初级波分基础

本文最后更新于 2024年1月9日 下午

简介

波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机或交换机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为光波分复用。

它的原理是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束,沿着单根光纤传输;在接收端再用某种方法,将各个不同波长的光信号分开的通信技术。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号,每一路信号都由某种特定波长的光来传送,这就是一个波长信道。

机箱

一般的波分设备是一种大部分依赖于物理连线的设备,机箱只用于供电和连接管理板卡和散热。(也有高度集成内部互联的波分设备)
而管理板卡只能用于简单的关闭开启和监控,OLP 切换等。

(机箱视图)

OLP 光保护板卡

OLP(Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equipment)—光纤线路自动切换保护装置。光纤自动切换保护系统(简称OLP)是一个独立于通信传输系统,完全建立在光缆物理链路上的自动监测保护系统。

线路保护器OLP是工作在光层的传输设备,具有传输信号独立透明、安全可靠、故障恢复快速的特点。可以帮助用户组建一个无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网。

OLP板卡一般为三个接口,主备两个接口对应一个本地接口。

如下图所示,Local接口接入OADM 板卡进行分合光操作。
Primary为主线接口,接入裸光纤。
Secondary 为备线接口,接入裸光纤。
数据传输时候,主备线路同时发送相同数据,主线故障时会自动切换到备份。(时间极短,目前可做到50ms左右。)

OLP 会进行双路由同时发送相同数据的光信号,然后对端根据主备选择性接收。(减少切换时间)

ODM 光分插复用器 (无源光设备)

OADM的主要功能是从多波长信道中分出或插入一个或多个波长,在传输中实现波长的上下。 (C21-C60)
OADM站点可分为FOADM(Fixed OADM)和ROADM(Reconfigurable OADM) 两种类型。

(分出合并彩光波道的光信号,用于波分复用)

OTU (电层设备、业务接入板卡)

光转换单元,Optical Transform Unit的缩写,它在波分系统中是设备中的一块板件,负责光信号的接入处理。
可以作为长距离电中继使用。

OTU 首先把符合G.957 规范的复用光通路信号进行光/电(O/E)转换,然后把转换后的电信号进行整形、定时提取和数据再生(也可不进行数据再生),最后再进行电/光(E/O)转换,输出波长、色散和发光功率等皆符合G.692 规范要求的DWDM 复用光通路信号。
如果O/E 转换后,只进行整形、定时处理(即2R功能,Reshaping, Retiming),该OTU 只实现波长转换的功能,传输距离较短。如果O/E 转换后,进行了整形、定时、再生处理(即3R功能,Reshaping , Retiming , Regeneration),该OTU实际上兼有再生中继器(REG)的功能。
根据在波分(WDM)系统中位置不同而分为:发送端OTU,作为再生中继器的OTU,接收端的OTU。再生中继器的OTU除执行光/电/光转换,实现整形、定时、再生处理(即3R功能,Reshaping , Retiming , Regeneration)功能外,还需要对某些再生段开销字节进行监视的功能,如再生段误码B1字节的监测等。

EDFA(光放板卡)

EDFA也称为掺铒光纤放大器,是一种特殊的光纤,在纤芯中注入了饵(Er)这种稀土元素,使得在泵浦光源作用下,可直接对某一波长的光信号进行放大。

SOA (半导体光放大板卡)

![](https://img.songxwn.com/file/9cc979c7efcb7defee3fe.pnghttps://img.songxwn.com/file/9cc979c7efcb7defee3fe.png

半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier)是光放大器的一种,是将光信号进行放大的一种设备,可用于提高数据传输功率和扩展传输距离。半导体光放大器以半导体材料为增益介质,能够对小信号光进行功率放大并且不明显降低其他光学指标,可作为前置放大器、波长转换器、高速光快门等广泛应用于光通信传输系统和光纤传感系统。

在10G/ 40G/ 100G的传输系统中,常规布局远距离接收端接收不到光信号,如下图。此时可以在1310nm多路波分复用器与LR4的光模块之间添加半导体光纤发大器(SOA),放大1310nm波段,可以实现高带宽信号的远距离传输。

DCM (固定色散补偿)

针对现已铺设的G.652&G.655标准单模光纤进行色散补偿的新型单模光纤。DCM具备斜率补偿功能,它能够为标准单模光纤(G.652)在C波段内进行宽波段的色散斜率补偿,使系统残余色散得到优化。它基于成熟可靠的光纤工艺,可提升光传输系统的性能,在1550nm波长的色散范围可以达到-10至-2100ps/nm,并可提供中心波长和色散有特殊要求的产品。

色散补偿模块(DCM)主要用于DWDM网络,也可以说主要用于长途网络。DCM部署在网络中的各个地方,如-

-在发射器后面

-功率放大器

-线路放大器

-前置放大器后

由于色散,光脉冲会扩展,并趋向于与相邻的脉冲周期重叠。这导致相邻比特之间的干扰,并导致高误码率。在相同脉冲宽度的高比特率下,误码率(由于色散)将变得过大。
DCM(色散补偿模块)包含色散负斜率的光纤辊。光纤通过DCM将使光脉冲反向畸变,从而抵消色散引起的畸变效应。

色散补偿模块(DCM)的特点

➤色散是光纤长度的正相关函数,因此随光纤长度的增加而增加。

➤使用DCM的目的是因为这种累积的色散会导致码间干扰ISI和传输中的数据丢失,所以为了克服这种累积色散并增加传输长度,我们需要一个称为色散补偿模块(DCM)的模块。

➤DCM通常由高负色散系数的光学元件组成。

NMU (管理板卡)

支持基于SNMP统一网管平台,网管方式CLI、Web、网管软件统一管理

可以插入网线或光模块进行网络接入,所有以太网接口是一个二层交换机。(注意环路)

可以任意插拔,不影响现有光转发。

典型连接顺序示例

裸光纤-EDFA(光放大器)- OLP(光保护板)- OADM (光分插复用器)- 分出C21通道光信号-OTU L1口,插入C21 波分模块 - C1口插入1310nm模块,接入数通设备。

灰光模块和彩光模块

光通信使用的波长范围为850 ~ 1650 nm,光模块发的不管“彩光”还是“白光”,都是人眼看不见的。
灰光(Grey):波长是在某个范围内波动的,没有特定的标准波长,如波分设备的客户侧光口,相应接口称之为灰光接口。
彩光(Colored):在某个中心波长附近很小的范围内波动,可直接上合波设备,具有标准波长,波分系统中线路单板波分侧光信号,相应接口称之为彩光接口。

灰光模块和彩光模块的区别

彩色光模块根据波长密度的不同可分为(粗波分复用)CWDM光模块和(密集波分复用)DWDM光模块。彩光模块搭配合波器将不同波长的光信号合成一路传输,大大减少了链路成本。
和彩光模块相对应的,是灰光模块。灰光模块也叫白光模块或黑白光模块。一般客户侧光模块会采用灰光模块。

类别 灰光模块 彩光模块
波长 灰光中心波长范围:约为30nm 彩光中心波长范围:+-6.5nm /CWDM ,0.04nm/DWDM 100GHZ
应用 多用于客户侧 多用于线路侧
特点 功耗小、适用近距离传输 带宽容量大、节约光纤资源
遵循标准 ITU-T G.957;ITU-T G.959.1;IEEE 802.3 ITU-T G.694.1(DWDM);ITU-T G694.2(CWDM)

灰光模块和彩光模块应用

CWDM光模块适合短距离传输,一般应用千兆、万兆以太网和点对点网络中,DWDM光模块适合长距离传输,一般应用于城域网和局域网等大型网络环境中。

彩色光模块与其它类型的光模块的最大的区别是中心波长不同:
一般光模块的中心波长有850nm、1310nm和1550nm三类,中心波长比较单一,我们称该类光为“黑白光”或者“灰光”。
彩色光模块承载了若干不同中心波长的光,所以交集起来是五颜六色的,我们称该类光为“彩光”。
彩色光模块分为粗集波光模块(CWDM)和密集波光模块(DWDM)两种。在同一波段下,密集波光模块的种类更多,所以密集波光模块对波段的资源利用更充分。中心波长各异的光在同一根光纤中可以互不干涉的传输,因此,通过无源合波器将来自多路彩色光模块不同中心波长的光合成一路进行传输,远端则通过分波器根据不同的中心波长将光分出多路,有效的节省了光纤线路。彩色光模块主要应用于长距离的传输线路。

参考

https://info.support.huawei.com/network/ptmngsys/Web/WDMkg/zh/19_color_gray_new.html
http://www.xyt-tech.com/m/news-show-ID-639.html
http://www.visint.com.cn
https://www.sintai.com.cn
https://community.fs.com/cn/article/cn_30157.html


初级波分基础
https://songxwn.com/Wave-division/
作者
Song
发布于
2023年12月7日
更新于
2024年1月9日
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