项目2-2
项目2-2 波分复用系统的连接和电平调整
(1) 什么是DWDM技术？
(2) DWDM技术的工作方式有哪两种？
(3) DWDM技术有何特点？
(4) DWDM系统的网络单元有哪些？关键性的器件是什么？
(5) DWDM系统有哪几种组网方式？
(6) 合波器、分波器并简要说明其工作原理
(7) 合波器、分波器有哪些性能指标或参数：插损、隔离度
分波器的使用与测试
使用两台发送波长分别为1310nm 和1550nm 的“JH5002 型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm 和1550nm 光源。连接测试设备，连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。
1331/1550WDM的连接
1、插损测量
（1310nm），并从“a”点送入波分复
(1) 用光功率计测量1310nm光源输出的光功率P
a
（1310nm）。记录测量结果，用器；用光功率计测量对应端口（1310nm）“b”点光功率P
b
填入表格，计算1310nm 波长时WDM器件插入损耗值。
（1550nm），并从“a”点送入波分复
(2) 用光功率计测量1550nm光源输出的光功率P
a
用器；用光功率计测量对应端口（1550nm）“b”点光功率P
b
（1550nm）。记录测量结果，填入表格，计算1550nm 波长时WDM器件插入损耗值。
2、隔离度测量
（1）首先将1310 nm波长光源从“a”点送入波分复用器；用光功率计测量对应输出
端口“b”点光功率P
b ；然后快速测量隔离端口“c”点光功率P
c
’。记录测量结果，填入
表格，计算端口“b”至端口“c”的隔离度L
bC 。[L
bC
]=[ P
b
]-[ P
c
’]
（2）首先将1550 nm波长光源从“a”点送入波分复用器；用光功率计测量对应输出
端口“c”点光功率P
c ；然后快速测量隔离端口“b”点光功率P
b
’。记录测量结果，填入
表格，计算端口“c”至端口“b”的隔离度L
Cb 。[L
Cb
]=[ P
c
]-[ P
b
’]
合波器的使用与测试
使用两台发送波长分别1310nm 和1550nm 的“JH5002 型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm 和1550nm 光源。连接测试设备，连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。
1、插损测量
（1）用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率P
，然后将信号从
a
（1310nm）。WDM的对应输入端口（1310nm）送入波分复用器；用光功率计测量“c”点光功率P
c
记录测量结果，填入表格，计算WDM器件在1310nm 波长时插入损耗值。
（2）断开光源。用光功率计测量1550nm光源经尾纤输出在“b”点的光功率P
，然后
b
将信号从WDM的对应端口（1550nm）送入波分复用器；用光功率计测量“c”点光功率P
c （1550nm）。记录测量结果，填入表格，计算WDM器件在1550nm 波长时插入损耗值。
1331/1550WDM的性能测试连接
2、光功率迭加性
在上述测量条件，同时将1310nm光源和1550nm光源送入WDM对应的端口，用光功率计测量“c”点的总光功率；然后断开和接入某一路光源，观测是否满足光功率线形迭加特性。记录测量结果。
测量结果记录表
光无源器件在光链路中的连接和调整
使用两台发送波长分别为1310nm和1550nm 的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm和1550nm光源。按图连接好测试设备，连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。将两个可变衰减器的衰减量调整至最小。设置两台“JH5002型光纤通信原
理综合实验系统”线路编码工作方式为5B6B、输入数据为m序列。
1331/1550WDM的连接
1、1310nm支路光功率电平调整
（1）断开（拔出）B端光源尾纤连接（或B设备关机），用光功率计测量“c”端口1310nm 波长的光功率。
（2）缓慢调节光可变衰减器，逐渐增加衰减量，使“c”端口稳定的光功率值为-25dBm。
2、1550 nm支路光功率电平调整
（1）断开（拔出）A端光源尾纤连接（或A设备关机），用光功率计测量“c”端口1550nm波长的光功率。
（2）缓慢调节光可变衰减器，逐渐增加衰减量，使“c”端口稳定的光功率值为-25dBm。
3、合成总功率测量
同时加入1310nm和1550 nm光源信号，用光功率计测量“c”端口的光功率值。记录测量结果。
思考：如果只用一个光可变衰减器设置在“c”端口进行光功率调整是否可行？会带来什么约束？
WDM光纤系统链路连接和调整实验
设置两台“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”线路编码工作方式为5B6B、输入数据为 m序列。按图所示连接好测试设备，光纤跳线、光可变衰减器和连接器，连接各部件时注意定位销方向。
1、光纤通信系统连接
根据图示连接测试设备，选择SC/FC和FC/FC光纤跳线、光可变衰减器和光分路器。光纤各部件插头都带有保护套，使用时拔下保护套，并保存好，便于在实验结束时重新套上。
学生自己动手建立波分复用系统，加强对光纤部件的感性认识，增加学习的兴趣和对光纤无源部件使用及特性的了解。
2、系统电平调整
分别调整两个光传输通道上的光可变衰减器的衰减量，保证光纤收发模块接收端的接收光功率为-25dBm。
调整及测量步骤自拟。
3、通话实验
（1）在目前的光纤链路条件下，参照本章实验一的准备条件设置，进行通话实验。
（2）通过复接模块或5B6B编码模块产生中的误码产生开关在信道中插入一定数量的误码，进行通话实验，感受有误码环境下的通话质量。
（3）加大误码使解复接模块失步（失步告警指示红灯亮），体验信道同步系统失步对话音信道的影响。
测量步骤自拟。
4、光纤链路余量估算
在测量步骤2的结果条件下，假如该光纤损耗为0.3dB/km（暂不考虑色散对系统的影响），请通过测量结果近似计算出两终端之间的最长通信距离。
测量步骤自拟。
提示：测量接收灵敏度。
考核指标（过程考核之二）：操作流程、仪器设备使用方法、操作熟练度。
知识点
一、DWDM概述
（一）DWDM概述
1．DWDM技术产生背景
传统的传输网络扩容方法采用空分多路复用（SDM）和时分多路复用（TDM）两种方式。
（1）SDM靠增加光纤数量的方式线性增加传输系统的容量，传输设备也线性增加。空分多路复用的扩容方式十分受限。
（2）TDM是比较常用的扩容方式，从PDH的一次群至四次群的复用，到SDH的STM-1、STM-4、STM-16至STM-64的复用。但达到一定的速率等级时，会受到器件和线路等特性的限制。
DWDM技术不仅大幅度地增加了网络的容量，而且还充分利用了光纤的宽带资源，减少了网络资源的浪费。
2．DWDM原理概述
DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在一条光纤内同时传输。
通常把光信道间隔较大（甚至在光纤的不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM），而把在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用（DWDM）。
DWDM系统的构成及光谱示意如图5-1-1所示。
图5-1-1 DWDM系统的构成及频谱示意图
3．DWDM工作方式
（1）双纤单向传输
双纤单向传输指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。如图5-1-2所示，
图5-1-2 双纤单向传输的DWDM系统
（2）单纤双向传输
单纤双向传输指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向的光信号应安排在不同波长上。
图5-1-3 单纤双向传输的DWDM系统
（3）光信号的分出和插入
通过光分插复用器（OADM）可以实现各波长的光信号在中间站的分出与插入，即完成上/下光路，利用这种方式可以完成DWDM系统的环形组网。
图5-1-4 光信号的分出和插入传输
4．DWDM的应用形式
有开放式DWDM和集成式DWDM。
开放式DWDM系统采用波长转换技术，将复用终端的光信号转换成符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。
集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求复用终端的光信号符合ITU-T建议的波长，然后进行合波。
5．DWDM的优越性
（1）超大容量
（2）对数据“透明”
（3）系统升级时能最大限度地保护已有投资
（4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性
（5）可兼容全光交换
（二）DWDM系统结构
1．DWDM器件
DWDM器件分为合波器和分波器两种，如图5-1-5所示。
合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。
分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。
图5-1-5 DWDM器件
2．DWDM的几种网络单元类型
DWDM设备可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器（OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。以华为公司的波分320G设备为例讲述各种网单元的作用。
（1）光终端复用器（OTM）
在发送方向，OTM把波长为λ1～λ16（或λ32）的STM-16信号经合波器复用成DWDM 主信道，然后对其进行光放大，并附加上波长为λs的光监控信道。
在接收方向，OTM先把光监控信道取出，然后对DWDM主信道进行光放大，经分波器解复用成16（或32）个波长的STM-16信号。OTM的信号流向如图5-1-6所示。
图5-1-6 OTM信号流向图
（2）光放大器（OLA）
每个传输方向的OLA先取出光监控信道（OSC）并进行处理，再将主信道进行放大，然后将主信道与OSC合路并送入光纤。如图5-1-7所示。
图5-1-7 OLA信号流向图
（3）光分插复用器（OADM）
OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元直接插入主信道，再经功率放大后插入本地光监控信道，向远端传输。
以MR2为例，其信号流向如图5-1-8所示。
图5-1-8 静态OADM（32/2）信号流向图
（4）两个OTM背靠背组成的光分插复用器
用两个OTM背靠背的方式组成一个可上/下波长的OADM，如图5-1-9所示。
图5--9 两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图（5）电中继器（REG）
以STM-16信号的中继为例，其的信号流向如图5-1-10所示。
图5-1-10 电中继器（REG）的信号流向图3．DWDM网络的一般组成
（1）点到点组网
DWDM的点到点组网示意图如图5-1-11所示。
图5-1-11 DWDM的点到点组网示意图
（2）链形组网
DWDM的链形组网示意图如图5-1-12所示。
图5-1-12 DWDM的链形组网示意图
（3）环形组网
DWDM环形组网示意图如图5-1-13所示。
4．DWDM网络的保护
点到点线路保护主要有两种保护方式
一种是基于单个波长、在SDH层实施的1+1或1︰N的保护；
另一种是基于光复用段上的保护，在光路上同时对合路信号进行保护，这种保护也称光复用段保护（OMSP）。
另外还有基于环网的保护。
图5-1-13 DWDM的环形组网示意图
相关习题
一、填空：
1 DWDM技术是指____________________________.
2 DWDM的工作方式有__________和__________两种。
3 DWDM技术具有_________、_______、_________、________、________、_________等特点。
4 DWDM系统中网络单元有_________、_______、_________、________等几种。
二、选择：
1 光接收机的灵敏度是指：
A光接收机所需要的最小接收光功率；
B满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最小接收光功率；
C光接收机接收弱信号的能力；
D满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最接收光功率。
2 波分复用光纤通信系统在发射端，N个光发射机分别发射：
A N个相同波长，经光波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输；
B N个不同波长，经光波分复用器WDM变为相同的波长，耦合进单根光纤中传输
C N个相同波长，经光波分复用器WDM变为不同的波长，耦合进单根光纤中传输；
D N个不同波长，经光波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输
3 光纤的连接分为：[ ]
A 固定连接和永久性连接；
B 固定连接和熔连接；
C 固定连接和活动连接；
D 粘连接和熔连接。
4 光合波器是：[ ]
A 将多个光波信号合成一个光波信号在一根光纤中传输；
B 将多路光信号合并成一路光信号在光纤中传输；
C 将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输；
D 将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输。