光波分复用系统与维护

信息网络作为全球最重要的基础设施之一，推动着人类社会的进步与发展。信息网络中光纤通信传送网是完成大容量、远距离、高可靠信息传递的基础平台，承载着超过80%的信息传递任务，光纤通信的发展引领着网络世界的变革。

纵观光缆网络十余年的发展史，经历了由低速到高速、由电层到光层、由可管到可控、由人工到智能的重要发展过程，走过了PDH，SDH到WDM的演进之路。目前，光缆网络正处于传统网络向智能化网络发展的转折时期，OTN和ASON等传输领域新技术正在逐步得到应用和推广。但是从光纤通信的传输技术来看，无论未来的网络如何演变，无论是基于SDH技术之上发展的ASON网络，还是基于WDM技术之上发展的OTN网络，在网络中完成大容量长距离的信息传输任务仍然要依靠WDM这一关键技术。特别是目前我国仍然在线运行着数百万公里的WDM传输系统，在相当一段时间内WDM系统在信息网络中仍然起着不可替代的作用。在今天随着传输网络向智能化方向的转变，信息传输容量的增大，传输距离的增长，传输质量对运维管理的压力随之增大，对运维人员的要求越来越高。基于这种情况，我们编写本书，主要是针对光纤通信运行维护人员，旨在提高本专业技术人员的知识水平，提高运行维护人员网络优化和故障排除技能，对不断提高的传输系统质量要求提供必备的基础知识和处理方法。

本书在光纤波分复用技术知识的基础上，对影响系统性能指标和传输质量的关键技术进行了较详细的阐述，内容贴近通信网络实际和贴近学院教学。介绍了我国目前在线运行的典型波分复用设备、WDM系统维护常用测试仪表及使用方法、WDM系统的发展及新技术应用，重点介绍WDM系统的维护内容、指标优化控制、故障分析及处理。本书是编者们长期从事光纤通信专业工程建设、运行维护和教学工作的总结和多年工作经验的积淀，在编写中注重新技术、新知识、新标准的应用，力求系统清晰、概念准确、简明扼要、突出特点、通俗易懂、注重实际，对提高本专业运行维护人员的技术水平有很强的指导性。本书可作为本专业维护人员的知识用书，也可作为从事光纤通信专业的工程技术人员和院校师生的参考书。

第1章 概述 1

1.1 光网络的发展及演进 1

1.2 WDM技术的发展过程 2

1.2.1 光网络复用技术的发展 2

1.2.2 WDM在传输网中的定位 4

1.2.3 WDM系统的分类 5

1.2.4 WDM的研究、应用现状与发展趋势 5

1.3 WDM技术概述 7

1.3.1 相关定义 7

1.3.2 WDM特点和优势 7

1.3.3 WDM系统构成 9

1.3.4 常用器件 10

1.4 DWDM与SDH的关系 17

1.5 承载SDH客户层信号的WDM分层结构 18

第2章 WDM系统关键技术 20

2.1 光纤传输特性 20

2.1.1 光纤的衰减特性 20

2.1.2 光纤的色散特性 21

2.1.3 光纤的非线性效应 24

2.2 光纤的色散补偿技术 28

2.2.1 固定色散补偿 28

2.2.2 可调色散补偿 33

2.2.3 色散斜率补偿 35

2.3 前向纠错编码技术 37

2.3.1 误码纠错方法 37

2.3.2 FEC编码方式 38

2.4 RZ编码调制技术 40

2.4.1 NRZ与RZ码简介 40

2.4.2 RZ编码调制技术简介 41

2.5 监控技术 48

第3章 光放大器 49

3.1 概述 49

3.1.1 光放大器的作用 49

3.1.2 对光放大器的要求 50

3.1.3 光放大器的种类 52

3.2 掺铒光纤放大器(EDFA) 54

3.2.1 EDFA的工作原理 54

3.2.2 EDFA的结构 55

3.2.3 EDFA的性能参数 56

3.2.4 EDFA的优缺点 60

3.2.5 遥泵技术(ROPA) 60

3.3 光纤喇曼放大器(FRA) 61

3.3.1 FRA的工作原理 61

3.3.2 FRA的性能 62

3.3.3 FRA的优缺点 63

3.3.4 FRA的种类 64

3.3.5 喇曼放大技术应用 65

第4章 WDM系统传输距离设计 66

4.1 衰耗设计(跨段) 66

4.2 色散设计(光复用段) 67

4.2.1 一般计算公式 67

4.2.2 色散补偿 68

4.3 OSNR设计 68

4.3.1 光信噪比OSNR的含义 68

4.3.2 EDFA的噪声特性 69

4.3.3 理想系统的OSNR计算 69

4.3.4 通用系统的OSNR计算 70

4.4 BER的计算 72

第5章 WDM标准及测试 74

5.1 相关技术标准 74

5.1.1 系统工作波长及分配 74

5.1.2 主要性能指标 79

5.2 系统性能与测试 87

5.2.1 误码性能与测试 88

5.2.2 抖动性能与测试 89

5.2.3 输入抖动容限及测试 90

5.2.4 抖动转移特性 91

5.2.5 主光通道的测试 93

5.2.6 光通道代价 97

第6章 WDM系统的安全性与保护 99

6.1 WDM的安全性 99

6.1.1 光纤和光接头的熔坏现象 99

6.1.2 光"浪涌"现象 99

6.1.3 功率自动减少功能(APR) 100

6.1.4 线路自动关断功能(ALS) 100

6.2 WDM系统保护 102

6.2.1 点到点应用保护 102

6.2.2 环网应用保护 103

第7章 WDM典型设备介绍 109

7.1 WDM系统组成 109

7.2 光转发板OTU 111

7.2.1 单板功能 111

7.2.2 工作原理 112

7.3 光合波板OMU和预均衡合波板VMUX 114

7.3.1 光合波板OMU 114

7.3.2 预均衡合波板VMUX 116

7.4 光分波板ODU 116

7.5 光合分波交织板OCI 117

7.6 宽带复用板OBD 118

7.7 光分插复用板OAD 120

7.8 光放大板OA 121

7.9 监控分插板SDM 122

7.10 分布式RAMAN放大板DRA 123

7.11 动态增益均衡板DGE 124

7.12 线路衰减补偿板LAC 125

7.13 光性能检测板OPM 126

7.14 主控板NCP 127

7.15 光监控通道板OSC 127

7.16 开销处理板OHP 128

7.17 160波系统常见单板 129

第8章 WDM系统网络管理 133

8.1 WDM系统网管基本要求 133

8.2 网元管理系统主要功能 133

8.2.1 故障管理 133

8.2.2 性能管理 134

8.2.3 配置管理 136

8.2.4 安全管理 136

8.3 网元管理系统数据通道保护 136

第9章 WDM系统的维护内容及指标优化控制 137

9.1 WDM系统例行维护周期和维护项目 137

9.2 WDM系统的光功率调整及主要指标控制 140

9.3 WDM系统指标优化 144

第10章 WDM系统常见故障分析及处理 147

10.1 WDM系统的故障特点 147

10.2 WDM系统主要故障类型 147

10.3 WDM系统故障处理流程 148

10.4 WDM系统故障的常用处理方法 148

10.5 WDM系统故障的一般处理原则 151

10.6 业务中断故障分析及处理 152

10.6.1 外部原因故障的定位与排除 153

10.6.2 设备原因的定位与排除 154

10.6.3 案例1:单板损坏导致业务中断 154

10.6.4 案例2:光缆线路故障导致业务中断 155

10.7 误码故障分析及处理 156

10.7.1 外部原因故障定位与排除 156

10.7.2 设备原因的定位与排除 157

10.7.3 案例1:光功率异常导致误码 157

10.7.4 案例2:光尾纤问题导致误码 158

10.8 业务瞬断故障分析及处理 159

10.8.1 故障的定位与排除 160

10.8.2 案例:光缆不好导致业务瞬断 160

10.9 ECC 故障分析及处理 161

10.9.1 故障的定位与排除 162

10.9.2 案例1:SCC板故障导致ECC不通 162

10.9.3 案例2:ID冲突导致ECC不通 163

10.10 公务故障分析及处理 164

10.10.1 故障的定位与排除 164

10.10.2 案例1:SC2 设置错误导致公务不通 165

10.10.3 案例2:号码设置重复导致公务不通 165

10.11 设备对接故障分析及处理 166

10.11.1 外部原因故障定位与排除 167

10.11.2 设备原因的定位与排除 167

10.11.3 案例1:光纤错接导致设备对接故障 168

10.11.4 案例2:单板损坏导致设备对接故障 168

第11章 常用测试仪表及使用 170

11.1 ONT-30光谱分析仪 170

11.2 ANT-20SE光传输分析仪 180

11.3 SGT-4B型光功率计 203

第12章 WDM新技术应用及发展 206

12.1 WDM超长距离传输的新技术 206

12.2 OTN技术的体系架构和特点 214

缩略语 223

参考文献 233