波分复用光纤传输系统课程设计

『壹』 我用optisystem设计好光波分复用系统，请问如何将其在matlab上仿真出来

QQ+17823913

『贰』 如何提高光波分复用系统传输系统容量

在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。 光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。其主要特性指标为插入损耗和隔离度。通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。光波分复用的技术特点与优势如下: (1)充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。 (2)具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。 (3)对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。 (4)由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。 (5)有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。 (6)系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。目前,由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高,技术实施有一定难度,同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面,因而WDM的实际应用还不多。但是,随着有线电视综合业务的开展,对网络带宽需求的日益增长,各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等,WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来,表现出广阔的应用前景,甚至将影响CATV网络的发展格局。

『叁』 光纤多路传输系统

浙江工业大学学报
JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
2001 Vol.29 No.1 P.60-65

--------------------------------------------------------------------------------

基于PWM的高性价比移动通信光纤多路中继传输系统的设计

毛培法 覃亚丽 朱广信 吴涛

摘 要：介绍了PWM传输系统原理、特点及设计方法。提出了一种基于PWM的新型移动通信光纤多路中继传输系统。该系统可以排除现有模拟光纤中继传输系统中的非线性和噪声干扰，而要求的传输码率又比一般数字系统低近10倍，成本比相同传距的模拟光纤中继器低十多倍。
关键词：移动通信； 光纤传输； 脉宽调制； 多路复用
分类号：TN929 文献标识码：A
文章编号：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

作者简介：毛培法（1938-），男，浙江江山人，浙江工业大学信息工程学院教授，从事光纤数字通信、微电子及全光网研究。
作者单位：毛培法（浙江工业大学 光纤通信省重点实验室,浙江 杭州 310032）
覃亚丽（浙江工业大学 光纤通信省重点实验室,浙江 杭州 310032）
朱广信（浙江工业大学 光纤通信省重点实验室,浙江 杭州 310032）
吴涛（浙江工业大学 光纤通信省重点实验室,浙江 杭州 310032）

参考文献：

〔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.
〔2〕 Ghassemlooy Z, Wilson B, Darwazeh I. Optical fibre transmission of video and audio signals using squarewave frequency molation[J]. IEEE Tran, on Consumer Electronics, 1993, 39(1): 33-39.
〔3〕 Wilson B, Ghassemlooy Z, Cheung J C S. Optical pulse interval and width molation for analogue fibre communications[J]. IEE Proc, 1993, 139(6): 376-382.
〔4〕 毛培法,毛讯.基于模糊集合划分的数字信号检测[J].浙江工业大学学报.1996,（3）：243-246.
〔5〕 段晓明.光纤脉冲调制多路电视传输技术[J].西安电子科技大学学报.1990,17（2）：15-20.
〔6〕 Black H S. Molation Theory[M]. New York: Van Nastrand, 1953.
〔7〕 Stuart R D. An Introction to Fourier Analysis[M]. London: Methuen, 1961.
〔8〕 Ghassemlooy Z and Wilson B. Optical PWM data link for high quality video and audio signals[J]. IEEE Tran, on Consumer Electronics, 1994, 40(1): 55-63.

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

请看PDF全文

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

FM-SCM光纤多路电视传输系统

--------------------------------------------------------------------------------

FM-SCM光纤多路电视传输系统（王志兵） 〔摘要」本文简要叙述SCM系统的工作原理与特点，系统的载噪比和系统的信噪比，还对FM-SCM 系统的实施方案进行了讨论。 〔关键词〕调频；副载波多路复用；调频改善度；频带利用率 1概述 近来，副载波复用（SCM）视频光纤传输技术在微波、卫星、地面广播、视频传输系统及CATV分配系统中得到广泛应用。由于采用了最先进的光纤宽带传输技术，目前国外的这种传输系统已能提供多达110路AM－VSB电视信号和120路FM电视信号的能力，且传输损耗小，质量高，造价低廉。SCM 多路视频传输系统，特别适合于CATV超干线、干线及支线分配系统。副载波技术的应用使SCM系统成为透明通道，很容易改变信道的可用带宽，使其能够传输多种数字或模拟信号，包括现有的数字电视，N－VOD和HDTV等，图像声音、数据和通信业务等均可合一系统。 根据视频信号对副载波的不同调制方式，SCM视频传输系统可分为AM－VSB（残留边带调幅）和 FM两种方式。其中 FM－SCM系统传输性能更优，可以作为高质量传输手段，但频带利用率较低。 2 SCM系统的工作原理及特点 各路基带的模拟或数字信号S1、S2、…SN分别调制到各个副载波频率上，副载波频率的选择范围很宽，视频通道可以从VHF一直到微波频段，调制后的各副载波经混合网络后去调制高速光源（一般为激光器）。接收端用一组滤波器将各个含有信息的副载波滤出并解调，形成多路信号输出。 调频调制器把基带的视频或音频信号调制在各自副载频上。声音分配从15MHZ至80MHz，可选4 MHz步长，视频分配从100MHZ至740MHZ，步长可选40MHZ。 调频解调器从频率调制的副载频中恢复基带视频和音频信号，解调器的射频输入频率是可选择的，从微处理控制器中选择任一个频率。若是单频道调频传输就可简化些，把基带视频及一个带声音信号的80MHz射频副载波调制到一个70MHz射频载波上。被预调频的射频载波信号再直接强度调制一个激光器，产生一个光信号输出。单频道调频解调器按上述相反过程，恢复原始的视频和音频信号。 该系统的视频增益为1。在光发射机输入端加入一个标准1Vpp／75Ω的视频信号，在光接收机输出端产生一个同样电平的1Vpp／75Ω输出信号。 FM方式比AM方式信号质量高，FM系统是用较宽的传输带宽换取较大的S／N，因此FM系统的带宽利用率低，要求每个频道为35～40MHz带宽。FM方式的另一优点是系统对光器件线性度的要求大为降低，不象AM方式那样苛刻。FM方式又可采用加重技术进一步提高传输质量。 由于FM的改善度和预加重的效果，FM方式所需的C／N将会减小，即FM方式在较小的光接收功率条件下，也能达到相同的接收效果。为达到相同的接收效果，考虑到两种调制方式噪声带宽的不同， FM的光接收功率门限比AM方式低得多。 FM预调制后与税额基带直接光强度调制相比，虽可达到相近的最佳效果，但FM预调制后明显减弱对光路线性度的要求。即系统的线性度主要取决于FM的调制一解调器，大大降低对光器件线性度的要求，而视频基带直接光强度调制则不然。 3 FM－SCM系统的实施方案 1）传输路数不多时，可采用由低到高，按40MHz间隔排列，此方案电路简单，各通道间一致性差，低端通道相对频偏过大，线性不易做好，高端通道对电子器件要求高。 2）传输路数较多时，采用中频制。调试一致性好，各通道的性能一致性也好。 总之，FM－SCM方式是模拟传输方式中公认为最佳、最经济，技术又不甚复杂的一种。本系统在广播电视和监控电视传输方面应用广泛。模拟传输不是长远的主流发展方向，数字必将替代模拟，但在近期还是比较经济的解决方案。 摘自《光纤与电缆》
http://www.kakabook.net/zhuanye/wltx/gxtx/2005/02/2517271184.html

四、项目详细内容

1.1.3 NSFCNET总体设计的基本原则NSFCNET总体设计的基本原则是：

(1) 先进性本项目的目的是建设一个国家级的高速计算机互连试验网，并依托这个网络开展下一代高速计算机网络及其典型应用的科学研究。因此，这个高速试验网应该保持世界先进的技术水平。应该基本做到与世界先进高速网络试验床，例如：vBNS、NGI等的技术水平相当，研制和建设的高速网络试验系统及其光纤系统，典型网络应用技术应该达到世界先进水平，例如：支持Ipv6、广播路由协议、服务质量控制QoS等等。在可能的情况下，尽快争取成为世界先进高速网络试验网研究组织的成员单位，(2) 开放性计算机网络技术的一个重要特点是它应该具有很好的开放性，尽量做到符合国际标准、Internet RFC等工业标准。选择TCP/IP作为高速网络的协议体系结构。在研制下一代高速网络互连设备和开发典型应用的过程中，积极参与Internet IETF技术组织的相关活动，与国外同行进行广泛的技术交流，并参与相关标准的制定工作，确保在技术路线和标准化上与国际接轨。

(3) 创新性高速计算机网络及其应用理论研究是目前世界计算机网络研究的热点。人们对目前Internet上存在着许多问题，都期望在下一代高速网络及其典型应用的研究中得到解决。因此，在我们基本具备研究条件的情况下，创新的机会是非常大的。例如：在目前高速交换及其路由技术研究中，完全有可能产生新的网络互连体系结构，以满足下一代高速计算机网络的应用需求；在网络安全的研究中，至今仍然没有提出一种完善的网络安全体系结构，及其有效的理论描述；大型网络的行为细节及其相互关系仍然是人们未知的，更缺乏有效的管理机制和手段。我们应该抓住目前世界高速计算机网络及其典型应用研究刚刚起步的有力时机，解放思想，勇于创新，争取我国在世界高速计算机网络及其应用研究中的一席之地。

(4) 试验性高速计算机网络试验床的重要作用是它的示范性。建成的"中国高速计算机互连研究试验网NSFCNET"将是我国未来高速信息基础设施的示范基地，也是世界上高速网络及其应用先进技术和产品的演示基地。

1.1.4 NSFCNET的总体设计的学术思路、主要技术途径NSFCNET的主要学术思路和主要技术途径是，首先引进世界上先进的高速计算机网络互连设备，利用已有的条件，敷设通达北京地区6个高等学校和科研单位的城域光纤，迅速建成中国第一个国家级高速计算机互连网络试验床，为进一步的研究和开发提供较好的基础条件。同时，开始高速计算机网络及其应用理论的研究、和高速计算机网络典型应用的理论研究。经过近一年的努力，建成一个可与世界高速计算机网络相接轨的研究环境，在高速计算机互联网络关键技术理论研究和重大应用研究方面有所突破，有效的应用于建成的这个高速计算机网络试验床。开发出若干个对国民经济具有重大影响的应用演示系统，攻克其中的关键理论和技术，充分反映出高速计算机网络对这些应用的支持力度。

高速计算机互连试验网包括两个主要组成部分：光纤传输网络和高速计算机网络。其中光纤传输网络部分采用目前国际上先进的密集波分多路复用DWDM技术，使得主干网传输速率达到全双工2.5Gbps以上。经过公开招标，计算机网络选择目前在业界领先的的高性能交换路由器CISCO公司的GSR12008/ GSR12012为核心路由设备。其中，GSR12008的路由交换能力为10-40Gbps，GSR12012的路由交换能力为15-60Gbps。

高速计算机互连试验网主干网拟连接六个主干结点：清华大学、北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学、中科院和国家自然科学基金委。

整个系统由四个层次组成。第一个层次是物理光纤；第二个层次是在物理光纤上构造的光纤传输网络；第三个城市是利用光纤传输系统和高性能核心路由器组成的高速计算机互连网络；第四个层次是在高速计算机网络上开发的典型应用系统及其网络关键技术的研究。

1.1.5 NSFCNET的总体结构为了与国际学术研究接轨，对照NGI和Internet2研究计划的组成和总体结构，"中国高速互连研究试验网络NSFCNET"的总体结构分为相互关联的三个层次，如图所示。

在NSFCNET的总体结构中，最底层为用传输线路和交换设备搭建的网络基础设施（Infrastructure）。其中包括：基于DWDM的光纤基础传输网络和架构在其上的高速计算机互连网络；中间层为服务（Service）层，利用高速网络的基础环境为网络应用提供组播（Multicast）、服务质量控制（QoS）、IPv6网络编址以及网络管理等网络服务；最上层为应用（Application）层，高速网络的典型应用包括基于数字化视频技术（包括视频会议和视频流）的远程教育、高性能的科学计算、多媒体海量数据查询等。

根据NSFCNET的总体设计，NSFCNET研究划分为三个重大项目，即：密集波分多路复用光纤传输系统、高速计算机互连网络（包括网络服务）、高速网络环境下典型示范系统及其关键技术。这三个重大项目既相对独立，又有着相互之间的有机联系。密集波分多路复用光纤传输系统是整个高速互联网络的基础通信传输平台，为高速互联网络提供高带宽保证；高速计算机互连网络是架构在通信传输平台之上的网络服务平台，实现带宽管理、路由选择、网络传输服务质量控制等功能。密集波分多路复用光纤传输系统和高速计算机互连网络之间建立起有效的信息通道，共同完成IP /DWDM高速互连网络的网络自愈保护、链路管理、网络管理等任务，为高速互联网络的重大应用系统提供快速、稳定、安全的网络支撑环境，从而实现非高速网络环境下所难以实现的重大网络应用。第三个重大项目包括若干个目前具有较好基础的重大网络应用：实时交互远程多媒体教学和学术研讨系统；用于远程教育的高速互联网络交互式VOD点播试验系统；高速互联网数字地球试验系统；高速互联网科学数据库应用系统。

NSFCNET按照上述的三个重大项目组织项目研究，分别取得了如下的研究成果。

1.2 密集波分多路复用光纤传输系统密集波分多路复用光纤传输系统采用了由国内自主研制开发的DWDM设备、掺铒光纤放大器、10Gbps高速光发射和接收端机等设备，为中国高速互连研究试验网组建了一个具有一定规模的、高性能的、实用化的高速宽带密集波分多路复用DWDM光纤传输系统。组建的传输系统连接清华大学、自然科学基金委、中科院、北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学六个节点，以24芯光缆连接形成实用化的本地网，在拓扑上形成以清华大学为汇接点的两个二纤双向光纤环型网。

其中，由自然科学基金委、北京邮电大学、北京航空航天大学和清华大学四节点构成的环网1采用单路光纤传输技术，单向传输速率为2.5Gbps；由清华大学、北京大学和中科院三点构成二纤双向环网2采用DWDM传输技术，单波长信道速率为10Gbps和2.5Gbps，并具备16个波长复用传输（波长间隔为100GHz）、光通道分插复用和通道段光子层的自愈保护等功能。对于环网2，在实验室用增加G.652光纤长度的方法模拟广域网的运行环境，网络的总传输容量达到200Gbps（16×10Gbps（东向）+16×2.5Gbps（西向）），模拟网络的传输距离为400公里。组建的光传输系统完全兼容IP网络的无连接运行方式，为研究未来光传输网络运行模式以及相关技术提供了良好的试验环境。

密集波分多路复用光纤传输系统完成以下主要研究内容。

1.2.1 研制铌酸锂调制器多波长光发射端机光发射机的稳定度直接关系到传输系统及网络的性能。在深入研究偏振扰动对发射端机调制信号强度噪声影响的基础上，除了对光发射源采取温度、输出功率控制外，本项研究采用了铌酸锂光强调制器的偏置点自动控制技术、保偏耦合技术，实验结果证明可以大大提高光发射端机的稳定性。利用研制的16×10Gbps铌酸锂调制器多波长光发射端机，成功实现了16×10Gbps 400km G.652光纤传输系统10小时无误码连续工作。

1.2.2 建成大容量、长距离DWDM光传输系统建成的DWDM光传输系统传输容量为200Gbps，实验室模拟传输距离为400公里。单信道速率达10Gbps以上的光信号在G.652光纤传输时，光纤色散和非线性会导致光脉冲畸变，使系统传输性能恶化。因此，在单信道速率达10Gbps以上的传输系统中光纤色散和非线性效应成为限制系统传输距离的主要因素，必须综合考虑光纤色散和光纤非线性效应对系统性能的影响，进行色散管理。本传输网络中采用色散补偿光纤（DCF）和自行研制的啁啾光纤光栅两种技术进行色散管理。

1.2.2.1 利用DCF进行光纤色散管理在深入研究色散补偿光纤(DCF)在系统中的配置、光纤的非线性效应、级联EDFA的ASE噪声积累以及EDFA的增益饱和等因素对系统传输性能影响的基础上，通过在传输网络中采用预补偿、后补偿、欠补偿的色散管理技术；偏振复用技术；光纤链路段的优化配置以及EDFA的增益钳制技术，可以有效提高网络的传输性能。在清华大学、北京大学和中科院三点构成二纤双向环网中成功实现了总容量为200Gb/s（16×10Gb/s(东向)+16×2.5Gb/s(西向)）、距离为400公里（G.652光纤）、各个波长信道的传输功率代价均小于2dB（误码率=10-10）的网络传输。

1.2.2.2 利用啁啾光纤光栅进行色散补偿啁啾光纤光栅色散补偿器具有体积小、成本低、无非线性窜扰、色散补偿量大等优点。本项目在深入研究啁啾光纤光栅色散补偿技术的基础上，克服了光栅制作中的诸多技术难点，成功实现了4个波长信道400公里G.652光纤的色散补偿，补偿后各个波长信道的传输功率代价均小于2dB（误码率=10-10）。

1.2.3 攻克光层网络自愈保护关键技术难题在光子层实现网络的自愈保护是IP/DWDM技术中的关键，是新一代光传送网络(OTN)中必备的一项重要网络功能。通常，网络的自愈保护方式包括复用段保护和通道段保护两种。复用段保护具有简单、容易实现的特点，是目前光子层保护中主要采用的方式，但是复用段保护在自愈保护的灵活性、支持不同业务类型以及不同的服务质量等方面远不如通道段保护。而通道段保护的主要难点是结构复杂、实现较难，但却能够满足未来网络的需求。考虑到本网络是为未来网络技术研究的试验平台，在本项目研究中提出并开发了一种基于二纤双向环网的波长通道段保护（BWLSR/2）的光子层自愈保护技术。

其基本方法是在环的东向和西向采用不同的波长，当需要保护时断纤两端的节点将需要保护的信号倒换到相反的方向,实现光信道的自愈保护。光网络层的自愈保护盘负责监视光信道的状态和波长信道的倒换。本保护系统可以在10ms以内检测到光信号的丢失，当确定需要保护时，对相应节点进行信道倒换，完成对业务的自动保护。进入保护状态以后，自愈保护盘会每隔一定时间就进行一次检测，自动测试断纤是否已经修复，当发现断纤已经修复后将自动恢复使用正常的传输线路。整个过程用时控制在50ms以内，达到了光网络最高级别保护时间的要求。

在波长的分配上本保护系统进行了改进。传统的方法是将波长按顺序分为两组，分别在两个方向传输，这样正常时光纤中只有前一半波长或后一半波长，信道间隔仍为100GHz（以本系统16波100G间隔为例）。本实验中将波长分为奇数和偶数两组，正常时光纤中为奇数波长或偶数波长，这样信道间隔从100G增加到200G，大大改善了系统性能,并有利于系统向更高速率发展，实验数据也有效地说明了这一点。配合最新的interleaver器件还可以在不用增加保护用器件的情况下增加波长数，具有波长模块性。因此，这种方式在旧系统升级或建设新系统时为以后升级留有余地等方面有着很高的灵活性和实用价值。

在信号的检测机制上考虑并利用了EDFA的自发辐射，有效提高了故障判断的可靠性，并达到了较快的检测速度。其保护和恢复过程都不需要网管系统的支持，不需要在监控信道中传递APS信息。这样，本系统可以加载在任何供应商提供的二纤双向环网设备上，使其具备光子层的自愈保护能力。本系统的CPU系统具有与多种数据接口设备进行通信的能力，在软件中加入通信函数就可以在网管系统中对保护单元进行监控和管理，使此保护单元成为系统的组成部分。同时，采用这种方式可以摆脱自愈保护子系统对网管系统的依赖性，即使网管工作站或网元管理盘死机，保护系统都可以正常工作，从而尽可能高地提高了传输系统的生存能力。而目前国内外的系统采用的多是网管系统管理的保护方式，一旦网管系统或OSC信道出了问题，自愈保护也就无法继续正常工作，系统生存能力受到极大的威胁。

在自愈保护软件的设计上，整个软件采用了管理者/代理（M/A）的管理模式，负责监视保护倒换光开关的状态，以便对网络进行可视化监控。光开关的状态信息通过盘控器上报给网元管理盘（EMU），后台网管通过轮循EMU得到光开关状态信息。自愈软件是在UNIX操作系统上开发的，界面上的图像采用了兼容WINDOWS下的格式，自愈软件能够完成实时地网络自愈功能（50毫秒以内）。

本系统所采用的光子层的自愈保护技术具有Э啃愿摺⑺俣瓤臁⑹褂昧榛罘奖恪⒓嫒菪院谩⒖衫┱鼓芰η俊⑸?婺芰η康忍氐悖?撬?嘶分凶酆闲阅芙虾玫囊恢肿杂?；し椒āD壳?该技术的使用在国内外的其它商用或试验网络中均未见报道。

1.2.4 实现全光波长转换在DWDM光传输系统上构建高速计算机互连网络，需要解决IP路由器光输出转换为DWDM系统标准波长的光波长转换技术问题。光波长转换器是IP路由器接入DWDM系统的必备单元，采用"光-电-光"（O-E-O）实现光波长转换是目前最为成熟的技术，被大多数的商用网使用。而全光波长转换技术则是一种正在研究的技术，代表着该技术的发展方向。在本传输网络中采用了这两种技术实现光波长转换。研制了10Gbps和2.5Gbps的"光-电-光"（O-E-O）光波长转换实用化设备；利用半导体光放大器非线性效应实现了10Gbps的全光波长转换，并在抑制半导体光放大器码型效应、提高信噪比方面取得了创新成果。

1.2.5 密集波分多路复用DWDM光纤传输系统的创新点本项研究在以下几方面取得创新性研究成果，达到国内领先和国际先进的技术水平：

(1) 研制成功1.6×10Gbps铌酸锂调制器多波长光发射端机，波长复用能力达到16波、100GHz间隔。

(2) 建成传输容量为200Gbps、传输距离为400公里的DWDM光传输系统，传输性能达到功率代价小于2dB@BER=10-10。

(3) 开发一种基于二纤双向环网的波长通道保护（BWLSR/2）的光子层自愈保护技术，系统的自愈恢复时间在50毫秒以内。

(4) 研制了10Gbps和2.5Gbps的"光-电-光"（O-E-O）光波长转换实用化设备；利用半导体光放大器非线性效应实现了10Gbps的全光波长转换。

1.3 高速计算机互连网络"高速计算机互连网络"的研究目标是：自主设计并建设我国第一个下一代计算机互联网络示范平台，推动我国下一代互联网关键技术和基础理论的研究，为开展高速互联网络重大应用研究和中国加入国际下一代互联网络研究提供最为关键的支撑环境。

项目的研究内容涉及网络基础设施和网络服务两个组成部分。在网络基础设施方面，建成了基于密集波分多路复用DWDM光纤传输系统的下一代高速计算机互连网络，最高传输速率达到10Gbps；建成了高速网络互连交换平台DRAGONTAP，实现了与国际下一代互联网络的互连，并与国内其他学术性网络实现了互连。在网络服务方面，开展了组播multicast、服务质量控制QoS、IPv6、开放式网络管理等试验研究，并在此基础上开展了高速互联网络理论体系以及下一代高速计算机互连网络相关基础理论的研究。

"高速计算机互连网络"项目完成以下主要研究内容。

1.3.1 建成高速计算机互连网络NSFCNET在网络基础设施方面，采用目前世界最先进的路由器组网技术，利用高速DWDM光纤传输系统，建设高速计算机互连试验网络平台。

1.3.1.1 建成基于高速DWDM光纤传输系统的主干网在北京地区，利用高速DWDM光纤传输系统，建成了一个由六个结点组成的高速计算机互连研究试验网NSFCNET主干网。该主干网采用以清华大学为中心的两环拓扑结构。

(1) 组网方案和设备选型在清华大学、国家自然科学基金委、北京邮电大学和北京航空航天大学的环路结构中，采用IP/光纤技术，接口采用IP/SDH技术。设计网络传输带宽为OC-48/STM-16，即2.5Gbps。每个节点设置一台高性能路由器GSR12008，负责主干线路的路由选择并为各个节点的高速局域网提供接入能力，与各个节点的高速局域网的接口为2-3个千兆位以太网接口。

在清华大学、北京大学和中科院的环路结构中，采用IP/SDH/DWDM技术，主干传输速率部分达2.5Gbps，清华大学和北京大学间传输速率为10Gbps。北大、中科院两个节点各设置一台高性能路由器GSR12016，由于清华大学是单一故障点，又是两个环路的连接点，选择了系统配置相对较高的高性能路由器GSR12016，以增加清华大学节点的可靠性和高效性。这些路由器负责主干线路的路由选择，并为各个节点的高速局域网提供接入能力，与各个节点的高速局域网的接口为2-3个千兆位以太网接口。

目前，可以获得的支持OC-48速率的高速网络接口技术主要包括POS（Packet over SDH）技术和DPT（Dynamic Packet

『肆』 请说明TDM、WDM、SDM三种复用技术是如何应用在光纤通信系统中的。

SDM:Space Division Multiplexing(空分复用),利用空间分割构成不同信道的一种复用方法。例如在光纤接入网中使用不同的光纤分别传输不同种类或上下行业务。

TDM：Time Division Multiplex and Multiplexer） 时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。电信中基本采用的信道带宽为 DS0，其信道宽为 64 kbps。

波分复用(WDM)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,称为波分复用。 WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。WDM系统采用的波长都是不同的，也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，有时又称为彩色光接口，而称普通光系统的光接口为"白色光口"或"白光口"。
通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。

『伍』 光纤传输系统技术的传输

在传输方面，掺铒光纤放大器、波分复用和光纤色散补偿技术是建立全光通信内网的核容心技术。光纤在1.55um窗口有一较宽的低损耗带宽（30THZ），可以容纳密集波分复用（DWDM）的光信号同时在一条光纤上传输，这样的多路传输系统是可以扩展的，经济合理。1.55um掺铒光纤放大器（EDFA）能在较宽波段提供同等增益，它与波分复用和光纤色散补偿技术结合，成为挖掘光纤潜在带宽容量的最好办法。
虽然DWDM和EDFA的结合堪称通信领域的最完美的联姻，但是系统只提供了原始的传输带宽，只有再加上灵活的节点才能实现高效的灵活的组网能力。然而现有的电交叉连接（DXC）系统十分复杂，其系统开发和改进的速度要慢于半导体芯片性能改进的摩尔定律，从发展看是无法跟上网络传输链路容量每9个月翻番的增长速度的。于是业界的注意力开始转向光节点，即光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC），靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题，即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。

『陆』 波分传输为什么有的发端还需要色散补偿色散补偿在此处的作用是啥

概述，这东西很难解释的，认真看吧，不理解我也没办法了，
传统的光通信系统都是遵循“光－电－光”的工作原理，线路传输速率受电子电路处理信号速率的限制。通常，电子技术处理的（传输）速度以10Gbit/s为限，要提高到20Gbit/s就相当困难。因此，在光纤通信系统和光纤通信网络中，电子技术就成为其进一步发展的瓶颈。为了克服这一瓶颈，充分开发光纤通信的带宽优势，光波分复用（WDM）技术便应运而生。密集波分复用（DWDM）光传输的迅猛发展，得益于光纤承载介质技术的不断创新，光纤由过去标准单模光纤（G．652）、色散位移光纤（G．653），到非零色散位移光纤（G．655），实现了新型的全波光纤（All－waveFiber）。由于光纤制造工艺的改进，基本消除了光纤制造过程中引入的水份，常规光纤在1385nm波长附近由OH根离子造成的损耗峰消失，使传输率耗从最初的2dB/Km降到0．3dB/Km以下，在1310？1600nm波段上衰减趋于平坦，光纤可利用的波长增加100nm左右，相当于125个波长通道（100GHz通道间隔）。

根据国际电联ITU-TG．692建议，DWDM技术是在波长1552．52nm窗口附近（对应的频率为：193．1THZ）的1530？1560nm波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波（掺铒光纤放大器EDFA对这些光载波能平坦增益），受不同数字信号的调制，将不同波长的光信号复用在一根光纤上传输，大大提高了光纤的传输容量。

二、DWDM系统结构分析

DWDM从结构上分，目前有集成系统和开放系统。集成式系统：要求接入的单光传输设备终端的光信号是满足G．692标准的光源。开放系统，是在合波器前端及分波器的后端，加波长转移单元OTU，将当前通常使用的G．957接口波长转换为G．692标准的波长光接口。这样，开放式系统采用波长转换技术？使任意满足G．957建议要求的光信号能运用光－电－光的方法，通过波长变换之后转换至满足G．692要求的规范波长光信号，再通过波分复用，从而在DWDM系统上传输。

目前的DWDM系统可提供16/20波或32/40波的单纤传输容量，最大可到160波，具有灵活的扩展能力。用户初期可建16/20波的系统，之后根据需要再升级到32/40波，这样可以节省初期投资。其升级方案原理：一种是在C波段红带16波加蓝带16波升级为32波的方案；另一种是采用interleaver，在C波段由200GHz间隔16/32波升级为100GHz间隔20/40波。进一步的扩容求，可提供C＋L波段的扩容方案，使系统传输容量进一步扩充为160波。

国内各大运营商现在网运行的DWDM？大量使用的几乎都是开放式DWDM系统，而实际上，集成式密集波分复用系统，有其自身的众多优点：

1、集成式DWDM系统的合波器和分波器在发端和收端是分别使用的，即：在发端只有合波器，在收端只有分波器，同时在收端和发端均去掉了OTU转换设备（此部分费用较大）？因此DWDM系统设备的投资可节省60％以上。

2、集成式DWDM系统在收端和发端仅使用无源器件(如：合波器或分波器)，电信运营单位可向器件厂家直接订货，减少供应环节，费用更低，从而节省设备成本。

3、开放式DWDM的网管系统负责：OTM（主要是OTU）、OADM、OXC、EDFA的监测，其设备投资约占DWDM系统总投资的20％；而集成式的DWDM系统由于无需OTM设备，其网管仅负责OADM、OXC、EDFA的监测，可引入更多的厂家进行竞争，其网管费用能比开放式DWDM的网管节省一半左右。

4、由于集成式的DWDM系统的合波波/分波设备为无源器件，便于提供多种业务、多速率的接口，只要业务端设备光端机的波长符合满足G．692的标准，即可以PDH、SDH、POS（IP）、ATM等任何业务接入，支持8M、10M、34M、100M、155M、622M、1G、2．5G、10G等各种速率的PDH、SDH、ATM及IP以太网？避免了开放式DWDM系统由于OTU的原因，而只能使用所购DWDM系统已确定光波长（1310nm、1550nm）及传输速率的SDH、ATM或IP以太网设备？而根本不可能使用其他接口。

5、若将SDH、IP路由器等光传输设备的激光器件模块统一设计为标准几何尺寸的管脚，规范接口，便于维护插拔，且连接可靠。这样，维护人员就可根据集成式DWDM系统波长需要，自由更换特定彩色波长的激光头，为激光头的故障维护，提供了便利条件，避免了以前必须由厂家整板更换这一弊端所带来的高维护费用。

6、彩色波长的光源目前仅比普通1310nm、1550nm波长的光源价格稍贵，如2．5G速率的彩色波长光源目前要贵3000多元，但当接入到集成式DWDM系统上使用时，能使造价系统造价降低近10倍，并且随着彩色波长光源的大量应用，其价格将接近于普通光源。

7、集成式DWDM设备结构简单，体积更小，大约只有开放式DWDM所占空间的五分之一，节省机房资源。

综上所述，集成式DWDM系统应大量应用于DWDM传输系统中大量中，并逐步替代开放式DWDM系统的主导地位。考虑到目前已有大量普通光源的光传输设备在网使用，建议可采用集成式与开放式兼容的混合式DWDM，已保护前期投资。

三、DWDN系统的其他功能

1、DWDM系统的光监控信道（OSC）

在DWDM系统中，采用独立的1510nm波长（速率为2Mb/s）承载光监控信道（OSC），传送网管、公务和监控信息，帧结构符合G．704，实际用于监控信息传送的速率为1920kb/s。0SC光监控信道是DWDM系统工作状态的信息载体。在DWDM系统中，OSC是一个相对独立的子系统，传送光信道层、光复用段层和光传输段层的维护和管理信息，提供公务联络及使用者通路，同时它还可以提供其它附加功能。OSC主要包括的子系统功能为：OSC信道接收和发送、时钟恢复和再生、接收外部时钟信号、OSC信道故障检测和处理及性能监测、CMI编解码、OSC帧定位和组帧处理、监控信息处理。性能的监测（B1、J0、OPM、光放监测），可由业务接入终端完成。模拟量监测功能和B1误码监测功能，提供不中断业务的多路光通道性能监测（包括各信道波长、光功率、光信噪比），适时监测光传送段和光通道性能质量，提供故障定位的有效手段。具有监测放大器的输入光功率、输出光功率、PUMP驱动电流、PUMP制冷电流、PUMP温度和PUMP背向光功率的功能。具有监测多方向的波数、各信道的波长、光功率和光信噪比等性能，监测的波长精度可大于0．05nm、光功率精度可大于0．5dBm、信噪比精度可大于0．5dB。

2、光纤放大器

按光纤放大器所在线路传输种的位置不同，可分为三种：

（1）放在光发射机后面的，称为功率放大器；

（2）放在光纤线路之间起中继作用的，称为线路放大器；

（3）放在光接收机前面的，称为前置放大器。

按光放大实现的功能，可分为两种：

（1）掺铒光纤放大器：具有增益平坦、增益锁定、输出功率钳制和放大器瞬态控制等功能，同时为了消除由于突发事故产生的光放大器的“浪涌”现象，光放大器还具有光功率自动关断(APSD)和功率自动减弱(APR)功能。

（2）RPM喇曼光纤放大器：专为远距离光传输系统设计，采用高性能14XXnm泵浦激光器和无源器件，结构紧凑，能直接放大C-Band、L-Band、C＋L-Band的光信号，改善线路光信噪比（OSNR），很好地提升系统的传输性能，符合TelcordiaGR-1312-CORE的标准要求。

3、DWDM系统的OADM、OXC功能

OADM可根据需要在任何光中继站点提供波长的光信号上下（目前可做到8波），该功能与OXC配合，可以将任何上路端口来的某一光信号都可以上到系统的任一波长，这样即使两个上路端口的上路光信号波长相同，也不会造成阻塞。同样下路也可以通过端口指配功能将某一下路波长根据需要下到任一端口，从而极大地扩展了OADM应用的灵活性。此外，通过OADM与OXC地组合应用，可以提供二纤单向复用段保护、二纤双向复用段保护、通道保护等保护方式，从而可以实现自愈环型组网，使系统性能安全、可靠。

『柒』 任务：设计一个4×2.5Gbit/s 长距离光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真验证。

楼主，你不觉得这个任务应该找专业人员有偿设计？随便写一个能放心么。。。去万能网发个有偿任务吧，有相关设计人员会接任务的。

『捌』 光纤通信系统的图书教材

书名：光纤通信系统
作者：马丽华蒙文
出版社：北京邮电大学出版社
出版时间：2009年09月
ISBN：9787563519477
开本：16开
定价：26.00 元 《光纤通信系统》紧密结合光纤通信的最新发展，全面系统地介绍了光纤通信系统的基本原理、基本技术、系统设计方法，主要内容包括：光纤通信的组成、发展概况、特点以及发展趋势；光纤的传输原理和传输特性、光纤的非线性效应；光源器件的结构与发光机理、光发送机的组成与设计；光检测器件的结构和原理、光接收机的相关理论；光纤连接器、耦合器、光开关等光无源器件的作用、原理与类型；光放大器的一般概念、典型光放大器的原理与应用；色散补偿的概念与一般方法；波分复用系统原理、设计与器件；光纤通信系统性能指标与设计；相干光通信、光孤子通信，光交换技术、全光通信网、量子通信等光纤通信新技术以及应用。
《光纤通信系统》内容系统全面，材料充实丰富，可供通信工程专业本科生及相关专业的高年级学生使用，也可作为通信技术人员的参考书。 第1章 导论
1.1 光纤通信的基本概念
1.2 光纤通信发展历史
1.2.1 光纤的发展
1.2.2 光纤通信系统的发展
1.3 光纤通信系统的基本组成
1.4 我国光纤通信的发展
1.4.1 我国光通信的历程
1.4.2 我国光纤通信现状
1.5 光纤通信的特点与应用
1.5.1 光纤通信的特点
1.5.2 光纤通信的应用
1.6 光纤通信发展趋势
1.6.1 光纤.光缆发展趋势
1.6.2 光纤通信系统高速化发展趋势
1.6.3 光纤通信网络发展趋势
小结
思考与练习
第2章 光纤与光缆
2.1 光纤的结构与分类
2.1.1 光纤的结构
2.1.2 光纤的分类
2.1.3 光纤的制造工艺
2.2 光纤的传输原理
2.2.1 射线理论分析光纤的传输原理
2.2.2 波动理论分析光纤的传输原理
2.3 光纤的传输特性
2.3.1 光纤的损耗特性
2.3.2 光纤的色散特性
2.3.3 光纤的非线性效应
2.4 单模光纤的种类及性能参数
2.4.1 光纤的主要性能参数
2.4.2 单模光纤种类
2.5 光纤接续
2.6 光缆
2.6.1 光缆的基本结构
2.6.2 光缆的分类
小结
思考与练习
第3章 光源和光发送机
3.1 光纤通信用光源
3.1.1 半导体光源的发光机理
3.1.2 半导体发光二极管
3.1.3 半导体激光二极管
3.2 光发送机
3.2.1 光发送机的基本组成
3.2.2 光发送机的主要技术要求
3.2.3 光发送机设计
3.3 光源与光纤的耦合
3.3.1 光源与光纤耦合效率的计算
3.3.2 影向光源与光纤耦合效率的主要因素及提高耦合效率的方法
小结
思考与练习
第4章 光检测器与光接收机
4.1 光检测器
4.1.1 光电探测原理
4.1.2 PD和PIN光电二极管
4.1.3 雪崩光电二极管
4.1.4 响应带宽
4.1.5 新型APD结构
4.1.6 MSM光电探测器
4.2 光接收机
4.2.1 光接收机的组成
4.2.2 光接收机的性能指标
4.2.3 光接收机的噪声和信噪比
4.2.4 光接收机误码率和灵敏度
4.2.5 光接收机性能
4.3 光中继器
小.结
思考与练习
第5章 光无源器件
5.1 光纤连接器
5.1.1 光纤连接器的性能
5.1.2 光纤连接器的一般结构
5.1.3 影响单模光纤连接损耗的因素
5.1.4 光纤连接器分类
5.1.5 光纤固定连接方式
5.2 光耦合器
5.2.1 光耦合器的性能参数
5.2.2 各种光耦合器
5.3 光开关
5.3.1 光开关的作用
5.3.2 光开关的种类
5.4 光调制器
5.5 光隔离器
5.6 光衰减器
5.6.1 光衰减器的分类及性能指标
5.6.2 光衰减器的工作原理
小结
思考与练习
第6章 光放大及色散补偿技术
6.1 光放大器的作用与一般特性
6.1.1 光放大器的作用
6.1.2 光放大器的工作性能
6.2 光放大器的分类
6.2.1 半导体光放大器
6.2.2 非线性光纤放大器
6.2.3 掺铒光纤放大器
6.3 掺铒光纤放大器
6.3.1 EDFA的结构与工作原理
6.3.2 EDFA的主要特性参数
6.3.3 EDFA的主要优缺点
6.3.4 EDFA在光纤通信系统中的应用
6.4 拉曼光纤放大器
6.4.1 拉曼光纤放大器的工作机理
6.4.2 拉曼光纤放大器的优缺点
6.4.3 拉曼光纤放大器的种类
6.5 色散补偿技术
6.5.1 色散补偿原理
6.5.2 无源色散补偿
6.5.3 前补偿技术
6.5.4 偏振模色散及其补偿技术
6.5.5 SPM及其补偿技术
小结
思考与练习
第7章 光波分复用技术
7.1 波分复用原理
7.1.1 光波分复用技术定义
7.1.2 光波分复用系统的基本形式
7.1.3 光波分复用技术特点
7.1.4 光波长区的分配
7.2 光波分复用器
7.2.1 光波分复用器的主要性能参数
7.2.2 光波分复用器的要求
7.2.3 光波分复用器的类型
小结
思考与练习
第8章 光纤通信系统性能与设计
8.1 两种数字传输体系
8.1.1 准同步数字体系
8.1.2 同步数字体系
8.2 系统的性能指标
8.2.1 误码性能
8.2.2 抖动性能
8.3 系统结构
8,3.1 点到点连接
8.3.2 广播和分配网
8.3.3 局域网
8.4 光纤损耗和色散对系统性能的影响
8.4.1 损耗限制系统
8.4.2 色散限制系统
8.5 光纤通信系统的设计
8.5.1 功率预算
8.5.2 上升时间预算
8.5.3 色散预算
8.5.4 系统功率代价
小结
思考与练习
第9章 光纤通信新技术
9.1 相干光通信技术
9.1.1 相干光通信的基本工作原理
9.1.2 相干光通信系统的组成
9.1.3 相干光通信的优点
9.1.4 相干光通信的关键技术
9.2 光孤子通信技术
9.2.1 光孤立子产生的机理
9.2.2 光孤子通信
9.2.3 光孤子通信优点及关键技术
9.2.4 光孤子通信应用前景
9.3 光交换技术
9.3.1 光交换技术的特点
9.3.2 空分光交换
9.3.3 时分光交换
9.3.4 波分光交换
9.4 全光通信网
9.4.1 全光通信网的概念
9.4.2 全光通信网的结构与特点
9.4.3 全光通信网的相关技术
9.4.4 OADM在中国高速信息示范网中的应用
9.5 量子通信
9.5.1 量子纠缠和量子隐形传态
9.5.2 量子密码术
9.5.3 量子密钥分配协议
9.5.4 量子通信的优点及应用前景
9.5.5 国内外量子通信研究现状及发展方向
小结
思考与练习
参考文献
……

『玖』 光波分复用WDM系统的工作原理，它有哪些优点

你连这都不知道？那算了，我也不知道。

『拾』 波分复用光纤通信系统的设计

你真是天真，没有前谁帮你做啊。我可以做，但是我不做义工。