1、某某学院毕业设计（论文）某某学院毕 业 设 计(论 文) 题目： 长距离大容量 DWDM 传输关键技术 系部 信息工程系 专业 网络系统管理 姓名 学号 指导教师： 2017 年 4 月 25 日某某学院毕业设计（论文）长距离大容量 DWDM 传输关键技术摘要本文主要介绍了随着宽带网走入我们的生活，现已建成的 SDH 骨干网正承受巨大的负荷，在不久的将来，将必然难以满足日益增长的通信需求。为此只有建立起一套具有高带宽、大容量、低时延、拓扑结构灵活的传输系统才能够解决上述问题，这便引入了我们所研究的课题即长距离大容量 DWDM 传输系统。为了制作此次课题，我们在导师的指导下了解了 DWDM 系统
2、的基本原理，并且通过对网络搜索的利用以及相关图书的查阅整理了有关密集型光波分复用即DWDM 传输系统的理论资料。本篇论文主要介绍了 3 个有关 DWDM 传输系统的基本知识点，分别是基本的WDM 技术介绍、基本的 DWDM 技术介绍和 DWDM 系统在传输过程中所运用到的关键技术介绍。通过本次论文的制作目的是为了展示出长距离大容量 DWDM 传输系统在现代宽带通信中的特点以及其能够在日常生产中被应用的可行性。关键字： DWDM 长距离 大容量 传输 关键技术某某学院毕业设计（论文）Long-distance high-capacity DWDM transport key technologi
3、es Abstract This paper describes the network as broadband into our lives, has now completed the SDH backbone network is under heavy load, in the near future, will inevitably be difficult to meet the growing communications needs. This is only to establish a set of high bandwidth, large capacity, low
4、latency, flexible transmission system topology in order to solve these problems, which have introduced the subject of our study that long-distance high-capacity DWDM transmission system. To make this topic under the guidance of our instructors understand the basic principle of DWDM systems, and thro
5、ugh the use of Web search and related access to order books about the intensive optical wavelength division multiplexing DWDM transmission system that is the theory of information. This paper introduces three DWDM transmission system on the basics of points, respectively, the WDM technology is a bas
6、ic introduction, the basic technology introduction and DWDM DWDM transmission system used in the introduction to the key technology. Produced by the purpose of this paper is to demonstrate the long-distance high-capacity DWDM transmission system in the modern characteristics of broadband communicati
7、ons and it can be applied in daily production feasibility. Keywords: DWDM long distance and large capacity transmission key technologies某某学院毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 .5第二章 WDM 技术.72.1 WDM 概述 .72.2 WDM 系统基本结构与应用 .82.2.1 WDM 基本组成及原理 .82.2.2 WDM 系统的特点 .9第三章 DWDM 技术 .113.1 DWDM 概述 .113.1.1 DWDM 技术产生背景 .113.1.2
8、DWDM 的分类 .113.2 DWDM 系统基本结构与应用 .133.1.1 DWDM 基本原理 .133.1.2 DWDM 系统特点 .14第四章 DWDM 传输关键技术 .154.1 光放大技术 .154.2 色散控制技术 .164.3 光合波与分波技术 .174.4 信号调制与接收处理技术 .184.5 节点技术 .194.6 纠错编码技术 .204.7 新型光纤技术 .21第五章 总结与展望.225.1 总结 .225.2 展望 .22致谢.23参考文献.24某某学院毕业设计（论文）5第一章 绪论随着通信技术的发展和计算机的普及，宽带网时代正在走入我们的生活，以 IP 数据包和 AT
9、M 信元为主的数据和图像信息正在取代传统的话音信息占据各个传送网的主导地位，现已建成的 SDH 骨干网正承受巨大的负荷，在不久的将来，将难以满足日益增长的通信需求。为此具有高带宽、大容量、低时延、拓扑结构灵活的 DWDM 技术迎来了大发展的时机。对于超长距离传输，理想的光纤特性应该是具有很小的衰减、宽而平坦的光谱、适当的色散、较大的有效面积、很低的 PMD、理想的弯曲特性、存在可做色散补偿的色散互逆单元等等，实际中光纤很难同时满足这些要求，但总可以满足部分要求以期望能够改善信号传输质量。例如加大非零色散位移光纤能够提供适当色散既减小色散本身的影响，又利用一定的色散克服光纤非线性的影响，并保持原
10、 G.652 光纤的大部分好的特性；减小色散斜率的非零色散位移光纤克服了通常非零色散位移光纤色散斜率较大的缺点，能够与 DCF 更好地匹配；增大有效面积非零色散位移光纤能提供较大的有效面积以减小光线非线性的影响；水峰消除光纤把 1380nm 处的 OH-吸收峰消除掉以提供更宽的光谱范围等等，这些新型光纤为超长距离传输铺平了道路，从而使得大容量超长距离DWDM 传输系统有了用武之地并且应用规模日益扩大。高速光传送网作为信息的骨干传输平台被推上了历史舞台，它给相关领域和技术带来了机遇与挑战。仅就最低层次的克服传输距离限制的点到点传输系统，便有许多问题需要解决，例如低成本的 WDM 光源阵列问题、提
11、高频谱效率和性能优良的信号调制格式问题、理想性能的光纤设计与制造问题、PMD 补偿问题、先进的光子信息处理与电信号处理问题、系统性能的在线监测与评估问题、为了优化性能参数需要对控制参量进行动态调节到自适应调节问题等等。这些问题的解决给现有的器件生产、设备制造、系统开发都带来了机遇和挑战。随着光网络向近期的面向连接波长交换光网络的演进以及向远期的无连接光分组交换网络演进，新的技术如快速大容量光开关技术、光交换技术、光缓存技术、全光波长变换技术、光信息识别技术、网络管理与控制技术都将成为有发展潜力和前景广阔的技术。某某学院毕业设计（论文）6同时随着通信业务特别是数据业务的迅猛发展，加之运营商对网络
12、建设成本的关注，大容量长距离 DWDM 传输系统可以简化骨干传输网结构，减少昂贵的光电再生器件的使用，同时提供大容量带宽，从而减少网络投资，降低运营维护费用。正是由于上述特点，大容量长距离 DWDM 传输系统在干线DWDM 领域占据的份额越来越大。某某学院毕业设计（论文）7第二章 WDM 技术2.1 WDM 概述所谓 WDM 就是在一根光纤中传输多个波长光信号的技术。根据每一信道光波的频率( 或波长 )不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端利用合波器将不同波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输，在接收端再利用分波器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开
13、的复用方式。WDM 技术在光纤通信兴起之初便出现了。但在当时的条件下，只能实现在光纤的 1 310nm 和 1 550nm 两个低损耗窗口各传送一路光信号，即1310nml 550nm 两波长的 WDM 系统，又称为 WWDM。从 1995 年开始，随着 1 550nm 窗口的 EDFA 的商用化， WDM 系统的应用进入了快车道。EDFA 的工作在 1 550nm 窗 121，因此人们不再使用 1 310nm窗口，而只在 1 550nm 窗口传送多路光信号。由于这些 WDM 系统的相邻波长间隔比较窄，只有 082nm，甚至小于 08nm，且工作在一个窗口内共享EDFA，为了与传统的 1 31
14、0nm1 550nm 两波长的 WDM 系统相区别，人们称这种在 l 550nm 窗口内，波长间隔更紧密的 WDM 系统为密集波分复用 (DWDM)系统。 WDM 技术发展迅速的主要原因在于光电器件的迅速发展，特别是 EDFA的成熟和商用化。此外，由于 TDM 方式已日益接近硅和砷化镓技术的极限，已没有更大的潜力，而且光纤色散也限制了 TDM 方式速率的提高，因此人们将兴趣从电复用转移到光复用，试图用光域上的各种复用方式来提高传输效率，而 WDM 是目前能商用的最简单的光复用技术。理论上，WDM 技术可以利用的光纤带宽达到 25THz，即使按照波长间隔为 08nm(100GHz)计算，也可以开
15、通 200 多个波长的 WDM 系统。目前光纤的带宽远远没有被充分利用，WDM 技术的出现正是为了充分利用光纤的带宽，而光纤本身的宽带宽、低损耗特性也为 WDM 系统的应用和发展提供了可能。某某学院毕业设计（论文）82.2 WDM 系统基本结构与应用2.2.1 WDM 基本组成及原理一般来说， WDM 系统主要由于下五部分组成：光发射机，光中继放大，光接收机，光监控信道和网络管理系统。图 2-1 WDM 系统组成图WDM 本质上是光域上的频分复用 FDM 技术，每个波长通路通过频域的分割实现，因为我们都知道波长 和频率 的关系是=/，其中 v 是光的速度，在真空中取 v=c，对波长的分割实际上
16、也是对频率的分割。光发射机是 WDM 系统的核心，除了对 WDM 系统中发射激光器的中心波长又特殊的要求外，还需要根据 WDM 系统的不同应用(主要是传输光纤中的类型和无电中继传输的距离)来选择具有一定色度色散容限的发射机。在发送端首先将终端设备送来的光信号，利用光波长转换器(OUT)把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的光信号；利用合波器多通路光信号合成一路；然后通过光功率放大器放大输出，注入光纤线路。经过长距离光纤传输后(180120KM)，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为 EDFA，在 WDM 系统中，必须采用增益平坦技术，使 EDFA 对不同的波长的光信号具
17、有相同的放大增益，同时，还要考虑到不同数量的光信道同时工作的各种情况，能够保证光信道的增益竞争不影响传输性能。在应用同时，根据 EDFA 的放置位置，可将 EDFA 用依“中继放大或线路放大(LA)”， “后置功率放大 (BA)”和“前置功率放大(PA)”。某某学院毕业设计（论文）9在接收端，光前置放大器(PA)放大径传输而衰减的主信道光信号后，利用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信号送入各终端设备，接收机不但要满足一般接收机对光信号灵敏度，过载功率等功率参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。光监控信道主要功能使监控系统内各信道的传输情况，在发送端，插入本节点产生
18、的波长 s(1510nm) 的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，输出 s(1510nm)波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节，公务字节和网管所用的开销字节等都是通过光监控信道来传递的。网络管理系统通过光监控信道物理层传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节。WDM 系统进行管理，实现配置管理，故障管理，性能管理，安全管理等功能，并与上层管理系统相连。2.2.2 WDM 系统的特点波分复用技术有以下主要特点：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽潜力，使一根光纤上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。（2）N 波长复用以后在一根光纤中传输，在大容
19、量长途传输时可以节约大量的光纤。（3）波分复用通道对传输信号是完全透明的，即对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可同时提供多种协议的业务，不受限制地提供端到端的业务。（4）可扩展性好。加入新的网络节点时，不影响原有的网络结构和设备，降低成本，具有网络可扩展性。（5）降低器件的超高速要求。前面已经提到随着传输信号速率的提高，光由器件的响应速度讲成为速率提高的“瓶颈”，采用波分复用技术后，可降低单路信道的速率要求，同而降低一些器件在性能上的极高要求，同时还那能达到大容量传输。某某学院毕业设计（论文）10因此，WDM 技术对网络的扩容升级、发展宽带业务、充分挖掘光纤带宽潜力，实现超高速通信等具有十分重要的意义，尤其是 WDM 加上掺铒光纤放大器(EDFA)更是对现代网络具有强大的吸引力。
