波分復用光纖傳輸系統課程設計

『壹』 我用optisystem設計好光波分復用系統，請問如何將其在matlab上模擬出來

QQ+17823913

『貳』 如何提高光波分復用系統傳輸系統容量

在同一根光纖中同時讓兩個或兩個以上的光波長信號通過不同光信道各自傳輸信息,稱為光波分復用技術,簡稱WDM。光波分復用包括頻分復用和波分復用。光頻分復用(FDM)技術和光波分復用(WDM)技術無明顯區別,因為光波是電磁波的一部分,光的頻率與波長具有單一對應關系。通常也可以這樣理解,光頻分復用指光頻率的細分,光信道非常密集。光波分復用指光頻率的粗分,光倍道相隔較遠,甚至處於光纖不同窗口。 光波分復用一般應用波長分割復用器和解復用器(也稱合波/分波器)分別置於光纖兩端,實現不同光波的耦合與分離。這兩個器件的原理是相同的。光波分復用器的主要類型有熔融拉錐型,介質膜型,光柵型和平面型四種。其主要特性指標為插入損耗和隔離度。通常,由於光鏈路中使用波分復用設備後,光鏈路損耗的增加量稱為波分復用的插入損耗。當波長11,l2通過同一光纖傳送時,在與分波器中輸入端l2的功率與11輸出端光纖中混入的功率之間的差值稱為隔離度。光波分復用的技術特點與優勢如下: (1)充分利用光纖的低損耗波段,增加光纖的傳輸容量,使一根光纖傳送信息的物理限度增加一倍至數倍。目前我們只是利用了光纖低損耗譜(1310nm-1550nm)極少一部分,波分復用可以充分利用單模光纖的巨大帶寬約25THz,傳輸帶寬充足。 (2)具有在同一根光纖中,傳送2個或數個非同步信號的能力,有利於數字信號和模擬信號的兼容,與數據速率和調制方式無關,在線路中間可以靈活取出或加入信道。 (3)對已建光纖系統,尤其早期鋪設的芯數不多的光纜,只要原系統有功率餘量,可進一步增容,實現多個單向信號或雙向信號的傳送而不用對原系統作大改動,具有較強的靈活性。 (4)由於大量減少了光纖的使用量,大大降低了建設成本、由於光纖數量少,當出現故障時,恢復起來也迅速方便。 (5)有源光設備的共享性,對多個信號的傳送或新業務的增加降低了成本。 (6)系統中有源設備得到大幅減少,這樣就提高了系統的可靠性。目前,由於多路載波的光波分復用對光發射機、光接收機等設備要求較高,技術實施有一定難度,同時多纖芯光纜的應用對於傳統廣播電視傳輸業務未出現特別緊缺的局面,因而WDM的實際應用還不多。但是,隨著有線電視綜合業務的開展,對網路帶寬需求的日益增長,各類選擇性服務的實施、網路升級改造經濟費用的考慮等等,WDM的特點和優勢在CATV傳輸系統中逐漸顯現出來,表現出廣闊的應用前景,甚至將影響CATV網路的發展格局。

『叄』 光纖多路傳輸系統

浙江工業大學學報
JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
2001 Vol.29 No.1 P.60-65

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基於PWM的高性價比移動通信光纖多路中繼傳輸系統的設計

毛培法 覃亞麗 朱廣信 吳濤

摘 要：介紹了PWM傳輸系統原理、特點及設計方法。提出了一種基於PWM的新型移動通信光纖多路中繼傳輸系統。該系統可以排除現有模擬光纖中繼傳輸系統中的非線性和雜訊干擾，而要求的傳輸碼率又比一般數字系統低近10倍，成本比相同傳距的模擬光纖中繼器低十多倍。
關鍵詞：移動通信； 光纖傳輸； 脈寬調制； 多路復用
分類號：TN929 文獻標識碼：A
文章編號：1006-4303(2001)01-0060-06

Design of high quality and low cost optical data link based on PWM for mobile communication

MAO Pei-fa（Zhejiang Provincial Key Lab of Optic Communication Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China）
QIN Ya-li（Zhejiang Provincial Key Lab of Optic Communication Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China）
ZHU Guang-xin（Zhejiang Provincial Key Lab of Optic Communication Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China）
WU Tao（Zhejiang Provincial Key Lab of Optic Communication Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China）

Abstract：The principles, features and design methods of PWM transmission system are described. A new optical data link based on PWM for mobile communication is presented. The PWM system can take off the nonlinearity and interference from noise; its bandwidth overhead decrease by about 10 times as compared with digital system; its cost decreases by over 10 times as compared with analog system at same link distance.
Keywords：mobile communication; optical transmission; pulse width molation; multiplexer

作者簡介：毛培法（1938-），男，浙江江山人，浙江工業大學信息工程學院教授，從事光纖數字通信、微電子及全光網研究。
作者單位：毛培法（浙江工業大學 光纖通信省重點實驗室,浙江 杭州 310032）
覃亞麗（浙江工業大學 光纖通信省重點實驗室,浙江 杭州 310032）
朱廣信（浙江工業大學 光纖通信省重點實驗室,浙江 杭州 310032）
吳濤（浙江工業大學 光纖通信省重點實驗室,浙江 杭州 310032）

參考文獻：

〔1〕 Wilson B, Ghassemlooy Z. Pulse time molation techniques for analogue optical fibre transmission[A]. IEE Colloquium on Analogue Optic Communications[C]. London: IEE Proc, 1989.1-4.
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〔5〕 段曉明.光纖脈沖調制多路電視傳輸技術[J].西安電子科技大學學報.1990,17（2）：15-20.
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收稿日期：2000年6月5日

修稿日期：2000年12月20日

出版日期：2001年3月1日

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http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/zjgydxxb/zjgy2001/0101/010115.htm

FM-SCM光纖多路電視傳輸系統

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FM-SCM光纖多路電視傳輸系統（王志兵） 〔摘要」本文簡要敘述SCM系統的工作原理與特點，系統的載噪比和系統的信噪比，還對FM-SCM 系統的實施方案進行了討論。 〔關鍵詞〕調頻；副載波多路復用；調頻改善度；頻帶利用率 1概述 近來，副載波復用（SCM）視頻光纖傳輸技術在微波、衛星、地面廣播、視頻傳輸系統及CATV分配系統中得到廣泛應用。由於採用了最先進的光纖寬頻傳輸技術，目前國外的這種傳輸系統已能提供多達110路AM－VSB電視信號和120路FM電視信號的能力，且傳輸損耗小，質量高，造價低廉。SCM 多路視頻傳輸系統，特別適合於CATV超干線、干線及支線分配系統。副載波技術的應用使SCM系統成為透明通道，很容易改變信道的可用帶寬，使其能夠傳輸多種數字或模擬信號，包括現有的數字電視，N－VOD和HDTV等，圖像聲音、數據和通信業務等均可合一系統。 根據視頻信號對副載波的不同調制方式，SCM視頻傳輸系統可分為AM－VSB（殘留邊帶調幅）和 FM兩種方式。其中 FM－SCM系統傳輸性能更優，可以作為高質量傳輸手段，但頻帶利用率較低。 2 SCM系統的工作原理及特點 各路基帶的模擬或數字信號S1、S2、…SN分別調制到各個副載波頻率上，副載波頻率的選擇范圍很寬，視頻通道可以從VHF一直到微波頻段，調制後的各副載波經混合網路後去調制高速光源（一般為激光器）。接收端用一組濾波器將各個含有信息的副載波濾出並解調，形成多路信號輸出。 調頻調制器把基帶的視頻或音頻信號調制在各自副載頻上。聲音分配從15MHZ至80MHz，可選4 MHz步長，視頻分配從100MHZ至740MHZ，步長可選40MHZ。 調頻解調器從頻率調制的副載頻中恢復基帶視頻和音頻信號，解調器的射頻輸入頻率是可選擇的，從微處理控制器中選擇任一個頻率。若是單頻道調頻傳輸就可簡化些，把基帶視頻及一個帶聲音信號的80MHz射頻副載波調制到一個70MHz射頻載波上。被預調頻的射頻載波信號再直接強度調制一個激光器，產生一個光信號輸出。單頻道調頻解調器按上述相反過程，恢復原始的視頻和音頻信號。 該系統的視頻增益為1。在光發射機輸入端加入一個標准1Vpp／75Ω的視頻信號，在光接收機輸出端產生一個同樣電平的1Vpp／75Ω輸出信號。 FM方式比AM方式信號質量高，FM系統是用較寬的傳輸帶寬換取較大的S／N，因此FM系統的帶寬利用率低，要求每個頻道為35～40MHz帶寬。FM方式的另一優點是系統對光器件線性度的要求大為降低，不象AM方式那樣苛刻。FM方式又可採用加重技術進一步提高傳輸質量。 由於FM的改善度和預加重的效果，FM方式所需的C／N將會減小，即FM方式在較小的光接收功率條件下，也能達到相同的接收效果。為達到相同的接收效果，考慮到兩種調制方式雜訊帶寬的不同， FM的光接收功率門限比AM方式低得多。 FM預調制後與稅額基帶直接光強度調制相比，雖可達到相近的最佳效果，但FM預調制後明顯減弱對光路線性度的要求。即系統的線性度主要取決於FM的調制一解調器，大大降低對光器件線性度的要求，而視頻基帶直接光強度調制則不然。 3 FM－SCM系統的實施方案 1）傳輸路數不多時，可採用由低到高，按40MHz間隔排列，此方案電路簡單，各通道間一致性差，低端通道相對頻偏過大，線性不易做好，高端通道對電子器件要求高。 2）傳輸路數較多時，採用中頻制。調試一致性好，各通道的性能一致性也好。 總之，FM－SCM方式是模擬傳輸方式中公認為最佳、最經濟，技術又不甚復雜的一種。本系統在廣播電視和監控電視傳輸方面應用廣泛。模擬傳輸不是長遠的主流發展方向，數字必將替代模擬，但在近期還是比較經濟的解決方案。 摘自《光纖與電纜》
http://www.kakabook.net/zhuanye/wltx/gxtx/2005/02/2517271184.html

四、項目詳細內容

1.1.3 NSFCNET總體設計的基本原則NSFCNET總體設計的基本原則是：

(1) 先進性本項目的目的是建設一個國家級的高速計算機互連試驗網，並依託這個網路開展下一代高速計算機網路及其典型應用的科學研究。因此，這個高速試驗網應該保持世界先進的技術水平。應該基本做到與世界先進高速網路試驗床，例如：vBNS、NGI等的技術水平相當，研製和建設的高速網路試驗系統及其光纖系統，典型網路應用技術應該達到世界先進水平，例如：支持Ipv6、廣播路由協議、服務質量控制QoS等等。在可能的情況下，盡快爭取成為世界先進高速網路試驗網研究組織的成員單位，(2) 開放性計算機網路技術的一個重要特點是它應該具有很好的開放性，盡量做到符合國際標准、Internet RFC等工業標准。選擇TCP/IP作為高速網路的協議體系結構。在研製下一代高速網路互連設備和開發典型應用的過程中，積極參與Internet IETF技術組織的相關活動，與國外同行進行廣泛的技術交流，並參與相關標準的制定工作，確保在技術路線和標准化上與國際接軌。

(3) 創新性高速計算機網路及其應用理論研究是目前世界計算機網路研究的熱點。人們對目前Internet上存在著許多問題，都期望在下一代高速網路及其典型應用的研究中得到解決。因此，在我們基本具備研究條件的情況下，創新的機會是非常大的。例如：在目前高速交換及其路由技術研究中，完全有可能產生新的網路互連體系結構，以滿足下一代高速計算機網路的應用需求；在網路安全的研究中，至今仍然沒有提出一種完善的網路安全體系結構，及其有效的理論描述；大型網路的行為細節及其相互關系仍然是人們未知的，更缺乏有效的管理機制和手段。我們應該抓住目前世界高速計算機網路及其典型應用研究剛剛起步的有力時機，解放思想，勇於創新，爭取我國在世界高速計算機網路及其應用研究中的一席之地。

(4) 試驗性高速計算機網路試驗床的重要作用是它的示範性。建成的"中國高速計算機互連研究試驗網NSFCNET"將是我國未來高速信息基礎設施的示範基地，也是世界上高速網路及其應用先進技術和產品的演示基地。

1.1.4 NSFCNET的總體設計的學術思路、主要技術途徑NSFCNET的主要學術思路和主要技術途徑是，首先引進世界上先進的高速計算機網路互連設備，利用已有的條件，敷設通達北京地區6個高等學校和科研單位的城域光纖，迅速建成中國第一個國家級高速計算機互連網路試驗床，為進一步的研究和開發提供較好的基礎條件。同時，開始高速計算機網路及其應用理論的研究、和高速計算機網路典型應用的理論研究。經過近一年的努力，建成一個可與世界高速計算機網路相接軌的研究環境，在高速計算機互聯網路關鍵技術理論研究和重大應用研究方面有所突破，有效的應用於建成的這個高速計算機網路試驗床。開發出若干個對國民經濟具有重大影響的應用演示系統，攻克其中的關鍵理論和技術，充分反映出高速計算機網路對這些應用的支持力度。

高速計算機互連試驗網包括兩個主要組成部分：光纖傳輸網路和高速計算機網路。其中光纖傳輸網路部分採用目前國際上先進的密集波分多路復用DWDM技術，使得主幹網傳輸速率達到全雙工2.5Gbps以上。經過公開招標，計算機網路選擇目前在業界領先的的高性能交換路由器CISCO公司的GSR12008/ GSR12012為核心路由設備。其中，GSR12008的路由交換能力為10-40Gbps，GSR12012的路由交換能力為15-60Gbps。

高速計算機互連試驗網主幹網擬連接六個主幹結點：清華大學、北京大學、北京郵電大學、北京航空航天大學、中科院和國家自然科學基金委。

整個系統由四個層次組成。第一個層次是物理光纖；第二個層次是在物理光纖上構造的光纖傳輸網路；第三個城市是利用光纖傳輸系統和高性能核心路由器組成的高速計算機互連網路；第四個層次是在高速計算機網路上開發的典型應用系統及其網路關鍵技術的研究。

1.1.5 NSFCNET的總體結構為了與國際學術研究接軌，對照NGI和Internet2研究計劃的組成和總體結構，"中國高速互連研究試驗網路NSFCNET"的總體結構分為相互關聯的三個層次，如圖所示。

在NSFCNET的總體結構中，最底層為用傳輸線路和交換設備搭建的網路基礎設施（Infrastructure）。其中包括：基於DWDM的光纖基礎傳輸網路和架構在其上的高速計算機互連網路；中間層為服務（Service）層，利用高速網路的基礎環境為網路應用提供組播（Multicast）、服務質量控制（QoS）、IPv6網路編址以及網路管理等網路服務；最上層為應用（Application）層，高速網路的典型應用包括基於數字化視頻技術（包括視頻會議和視頻流）的遠程教育、高性能的科學計算、多媒體海量數據查詢等。

根據NSFCNET的總體設計，NSFCNET研究劃分為三個重大項目，即：密集波分多路復用光纖傳輸系統、高速計算機互連網路（包括網路服務）、高速網路環境下典型示範系統及其關鍵技術。這三個重大項目既相對獨立，又有著相互之間的有機聯系。密集波分多路復用光纖傳輸系統是整個高速互聯網路的基礎通信傳輸平台，為高速互聯網路提供高帶寬保證；高速計算機互連網路是架構在通信傳輸平台之上的網路服務平台，實現帶寬管理、路由選擇、網路傳輸服務質量控制等功能。密集波分多路復用光纖傳輸系統和高速計算機互連網路之間建立起有效的信息通道，共同完成IP /DWDM高速互連網路的網路自愈保護、鏈路管理、網路管理等任務，為高速互聯網路的重大應用系統提供快速、穩定、安全的網路支撐環境，從而實現非高速網路環境下所難以實現的重大網路應用。第三個重大項目包括若干個目前具有較好基礎的重大網路應用：實時交互遠程多媒體教學和學術研討系統；用於遠程教育的高速互聯網路互動式VOD點播試驗系統；高速互聯網數字地球試驗系統；高速互聯網科學資料庫應用系統。

NSFCNET按照上述的三個重大項目組織項目研究，分別取得了如下的研究成果。

1.2 密集波分多路復用光纖傳輸系統密集波分多路復用光纖傳輸系統採用了由國內自主研製開發的DWDM設備、摻鉺光纖放大器、10Gbps高速光發射和接收端機等設備，為中國高速互連研究試驗網組建了一個具有一定規模的、高性能的、實用化的高速寬頻密集波分多路復用DWDM光纖傳輸系統。組建的傳輸系統連接清華大學、自然科學基金委、中科院、北京大學、北京郵電大學、北京航空航天大學六個節點，以24芯光纜連接形成實用化的本地網，在拓撲上形成以清華大學為匯接點的兩個二纖雙向光纖環型網。

其中，由自然科學基金委、北京郵電大學、北京航空航天大學和清華大學四節點構成的環網1採用單路光纖傳輸技術，單向傳輸速率為2.5Gbps；由清華大學、北京大學和中科院三點構成二纖雙向環網2採用DWDM傳輸技術，單波長信道速率為10Gbps和2.5Gbps，並具備16個波長復用傳輸（波長間隔為100GHz）、光通道分插復用和通道段光子層的自愈保護等功能。對於環網2，在實驗室用增加G.652光纖長度的方法模擬廣域網的運行環境，網路的總傳輸容量達到200Gbps（16×10Gbps（東向）+16×2.5Gbps（西向）），模擬網路的傳輸距離為400公里。組建的光傳輸系統完全兼容IP網路的無連接運行方式，為研究未來光傳輸網路運行模式以及相關技術提供了良好的試驗環境。

密集波分多路復用光纖傳輸系統完成以下主要研究內容。

1.2.1 研製鈮酸鋰調制器多波長光發射端機光發射機的穩定度直接關繫到傳輸系統及網路的性能。在深入研究偏振擾動對發射端機調制信號強度雜訊影響的基礎上，除了對光發射源採取溫度、輸出功率控制外，本項研究採用了鈮酸鋰光強調制器的偏置點自動控制技術、保偏耦合技術，實驗結果證明可以大大提高光發射端機的穩定性。利用研製的16×10Gbps鈮酸鋰調制器多波長光發射端機，成功實現了16×10Gbps 400km G.652光纖傳輸系統10小時無誤碼連續工作。

1.2.2 建成大容量、長距離DWDM光傳輸系統建成的DWDM光傳輸系統傳輸容量為200Gbps，實驗室模擬傳輸距離為400公里。單信道速率達10Gbps以上的光信號在G.652光纖傳輸時，光纖色散和非線性會導致光脈沖畸變，使系統傳輸性能惡化。因此，在單信道速率達10Gbps以上的傳輸系統中光纖色散和非線性效應成為限制系統傳輸距離的主要因素，必須綜合考慮光纖色散和光纖非線性效應對系統性能的影響，進行色散管理。本傳輸網路中採用色散補償光纖（DCF）和自行研製的啁啾光纖光柵兩種技術進行色散管理。

1.2.2.1 利用DCF進行光纖色散管理在深入研究色散補償光纖(DCF)在系統中的配置、光纖的非線性效應、級聯EDFA的ASE雜訊積累以及EDFA的增益飽和等因素對系統傳輸性能影響的基礎上，通過在傳輸網路中採用預補償、後補償、欠補償的色散管理技術；偏振復用技術；光纖鏈路段的優化配置以及EDFA的增益鉗制技術，可以有效提高網路的傳輸性能。在清華大學、北京大學和中科院三點構成二纖雙向環網中成功實現了總容量為200Gb/s（16×10Gb/s(東向)+16×2.5Gb/s(西向)）、距離為400公里（G.652光纖）、各個波長信道的傳輸功率代價均小於2dB（誤碼率=10-10）的網路傳輸。

1.2.2.2 利用啁啾光纖光柵進行色散補償啁啾光纖光柵色散補償器具有體積小、成本低、無非線性竄擾、色散補償量大等優點。本項目在深入研究啁啾光纖光柵色散補償技術的基礎上，克服了光柵製作中的諸多技術難點，成功實現了4個波長信道400公里G.652光纖的色散補償，補償後各個波長信道的傳輸功率代價均小於2dB（誤碼率=10-10）。

1.2.3 攻克光層網路自愈保護關鍵技術難題在光子層實現網路的自愈保護是IP/DWDM技術中的關鍵，是新一代光傳送網路(OTN)中必備的一項重要網路功能。通常，網路的自愈保護方式包括復用段保護和通道段保護兩種。復用段保護具有簡單、容易實現的特點，是目前光子層保護中主要採用的方式，但是復用段保護在自愈保護的靈活性、支持不同業務類型以及不同的服務質量等方面遠不如通道段保護。而通道段保護的主要難點是結構復雜、實現較難，但卻能夠滿足未來網路的需求。考慮到本網路是為未來網路技術研究的試驗平台，在本項目研究中提出並開發了一種基於二纖雙向環網的波長通道段保護（BWLSR/2）的光子層自愈保護技術。

其基本方法是在環的東向和西向採用不同的波長，當需要保護時斷纖兩端的節點將需要保護的信號倒換到相反的方向,實現光信道的自愈保護。光網路層的自愈保護盤負責監視光信道的狀態和波長信道的倒換。本保護系統可以在10ms以內檢測到光信號的丟失，當確定需要保護時，對相應節點進行信道倒換，完成對業務的自動保護。進入保護狀態以後，自愈保護盤會每隔一定時間就進行一次檢測，自動測試斷纖是否已經修復，當發現斷纖已經修復後將自動恢復使用正常的傳輸線路。整個過程用時控制在50ms以內，達到了光網路最高級別保護時間的要求。

在波長的分配上本保護系統進行了改進。傳統的方法是將波長按順序分為兩組，分別在兩個方向傳輸，這樣正常時光纖中只有前一半波長或後一半波長，信道間隔仍為100GHz（以本系統16波100G間隔為例）。本實驗中將波長分為奇數和偶數兩組，正常時光纖中為奇數波長或偶數波長，這樣信道間隔從100G增加到200G，大大改善了系統性能,並有利於系統向更高速率發展，實驗數據也有效地說明了這一點。配合最新的interleaver器件還可以在不用增加保護用器件的情況下增加波長數，具有波長模塊性。因此，這種方式在舊系統升級或建設新系統時為以後升級留有餘地等方面有著很高的靈活性和實用價值。

在信號的檢測機制上考慮並利用了EDFA的自發輻射，有效提高了故障判斷的可靠性，並達到了較快的檢測速度。其保護和恢復過程都不需要網管系統的支持，不需要在監控信道中傳遞APS信息。這樣，本系統可以載入在任何供應商提供的二纖雙向環網設備上，使其具備光子層的自愈保護能力。本系統的CPU系統具有與多種數據介面設備進行通信的能力，在軟體中加入通信函數就可以在網管系統中對保護單元進行監控和管理，使此保護單元成為系統的組成部分。同時，採用這種方式可以擺脫自愈保護子系統對網管系統的依賴性，即使網管工作站或網元管理盤死機，保護系統都可以正常工作，從而盡可能高地提高了傳輸系統的生存能力。而目前國內外的系統採用的多是網管系統管理的保護方式，一旦網管系統或OSC信道出了問題，自愈保護也就無法繼續正常工作，系統生存能力受到極大的威脅。

在自愈保護軟體的設計上，整個軟體採用了管理者/代理（M/A）的管理模式，負責監視保護倒換光開關的狀態，以便對網路進行可視化監控。光開關的狀態信息通過盤控器上報給網元管理盤（EMU），後台網管通過輪循EMU得到光開關狀態信息。自愈軟體是在UNIX操作系統上開發的，界面上的圖像採用了兼容WINDOWS下的格式，自愈軟體能夠完成實時地網路自愈功能（50毫秒以內）。

本系統所採用的光子層的自愈保護技術具有Э啃願摺⑺俁瓤臁⑹褂昧榛罘獎恪⒓嬡菪院謾⒖衫┱鼓芰η俊⑸?婺芰η康忍氐悖?撬?嘶分凶酆閑閱芙蝦玫囊恢腫雜?；し椒āD殼?該技術的使用在國內外的其它商用或試驗網路中均未見報道。

1.2.4 實現全光波長轉換在DWDM光傳輸系統上構建高速計算機互連網路，需要解決IP路由器光輸出轉換為DWDM系統標准波長的光波長轉換技術問題。光波長轉換器是IP路由器接入DWDM系統的必備單元，採用"光-電-光"（O-E-O）實現光波長轉換是目前最為成熟的技術，被大多數的商用網使用。而全光波長轉換技術則是一種正在研究的技術，代表著該技術的發展方向。在本傳輸網路中採用了這兩種技術實現光波長轉換。研製了10Gbps和2.5Gbps的"光-電-光"（O-E-O）光波長轉換實用化設備；利用半導體光放大器非線性效應實現了10Gbps的全光波長轉換，並在抑制半導體光放大器碼型效應、提高信噪比方面取得了創新成果。

1.2.5 密集波分多路復用DWDM光纖傳輸系統的創新點本項研究在以下幾方面取得創新性研究成果，達到國內領先和國際先進的技術水平：

(1) 研製成功1.6×10Gbps鈮酸鋰調制器多波長光發射端機，波長復用能力達到16波、100GHz間隔。

(2) 建成傳輸容量為200Gbps、傳輸距離為400公里的DWDM光傳輸系統，傳輸性能達到功率代價小於2dB@BER=10-10。

(3) 開發一種基於二纖雙向環網的波長通道保護（BWLSR/2）的光子層自愈保護技術，系統的自愈恢復時間在50毫秒以內。

(4) 研製了10Gbps和2.5Gbps的"光-電-光"（O-E-O）光波長轉換實用化設備；利用半導體光放大器非線性效應實現了10Gbps的全光波長轉換。

1.3 高速計算機互連網路"高速計算機互連網路"的研究目標是：自主設計並建設我國第一個下一代計算機互聯網路示範平台，推動我國下一代互聯網關鍵技術和基礎理論的研究，為開展高速互聯網路重大應用研究和中國加入國際下一代互聯網路研究提供最為關鍵的支撐環境。

項目的研究內容涉及網路基礎設施和網路服務兩個組成部分。在網路基礎設施方面，建成了基於密集波分多路復用DWDM光纖傳輸系統的下一代高速計算機互連網路，最高傳輸速率達到10Gbps；建成了高速網路互連交換平台DRAGONTAP，實現了與國際下一代互聯網路的互連，並與國內其他學術性網路實現了互連。在網路服務方面，開展了組播multicast、服務質量控制QoS、IPv6、開放式網路管理等試驗研究，並在此基礎上開展了高速互聯網路理論體系以及下一代高速計算機互連網路相關基礎理論的研究。

"高速計算機互連網路"項目完成以下主要研究內容。

1.3.1 建成高速計算機互連網路NSFCNET在網路基礎設施方面，採用目前世界最先進的路由器組網技術，利用高速DWDM光纖傳輸系統，建設高速計算機互連試驗網路平台。

1.3.1.1 建成基於高速DWDM光纖傳輸系統的主幹網在北京地區，利用高速DWDM光纖傳輸系統，建成了一個由六個結點組成的高速計算機互連研究試驗網NSFCNET主幹網。該主幹網採用以清華大學為中心的兩環拓撲結構。

(1) 組網方案和設備選型在清華大學、國家自然科學基金委、北京郵電大學和北京航空航天大學的環路結構中，採用IP/光纖技術，介面採用IP/SDH技術。設計網路傳輸帶寬為OC-48/STM-16，即2.5Gbps。每個節點設置一台高性能路由器GSR12008，負責主幹線路的路由選擇並為各個節點的高速區域網提供接入能力，與各個節點的高速區域網的介面為2-3個千兆位乙太網介面。

在清華大學、北京大學和中科院的環路結構中，採用IP/SDH/DWDM技術，主幹傳輸速率部分達2.5Gbps，清華大學和北京大學間傳輸速率為10Gbps。北大、中科院兩個節點各設置一台高性能路由器GSR12016，由於清華大學是單一故障點，又是兩個環路的連接點，選擇了系統配置相對較高的高性能路由器GSR12016，以增加清華大學節點的可靠性和高效性。這些路由器負責主幹線路的路由選擇，並為各個節點的高速區域網提供接入能力，與各個節點的高速區域網的介面為2-3個千兆位乙太網介面。

目前，可以獲得的支持OC-48速率的高速網路介面技術主要包括POS（Packet over SDH）技術和DPT（Dynamic Packet

『肆』 請說明TDM、WDM、SDM三種復用技術是如何應用在光纖通信系統中的。

SDM:Space Division Multiplexing(空分復用),利用空間分割構成不同信道的一種復用方法。例如在光纖接入網中使用不同的光纖分別傳輸不同種類或上下行業務。

TDM：Time Division Multiplex and Multiplexer） 時分復用是指一種通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖，同時在同一個通信媒體上傳輸多個數字化數據、語音和視頻信號等的技術。電信中基本採用的信道帶寬為 DS0，其信道寬為 64 kbps。

波分復用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發送端經復用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，並耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸的技術；在接收端，經解復用器(亦稱分波器或稱去復用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波分離，然後由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術,稱為波分復用。 WDM本質上是光域上的頻分復用FDM技術。每個波長通路通過頻域的分割實現，每個波長通路佔用一段光纖的帶寬。WDM系統採用的波長都是不同的，也就是特定標准波長，為了區別於SDH系統普通波長，有時又稱為彩色光介面，而稱普通光系統的光介面為"白色光口"或"白光口"。
通信系統的設計不同，每個波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細分為CWDM(稀疏波分復用)和DWDM(密集波分復用)。CWDM的信道間隔為20nm，而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm，所以相對於DWDM，CWDM稱為稀疏波分復用技術。

『伍』 光纖傳輸系統技術的傳輸

在傳輸方面，摻鉺光纖放大器、波分復用和光纖色散補償技術是建立全光通信內網的核容心技術。光纖在1.55um窗口有一較寬的低損耗帶寬（30THZ），可以容納密集波分復用（DWDM）的光信號同時在一條光纖上傳輸，這樣的多路傳輸系統是可以擴展的，經濟合理。1.55um摻鉺光纖放大器（EDFA）能在較寬波段提供同等增益，它與波分復用和光纖色散補償技術結合，成為挖掘光纖潛在帶寬容量的最好辦法。
雖然DWDM和EDFA的結合堪稱通信領域的最完美的聯姻，但是系統只提供了原始的傳輸帶寬，只有再加上靈活的節點才能實現高效的靈活的組網能力。然而現有的電交叉連接（DXC）系統十分復雜，其系統開發和改進的速度要慢於半導體晶元性能改進的摩爾定律，從發展看是無法跟上網路傳輸鏈路容量每9個月翻番的增長速度的。於是業界的注意力開始轉向光節點，即光分插復用器（OADM）和光交叉連接器（OXC），靠光層面上的波長連接來解決節點的容量擴展問題，即能直接在光路上對不同波長的信號實現上下和交叉連接功能。

『陸』 波分傳輸為什麼有的發端還需要色散補償色散補償在此處的作用是啥

概述，這東西很難解釋的，認真看吧，不理解我也沒辦法了，
傳統的光通信系統都是遵循「光－電－光」的工作原理，線路傳輸速率受電子電路處理信號速率的限制。通常，電子技術處理的（傳輸）速度以10Gbit/s為限，要提高到20Gbit/s就相當困難。因此，在光纖通信系統和光纖通信網路中，電子技術就成為其進一步發展的瓶頸。為了克服這一瓶頸，充分開發光纖通信的帶寬優勢，光波分復用（WDM）技術便應運而生。密集波分復用（DWDM）光傳輸的迅猛發展，得益於光纖承載介質技術的不斷創新，光纖由過去標准單模光纖（G．652）、色散位移光纖（G．653），到非零色散位移光纖（G．655），實現了新型的全波光纖（All－waveFiber）。由於光纖製造工藝的改進，基本消除了光纖製造過程中引入的水份，常規光纖在1385nm波長附近由OH根離子造成的損耗峰消失，使傳輸率耗從最初的2dB/Km降到0．3dB/Km以下，在1310？1600nm波段上衰減趨於平坦，光纖可利用的波長增加100nm左右，相當於125個波長通道（100GHz通道間隔）。

根據國際電聯ITU-TG．692建議，DWDM技術是在波長1552．52nm窗口附近（對應的頻率為：193．1THZ）的1530？1560nm波長范圍內，選用密集的但相互又有一定波長間隔的多路光載波（摻鉺光纖放大器EDFA對這些光載波能平坦增益），受不同數字信號的調制，將不同波長的光信號復用在一根光纖上傳輸，大大提高了光纖的傳輸容量。

二、DWDM系統結構分析

DWDM從結構上分，目前有集成系統和開放系統。集成式系統：要求接入的單光傳輸設備終端的光信號是滿足G．692標準的光源。開放系統，是在合波器前端及分波器的後端，加波長轉移單元OTU，將當前通常使用的G．957介面波長轉換為G．692標準的波長光介面。這樣，開放式系統採用波長轉換技術？使任意滿足G．957建議要求的光信號能運用光－電－光的方法，通過波長變換之後轉換至滿足G．692要求的規范波長光信號，再通過波分復用，從而在DWDM系統上傳輸。

目前的DWDM系統可提供16/20波或32/40波的單纖傳輸容量，最大可到160波，具有靈活的擴展能力。用戶初期可建16/20波的系統，之後根據需要再升級到32/40波，這樣可以節省初期投資。其升級方案原理：一種是在C波段紅帶16波加藍帶16波升級為32波的方案；另一種是採用interleaver，在C波段由200GHz間隔16/32波升級為100GHz間隔20/40波。進一步的擴容求，可提供C＋L波段的擴容方案，使系統傳輸容量進一步擴充為160波。

國內各大運營商現在網運行的DWDM？大量使用的幾乎都是開放式DWDM系統，而實際上，集成式密集波分復用系統，有其自身的眾多優點：

1、集成式DWDM系統的合波器和分波器在發端和收端是分別使用的，即：在發端只有合波器，在收端只有分波器，同時在收端和發端均去掉了OTU轉換設備（此部分費用較大）？因此DWDM系統設備的投資可節省60％以上。

2、集成式DWDM系統在收端和發端僅使用無源器件(如：合波器或分波器)，電信運營單位可向器件廠家直接訂貨，減少供應環節，費用更低，從而節省設備成本。

3、開放式DWDM的網管系統負責：OTM（主要是OTU）、OADM、OXC、EDFA的監測，其設備投資約佔DWDM系統總投資的20％；而集成式的DWDM系統由於無需OTM設備，其網管僅負責OADM、OXC、EDFA的監測，可引入更多的廠家進行競爭，其網管費用能比開放式DWDM的網管節省一半左右。

4、由於集成式的DWDM系統的合波波/分波設備為無源器件，便於提供多種業務、多速率的介面，只要業務端設備光端機的波長符合滿足G．692的標准，即可以PDH、SDH、POS（IP）、ATM等任何業務接入，支持8M、10M、34M、100M、155M、622M、1G、2．5G、10G等各種速率的PDH、SDH、ATM及IP乙太網？避免了開放式DWDM系統由於OTU的原因，而只能使用所購DWDM系統已確定光波長（1310nm、1550nm）及傳輸速率的SDH、ATM或IP乙太網設備？而根本不可能使用其他介面。

5、若將SDH、IP路由器等光傳輸設備的激光器件模塊統一設計為標准幾何尺寸的管腳，規范介面，便於維護插拔，且連接可靠。這樣，維護人員就可根據集成式DWDM系統波長需要，自由更換特定彩色波長的激光頭，為激光頭的故障維護，提供了便利條件，避免了以前必須由廠家整板更換這一弊端所帶來的高維護費用。

6、彩色波長的光源目前僅比普通1310nm、1550nm波長的光源價格稍貴，如2．5G速率的彩色波長光源目前要貴3000多元，但當接入到集成式DWDM系統上使用時，能使造價系統造價降低近10倍，並且隨著彩色波長光源的大量應用，其價格將接近於普通光源。

7、集成式DWDM設備結構簡單，體積更小，大約只有開放式DWDM所佔空間的五分之一，節省機房資源。

綜上所述，集成式DWDM系統應大量應用於DWDM傳輸系統中大量中，並逐步替代開放式DWDM系統的主導地位。考慮到目前已有大量普通光源的光傳輸設備在網使用，建議可採用集成式與開放式兼容的混合式DWDM，已保護前期投資。

三、DWDN系統的其他功能

1、DWDM系統的光監控信道（OSC）

在DWDM系統中，採用獨立的1510nm波長（速率為2Mb/s）承載光監控信道（OSC），傳送網管、公務和監控信息，幀結構符合G．704，實際用於監控信息傳送的速率為1920kb/s。0SC光監控信道是DWDM系統工作狀態的信息載體。在DWDM系統中，OSC是一個相對獨立的子系統，傳送光信道層、光復用段層和光傳輸段層的維護和管理信息，提供公務聯絡及使用者通路，同時它還可以提供其它附加功能。OSC主要包括的子系統功能為：OSC信道接收和發送、時鍾恢復和再生、接收外部時鍾信號、OSC信道故障檢測和處理及性能監測、CMI編解碼、OSC幀定位和組幀處理、監控信息處理。性能的監測（B1、J0、OPM、光放監測），可由業務接入終端完成。模擬量監測功能和B1誤碼監測功能，提供不中斷業務的多路光通道性能監測（包括各信道波長、光功率、光信噪比），適時監測光傳送段和光通道性能質量，提供故障定位的有效手段。具有監測放大器的輸入光功率、輸出光功率、PUMP驅動電流、PUMP製冷電流、PUMP溫度和PUMP背向光功率的功能。具有監測多方向的波數、各信道的波長、光功率和光信噪比等性能，監測的波長精度可大於0．05nm、光功率精度可大於0．5dBm、信噪比精度可大於0．5dB。

2、光纖放大器

按光纖放大器所在線路傳輸種的位置不同，可分為三種：

（1）放在光發射機後面的，稱為功率放大器；

（2）放在光纖線路之間起中繼作用的，稱為線路放大器；

（3）放在光接收機前面的，稱為前置放大器。

按光放大實現的功能，可分為兩種：

（1）摻鉺光纖放大器：具有增益平坦、增益鎖定、輸出功率鉗制和放大器瞬態控制等功能，同時為了消除由於突發事故產生的光放大器的「浪涌」現象，光放大器還具有光功率自動關斷(APSD)和功率自動減弱(APR)功能。

（2）RPM喇曼光纖放大器：專為遠距離光傳輸系統設計，採用高性能14XXnm泵浦激光器和無源器件，結構緊湊，能直接放大C-Band、L-Band、C＋L-Band的光信號，改善線路光信噪比（OSNR），很好地提升系統的傳輸性能，符合TelcordiaGR-1312-CORE的標准要求。

3、DWDM系統的OADM、OXC功能

OADM可根據需要在任何光中繼站點提供波長的光信號上下（目前可做到8波），該功能與OXC配合，可以將任何上路埠來的某一光信號都可以上到系統的任一波長，這樣即使兩個上路埠的上路光信號波長相同，也不會造成阻塞。同樣下路也可以通過埠指配功能將某一下路波長根據需要下到任一埠，從而極大地擴展了OADM應用的靈活性。此外，通過OADM與OXC地組合應用，可以提供二纖單向復用段保護、二纖雙向復用段保護、通道保護等保護方式，從而可以實現自愈環型組網，使系統性能安全、可靠。

『柒』 任務：設計一個4×2.5Gbit/s 長距離光纖傳輸系統，並利用OptiSystem 模擬驗證。

樓主，你不覺得這個任務應該找專業人員有償設計？隨便寫一個能放心么。。。去萬能網發個有償任務吧，有相關設計人員會接任務的。

『捌』 光纖通信系統的圖書教材

書名：光纖通信系統
作者：馬麗華蒙文
出版社：北京郵電大學出版社
出版時間：2009年09月
ISBN：9787563519477
開本：16開
定價：26.00 元 《光纖通信系統》緊密結合光纖通信的最新發展，全面系統地介紹了光纖通信系統的基本原理、基本技術、系統設計方法，主要內容包括：光纖通信的組成、發展概況、特點以及發展趨勢；光纖的傳輸原理和傳輸特性、光纖的非線性效應；光源器件的結構與發光機理、光發送機的組成與設計；光檢測器件的結構和原理、光接收機的相關理論；光纖連接器、耦合器、光開關等光無源器件的作用、原理與類型；光放大器的一般概念、典型光放大器的原理與應用；色散補償的概念與一般方法；波分復用系統原理、設計與器件；光纖通信系統性能指標與設計；相干光通信、光孤子通信，光交換技術、全光通信網、量子通信等光纖通信新技術以及應用。
《光纖通信系統》內容系統全面，材料充實豐富，可供通信工程專業本科生及相關專業的高年級學生使用，也可作為通信技術人員的參考書。 第1章 導論
1.1 光纖通信的基本概念
1.2 光纖通信發展歷史
1.2.1 光纖的發展
1.2.2 光纖通信系統的發展
1.3 光纖通信系統的基本組成
1.4 我國光纖通信的發展
1.4.1 我國光通信的歷程
1.4.2 我國光纖通信現狀
1.5 光纖通信的特點與應用
1.5.1 光纖通信的特點
1.5.2 光纖通信的應用
1.6 光纖通信發展趨勢
1.6.1 光纖.光纜發展趨勢
1.6.2 光纖通信系統高速化發展趨勢
1.6.3 光纖通信網路發展趨勢
小結
思考與練習
第2章 光纖與光纜
2.1 光纖的結構與分類
2.1.1 光纖的結構
2.1.2 光纖的分類
2.1.3 光纖的製造工藝
2.2 光纖的傳輸原理
2.2.1 射線理論分析光纖的傳輸原理
2.2.2 波動理論分析光纖的傳輸原理
2.3 光纖的傳輸特性
2.3.1 光纖的損耗特性
2.3.2 光纖的色散特性
2.3.3 光纖的非線性效應
2.4 單模光纖的種類及性能參數
2.4.1 光纖的主要性能參數
2.4.2 單模光纖種類
2.5 光纖接續
2.6 光纜
2.6.1 光纜的基本結構
2.6.2 光纜的分類
小結
思考與練習
第3章 光源和光發送機
3.1 光纖通信用光源
3.1.1 半導體光源的發光機理
3.1.2 半導體發光二極體
3.1.3 半導體激光二極體
3.2 光發送機
3.2.1 光發送機的基本組成
3.2.2 光發送機的主要技術要求
3.2.3 光發送機設計
3.3 光源與光纖的耦合
3.3.1 光源與光纖耦合效率的計算
3.3.2 影向光源與光纖耦合效率的主要因素及提高耦合效率的方法
小結
思考與練習
第4章 光檢測器與光接收機
4.1 光檢測器
4.1.1 光電探測原理
4.1.2 PD和PIN光電二極體
4.1.3 雪崩光電二極體
4.1.4 響應帶寬
4.1.5 新型APD結構
4.1.6 MSM光電探測器
4.2 光接收機
4.2.1 光接收機的組成
4.2.2 光接收機的性能指標
4.2.3 光接收機的雜訊和信噪比
4.2.4 光接收機誤碼率和靈敏度
4.2.5 光接收機性能
4.3 光中繼器
小.結
思考與練習
第5章 光無源器件
5.1 光纖連接器
5.1.1 光纖連接器的性能
5.1.2 光纖連接器的一般結構
5.1.3 影響單模光纖連接損耗的因素
5.1.4 光纖連接器分類
5.1.5 光纖固定連接方式
5.2 光耦合器
5.2.1 光耦合器的性能參數
5.2.2 各種光耦合器
5.3 光開關
5.3.1 光開關的作用
5.3.2 光開關的種類
5.4 光調制器
5.5 光隔離器
5.6 光衰減器
5.6.1 光衰減器的分類及性能指標
5.6.2 光衰減器的工作原理
小結
思考與練習
第6章 光放大及色散補償技術
6.1 光放大器的作用與一般特性
6.1.1 光放大器的作用
6.1.2 光放大器的工作性能
6.2 光放大器的分類
6.2.1 半導體光放大器
6.2.2 非線性光纖放大器
6.2.3 摻鉺光纖放大器
6.3 摻鉺光纖放大器
6.3.1 EDFA的結構與工作原理
6.3.2 EDFA的主要特性參數
6.3.3 EDFA的主要優缺點
6.3.4 EDFA在光纖通信系統中的應用
6.4 拉曼光纖放大器
6.4.1 拉曼光纖放大器的工作機理
6.4.2 拉曼光纖放大器的優缺點
6.4.3 拉曼光纖放大器的種類
6.5 色散補償技術
6.5.1 色散補償原理
6.5.2 無源色散補償
6.5.3 前補償技術
6.5.4 偏振模色散及其補償技術
6.5.5 SPM及其補償技術
小結
思考與練習
第7章 光波分復用技術
7.1 波分復用原理
7.1.1 光波分復用技術定義
7.1.2 光波分復用系統的基本形式
7.1.3 光波分復用技術特點
7.1.4 光波長區的分配
7.2 光波分復用器
7.2.1 光波分復用器的主要性能參數
7.2.2 光波分復用器的要求
7.2.3 光波分復用器的類型
小結
思考與練習
第8章 光纖通信系統性能與設計
8.1 兩種數字傳輸體系
8.1.1 准同步數字體系
8.1.2 同步數字體系
8.2 系統的性能指標
8.2.1 誤碼性能
8.2.2 抖動性能
8.3 系統結構
8,3.1 點到點連接
8.3.2 廣播和分配網
8.3.3 區域網
8.4 光纖損耗和色散對系統性能的影響
8.4.1 損耗限制系統
8.4.2 色散限制系統
8.5 光纖通信系統的設計
8.5.1 功率預算
8.5.2 上升時間預算
8.5.3 色散預算
8.5.4 系統功率代價
小結
思考與練習
第9章 光纖通信新技術
9.1 相干光通信技術
9.1.1 相干光通信的基本工作原理
9.1.2 相干光通信系統的組成
9.1.3 相干光通信的優點
9.1.4 相干光通信的關鍵技術
9.2 光孤子通信技術
9.2.1 光孤立子產生的機理
9.2.2 光孤子通信
9.2.3 光孤子通信優點及關鍵技術
9.2.4 光孤子通信應用前景
9.3 光交換技術
9.3.1 光交換技術的特點
9.3.2 空分光交換
9.3.3 時分光交換
9.3.4 波分光交換
9.4 全光通信網
9.4.1 全光通信網的概念
9.4.2 全光通信網的結構與特點
9.4.3 全光通信網的相關技術
9.4.4 OADM在中國高速信息示範網中的應用
9.5 量子通信
9.5.1 量子糾纏和量子隱形傳態
9.5.2 量子密碼術
9.5.3 量子密鑰分配協議
9.5.4 量子通信的優點及應用前景
9.5.5 國內外量子通信研究現狀及發展方向
小結
思考與練習
參考文獻
……

『玖』 光波分復用WDM系統的工作原理，它有哪些優點

你連這都不知道？那算了，我也不知道。

『拾』 波分復用光纖通信系統的設計

你真是天真，沒有前誰幫你做啊。我可以做，但是我不做義工。