传输系统与用服技术讨论会

陈伟

本部产品事业部 传输系统部

白话光通信

3000 年前的烽火台； 17 世纪中叶，发明了望远镜； 1791 年，法国人发明了信号灯。

光纤通讯史古代光通信

1880 年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200 米；

1881 年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的复制与产生》；

贝尔的光话始终没有实用化： 1 、没有可靠的、高强度的光源； 2 、没有稳定的、低损耗的传输媒介。

光纤通讯史现代光通信 -- 光话

1960 年，第一台相干振荡光源 -- 红宝石激光器问世； 1962 年，半导体激光器问世；

1970 年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（ AlGaAs ）半导体激光器。

光纤通讯史1970 年光纤通信元年

直到 60 年代中期，优质光学玻璃的损耗仍高达 1000dB/km ， 2x1081J ， 1047 年太阳光能；

英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于 1966 年发表了一篇论文，提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介；

1970 年美国康宁（ Corning ）公司制成损耗为 20dB/km 的低损耗石英光纤。

光纤通讯史1970 年光纤通信元年

0=0.85um 多模光纤通信系统（ 1977 年）； 0=1.3um 多模光纤通信系统； 0=1.3um 单模光纤通信系统（ 1984 年）； 0=1.55um 单模光纤通信系统（ 80 年代中

后期）；

光纤通讯史光纤通信分代

反射： 1=1`

折射： n 1 sin 1 =n 2 sin 2

全反射： sin 1 >= n 2 / n 1

平面波的反射和折射

n 2

n 1 1 1`

2

在光纤的数值 孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。

光纤光纤的传播模式

高次模 基模 低次模

多模光纤：突变型光纤 渐变型光纤（ G.651 ）

单模光纤：标准常规光纤（ G.652 ） 色散位移光纤（ G.653 ） 非零色散位移光纤（ G.65

5 ） 色散补偿光纤

光纤光纤的传播模式

光纤色散

脉冲展宽

T

光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。

吸收损耗– 本征吸收– 紫外吸收– 红外吸收

散射损耗– 瑞利散射

光纤

损耗

光纤损耗与色散

EDFA带宽

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 波长 (mm)

损耗

(d

B/k

m)

0.1

0.2

0.4

0.81.0

0

-20

-10

10

20

色散

(p

s/n

m-k

m)损耗 (各类光纤 )

SMF

DSF

NZDF+

NZDF-

G.652

G.653

G.655+

G.655-

光纤色散受限距离

B2 * D * L 105(Gb/s)2ps/nm假设光源无啁啾的情况下 :

2.5 Gb/s 10 Gb/sSMF (G.652) 960 km 60 km (D=17ps/km/nm)NZDF(G.655) 4800 km 300 km (D=2ps/km/nm)在光源有啁啾的情况下 :啁啾对系统传输距离的影响由色散容限参数值表示。如色散容限值为 12800ps/nm,SMF （ G.652 ）光纤的色散参量值取 D=20ps/km/nm ，则该光源的色散受限距离为 640 公里。

L = CDT/D km

光源的色散容限 CDT ps/nm 光纤的色散参量值 D ps/nm.km G.652 1550nm 17~20 ps/nm 1310nm 3.5~5 ps/nm G.655 1550nm 2~6 ps/nm

光纤色散受限距离简单计算

光纤 光接头 色散代价 光线路光功率损耗冗余 光端设备光功率冗余

光纤光功率损耗

散射影响受激拉曼散射 （ SRS ）受激布里渊散射（ SBS ）

光纤克尔 (折射率引起 )效应自相位调制（ SPM ）交叉相位调制（ XPM ）四波混频（ FWM ）

光纤光纤非线性效应

光纤四波混频 FWM效应

信道间相互作用产生新的频率 相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等

1 2

1 221-2 22-1

光纤

产生信号间干扰 ; 当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生 PMD 与色度色

散之间的耦合从而增加色散的统计分量 ; 解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入

偏振控制器。

光纤偏振模色散 PMD

由光纤的双折射引起 , 诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入

直接调制EA 调制LiNbO3 调制M-Z(Ⅲ-Ⅴ族 )调制

光调制

DWDM 复用 / 解复用器

滤波器型

阵列波导光栅型耦合器型

衍射光栅型

1234。。。

EDFA 结构

铒掺杂光纤

隔离器

WDM 耦合器

PinPout

N21

N21

隔离器

泵浦激光器980nm,1480nm

EDFA 原理

980 nm

1480 nm

N1

N3 ~0

N2

1550 nm

1550 nm

受激辐射

信号光

泵浦光

WDM 光谱特性

波长

相对功率

要求：信道间功率均衡良好的光谱特性（顶平而沿陡）

散射影响受激拉曼散射 （ SRS ）受激布里渊散射（ SBS ）

光纤克尔 (折射率引起 )效应自相位调制（ SPM ）交叉相位调制（ XPM ）四波混频（ FWM ）

光纤光纤非线性效应

EDFA 增益平坦措施

++

增益

EDFA 增益谱

波长

均衡器

增益

波长

得到的增益谱

增益

波长

铝或其它离子

光纤

WDM 系统结构

OO

TT

UU

SDHSDH (155(155MM，，622M622M

22.5.5GG、、10G)10G)、、PDHPDH、、

ATMATM、、IPIP GG ..692692

开放式开放式

集成式集成式

SDHSDH (155(155MM，，622M622M

22.5.5GG、、10G)10G)、、PDHPDH、、

ATMATM、、IPIP GG ..957957

OMU

(OAD)

Digital Warper 数字包封

•前向纠错 FEC;•性能监视 ;•信令路由选择和光层保护倒换

SONET/SDH

FDDI ATM

SDL IP GbE PDHOptical Channel (OCH) Layer

Optical Multiplex Section(OMS)

Optical Transmission Section(OTS)

Tx

Rx

Rx

Tx

OCH Payload

OCH-S

OCH-TC

OCH-P

Digital Warper 数字包封

SONET/SDH FDDI ATM SDL IP GbE PDH

OCH FEC

OAM DataOCH Payload

以 10Gb/s 为例 :净负荷速率 : 9.95328Gb/s

FEC 数据速率 : 669.13Mb/s

OCH-OAM 速率 : 41.82Mb/s

总线路数据速率 : 10.66423Gb/s

帧速率 : 326.7KHz

帧周期 : 3.06us

未来 IP 传送

IP

SDLPPP

AAL5GE Vision

RobustPacket over Fiber

RobustPacket over

SONET/SDHPOS Mapping

(today’s IP/DWDM)

ATM 1/10GE MAC

StandardATM Mapping

ATM Vision

SONET/SDHCell PL 1/10 GE

PHY

Common Vehicle: Digital Wrapper

DWDM

谢谢！