密集波分复用光网络
（ DWDM）
第三讲
2004.9.14
内容提要
? 全光网络的关键器件简介
? 三种典型的全光网络之
—— 密集波分复用（ DWDM）光网络
全光网络的关键技术：
? A.光多址技术；
? B.全光交换技术；
? C.光插 /分复用技术（ OADM）；
? D.光交叉连接技术（ OXC）；
? E.波长变换技术（ W-C）；
内容回顾
内容回顾
全光网络的关键技术：
? F.信道争夺解决技术：
? G.进入数据信号的同步技术；
? H.前端识别技术；
? I.全光信息再生技术；
? J.网络的管理与控制技术。
内容回顾
? 全光交换有哪几种交换方式？
? 全光交换的 5种方式：
空分（ SD）光交换；
时分（ TD）光交换；
波分（ WD）光交换；
复用型光交换；
自由空间光交换。
内容回顾
? 名词解释：
? OADM
? OXC
? W-C
? DWDM
Optical Add-Drop Multiplexing (-er)
Optical Cross Connection
(Connector)
Wavelength Conversion (Converter)
Dense Wavelength Division
Multiplexing
内容回顾
? 如何解决信道争夺技术（有哪几种方法）？
三种解决方案：
本地缓冲、偏转迂回、波长变换
本地缓冲
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ1
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
缓冲器
偏转迂回
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ1
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
节点 3
波长变换
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ2
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
全光网络的关键器件
传统光器件的分类
光有源器件
光源
光放大器
光检测器
光无源器件
光耦合器
光开关
光隔离器
光衰减器
光调制器
光连接器
全光网络的关键器件
? 基于 DWDM的全光网络的关键器件，除了
光源、光放大器和光探测器 外还包括以下
新型光无源器件：
1.波分复用 /解复用器
2.光插 /分复用器
3.光交叉连接器
4.波长变换器
5.滤波器
引言：
全光网络的四大功能
全光网络的四大功能
? INTERNET使得“距离”的观念在时间的
尺度上迅速缩短；
? 各种通信协议 (ATM STM DWDM…) 使网络
服务范围扩大；
? 宽带综合业务数字网 (B-ISDN)将成为实现
信息化社会的基础；
? 要实现这些都要靠光网络 ……
全光网络的四大功能之一
? 能够超高速、大容量载入和传递信息比特。
Tbit/s级信息比特 将成为发展光网络的起点
? 现有光子元器件如,InGaAsP直接调制带宽
受到迟豫振荡的限制，只能达到 5Gbit/s。
? 采用集成化的光子源理论上为 100Gbit/s，
经济的方案为 10--40Gbit/s的单信道传输容
量。
必须采用复用技术才能达到 Tbit/s
全光网络的四大功能之一
? DWDM是实现宽带通信网最经济的途径！
? 关键器件：
? 1.高速响应的 单频光源 和 波长可调谐光源
? 2.波分复用 /解复用器 。
全光网络的四大功能之二
? 光子网络能够提供用户信息上 /下话路与灵
活的插 /分复用。
? 目前的点对点光通信中，信息的上 /下载路
是通过光电转换后，再通过电子的上下路
插 /分复用器（ ADM）完成的。
? 光电光的转换过程受限于光探测器的响应
度和电子回路的 RC延迟，满足不了超高速、
超大容量光子网络的传输要求。
全光网络的四大功能之二
? 采用 光纤光栅和 AGW复用 /解复用器与波导
开关阵列 组成的全光上 /下话路插 /分复用器
将成为光子网络体系的又一核心硬件。
? 此外，在 DWDM中，还可以利用波长作为
信道（或用户）标识，利用（ OADM）进
行信息的灵活 ADD, DROP。
全光网络的四大功能之三
? 能够提供信息的快速交换与共享。
? 最简单的光网络骨干传输层为环形链状结
构。
CAINONET结构
基于 SDH的
ATM交换机
中国高速信息示范网
IP/SDH/DWDM
地区 A
OXC
节点 A1 UAS
PSTN
ADSL
基于 SDH的
ATM交换机
地区 B
OXC
节点 B1
Switch
AS
LAN
地区 C
OXC
节点 C1
SDH
设备 ER
GER
LA
N
…
CSR
PSTN
ATM
设备
ADM
OADM
节点 A2
OADM
节点 B3
OADM
节点 B2 OADM
节点 C2
OADM
节点 C3
OADM
节点 C4
OADM
节点 A3
CSR
CSR
ATM
设备
ATM
设备
ATM
设备
ER
GER
SDH
设备
SDH
设备
ADM
Switch
LAN
LA
N
? 实现 OXC节点功能硬件结构有多种方案：
1.基于 自由空间光交换 的 OXC；
2.基于 光固态器件 的 OXC；
3.基于 集成化的微光机电系统 （ MEOMS）的
OXC。
注意：
现有的 OXC节点功能还仅限于 波长路由 交叉
连接（ WRXC），但是 WRXC WIXC
全光网络的四大功能之三
全光网络的四大功能之四
? 具有高效经济的路由选择。
? 波长变换器（ W-C） 成为重要的器件。
四大功能综述
? 我们将 详细 介绍满足以上四个基本功能所
需的关键器件，他们是：
波分复用 /解复用器；
光插 /分复用器；
光交叉连接器；
全光波长转换器。
第三章
DWDM光网络 &
关键器件
几个概念
1.波分复用（ WDM）：
按照一定的波长间隔，把若干路经过
调制的光信号通过合波器（或波分复用器）
合并在一起，由一根光纤传输。
2.粗波分复用（ CWDM）：
根据各路波长之间的间隔，把间隔为
200GHz（ 1.6nm)以上的复用称为 CWDM。
几个概念
3.密集波分复用（ DWDM）：
把波长间隔为 200GHz（ 1.6nm）以下
的称为 DWDM。
几个概念
DWDM工作原理
DWDM光纤传输系统
O
M
U
X
O
D
M
U
X
OA
光发送
光发送
光发送
λ １
λ
２
λ
Ν
λ １,λ ２ …… λ Ν
光接收
光接收
光接收
λ １
λ ２
λ Ν
后置放
大 前置放 大
DWDM工作原理
? 简单描述：
? （ 1） 几个不同波长的光发射机发出的光信号分
别送到各自的光调制器；
? （ 2）被调制后的光信号经波分复用器复用后送人
单模光纤传输；
? （ 3）传输一段距离（大约 40km）后，由光放大
器对信号放大、重新整形 等 处理后继续传输。
? （ 4）长途干线沿途各节点设有 OADM和 OXC用
以完成与其它中心局的信号交换。
? （ 5）信号传到终端后通过解复用器将信号分开并
送人相应的光接收机。
单向与双向 DWDM
? 比较两者的优缺点。
? 010109
DWDM的关键技术
? 其关键技术。
? 010110
DWDM工作原理
? DWDM工作原理的简单描述。
? 010111
支撑 DWDM的器件与子系统
DWDM复用器
波分复用系统的核心部件是 波分复用器件 。
? 波分复用器件可以有很多种方法来制造，
常用的是：
? 1.干涉膜滤光型光波分复用器；
? 2.衍射光栅型光波分复用器。
尤其是 阵列波长光栅（ AWG） 具有双
向对称功能，复用通道不受限制。
自聚焦透镜（ Selfoc Lens）
1个周期（ Pitch ）
折
射
率
分
布
光纤
P/4 自聚焦透镜
P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器结构
80
光纤
P/4 自聚焦透镜 P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器的应用
光波分复用器
DEM
?1
?2
?3
?4
MUX
?1
?2
?3
?4
（ DWDM）
第三讲
2004.9.14
内容提要
? 全光网络的关键器件简介
? 三种典型的全光网络之
—— 密集波分复用（ DWDM）光网络
全光网络的关键技术：
? A.光多址技术；
? B.全光交换技术；
? C.光插 /分复用技术（ OADM）；
? D.光交叉连接技术（ OXC）；
? E.波长变换技术（ W-C）；
内容回顾
内容回顾
全光网络的关键技术：
? F.信道争夺解决技术：
? G.进入数据信号的同步技术；
? H.前端识别技术；
? I.全光信息再生技术；
? J.网络的管理与控制技术。
内容回顾
? 全光交换有哪几种交换方式？
? 全光交换的 5种方式：
空分（ SD）光交换；
时分（ TD）光交换；
波分（ WD）光交换；
复用型光交换；
自由空间光交换。
内容回顾
? 名词解释：
? OADM
? OXC
? W-C
? DWDM
Optical Add-Drop Multiplexing (-er)
Optical Cross Connection
(Connector)
Wavelength Conversion (Converter)
Dense Wavelength Division
Multiplexing
内容回顾
? 如何解决信道争夺技术（有哪几种方法）？
三种解决方案：
本地缓冲、偏转迂回、波长变换
本地缓冲
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ1
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
缓冲器
偏转迂回
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ1
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
节点 3
波长变换
Ch.1,λ1 Ch.1,λ1
Ch.2,λ2
Ch.2,λ1
节点 1 节点 2
全光网络的关键器件
传统光器件的分类
光有源器件
光源
光放大器
光检测器
光无源器件
光耦合器
光开关
光隔离器
光衰减器
光调制器
光连接器
全光网络的关键器件
? 基于 DWDM的全光网络的关键器件，除了
光源、光放大器和光探测器 外还包括以下
新型光无源器件：
1.波分复用 /解复用器
2.光插 /分复用器
3.光交叉连接器
4.波长变换器
5.滤波器
引言：
全光网络的四大功能
全光网络的四大功能
? INTERNET使得“距离”的观念在时间的
尺度上迅速缩短；
? 各种通信协议 (ATM STM DWDM…) 使网络
服务范围扩大；
? 宽带综合业务数字网 (B-ISDN)将成为实现
信息化社会的基础；
? 要实现这些都要靠光网络 ……
全光网络的四大功能之一
? 能够超高速、大容量载入和传递信息比特。
Tbit/s级信息比特 将成为发展光网络的起点
? 现有光子元器件如,InGaAsP直接调制带宽
受到迟豫振荡的限制，只能达到 5Gbit/s。
? 采用集成化的光子源理论上为 100Gbit/s，
经济的方案为 10--40Gbit/s的单信道传输容
量。
必须采用复用技术才能达到 Tbit/s
全光网络的四大功能之一
? DWDM是实现宽带通信网最经济的途径！
? 关键器件：
? 1.高速响应的 单频光源 和 波长可调谐光源
? 2.波分复用 /解复用器 。
全光网络的四大功能之二
? 光子网络能够提供用户信息上 /下话路与灵
活的插 /分复用。
? 目前的点对点光通信中，信息的上 /下载路
是通过光电转换后，再通过电子的上下路
插 /分复用器（ ADM）完成的。
? 光电光的转换过程受限于光探测器的响应
度和电子回路的 RC延迟，满足不了超高速、
超大容量光子网络的传输要求。
全光网络的四大功能之二
? 采用 光纤光栅和 AGW复用 /解复用器与波导
开关阵列 组成的全光上 /下话路插 /分复用器
将成为光子网络体系的又一核心硬件。
? 此外，在 DWDM中，还可以利用波长作为
信道（或用户）标识，利用（ OADM）进
行信息的灵活 ADD, DROP。
全光网络的四大功能之三
? 能够提供信息的快速交换与共享。
? 最简单的光网络骨干传输层为环形链状结
构。
CAINONET结构
基于 SDH的
ATM交换机
中国高速信息示范网
IP/SDH/DWDM
地区 A
OXC
节点 A1 UAS
PSTN
ADSL
基于 SDH的
ATM交换机
地区 B
OXC
节点 B1
Switch
AS
LAN
地区 C
OXC
节点 C1
SDH
设备 ER
GER
LA
N
…
CSR
PSTN
ATM
设备
ADM
OADM
节点 A2
OADM
节点 B3
OADM
节点 B2 OADM
节点 C2
OADM
节点 C3
OADM
节点 C4
OADM
节点 A3
CSR
CSR
ATM
设备
ATM
设备
ATM
设备
ER
GER
SDH
设备
SDH
设备
ADM
Switch
LAN
LA
N
? 实现 OXC节点功能硬件结构有多种方案：
1.基于 自由空间光交换 的 OXC；
2.基于 光固态器件 的 OXC；
3.基于 集成化的微光机电系统 （ MEOMS）的
OXC。
注意：
现有的 OXC节点功能还仅限于 波长路由 交叉
连接（ WRXC），但是 WRXC WIXC
全光网络的四大功能之三
全光网络的四大功能之四
? 具有高效经济的路由选择。
? 波长变换器（ W-C） 成为重要的器件。
四大功能综述
? 我们将 详细 介绍满足以上四个基本功能所
需的关键器件，他们是：
波分复用 /解复用器；
光插 /分复用器；
光交叉连接器；
全光波长转换器。
第三章
DWDM光网络 &
关键器件
几个概念
1.波分复用（ WDM）：
按照一定的波长间隔，把若干路经过
调制的光信号通过合波器（或波分复用器）
合并在一起，由一根光纤传输。
2.粗波分复用（ CWDM）：
根据各路波长之间的间隔，把间隔为
200GHz（ 1.6nm)以上的复用称为 CWDM。
几个概念
3.密集波分复用（ DWDM）：
把波长间隔为 200GHz（ 1.6nm）以下
的称为 DWDM。
几个概念
DWDM工作原理
DWDM光纤传输系统
O
M
U
X
O
D
M
U
X
OA
光发送
光发送
光发送
λ １
λ
２
λ
Ν
λ １,λ ２ …… λ Ν
光接收
光接收
光接收
λ １
λ ２
λ Ν
后置放
大 前置放 大
DWDM工作原理
? 简单描述：
? （ 1） 几个不同波长的光发射机发出的光信号分
别送到各自的光调制器；
? （ 2）被调制后的光信号经波分复用器复用后送人
单模光纤传输；
? （ 3）传输一段距离（大约 40km）后，由光放大
器对信号放大、重新整形 等 处理后继续传输。
? （ 4）长途干线沿途各节点设有 OADM和 OXC用
以完成与其它中心局的信号交换。
? （ 5）信号传到终端后通过解复用器将信号分开并
送人相应的光接收机。
单向与双向 DWDM
? 比较两者的优缺点。
? 010109
DWDM的关键技术
? 其关键技术。
? 010110
DWDM工作原理
? DWDM工作原理的简单描述。
? 010111
支撑 DWDM的器件与子系统
DWDM复用器
波分复用系统的核心部件是 波分复用器件 。
? 波分复用器件可以有很多种方法来制造，
常用的是：
? 1.干涉膜滤光型光波分复用器；
? 2.衍射光栅型光波分复用器。
尤其是 阵列波长光栅（ AWG） 具有双
向对称功能，复用通道不受限制。
自聚焦透镜（ Selfoc Lens）
1个周期（ Pitch ）
折
射
率
分
布
光纤
P/4 自聚焦透镜
P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器结构
80
光纤
P/4 自聚焦透镜 P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器的应用
光波分复用器
DEM
?1
?2
?3
?4
MUX
?1
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