1550nm窗口；3.3ps/(nm.km),對(duì)G.653光纖,1550nm窗口,或G.652光纖,1310nm窗口。這對(duì)相應(yīng)的光纖來說都是最壞情況下的色散值。有關(guān)這個(gè)參數(shù)以最壞情況來考慮,目的是給敏感參數(shù)留一些余量,同時(shí)也使得在低損耗的光纖上延長傳輸距離成為可能。高速率的系統(tǒng)要求光纖具有小的色度色散、小的偏振模色散和工作波長區(qū)的色度色散不能為零。我國已建的近百萬公里光纜線路采用的光纖，基本上全是單模光纖，這種光纖在波長的衰減很低，工作波長區(qū)的色散也不為零，但它在波長的色度色散高達(dá)（）（），因此，光纖適合傳輸波道

53、基礎(chǔ)速率為的系統(tǒng)。在我國的光纜網(wǎng)中，有極少量的色散位移單模光纖，這種光纖可以傳輸單波道時(shí)分復(fù)用的、系統(tǒng)。當(dāng)用來傳輸多波道的波分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)，由于光纖工作波長區(qū)的色度色散為零，會(huì)產(chǎn)生四波混頻非線性影響，所以光纖不適合用于光波道較多的系統(tǒng)。光纖技術(shù)這里所說的“光纖技術(shù)”是指在進(jìn)一步研究摻鉺光纖特性的基礎(chǔ)上，通過改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益特性。光纖技術(shù)除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴(kuò)寬增益帶寬。（1）摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級(jí)分布改變，加寬可放大的頻率范圍

54、。普通的以硅光纖為基礎(chǔ)的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區(qū)很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的范圍，通過摻鋁，可以將平坦區(qū)的范圍擴(kuò)展為1540nm到1560nm。（2）氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器，可以將增益的平坦區(qū)的波段擴(kuò)展到15301560nm，在這30nm的區(qū)域內(nèi)，增益的平坦度達(dá)到15dB。（3）摻鉺碲化物光纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長波長一側(cè)移動(dòng)。（4）摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔（Y），由于釔（Y）可

55、以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬內(nèi)，可以獲得05dB以內(nèi)的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數(shù)小于5dB。（5）混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進(jìn)行組合，制作混合型EDFA。這種組合方式，不僅可以提高設(shè)計(jì)的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達(dá)到最佳。在DWDM光傳送網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用的信道數(shù)、系統(tǒng)的要求來選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對(duì)于8個(gè)信道600km長度的DWDM系統(tǒng)，使用摻鋁EDFA的較多。4.1.2終端設(shè)備：由于光分

56、插復(fù)用器（）和光交叉連接設(shè)備（）尚未達(dá)到商用，還不能用組成全光網(wǎng)層面，目前只能將系統(tǒng)用作線路傳輸設(shè)備，與終端設(shè)備結(jié)合起來，在層面上組織傳輸網(wǎng)，因此，要涉及到設(shè)備即終端設(shè)備的選型問題。終端設(shè)備一方面需要與現(xiàn)有的傳輸平臺(tái)或電信業(yè)務(wù)連接，另一方面需要與設(shè)備連接，這就要求設(shè)備的上下兼容性要好，同時(shí)還要考慮到網(wǎng)管等方面的因素。4.1.3設(shè)備：DWDM設(shè)備用來在單一的HYPERLINK/list/b/0422_1.shtmlt_blank光纖上復(fù)用多個(gè)1Gb/s（或者更高）信道。這些激光復(fù)用器對(duì)于潛在的協(xié)議來說是透明的，這意味著企業(yè)可以利用單一的DWDM設(shè)備在一根光纖上傳輸千兆以太網(wǎng)，千兆光纖信道，ESC

57、ON和SONET，每種網(wǎng)絡(luò)傳輸模式都具有自己的波長。企業(yè)可用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式或者累積的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式配置DWDM設(shè)備，以形成環(huán)路。一旦主鏈接不能訪問，大多數(shù)DWDM設(shè)備支持自動(dòng)失效轉(zhuǎn)接到冗余物理鏈接。在環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)之間僅需要一條鏈接。如果鏈路失效，激光將朝相反的方向傳輸來達(dá)到目標(biāo)。某些類型的DWDM設(shè)備可以添加和去除指定的波長的傳輸模式，這就使得在環(huán)形網(wǎng)中的出入波長路由的距離可以從70公里到160公里以上。DWDM設(shè)備有兩種基本類別：邊緣類（適用于企業(yè)）和核心類（適用于通訊商）。相對(duì)來說，邊緣類的DWDM設(shè)備通常體積小，價(jià)格低，信道少。常規(guī)情況下，一個(gè)企業(yè)可以在兩個(gè)HYPERLINK/file

58、s/0412search.shtmlt_blank交換機(jī)之間通過雙互聯(lián)交換鏈路（ISL），把相距50公里以上的兩個(gè)站點(diǎn)連接起來。ISL是使用E_Port進(jìn)行連接的，E_Port是個(gè)把兩個(gè)交換機(jī)連接成一個(gè)架構(gòu)的擴(kuò)展端口。在交換機(jī)和DWDM設(shè)備之間的ISL連接提供了更大的帶寬（達(dá)到2Gb/s，而非1Gb/s），但這并不需要。DWDM設(shè)備可以擁有一個(gè)熱待機(jī)保護(hù)鏈路，一旦主鏈路失效，就可以自動(dòng)調(diào)用該保護(hù)鏈路。該保護(hù)鏈路應(yīng)該置于一個(gè)單獨(dú)分開的物理通道上。核心類的DWDM設(shè)備體積更大，價(jià)格更高，信道也更多。該類DWDM設(shè)備允許進(jìn)行環(huán)路配置，提供了增加和刪除能力。設(shè)備的選型主要應(yīng)從設(shè)備制式、波道數(shù)量、波道系

59、統(tǒng)速率、技術(shù)性能指標(biāo)和網(wǎng)管性能等方面考慮。設(shè)備有開放式和集成式兩種制式，開放式組成的系統(tǒng)終端接入符合接口的終端設(shè)備，通過波長轉(zhuǎn)換器接入合波器。合波器將接入個(gè)波道的信息集合起來送入光纖，經(jīng)過多個(gè)光線路放大器傳輸至電再生器站的分波器。分波器將始端輸入的個(gè)波道分開，各波道的信號(hào)通過具有功能的波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行再生、定時(shí)和整形后，再輸入到下一個(gè)電再生段，以此過程一直傳輸?shù)綇?fù)用段或鏈路的終端，按始端的波道序號(hào)接至所對(duì)應(yīng)的終端設(shè)備。開放式系統(tǒng)有兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是在系統(tǒng)中采用了波長轉(zhuǎn)換器，使之能夠兼容不同工作波長、不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備；一是利用波長轉(zhuǎn)換器替代了的電再生器，使一條光纖通信鏈路的線路傳輸系統(tǒng)，全部由設(shè)

60、備組成，只在鏈路的終端接入設(shè)備，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的組織、擴(kuò)容、管理、維護(hù)等均非常有利。集成式系統(tǒng)也有兩個(gè)主要特點(diǎn)，一是不采用波長轉(zhuǎn)換器；二是仍使用的電再生器。因此它必須終接規(guī)定工作波長的設(shè)備，在線路傳輸系統(tǒng)中因接入有的再生器，所以這種系統(tǒng)就不具備上述開放式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，故在工程設(shè)計(jì)中宜選用開放式系統(tǒng)的設(shè)備。另外還有幾點(diǎn)需特別考慮：.系統(tǒng)是一個(gè)頻域上的模擬系統(tǒng)，每段都引入一些噪聲，中繼段距離不同時(shí)，引入的噪聲就會(huì)不同，只有合理設(shè)計(jì)光中繼段的距離和電再生段中級(jí)聯(lián)的數(shù)目，才能確保滿足系統(tǒng)要求，因此，要特別重視光路設(shè)計(jì)。.由于系統(tǒng)采用的是光復(fù)用解復(fù)用，在傳輸過程中沒有經(jīng)過任何的電光轉(zhuǎn)換，因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要