1、會(huì)計(jì)學(xué)1波分產(chǎn)品基礎(chǔ)原理波分產(chǎn)品基礎(chǔ)原理Page 2波分設(shè)備基礎(chǔ)第1頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 3波分設(shè)備可以看作一個(gè)獨(dú)立的傳輸系統(tǒng)（可視為黑盒），這個(gè)系統(tǒng)的輸入側(cè)我們稱之為客戶側(cè)，系統(tǒng)的輸出側(cè)稱之為波分側(cè)?？蛻魝?cè)（Client side）：客戶的業(yè)務(wù)如SDH/IP/ATM等業(yè)務(wù)從此側(cè)接口接入，通常也稱為業(yè)務(wù)側(cè)。波分側(cè)（Line side）:將客戶側(cè)信號(hào)進(jìn)行處理后輸出標(biāo)準(zhǔn)的OTN彩光信號(hào)。DWDM equipmentFiber121 2 nnSDH signalIP packageATM cellsClient sideLine side第2頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 4從波長(zhǎng)間隔上，可以將波分設(shè)備分為兩

2、種，CWDM即稀疏波分和DWDM即密集波分。稀疏波分通常簡(jiǎn)稱為稀波，對(duì)應(yīng)密集波分簡(jiǎn)稱為密波。CWDM和DWDM最大的區(qū)別表現(xiàn)在頻域上，CWDM的波長(zhǎng)間隔為20nm，而DWDM波長(zhǎng)間隔最小可以做到25GHz，約 。 定義了CWDM的波長(zhǎng)范圍，覆蓋了單模光纖系統(tǒng)的O、E、S、C、L等五個(gè)波段。CWDM成本低，但傳輸能力遠(yuǎn)不及DWDM。192 wavelengths at the extended C band with 25 GHz channel spacing196.05THz192.125THz160 wavelengths at C band192.05THz32 extended wav

3、elengths191.275THzITU-T G.694.1DWDM使用更密集的波長(zhǎng)間隔，且目前僅使用了單模光纖系統(tǒng)的C波段。波長(zhǎng)間隔最小可以做到25GHZ，即單纖160波。華為DWDM間隔為50GHZ，為單纖80波設(shè)計(jì)。第3頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 5BWS 1600GOSN 1800華為波分目前主打產(chǎn)品均為DWDM，主要包含OSN 1800， BWS 1600G, OSN3800, OSN6800/8800/9800等產(chǎn)品形態(tài)，根據(jù)所配置單板的不同，截止2013年，提供從單波2.5GHz到單波100GHz的傳輸速率，并支持電層/光層ASON等特性，可以靈活地覆蓋多種傳輸場(chǎng)景。相關(guān)設(shè)備的詳細(xì)參

4、數(shù)請(qǐng)查閱“硬件指南”第4頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 6系統(tǒng)模型 單板類型第5頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 7波分設(shè)備作為傳送網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，整個(gè)站點(diǎn)可以從邏輯上看做一個(gè)黑盒子，這個(gè)“盒子”的輸入即為客戶側(cè)的各種業(yè)務(wù)，如語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)類型，輸出為可以直接在單模光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)。這種光信號(hào)已經(jīng)經(jīng)過了波分復(fù)用，我們稱之為合波合波。站點(diǎn)根據(jù)類型的不同，可以大致分為業(yè)務(wù)上下站點(diǎn)和光放大站點(diǎn)（簡(jiǎn)稱OLA站點(diǎn)）兩類，業(yè)務(wù)上下站點(diǎn)又可根據(jù)上下方式的不同分為OTM/FOADM/ROADM等不同類型。OTUOTUFIUMUXOASite A線路長(zhǎng)纖OSCOSC客戶業(yè)務(wù)客戶業(yè)務(wù)客戶業(yè)務(wù)客戶業(yè)務(wù)合波合波放大放大合入監(jiān)控信道合

5、入監(jiān)控信道客戶業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換客戶業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為為OTNOTN業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)第6頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 8OTUOTUFIUMUXOASite AOSCOSCDMUXOAOTUOTUOTUOTUFIUMUXOASite BOSCOSCDMUXOAOTUOTU在發(fā)送端，OTU類單板將客戶側(cè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成符合OTN協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過合波器MUX將單個(gè)波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)復(fù)用在一根光纖中。光放大單板OA將信號(hào)加以放大，輸入FIU單板中，由FIU合入OSC通信監(jiān)控信號(hào)，最后送入線路長(zhǎng)纖中進(jìn)行傳送。在接收端將逆向?qū)⑿盘?hào)解復(fù)用由對(duì)應(yīng)OTU將信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出。站在客戶側(cè)的角度，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)底層傳輸細(xì)節(jié)不可見，因此可以將波分網(wǎng)絡(luò)看作一根光纖

6、可以將波分網(wǎng)絡(luò)看作一根光纖。第7頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 9Board typeNameDescriptionOptical Transponder Unit(Line board)LOG8 x Gigabit Ethernet unitLSX10 G bit/s wavelength conversion boardLTX10-Port 10Gbit/s Service Multiplexing & Optical Wavelength Conversion BoardTributary Unit(T board)TOA8 Any-rate Ports Service Processin

7、g BoardTDX2 x 10G tributary service processing boardTQX4 x 10 Gbit/s tributary service processing boardLine Unit(N board)NS21 x 10G line service processing boardND22 x 10G line service processing boardNQ24 x 10G Line Service Processing BoardNS340G line service processing boardNS4100G line service pr

8、ocessing board注：這個(gè)表格僅列出了部分注：這個(gè)表格僅列出了部分6800/8800OTU單板單板(9800見下頁(yè)見下頁(yè))，詳細(xì)列表請(qǐng)參閱，詳細(xì)列表請(qǐng)參閱硬件指南硬件指南第8頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 10Board typeNameDescriptionTributary Unit(T board)T13030路2.5G支路業(yè)務(wù)處理板T2161610Gbit/s支路業(yè)務(wù)處理板T302240Gbit/s支路業(yè)務(wù)處理板Line Unit(N board)N2161610Gbit/s線路業(yè)務(wù)處理板N302240Gbit/s線路業(yè)務(wù)處理板N4011路100G線路業(yè)務(wù)處理板N4022路100G線路

9、業(yè)務(wù)處理板注：這個(gè)表格僅列出了注：這個(gè)表格僅列出了9800V1R1中支線路單板，關(guān)于單板更多信息請(qǐng)參考中支線路單板，關(guān)于單板更多信息請(qǐng)參考9800對(duì)應(yīng)版本的對(duì)應(yīng)版本的規(guī)劃指南規(guī)劃指南第9頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 11OSN 6800OSN 6800、OSN 8800OSN 8800 OTUOTU單板命名規(guī)律如下：?jiǎn)伟迕?guī)律如下：第一位，標(biāo)識(shí)單板類型：第一位，標(biāo)識(shí)單板類型：L開頭，為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板，又稱L板T開頭，除TMX和TDC外，都為支路板，又稱T板N開頭，線路板，68/88平臺(tái)上有這幾種線路板，NS2，ND2，NQ2，NS3，NS4，其中NS4為100G單板。例外：例外：TMX為將四路STM-1

10、6、OC-48、OTU1（不帶FEC）復(fù)用到一路OTU2，輸出為10G。TDC為可調(diào)色散補(bǔ)償板，不參與業(yè)務(wù)處理第二位，標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)數(shù)量：第二位，標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)數(shù)量：S，表示一路，如LSX表示一路10G信號(hào)D，表示兩路，Q，表示4路，O，表示8路，T，表示10路例外：例外：L4G是個(gè)例外，這個(gè)單板其實(shí)是接6路LWX2，LWXS，LWXD是比較簡(jiǎn)單的單板，其功能只是將不符合標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)ANY信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合標(biāo)準(zhǔn)的ANY信號(hào)，無須配置。LEM24和LEX4第二位不符合此規(guī)律，LEM24接入24路任意速率，LEX4接入4路10G業(yè)務(wù)，E表示以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，這兩個(gè)板子都是輸出最多兩路10GE信號(hào)。LSX L R單板類型業(yè)

11、務(wù)數(shù)量單板類型通道數(shù)量其他第10頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 12第三位，標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型，如果是數(shù)字表示速率，如果是字母表示業(yè)務(wù)類型：第三位，標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型，如果是數(shù)字表示速率，如果是字母表示業(yè)務(wù)類型：G，表示GE業(yè)務(wù)，速率，M，表ANY業(yè)務(wù)，速率，X，表10G業(yè)務(wù)S，表示業(yè)務(wù)，代表為STM-64，OC-48和OTU1，這個(gè)板子目前只有TQSC，表示100G業(yè)務(wù)，如TSC,LSC2，表示10G速率，如NS2，ND2，NQ23，表示40G速率4，表示100G速率，如NS4第四位（如果有），如果為數(shù)字表示通道數(shù)量，如果為字母，表示是否支持雙發(fā)選收第四位（如果有），如果為數(shù)字表示通道數(shù)量，如果為字母，表示是否支

12、持雙發(fā)選收S，表示單發(fā)單收，D，表示雙發(fā)選收第四位為數(shù)字的OTU單板只有LWX2，即為將兩路10G非標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)。例外，例外，TSXL例外，該板有兩個(gè)版本，TN11與背板交叉4路ODU1信號(hào)，TN53與背板交叉1路ODU3信號(hào)。LSXL第三位和第四位合在一起表示40G速率第五位（如果有），目前僅存在于LSXLR等單板，表示是否為中繼。第11頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 1398009800單板命名規(guī)律單板命名規(guī)律相比68/8800命名，9800單板命名要更加簡(jiǎn)單明了。第一位，字母，單板類型包括T和L，9800平臺(tái)無光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換第二位，數(shù)字，業(yè)務(wù)速率包括1，2，3，4，分別表示，10G，40G，

13、100G從第三位開始，表示業(yè)務(wù)數(shù)量T21 6單板類型業(yè)務(wù)速率業(yè)務(wù)數(shù)量OTUOTU屬于種類最多的單板類型，通常僅需掌握屬于種類最多的單板類型，通常僅需掌握第12頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 14OTU單板可以分為兩種類型，T板+N板和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板更像一個(gè)通道，將客戶側(cè)（client side）信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為OTN信號(hào)并在波分側(cè)（line side）輸出。T板+N板模型則需要單獨(dú)的交叉板支持，由T板將客戶側(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)再送入交叉板中進(jìn)行處理，再由交叉板將處理后的電信號(hào)送到N板進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，最終由N板輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的OTN信號(hào)。第13頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 15M40/M40VD40/D

14、40VRMU9RDU9WSM9WSD9ROAMWSMD9第14頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 16Board typeBoard nameGain(DB)Maximum output(dBm)EDFAOAU10016-25.518OAU10120-3120OAU10220-3117OAU10324-3620OAU10523-3423OAU10616-2320OBU101201.516OBU103231.520OBU104171.516OBU22323RomanCRPCFiber type relatedEDFA+RomanRAUFiber type related第15頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 17優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

15、EDFAConsistent with the low attenuation window High energy conversion efficiency High gain with little cross-talkGood gain stability增益范圍固定增益不平坦Optical surge problemRamanFlexible gain wavelength Simple structure Nonlinear effect can be reduced;Low noiseHigh pump power, low efficiency and high cost;Co

16、mponents & fiber undertake the high power;EDFA, EDFA, Erbium Doped Fiber Amplifier，即摻鉺光纖放大器，1928 年Raman 觀察到了受激拉曼散射（SRS）現(xiàn)象，1972 年Stolen 等發(fā)現(xiàn)了石英光纖中的Raman 增益，并測(cè)定了增益系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在很寬的頻率范圍內(nèi)都有增益，這非常適合于做寬帶放大器。在80 年代，在光纖通信需求的推動(dòng)下曾經(jīng)出現(xiàn)過一陣子研究光纖拉曼放大器的熱潮，但拉曼放大器泵浦效率低，而且需要合適的泵浦波長(zhǎng)。到了19851986 年間，英國(guó)南安普敦大學(xué)的Payne 等人有效地解決了摻鉺光纖

17、的淬滅問題，EDFA生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)被突破，EDFA開始大規(guī)模應(yīng)用，拉曼放大器逐漸演化為與EDFA配合，利拉曼的低噪聲和EDFA的高增益實(shí)現(xiàn)光纖線路信號(hào)放大。第16頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 18光傳送技術(shù)為什么需要這樣的系統(tǒng)？為什么需要這樣的單板？這一切還得從光纖說起第17頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 19光纖類型光纖類型G.652, G.653, G.655光纖特性光纖特性損耗，色散，非線性效應(yīng)n2n1RefractionReflectionCladdingCoreCoating第18頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 20常見的光纖類型有, G.653, 和G.655 等三種，這三種光纖特性如下表所示：TypeDef

18、initionScopeMain SpecificationsG.652G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，0色散區(qū)域在1310 nm附近在SDH和DWDM系統(tǒng)中均有應(yīng)用衰耗：衰耗：在1550nm附近（波分系統(tǒng)所用波段）的衰耗在0.17-0.25dB/km左右，典型值為0.20db/km。色散：色散：652光纖在1550nm附件的色散為17ps/(nm.km)，最大值不超過20ps/(nm.km)G.65320世紀(jì)80年代中期，人們開發(fā)成功了一種把零色散波長(zhǎng)從1.3m移到1.55m的色散位移光纖。ITU把這種光纖的規(guī)范編為G.653。SDH中應(yīng)用較多，波分系統(tǒng)中很少用衰耗：在1550nm附近（波分系統(tǒng)所用

19、波段）的衰耗在0.17-0.25dB/km左右，典型值為0.20db/km。色散：652光纖在1550nm附件的色散不超過0.35ps/(nm.km)，一般在0.19-0.25ps/(nm.km)范圍內(nèi)。G.655色散位移光纖在1.55m色散為零，在DWDM傳輸中FWM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重；如果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而還會(huì)減小。針對(duì)這一現(xiàn)象，人們研制了一種新型光纖，即非零色散光纖（NZDSF）G.655。在SDH和DWDM系統(tǒng)中均有應(yīng)用衰耗：在1550nm附近（波分系統(tǒng)所用波段）的衰耗在0.19-0.25dB/km左右，典型值為0.35db/km。色散：如果波長(zhǎng)在1530 nm 與1565 n

20、m之間，色散在0.1至6ps/(nm.km)之間，一般色散在4.5ps/(nm.km)至6ps/(nm.km)區(qū)間內(nèi)。第19頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 21吸收損耗吸收損耗光纖中的吸收損耗主要包括本征吸收損耗、雜質(zhì)吸收損耗和原子缺陷吸收損耗。本征吸收損耗在光學(xué)波長(zhǎng)及其附近有兩種基本的吸收方式:紫外吸收損耗和紅外吸收損耗。雜質(zhì)吸收損耗主要是指光纖中的有害雜質(zhì)，如氫氧根離子、鐵、鈷、鎳等過渡金屬離子對(duì)光的吸收造成的損耗。原子缺陷吸收損耗主要是指在光纖的制造過程中產(chǎn)生原子缺陷，此時(shí)晶格很容易在光場(chǎng)的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，從而吸收光能，引起損耗，其峰值吸收波長(zhǎng)約為630nm左右。散射衰耗散射衰耗包括線性散射損耗（

21、如瑞利散射和波導(dǎo)散射損耗）和非線性損耗。瑞利散射是一種最基本的散射過程，對(duì)于短波長(zhǎng)光纖，損耗主要取決于瑞利散射損耗。另外，光纖結(jié)構(gòu)不完善也會(huì)引起的散射損耗，在光纖制造過程中，由于工藝等原因可能造成光纖結(jié)構(gòu)上的缺陷也會(huì)導(dǎo)致線性散射損耗。非線性散射損耗主要是指受激喇曼散射和受激布里淵散射。彎曲衰耗彎曲衰耗光纖的彎曲有兩種形式：一種是曲率半徑比光纖的直徑大得多的彎曲，我們習(xí)慣稱為彎曲或宏彎；另一種是光纖軸線產(chǎn)生微米級(jí)的彎曲，這種高頻彎曲習(xí)慣稱為微彎。在光纜的生產(chǎn)、接續(xù)和施工過程中，不可避免地出現(xiàn)彎曲。微彎是由于光纖受到側(cè)壓力和套塑光纖遇到溫度變化時(shí)，光纖的纖芯、包層和套塑的熱膨脹系數(shù)不一致而引起的，

22、其損耗機(jī)理和彎曲一致，也是由模式變換引起的。光纖損耗估算方法：光纖損耗估算方法： Fiber loss (dB) = 上游站點(diǎn)光放輸出功率上游站點(diǎn)光放輸出功率 下游站點(diǎn)光放輸入功率下游站點(diǎn)光放輸入功率第20頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 22簡(jiǎn)單的說，色散就是在傳輸?shù)倪^程中信號(hào)發(fā)生的脈沖展寬現(xiàn)象，可以分為三種簡(jiǎn)單的說，色散就是在傳輸?shù)倪^程中信號(hào)發(fā)生的脈沖展寬現(xiàn)象，可以分為三種類型類型:模式色散（僅存在多模光纖中），色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)色度色散產(chǎn)生的原因：由于實(shí)際光源都不是純單色光源，而不同波長(zhǎng)的光以不同的速度在光纖中傳輸從而引起不同的時(shí)間延遲，最終導(dǎo)致色度色散的產(chǎn)生。偏振色散產(chǎn)生的原因

23、：我們知道光也是一種電磁波，是由兩個(gè)相互垂直的偏振（偏振可以理解為波在某一個(gè)方向的振動(dòng)）組成的。只有在折射率為理想圓對(duì)稱中，兩個(gè)偏振模的時(shí)間延遲在相同，然而實(shí)際光纖的纖芯折射率并不是完全各個(gè)方向相同，導(dǎo)致兩個(gè)相互垂直的偏振模的傳輸速度不同，產(chǎn)生不同的時(shí)間延遲，這種色散就稱為偏振色散（PMD）。TimePowerTransmittingL1 (km)TransmittingL2 (km)Optical pulses第21頁(yè)/共27頁(yè)P(yáng)age 23從本質(zhì)上講，所有介質(zhì)都是非線性的，只是一般情況下非線性特征很小，難以表現(xiàn)出來。當(dāng)光纖的入纖功率不大時(shí)，光纖呈現(xiàn)線性特征，當(dāng)光放大器和高功率激光器在光纖通信系統(tǒng)中使用后，光纖的非線性特征愈來愈顯著。非線性效應(yīng)受激散射克爾效應(yīng)SRSSBSFWMSPMCPM單模光纖的非線性效應(yīng)可以分為兩種，克爾效應(yīng)和受激散射。1.克爾效應(yīng)克爾效應(yīng)：光纖折射率隨光強(qiáng)而變化的效應(yīng)。n=n0+n2P/Aeff (n0:正常折射率，n2:折射率變化系數(shù))SPM（自相位調(diào)制）XPM（交叉相位調(diào)制）FWM（四波混頻）2.受激非彈性散射受激非彈性散射：光場(chǎng)與介質(zhì)振動(dòng)態(tài)聲子之間的相互作用，是光子與聲子之間的能量和動(dòng)量交換。 SRS（受激拉曼散射）SBS（受激布里淵散射）非線性一旦產(chǎn)生即