光纤通信波分复用系统的研究与设计.docx

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1、武汉工程高校邮电及信息工程学院毕业设计（论文）光纤通信波分复用系统的探讨及设计ResearchAndDesignOfOptica1.FiberCamminicationWave1.engthDivisionMu1.tip1.exingSystem学生姓名理狸学号1030210221专业班级通信技术2002J光纤通信方向）指导老师陈义华2019年5月作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的探讨工作及取得的探讨成果，除了文中特殊加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道谯、学术规范的行为，也没有侵扰任何其他人或组织的科研成果及专利。及我一同工作的同志对本探讨所做的任何贡献

2、均已在论文中作r明确的说明并表示r谢意。如本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人担当。毕业设计（论文）成果归武汉工程高校邮电及信息工程学院全部。特此声明。作者专业：作者学号：作者签名：一年一月一日摘要20世纪90年头以来光纤通信得到了快速的发展，光纤通信中的新技术也在不断涌现，其中波分复用技术就是光纤通信中重要的技术之-O波分复用(WDM)是在同-根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术。本文首先介绍光纤通信的发展、特点、基本组成和波分复用技术(UDM)的基础学问、应用状况及目前存在的问题和发展状况，其中重点介绍了稀疏波分复用(CM)V)技术和密集波分复用(DWDM)技术的特点及其应

3、用。其次深化分析了波分复用技术的基本原理及基本结构，同时深化分析了WDM系统的基本形式和主要特点及存在的问题，最终对现在的WDM的发展方向和前景做了进一步的探讨。关键词：光纤通信：波分复用；技术探讨第1章绪论11.1 光纤通信技术和波分复用技术的发呈现状与趋势错误!未定义书筌.1.1.1 光纤通信技术的发展11.1.2 波分复用技术的发展31.2 本论文探讨的内容3第2章波分复用技术42.1WDM技术简介42. 2波分复用技术的特点52.3光滤波器与光波分复用器62.4波分复用在光纤中的应用8第3章WDM的结构设计93. 1WDM系统的基本形式93. 2WDM系统的基本结构103. 3M)M技

4、术的主要特点123.4 M)M技术目前存在的问题123.5 WDM的发展方向和前景13第4章总结与展望15参考文献21致谢17附录主要英文缩略语比照表18第1章绪论1.1光纤通信技术和波分复用技术的发呈现状及趋势光纤通信技术的发展光纤通信是以信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。光纤通信的发展可以分为以下几个进程：第一代光纤通信系统，是以19737976年的85Onm波长的多模光纤通信系统为代表。其次代光纤通信系统，是70年头末，80年头初的多模和单模光纤通信系统。第三代光纤通信系统，

5、是80年头中期以后的长波长单模光纤通信系统。第四代光纤通信系统，是指进入90年头以后的同步数字体系光纤传输网络。1966年，英籍华人高银预见利用玻璃可以制成衰减为20dbkm的通信光导纤维。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达1000dbkn左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dbkm的光纤。同一年贝尔试验室研制胜利室温卜可以连续工作的半导体激光器，其体积小、重量轻、功耗低、效率高，是光纤通信的志向光源。从今，光纤就进入了好用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的探讨。此后，又分别在北京、上海、武汉、天津等地建立了现场试验系统,特殊是1983年建成的链接武汉三镇的8Mbits,1

6、985年扩容为34Mbit/s的数字光纤传输系统的开通运用，是中国的光纤通信起先走向好用化阶段。1988年起，国内光纤通信系统的应用从多模向单模发展，建成了扬州之高邮全长75KM的单模光纤传输系统，传输速率为34Mbit/s.1994年后，除极少数干线采纳622Mbit/s系统外,大多数干线干脆采纳2.5Gbits系统、IoGbit/s系统和波分复用系统。截止到2019年底，中国公用邮电通信网已完成了连接全国31个省、市、自治区的“八纵八横”骨干光缆传输网建设，铺设的长途和本地中继光缆总长度为100万公里。现在，我国光纤通信产业已初具规模，能够生产光纤光缆、光电器件、光端机及其他工程应用方面的

7、配套仪表器件等。由此可见，中国已具有大力发展光纤通信的综合实力。今后的光纤通信将主要在以下几个方面发展：（1）输体质从准同步体系向同步数字体系过渡；（2）由单波通道向多波通道过渡：（3）用户网的光纤化；（4）光交换节点将取代电交换节点：（5）相干光纤通信是将来的光纤通信方式：（6）孤子通信及全光系统。光纤通信及电通信相比，主要区分有两点，一是以很高频率的光波作载波：二是用光纤作为传输介质。基于以上两点，光纤通信具有以下优点：（I）传输频带极宽，通信容量很大：（2）由于光纤衰减小，中继距离长;（3）串扰小，保密性好，信号传输质量高；（4）光纤抗电磁干扰实力强；（5）光纤尺寸小，重量轻，便于传输和

8、铺设：（6）光纤是石英玻璃限制成型，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用通信、有限电视图像传输、计算机、空航、航天、船舰内的通信限制、电力及铁道通信交通限制信号、核电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信。1.1.2波分复用技术的发展两波长WDM（1310/155Onm）80年头在AT&T网中运用。90年头中期,发展缓慢,从155M-622M-2.5G-IOGTDM,技术的相对简洁性和波分复用器件的发展还没有完全成熟，到1995年起先高速发展。我国光通信的先行者武汉邮电科学探讨院研制的波分复用技术，为光网络传输供应了实现“高速信息马路”的可能。20

9、19年，武汉邮电科学探讨院担当了具有国际领先水平的波分复用光网络技术的探讨及开发。2019年，国产首条密集波分复用系统工程在山东投入实际运行,表明我国光通信产业在该领域中已取得了重大的突破，并一跃成为世界上少数能够开发、生产这一设备的国家之一。目前，我国已能够自行供应从集成式，半开放式到全开放式整个系列的密集波分复用系统。该系统将覆盖国家干线网，本地网、教化网。1.2本论文探讨的内容论文从以下几方面对波分复用技术在光纤通信中的应用进行探讨：（1）探讨波分复用技术多协议多业务特性。首先波分复用技术属于OS1.协议的最底层（物理层）。它供应了独立于业务类型的传送结构,其表现形式是对上层业务透亮，能

10、在波长级别支持现有及将来新的数据格式。（2）做大量试验探讨波分复用系统的业务拓展性能。经试验，波分复用系统能快速的进行波长配置，快速刚好的进行带宽配置，一个连接可以供应的带宽可以从几卜Mb到波长级别，甚至可以扩大到整跟光纤，还有能很好的支持一些新业务。波分复用系统的发展方向是全光网络和AS0,在光网络的基础上引入以更加敏捷的管理业务C（3）探讨波分复用系统在光纤传输中的容量大小。波分复用技术能够在一根光缆中传输若干个信道的信号，接收端依据各载波频率的不同，利用分波器器涌出每一个信道的信号。这样由于所载波长信号的的不同同根光缆中允很多个波长双方向传输，大大提高了传输容量。（4）探讨波分复用技术在

11、光网络传输中存在的问题。WDM是一项新技术，标准定制较粗，不同厂家的WDM产品互通性较差，要保证WDM系统在光网络中大规模实施，应加强光接口设备的探讨。还有在网络管理方面不是很成熟，须要找寻新的参数，协议来精确衡量网络向用户供应的服务质量。（5）波分复用在光网络中的发展前景。应用WDM技术第一次把豆用方式从方式从电信号转移到光信号，在光域上用波分及用的方式提高传输速率，光信号实现了干脆复用和放大，并且各个波长彼此独立,对传输的数据格式透亮，现在WDV技术还是基于点到点的方式，但点到点的WDM技术作为全光网络通迅的第一步也是最重要的一步，它的应用和实践对于金光网的发展起到确定性的作用。第2章波分

12、复用技术2.1 WDM技术简介波分复用（WDM：Wave1.engthDivisionMu1.tip1.exing）技术是一根在光纤中同时传输多个光波信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），井耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）,并作进一步处理，复原出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波分分割复用，简称光波分复用技术。既是在肯定的带宽上将输入的光信号调制在特定的频率上，然后将调制后的信号复用在一根光纤上，完成此调制的关键是波长复用器的应用。复用后的信号经传送后到达链接的远端，在经过分别或解复用出不同的波长，

13、然后由不同的检测器将各自的光信号转换成电信号，或者T脆获得各自的波长信号，并且将它们连接到其他的WDM线路EWDM系统通过运用不同的波长（在155Onm旁边）来承载多个通路的信号，其中可包含大包的2.5Gbit/s和IOGbit/s信号。在试验室中，己胜利地实现了在120KM长的光纤上传送2.6TbiI/s（既复用132波，每波20Gbits）信号的试验。Wr）M的优势在于：第用多个光业务到一根光纤上，允许敏捷地扩展带宽，降低复用成本，重复利用现存的光信号。特殊是在光放大器引入后，光放大器不须要经过光电转换、电光转换和信号再生等困难过程，可干脆对信号进行全光放大。WDV光联网实现的关键是光分插

14、复用器（OADM）和光交叉连接器（OXe）的引入，组成这些元素的基本模块式空分交换模块，建立输入和输出端口之间的信道联接。全部这些，将使电信网络通道的组织、调配、平安爱护等更趋敏捷。WDM传送网分为三层结构：电路层、通道层和传输媒质层。其中光通道（OP）技术是关键技术，能够同时提高线路传送容量和节点的吞吐量，而且在宽带宽、终端到终端的通信中，能够显著降低传送网的成本。OP模式分为两种结构：波长通道（WP）和虚波长通道（VwP）。WP在整个路由安排唯一一个波长，而VWp在每个链路上安排一个波长：WP具有全局意义，而VWP只具有局部意义。这两种结构各具特点：采纳VNP技术，波长利用率和路由选择的H

15、由度将高于NP技术，对于同一物理网络结构和同样数目的波长，VWP可以容纳更多的光通道：从波长的管理角度动身，IYP方案要求对全网进行集中限制，而NVP实行链路到链路的分布式限制：在WP方案中，若不能安排一个从源节点到目的节点波长一样的光通道，就会发生波长堵塞，而VWP只存在由于没有空闲的波长通道造成的容量堵塞。光通道交叉连接SPXG供应了VHP方案所要求的波长转换实力。OPXe通过传送-耦合型矩阵开关（DC-S力的应用，为MP供应高性能的调制和升级实力。WDM光联网已由最初的线形点到点式传送结构，逐步转变为环型结构、网型结构。现在的UDM系统及SDH在结构上特别相像，WDV光联网是在SDH的基础上，应用OADM和OXC设备建立起来的。及后者相比，其网络容量不断提高，爱护实力也口益增加。2.2 波分复用技术的特点受用户业务多样化要求和网络发展的驱动，特殊是由于接入层IP业务带宽的显著增长和长途网区DM容量的急剧扩大，在城域网特殊是其核心层，波分复用技术得到了初步的应用。波分复用在城域网中的应用及其自疗的技术特点有着很大的关系：1 .支持多协议多业务，具有光的透亮性WDM技术属于OS1.七层协议的最底层一物理层。它供应了独立于业务类型的传送结构，其表现形式是对上层业务透亮，能在波长级别支持现有及将来新的数据格式。2 .网络可扩展性好，拓扑敏捷W